Устройство для измерения расхода нефтепродуктов,сжиженных газов и газовых конденсатов Советский патент 1987 года по МПК G01F1/56 

Изобретение относится к устройствам для измерения расхода нефтепродуктов, сжиженных газов и газовых конденсатов и предназначено для использования в информационно-измерительных системах нефтяной и газовой промышленности.

Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения расхода путем определения действительного коэффициента коррекции на газовыделение за счет исключения усреднения зависимости коэффициента кор- рекции на газовыделение от снижения давления для различных начальных давлений, а также за счет исключения аппроксимации зависимости коэффициента коррекции на газовыделение от снижения давления.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство состоит из датчика 1 расхода с запорным устройством 2 на входном патрубке и датчиком 3 температуры на вы- ходном патрубке, сепаратора 4, первого 5 и второго 6 датчиков давления, блока 7 коррекции на температуру , блока 8 коррекции по газовыделению, блока 9 объемного расширения пробы, блока 10 управления клапанами и блока 11 определения коэф- фициента газовыделения.

Первый и второй входы блока 7 коррекции на температуру подключены к выходам датчика 1 расхода и датчика 3 температуры соответственно. Вход блока 8 коррекции по газовыделению подключен к выходу блока 7 коррекции на температуру. Первый выход является выходом устройства. Первый датчик 5 давления установлен на входном патрубке запорного устройства 2 и выходом соединен с первым входом блока 10 управления клапанами, к второму входу которого подключен выход второго датчика 6 давления. Этот датчик установ„1ен на выходном патрубке датчика 1 расхода. Блок 9 объемного расширения пробы соединен входным патрубком-трубопроводом с входным патрубком запорного устройства 2, выходным патрубком-трубопроводом с выходным патрубком датчика 1 расхода, электрически подключен входом к управляющему выходу блока 10 управления клапанами, а выходом - к первому входу блока 11 определения коэф- фициента газовыделения, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу блока 10 управления клапанами и второму выходу блока 8 коррекции по газовыделению, информационный вход которого соединен с информационным выходом блока 11 определения коэффициента газовыделения .

Блок 7 коррекции на температуру состоит из вторичного преобразователя 12 в число импульсов, делителя 13 импульсов и блока 14 вычитания, выход которого подключен к первому входу вторичного преобразователя 12 в число импульсов и

5

0

Q 5

0 5

j

5

0

является выходом блока 7 коррекции на температуру, первым входом которого служит первый вход блока 14 вычитания, а вторым входом - второй вход вторичного преобразователя 12 в число импульсов, выход которого через делитель 13 импульсов подключен к второму входу блока 14 вычитания.

Блок 8 коррекции по газовыделению состоит из преобразователя 15 код-частота и блока 16 памяти, информационный вход которого является информационным входом блока 8 коррекции по газовыделению. Вход преобразователя 15 код-частота является входом блока 8, а первый и второй выходы - первым и вторым его выходами соответственно. Информационный вход преобразователя 15 код - частота подключен к информационному входу блока 16 памяти, управляющий вход которого соединен с вторым выходом преобразователя 15 код - частота.

Блок 9 объемного расширения пробы состоит из золотникового узла 17, датчика 18 положения золотника, первого 19, второго 20, третьего 21, четвертого 22, пятого 23, шестого 24, седьмого 25 клапанов с электроприводами и клапана 26 с гидроприводом. Первый 19, второй 20 и четвертый 22 клапаны с электроприводами первыми фланцами соединены с входным патрубком блока 9 объемного расширения пробы. Пятый 23, шестой 24 и седьмой 25 клапаны с электроприводами соединены первыми фланцами с выходным патрубком блока 9 объемного расширения пробы. Клапан 26 с гидроприводом первым фланцем связан с первым патрубком золотникового узла 17, вторым фланцем - с соединенными вместе вторыми фланцами четвертого 22 и шестого 24 клапанов с электроприводами, а входом гидропривода - с соединенными вместе первым фланцем третьего клапана 21 с электроприводом и вторым фланцем седьмого клапана 25 с электроприводом. Второй патрубок золотникового узла 17 подключен к соединенным вместе вторым фланцам второго 20 и пятого 23 клапанов с электроприводами. Третий и четвертый патрубки золотникового узла 17 соединены с вторыми фланцами третьего 21 и первого 19 клапанов с электроприводами соответственно. Входы электроприводов клапанов 19-25 образуют вход блока 9 объем-, ного расширения пробы, выходом которого является выход датчика 18 положения золотника.

Блок 10 управления клапанами состоит из первого 27 и второго 28 генераторов, первого 29, второго 30 и третьего 31 распределителей импульсов, первого 32 и второго 33 преобразователей частота - код, первого 34 и второго 35 блоков сравнения, первого 36 и второго 37 регистров памяти, первого 38, второго 39, третьего 40 и четвертого 41 триггеров, конденсатора 42, резистора 43, первого элемента НЕ 44, первого 45,

второго 46, третьего 47, четвертого 42 и пятого 49 элементов ИЛИ, первого 50, второго 51 и третьего 52 элементов И, первого элемента 53 задержки, второго делителя 54 импульсов, первого 55, второго 56, третьего 57, четвертого 58, пятого 59, шестого 60 и седьмого 62 усилителей.

Первый генератор 27 выходом соединен с входами первого 29 и второго 30 распределителей импульсов. Первый распределитель 29 импульсов первым выходом подключен к первому входу первого преобразователя 32 частота - код, второй вход которого является первым входом блока 10 управления клапанами.

Информационный выход первого преобразователя 32 частота - код связан с соединенными вместе первым информационным входом первого блока 34 сравнения и информационным входом первого регистра 36 памяти, информационный выход которого подключен к второму информационному входу первого блока 34 сравнения. Второй и третий выходы первого распределителя 29 импульсов соединены с управляющими входами первого блока 34 сравнения и первого регистра 36 памяти. Первый и второй выходы первого блока 34 сравнения подклю- чены к первому и второму входам третьего триггера 40.

Второй распределитель 30 импульсов первым выходом подключен к первому входу второго преобразователя 33 частота - код, второй вход которого яв|ляется вторым входом блока 10 управления клапанами. Информационный выход второго преобразователя 33 связан с соединенными вместе первым информационным входом второго блока 35 сравнения и информацион- входом второго регистра 37 памяти, информационный выход которого подключен к второму информационному входу второго блока 35 сравнения. Второй и третий выходы второго распределителя 30 импульсов связаны соответственно с управляющими вхо- дами второго блока 35 сравнения и второго регистра 37 памяти. Первый и второй выходы второго блока 35 сравнения подключены к первому и второму входам четвертого триггера 41 соответственно.

Вход первого элемента НЕ 44 подключен к проводнику логического нуля через соединенные параллельно конденсатор 42 и резистор 43. Выход первого элемента НЕ 44 связан с соединенными вместе установоч- ными входами первого 29, второго 30, третьего 31 распределителей импульсов, второго делителя 54 импульсов и первым входом первого триггера 38, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам соответственно первого элемента ИЛИ 45 и второго элемента И 51, а второй вход - к соединенным вместе входу первого элемента 53 задержки и второму входу второго

5

0

о 5

0

5

Q 5

0

элемента И 51. Второй элемент ИЛИ 46 первым и вторым входами подключен к выходам третьего и четвертого 41 триггеров соответственно, а выходом - к первому входу третьего элемента И 52, вторым входо.м связанного с выходом первого элемента 53 задержки, а выходом - с вторым входом первого элемента ИЛИ 45, выход которого подключен к первому входу второго триггера 39. Второй триггер 39 соединен вторым входом с выходом второго элемента И 51, а выходом - с первым входом первого элемента И 50.

Второй делитель 54 импульсов подключен входом к выходу второго генератора 28, а выходом - к второму входу первого элемента И 50, выход которого соединен с входом третьего распределителя 31. импульсов. Первый и второй выходы третьего распределителя 31 импульсов соединены с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ 47. Третий выход третьего распределителя 31 нм- пульсов подключен к соединенным вместе первому входу четвертого элемента ИЛИ 48 и входам шестого 60 и седьмого 61 усилителей. Четвертый выход третьего распределителя 31 импульсов подключен к соединенным вместе (второму входу первого триггера 38), входу первого усилителя 55, второму входу четвертого элемента ИЛИ 48 и первому входу пятого элемента ИЛИ 49, второй вход которого связан с соединенными вместе выходом третьего элемента ИЛИ 47 и входами четвертого 58 и пятого 59 усилителей. Выходы четвертого 48 и пятого 49 элементов ИЛИ подключены к входам второго 56 и третьего 57 усилителей соответственно. Выходы усилителей 55-61 образуют управляющий выход блока 10 управления клапанами, выходом которого является второй выход третьего распределителя 31 импульсов.

Блок 1 1 определения коэффициента газовыделения состоит из четвертого элемента И 62, первого счетчика 63, пятого триггера 64, второго элемента НЕ 65, пятого элемента И 66, третьего генератора 67, второго счетчика 68, элемента 69 задержки, второго 70, шестого 71 и седьмого 72 элементов И, регистра 73 памяти, четвертого элемента НЕ 74, третьего элемента 75 задержки, восьмого 76 и девятого 77 элементов И, пятого элемента НЕ 78, коммутатора 79, четвертого элемента 80 задержки, шестого элемента НЕ 81 и десятого элемента И 82.

Первые входы четвертого элемента И 62 и пятого триггера 64 и входы четвертого элемента 80 задержки и шестого элемента НЕ 81 соединены вместе и яв.чяются первым входом блока 11 определения коэффициента газовыделения, вторым входом которого является второй вход четвертого элемента И 62. Первый счетчик 63 подключен счетным входом к выходу четвертого элемента И 62, а выходом - к соединенным вместе

второму входу пятого триггера 64 и входу iSTOporo элемента НЕ 65, выход которого подключен к третьему входу четвертого элемента И 62. Пятый элемент И 66 первым входом связан с прямым выходом пятого триггера 64, вторым входом - с выходом третьего генератора 67, а выходом - со счетным входом второго счетчика 68. Инверсный выход пятого триггера 64 подключен к соединенным вместе входу второго элемента 69 задержки и первому входу шестого эле- 10 мента И 71. Выход второго элемента 69 задержки через третий элемент НЕ связан с вторым входом шестого элемента И 71, выход которого подключен к соединенным вместе первому входу седьмого элемен та И 72, упИмпульсная последовательность А от датчика 1 расхода поступает на первый вход блока 7 коррекции на температуру, проходит на первый вход блока 14 вычитания, и с его выхода подается на первый вход 5 вторичного преобразователя 12 в число импульсов. Сигнал, пропорциональный температуре потока t, передается датчиком 3 температуры на второй вход блока 7 коррекции на температуру и поступает на второй вход вторичного преобразователя 12 в число импульсов, который по каждому импульсу, поступающему на его первый вход, проводит измерение температуры и формирует на своем выходе noX--t импульсов, где - коэффициент пропорциональности. Так

равляющему входу регистра 73 памяти и вхо- как выход вторичного преобразователя 12

в число импульсов соединен с входом первого делителя 13 импульсов с коэффициентом деления п, через п импульсов, поступивших на вход первого делителя 13 импульсов, на его выходе появляется один импульс. Этот импульс поступает на второй вход блока 14 вычитания, в котором из импульсов последовательности А вычитается один импульс. Далее процесс работы рассмотренной части устройства повторяется.

ду четвертого элемента НЕ 74. Информационный вход регистра 73 памяти связан с информационным выходом второго счетчика 68 и первым информационным входом коммутатора 79. Выход четвертого элемента 74 2о подключен к соединенным вместе входу третьего элемента 75 задержки и первым входам восьмого 76 и девятого 77 элементов И. Третий элемент 75 задержки через пятый элемент НЕ 78 связан с вторым входом

восьмого элемента И 76, выход которого сое- 25 Количество импульсов импульсной последо35

динен со сбросовым входом второго счетчика 68. Первый и второй входы десятого элемента И 82 связаны с выходами четвертого элемента 80 задержки и шестого элемента НЕ 81, а выход подключен к сбросовому входу первого счетчика 63. Соеди- ненные вместе вторые входы седьмого 72 и девятого 77 элементов И являются третьим входом блока 11 определения коэффициента газовыделения . Второй информационный вход коммутатора 79 соединен с информационным выходом регистра 73 памяти, первый и второй входы подключены соответственно к выходам седьмого 72 и девятого 77 элементов И, а информационный выход является информационным выходом блока 11 определения коэффициента газовыделения. 40

Устройство работает следуюш,им образом.

При включении питания устройство приводится в начальное состояние с помощью запускающих цепей (не показаны). При этом в блоке 16 памяти блока 8 коррекции по газовыделению записываетая максимальное 5 число Н, определяемое разрядностью этого блока, а блоки 9-11 устанавливаются в начальные состояния. Жидкость из сепаратора 4 проходит через запорное устройство 2, с помощью которого поддерживается необходимый по технологии уровень в сепараторе 4, и передается через датчик 1 расхода в магистраль. Датчик 1 расхода преобразует измеренный объемный расход потока в число импульсов NA импульсной последовательности А:

NA KnQH3« (1)

где Кл- коэффициент передачи датчика 1 расхода, ипм/м .

вательности В в единицу времени NB на выходе блока 10 вычитания равно

NB

NA

1-f

act n

(2)

50

55

Соответствующим подбором величин ЭС и п добиваются,что ас/л р, где р - коэффициент объемного расщирения жидкой части продукта, тогда

N-TTpt-(3)

Скорректированная по те.мпературе импульсная последовательность В с выхода блока 7 коррекции на температуру, передается в блок 8 коррекции по газовыделению, в котором она поступает на вход преобразователя 15 код - частота.

Преобразователь 15 код - частота работает следующим образом.

Имея разрядность информационного входа г, преобразователь из каждых 2 импульсов, потупивших на его вход, пропускает на свой первый выход по Н импульсов, где Н - число поданное на его информационный вход (). После поступления 2 импульсов на вход преобразователя 15 код - частота, на его втором выходе (в момент паузы импульсной последовательности С на его первом выходе) формируется импульс разрещения изменить число Н на информационном входе. Таким образом, цикличность работы преобразователя 15 код- частота зависит от разрядности его информационного входа, т.е. при разрядности информационного входа г 6, импульсы на

Импульсная последовательность А от датчика 1 расхода поступает на первый вход блока 7 коррекции на температуру, проходит на первый вход блока 14 вычитания, и с его выхода подается на первый вход вторичного преобразователя 12 в число импульсов. Сигнал, пропорциональный температуре потока t, передается датчиком 3 температуры на второй вход блока 7 коррекции на температуру и поступает на второй вход вторичного преобразователя 12 в число импульсов, который по каждому импульсу, поступающему на его первый вход, проводит измерение температуры и формирует на своем выходе noX--t импульсов, где - коэффициент пропорциональности. Так

как выход вторичного преобразователя 12

Количество импульсов импульсной последовательности В в единицу времени NB на выходе блока 10 вычитания равно

(2)

0

5

0

5

Соответствующим подбором величин ЭС и п добиваются,что ас/л р, где р - коэффициент объемного расщирения жидкой части продукта, тогда

N-TTpt-(3)

Скорректированная по те.мпературе импульсная последовательность В с выхода блока 7 коррекции на температуру, передается в блок 8 коррекции по газовыделению, в котором она поступает на вход преобразователя 15 код - частота.

Преобразователь 15 код - частота работает следующим образом.

Имея разрядность информационного входа г, преобразователь из каждых 2 импульсов, потупивших на его вход, пропускает на свой первый выход по Н импульсов, где Н - число поданное на его информационный вход (). После поступления 2 импульсов на вход преобразователя 15 код - частота, на его втором выходе (в момент паузы импульсной последовательности С на его первом выходе) формируется импульс разрещения изменить число Н на информационном входе. Таким образом, цикличность работы преобразователя 15 код- частота зависит от разрядности его информационного входа, т.е. при разрядности информационного входа г 6, импульсы на

втором выходе преобразователя 15 код - Частота следуют после поступления каждых 2 64 импульсов на его вход, а при разрядности информационного входа г 12 следуют после поступления каждых 2 4096 импульсов на его вход. При частоте еле- дования импульсов от датчика расхода fg 10-1000 Гц их период составляет Т 0,,001 с. Если в преобразователе 15 код - частота используется одна микросхема обновление значения Н производится (без учета влияния блока 7 коррекции на температуру) с периодичностью ,4- 0,064 с, в случае использования двух микросхем - с периодичностью т„ 409,6 с ( - 6,8 мин)- 4,096 с.

Блок 16 памяти предназначен для хране- ния числа Н, пропорционального коэффициенту коррекции на газовыделение К ().

Н.К,(4)

где Я, коэффициент пропорциональности.

Величина Н выражается целым числом (в начальный период времени после включе- нич питания и пуска устройства в работу до первого поступления значения Н из блока 11 определения коэфициента газовыделения в блоке 16 памяти хранится максимально возможное число Н, что соответствует К 1, т.е. отсутствие коррекции на газовыделение).

Из блока 16 памяти значение Н передается на информационные входы преобразо- вателя 15 код - частота, на первом выходе которого получается откорректированная (спустя начальный период времени) импульсная последовательность С количество импульсов за единицу времени которой NC равно

N M-H-NN Ma-K-Ne L-K-NB

где М - постоянный коэффициент, зависящий от разрядности информационного входа г преобразователя 15

кода - частота, 2

,- постоянный коэффициент.

Преобразователь 15 код - частота работает циклично. После окончания цикла преобразования на втором его выходе формируется импульс, который передается на управляющий вход блока 16 памяти, разре- щая запись новгого значения Н, а также на третий вход блока 11 определения коэффициента газовыделения, разрещая передачу сформированного им нового значения Н в блок 16 памяти блока 8 коррекции по газовыделению.

Таким образом, на выходе блока 8 коррекции по газовыделению получают импульсную последовательность с частотой, равной

К

L L К.

К

1+Pt

QnsM .

10

20

25

зо

35

40

45

50

55

Работа блока объемного расширения пробы определяется работой золотникового узла 17, которую можно разделить на щесть этапов. На первом этапе золотник находится в крайнем левом (по схеме) положении. На втором этапе золотник передвигается вправо, освобождая слева от себя полость объемом У„, который, занимает проба продукта под давлением Р„. На третьем этапе поступление пробы перекрывается клапаном с гидроприводом 26, а золотник дополнительно перемещается вправо (по схеме), уравновешивая давления в левой и правой полостях золотникового узла 17 на уровне Р|. При этом объем левой полости золотникового узла увеличивается до значения Vi, причем отношения У„/У| яв- ляетсй коэффициентом коррекции К для данных условий перекачки продукта. На четвертом этапе золотник остается в положении, в котором он остановился в конце третьего этапа работы золотникового узла, и при этом осуществляется передача значения Vi с помощью датчика 18 положения золотника на первый вход блока 11 определения коэффициента газовыделения, в котором в течение этого этапа осуществляется определение величины Н, пропорциональной коэффициенту газовыделения К.. На пятом этапе происходит вытеснение исследованной пробы из левой (по схеме) полости золотникового узла 17 с помощью передвижения золотника справа налево (по схеме). На шестом этапе золотниковый узел 17 переходит в ждущий режим до следующего запуска его в работу.

Работой блока 9 объемного расширения пробы управляет блок 10 управления клапанами. Их совместное функционирование состоит в следующем. До включения питающего напряжения клапаны с электроприводами 19-25 закрыты под действием возвратных пружин. При этом золотниковый узел 17 отключен от входного патрубка запорного устройства 2 и выходного патрубка датчика 1 расхода, а золотник золотникового узла может находиться в любом положении. При включении напряжения питания конденсатор 42 заряжается входным током первого элемента НЕ 44. Пока напряжение на конденсаторе 42 меньп е значения логического нуля, на выходе первого элемента НЕ 44 сигнал логической единицы. Этот сигнал поступает на установочные входы распределителей 29-31 импульсов и устанавливает их в состояние, при котором на третьем выходе имеется сигнал логической единицы, а на остальных - логические нули. Установочный сигнал логической единицы с выхода первого элемента НЕ 44 передается также на первый вход первого триггера 38 и устанавливает его в состояние единицы, а также на установочный вход второго делителя 54 импульсов, сбрасывая его в НУЛЬ.

Спустя 1-2 с после подачи напряжения питания конденсатор 42 заряжается до напряжения, равного уровню логической единицы, что приводит к завершению импульса на выходе первого элемента НЕ 44. Сигнал логической единицы с третьего выхода третьего распределителя импульсов через четвертый элемент ИЛИ 48 поступает на вход второго усилителя 56, а на входы шестого 60 и седьмого 61 усилителей поступает непосредственно. Усиленные до необходимого уровня импульсы с выходов усилителей 56, 60 и 61 поступают на электроприводы клапанов 20, 24 и 25 соответственно и открывают их. При этом давление PI с выхода датчика 1 расхода через открытый седьмой клапан 25 с электроприводом передается в гидропривод клапана 26 и поддерживает его в открытом состоянии. Гидропривод работает так, что клапан 26 высоким давлением РО закрывается полностью, а под действием меньшего давления (Pi Ро) открывается. Уровень давления срабатывания гидропривода устанавливается задатчиком, расположенным на гидроприводе клапана 26.

Давление РО через открытый второй клапан 20 с электроприводом передается в правую (по схеме) полость золотникового узла 17, что приводит к перемещению золотника в крайнее левое (по схеме) положение. При этом продукт из левой полости золотникового узла 17 через открытые клапаны 26 и 24 вытесняется в выходной трубопровод устройства. Второй генератор 28 после включения питания начинает формировать ймпулъсную последовательность стабильной частоты, поступающую на вход второго делителя 54 импульсов. Поскольку этот делитель предварительно обнулен, то от момента подачи напряжения питания до появления первого импульса на его выходе проходит время ть равное паузе импульсной последовательности, формируемой на его выходе в рабочем режиме. За время Т| золотник успевает переместиться в край- нее левое положение. Сигналом логического нуля, поступивщим с четвертого выхода третьего распределителя 31 импульсов через первый элемент 53 задержки закрыт третий элемент И 52 по второму входу. В результате этого исключается прохождение сигналов логической единицы с выходов третьего 40 и четвертого 41 триггеров через третий элемент И.52.

Первым импульсом с выхода второго делителя 54 импульсов, прошедщим через открытый первый элемент И 50, третий распределитель импульсов переключается в состояние, при котором на его четвертом выходе появляется сигнал логической единицы, а на остальных - логические нули. Сиг- налом логической единицы с четвертого выхода третьего распределителя 31 импульсов первый триггер 38 сбрасывается в нуль

5

5

0

0

5

0

5

0

по второму входу. При этом открывается по первому входу второй элемент И 51 и пропускает сигнал логической единицы с четвертого выхода третьего распределителя 31 импульсов на второй вход второго триггера 39, сбрасывая его в нуль. В результате этого первый элемент И 50 закрывается по первому входу и прекращает пропускать импульсы от второго делителя 54 импульсов на вход третьего распределителя 31 импульсов. Сигнал логической единицы с четвертого выхода третьего распределителя 31 импульсов поступает на вход первого усилителя 55 непосредственно, а на входы второго 56 и третьего 57 усилителей через четвертый 48 и пятый 49 элементы ИЛИ соответственно.

Усиленные до необходимого уровня сигналы с выходов усилителей 55-57 поступают на электроприводы клапанов 19-21. Клапаны 19 и 21 открываются, а клапан 20 поддерживается в открытом состоянии. При этом KJ anaHbi 22-25 с электроприводами закрыты. Жидкость под давлением РО с выхода сепаратора 4 заполняет полость между порщнями золотника и полость справа от золотника в золотниковом узле 17. Золотниковый узел 17 при этом находится в начальном состоянии.Давление РО жидкости передается через клапан 21 на гидропривод клапана 26 и закрывает его.

Резистор 43 служит для разряда конденсатора 42. при отключении питающего напряжения. Сигнал логической единицы с четвертого выхода третьего распределителя 31 импульсов, кроме того, задерживается в первом элементе 53 задержки на время т, равное по величине времени, затрачиваемому золотником при его перемещении из правого крайнего (по схеме) положения в левое. Этим исключается возможность запуска золотникового узла 17 в работу из состояния, при котором золотник еще не занял крайнего левого (по схеме) положения.

Частота следования импульсов на выходе первого генератора 27 в 5-10 раз выше, чем частота следования импульсов на выходе второго делителя 54 импульсов, поэтому за время от подачи напряжения питания до открытия третьего элемента И 52 не менее чем по одному разу будут измерены давления РО и Р|. Давление РО преобразуется первым датчиком 5 давления в пропорциональный частотный сигнал, который поступает на первый вход блока 10 управления клапанами и передается на второй вход первого преобразователя 32 частота - код.

Первым импульсом с выхода первого генератора 27 первый распределитель импульсов переключается в состояние, при котором на его первом выходе появляется сигнал логической единицы, а на остальных - логические нули. Сигнал логической единицы с первого выхода первого распределителя 29

импульсов запускает в работу первый преобразователь 32 частота - код, который осуществляет измерение частотного сигнала от первого датчика 5 давления. После этого по второму импульсу от первого генератора 27 импульсов первый распределитель 29 им- пульсов переключается так, что на его первом и третьем выходах будет логический нуль а на втором - сигнал логической единицы, по которому число, пропорциональное давлению РО, с информационного выхода пер- вого преобразователя 32 частота - код сравнивается в первом блоке 34 сравнения с числом, хранящимся в первом регистре 36 памяти. Регистры 36 и 37 памяти не имеют начальной установки, поэтому в них после включения напряжения питания может установиться любое число от нуля до максимально возможного. При совпадении чисел, поданных на информационные входы первого блока 34 сравнения, он формирует на первом своем выходе сигнал логического нуля, а на втором - сигнал логической единицы. В случае несовпадения этих чисел он формирует на своих выходах сигналы, противоположные данным. В случае несовпадения чисел на информационных входах первого блока 34 сравнения, третий триггер 40 устанавливается в состояние единицы по первому входу и посылает с выхода на вход второго элемента ИЛИ 46 сигнал логической единицы, а в случае совпадения этих чисел триггер 40 сбрасывается в нуль по второму входу. Третьим импульсом с вы- хода первого генератора 27 первый распределитель 29 импульсов переключается в состояние, при котором на его первом и втором выходах имеется логический нуль, а на третьем- сигнал. логической единицы, по которому осуществляется запись числа из первого преобразователя 32 частота - код в первый регистр 36 памяти. При этом прежнее число, хранящееся в первом регистре 36 памяти, стирается.

Таким образом, первое измерение давления РО заверщается записью пропорционального ему числа в первый регистр 36 памяти. После этого автоматически производятся второе измерение давления РО, сравнение его с прежним значением, установка триггера 40 в единицу при изменении значения РО или сброс этого триггера в нуль при постоянном уровне РО и запись вновь измеренного значения РО в регистр 36 памяти.

Узел, состоящий из второго распределителя 30 импульсов, второго преобразователя 33 частота - код, второго блока 35 сравнения, второго регистра 37 памяти и четвертого триггера 41, измеряющий давление PI,работает аналогично узлу, состоящему из первого распределителя 29 импульсов, первого преобразователя 32 частота - код, первого блока 34 сравнения, первого регистра 36 памяти и третьего триггера 40,

5

0 Q 5

0

5

5

5

измеряющему давление РО. Эти узлы работают параллельно во времени.

При первом (после открытия третьего элемента И 52 по втором входу) отклонении одного из давлений РО или PI от своего предыдущего значения либо при совместном отклонении давлений РО и PI от их предыдущих значений сигнал логической единицы с выхода второго элемента ИЛИ 46 через открытый третий элемент И 52 и первый элемент ИЛИ 45 поступает на первый вход второго триггера 39 и устанавливает его в единицу.

Сигнал логической единицы с выхода второго триггера 39 открывает по первому входу первый элемент И 50, который пропускает на вход третьего распределителя 31 импульсов очередной импульс с выхода второго делителя 54 импульсов. При этом третий распределитель 31 импульсов переключается в состояние, при котором на его первом выходе появляется сигнал логической единицы, а на остальных - логические нули. Сигнал логической единицы с первого выхода третьего распределителя 31 импульсов проходит через третий элемент ИЛИ 47 и поступает на входы четвертого 58 и пятого 59 усилителей непосредственно и через пятый элемент ИЛИ 49 - на вход третьего усилителя 57. Усилители усиливают поступивщие на их входы сигналы до уровней, достаточных для управления электроприводами клапанов.

Сигналы с выходов усилителей 57-59 поступают на гидроприводы клапанов 21-23 соответственно. При этом клапан 21 поддерживается в открытом состоянии, клапаны 22 и 23 - открываются, а клапаны 19 и 20 закрываются, так как их электроприводы обесточены. Давление Р: жидкости с выхода датчика 1 расхода передается в полость справа от золотника золотникового узла 17, а оттуда через открытый клапан 21 на гидропривод клапана 26 и открывает его. Начинается движение золотника вправо и заполнение полости золотникового узла, образующейся слева от золотника после его смещения жидкостью, находящейся под давлением РО. Когда золотник перемещается вправо так, что третий патрубок золотникового узла 17, связанный с вторым фланцем третьего клапана с электроприводом 21, подключается к полости между поршнями золотника, клапан 26 с гидроприводом полностью закрывается давлением РО из этой полости, передаваемым через клапан 21. При этом в левую полость золотникового узла 17 отбирается жидкость с выхода сепаратора под давлением РО объемом Vo. Поскольку клапан 26 закрыт, а клапан 23 открыт, движение золотника вправо продолжается до тех пор, пока объем левой полости золотникового узла не увеличится настолько, что давление в ней сни

зится до PI. Когда давления в левой и правой полостях золотникового узла 17 уравняются, объём левой полости Vi заполнен жидкостью и газом, перешедшим из растворенного состояния в свободное состояние, а золотник занимает положение против датчика 18 положения золотника.

Через время Т2 после появления сигнала логической единицы на первом выходе распределителя 31 импульсов, на выходе пер- вого элемента 53 задержки прекращается импульс, в результате закрывается третий элемент И 52 по второму входу. Это позволяет довести до конца рабочий цикл золотникового узла 17, не реагируя на возможные повторные сигналы запуска от элемента ИЛИ 46.

Следуюндий импульс, поступающий от второго делителя 54 импульсов на вход третьего распределителя 31 импульсов, переключает его в состояние, когда на его втором выходе формируется сигнал логической единицы, а на остальных - логические нули. Частота импульсной последовательности на выходе делителя 54 задается путем изменения его коэффициента деления и выбирается с учетом быстродействия золотнико- вого узла 17 так, что период следования этих импульсов больше или равен времени движения золотника из одного крайнего положения в другое. Сигнал с второго выхода распределителя 31 импульсов поддерживает клапаны в прежнем состоянии. При этом блок управления клапанами формирует импульс на своем выходе, разрешающий блоку 11 определения коэффициента газовыделения использовать импульсный сигнал от датчика положения золотника. Третьим импульсом, поступившим на вход третьего распределителя 31 импульсов, он переключается в состояние, при котором на его третьем выходе появляется логическая единица, а на остальных - логические нули. При этом клапаны 21-23 закрываются, кла- пан 19 находится в закрытом состоянии, а клапаны 20, 24 и 25 открываются управляющими сигналами с выходов усилителей 56, 60 и 61 соответственно, на входы которых поступает сигнал логической единицы либо с выхода элемента ИЛИ 48, либо не- посредственно с третьего выхода распределителя 31 импульсов. С этого момента начинается опорожнение левой (по схеме) полости золотникового узла 17. Жидкость из выходной линии датчика 1 расхода под давлением PI поступает через клапан 25 на гидропривод клапана 26 и открывает его. Жидкость из сепаратора 4 под давлением РО через клапан 20 поступает в правую (по схеме) полость золотникового узла 17. При этом золотник перемещается влево (по схе- ме) и вытесняет продукт из левой (по схеме) полости через клапаны 26 и 24 в выходную линию.

5

0

0 5 0 5 5

0

0

По окончании опорожнения левой полости золотникового узла 17 золотник занимает крайнее левое положение, а в правой полости находится жидкость под высоким давлением РО. При поступлении четвертого импульса от второго делителя 54 импульсов через первый элемент И 50 на вход распределителя 31 импульсов он переключается в состояние, при котором на его четвертом выходе появляется логическая единица, а на остальных - логические нули. Сигнал логической единицы с четвертого выхода распределителя 31 импульсов подтверждает нулевое состояние первого триггера 38 по второму входу. При этом через постоянно открытый (после сброса триггера 38 в нуль при выходе на рабочий режим блока 10 управления клапанами) по первому входу второй элемент И 51 проходит сигнал логической единицы с выхода третьего распределителя 31 импульсов на второй вход второго триггера 39 и сбрасывает его в нуль. В результате этого первый элемент И 50 закрывается по первому входу и прекращает доступ импульсов от делителя 54 к распределителю 31 импульсов. Кроме того, сигнал логической единицы с четвертого выхода распределителя 31 импульсов поступает на вход усилителя 55 непосредственно, а на входы усилителей 56 и 57 через элементы ИЛИ 48 и 49 соответственно. При этом клапаны 24 и 25 закрываются, клапан 19 открывается и устраняет возможное снижение давления в полости между поршнями золотника. Клапан 20 остается открытым. Кроме того, клапан 21 открывается и передает высокое давление РО в гидропривод клапана 26, который при этом закрывается. Таким образом, золотниковый узел возвращается в начальное состояние и находится в нем продолжительное время до тех пор, пока в результате изменения величины одного из давлений РО и PI или обоих давление сразу на выходе второго элемента ИЛИ 46 не появится сигнал логической единицы. Это повлечет за собой повторный запуск в работу третьего распределителя импульсов в соответствии с рассмотренным порядком его работы.

Работа блока определения коэффициента газовыделения состоит в следующем.

В начальном состоянии пятый триггер 64 и счетчики 63 и 68 с помощью цепей (не показаны) сброшены в нуль, а в регистре памяти записано максимальное число, определяемое его разрядностью. Когда третий распределитель 31 импульсов переключается в состояние, при котором на его втором выходе появляется сигнал логической единицы, этот же сигнал поступает на второй вход блока 11 определения коэффициента газовыделения. Данный сигнал открывает четвертый элемент И 62 по первому входу в тот же самый момент времени, когда золотник золотникового узла 17 остановится в правом положении против датчика 18 положения золотника и ограничит собой в левой П0ЛОСТИ золотникового узла 17 объем V-t . Частотный сигнал .пропорциональный объему Vf , от датчика 18 положения золотника поступает на второй вход четвертого элемента И 62.

,(7)

где К| - коэффициент передачи датчика положения золотника, 18 Гц/м, Этот сигнал проходит на счетный вход первого счетчика 63, поскольку на его выходе имеется логический нуль, который инвертируется вторым элементом НЕ 65 и поддерживает элемент И 62 в открытом состоянии по третьему входу. Счетчик 63 срабатывает по передним фронтам импульсов и отсчитывает N импульсов от датчика 18, после чего на его выходе формируется сигнал логической единицы, который сбрасывает в нуль пятый триггер 64, инвертируется вторым элементом НЕ 65 и закрывает элемент И 62 по третьему входу. Время Т, в течение которого триггер 64 находится в состоянии единицы, равно

т- N п

(8)

На время Т открывается пятый эле- мент И 66 и пропускает импульсы частотой fr от третьего генератора 67 на счетный вход второго счетчика 68. За это время счетчик 68 подсчитывает Н импульсов

н f -K;:v;

(9)

N-fr, ,г

, Vo;

.. УО коэффициент газовыделения,

, .В формуле (9) величины N, fr, Ki, , Vo постоянные, величина Vi - переменная, зависящая от количества растворенного в потоке газа и снижения давления АР

РО- Р|.

Таким образом, величина К меньше единицы, а число Н, пропорциональное ей, - целое число.

По окончании времени Т нахождения триггера 64 в состоянии единицы сигнал логической единицы с его инверсного выхода открывает шестой элемент И 71 по первому входу и задерживается на время тз вторым элементом 69 задержки. Сигнал с выхода элемента 69 задержки инвертируется третьим элементом НЕ и поступает на второй вход элемента И 71, на выходе которого формируется импульс длительностью тз, передний фронт которого совпадает с задним фронтом импульса на прямом выходе триггера 64. При поступлении этого импульса на управляющий вход регистра 73 памяти осуществляется запись в него числа Н из счетчика 68. Импульс с выхода элемента И 71 инвертируется четвертым эле10

15

20

5

0

5

0

5

0

5

ментом НЕ 74 и поступает на первый вход восьмого элемента И 76 и на вход третьего элемента 75 задержки, в котором задерживается на время Т4. Сигнал с выхода элемента 75 задержки инвертируется пятым элементом НЕ 78 и поступает на второй вход элемента И 76, на выходе которого формируется импульс длительностью тн, передний фронт которого совпадает с задним фронтом импульса на выходе элемента И 71. Этим импульсом осуществляется сброс счетчика 68 в нуль.

В работе блока 11 определения коэффициента газовыделения можно выделить два периодически последовательно повторяющихся интервала времени: первый интервал - короткий, в течение которого в счетчике 68 имеется число Н, этот интервал соответствует импульсу на выходе элемента И 71, второй интервал - длительный, в течение которого в регистре 73 памяти имеется число Н, этот интервал соо че7стнует импульсу на выходе элемента НЕ 74. Этими импульсами открываются седьмой 72 и девятый 77 элементы И. Короткие импульсы, разрещающие обновление значения Н, поступающие на третий вход блока 1 I определения коэффициента газовыделения, передаются на вторые входы элементов И 72 и 77. С выхода элемента И 72 снимаются импульсы, разрещающие передачу значения Н из счетчика 68.

При поступлении H.iny:io :a с выхода элемента И 72 на первый вход коммутатора 79, он передает значение Н из счетчика 68 на информационный выход блока 11 определения коэффициента газовыделения. С выхода элемента И 77 снимаются импульсы, разрещающие передачу значения Н из регистра 73 памяти. При поступлении импульса с выхода элемента И 77 на второй вход коммутатора 79, он передает значение Н из регистра 73 памяти, на информационный выход блока 11 определения коэффициента газовыделения. Импульс с второго выхода третьего распределителя 31 импульсов задерживается четвертым элементом 80 задержки на время , а также инвертируется шестым элементом НЕ 81.

Сигналы с выходов элемента 80 задержки и элемента НЕ 81 поступают на входы вомь- мого элемента И 76, на выходе которого формируется цмпульс длительностью TS, передний фронт которого соответствует заднему фронту импульса с второго выхода третьего распределителя 31 импульсов. Импульсом с выхода элемента И 82 счетчик 63 сбрасывается в нуль и блок 11 определения коэффициента газовыделения переходит в ждущий режим до прихода следующего импульса с второго выхода третьего распределителя 31 импульсов, с поступлением которого работа блока 11 определения коэффициента газовыделения начинает циклически повторяться.

которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью уменьшения- погрешности измерения расхода, в него дополнительно введены первый и второй датчики давления, блок определения коэффициента газовыделения, блок объемного расширения пробы, содержащий восемь клапанов и блок управления клапанами, причем электрические выходы первого и второго датчиков давления подключены соответственно к перИспользование предлагаемых блоков и их связей в устройстве для измерения расхода нефтепродуктов, сжиженных газов и газовых конденсатов позволит получить экономический эффект за счет введения до- стоверной коррекции расхода на газовыделение в потоке на 0,5-2,0%. Кроме того, при использовании устройства отпадает необходимость в экспериментальном определении газосодержания для жидкостей с различным компонентным составом и после- 10 вому и второму входам блока управления дующем вводе его значения в шифратор,клапанами, блок объемного расширения пробы входным патрубком соединен через трубопровод с входом запорного устройства, а выходным патрубком через трубопровод соединен с выходным патрубком дат- 15 чика расхода, электрический блок объемного расширения пробы подключен входом к управляющему выходу блока управления клапанами, а выходом - к первому входу блока определения коэффициента газовыный входным патрубком, с установленным на JQ деления, второй и третий входы которого нем запорным устройством, выходной патру-подключены соответственно к выходу блока

бок газа и выходной патрубок жидкости,управления клапанами и к второму выходу

на котором установлены датчик расхода,блока коррекции по газовыделению, индатчик контроля температуры, электриче-формационный вход которого соединен с

ски связанный с входом блока коррек-информационным выходом блока определеции на температуру, другой вход которого 25 ния коэффициента газовыделения, а сумми- подключен к выходу датчика расхода, а так-рую щий вход соединен с выходом блока

же блок коррекции по газовыделению, выходкоррекции на температуру.

что значитльно упрощает переход к транспортировке жидкостей другого типа.

Формула изобретения

Устройство для измерения расхода нефтепродуктов, сжиженных газов и газовых конденсатов, содержащее сепаратор, снабженкоторого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью уменьшения- погрешности измерения расхода, в него дополнительно введены первый и второй датчики давления, блок определения коэффициента газовыделения, блок объемного расширения пробы, содержащий восемь клапанов и блок управления клапанами, причем электрические выходы первого и второго датчиков давления подключены соответственно к первому и второму входам блока управления клапанами, блок объемного расширения про

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в информационно-измерительных системах нефтяной и газовой промышленноГот г сти. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения расхода. Устройство содержит датчик 1 расхода, запорное устройство 2, датчик 3 температуры на выходном патрубке, сепаратор 4, датчики 5 и 6 давления, блок 8 коррекции по газовыделению, блок 9 объемного расширения пробы, блок 7 коррекции на температуру, блок 9 объемного расширения пробы, блок 10 управления клапанами и блок 11 определения коэффициента газовыделения. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет определить действительный коэффициент коррекции на газовыделение за счет усреднения зависимости коэффициента коррекции на газовыделение от снижения давления для различных начальных давлений, а также за счет исключения аппроксимации зависимости коэффициента коррекции на газовыделение от снижения давления. 2 ил. (С (Л ND 00 со о со