Устройство для обработки и передачи информации учета товарной нефти Советский патент 1978 года по МПК G06F17/00 

Изобретение отноентея к вычнелительной технике н может быть иенользовано для обработкн ннформации на уетановках подготовки и перекачки нефти при едаче потребителю товарной нродукиии на нотоке в условиях внедрения автоматизированной информационно-измерительной системы В нефтяной и других отраслях промышлеииости.

Известна сиетема обработки данных 1. Эта сиетема содержит пульт уиравлення, мультинлекеный канал, селекторные каналы, блок управления каиалами и процеесор, включаюндий оперативную намять, адресный и ииформационные регистры, арифметическологичеекое устройство, блок регистров, блок зан1.иты иамяти и устройство микропрограммного уиравления. В еиетеме обесиечивается обработка статистической экономической и производственной информапин с непосредственной нривязкой к объектам производства через соответствующие устройства ввода-вывода. Аппаратурные решения данной системы ПОЗВОЛЯЮТ охватить значительное число ИСТОЧНИКОВ дискретной информапии по заданному алгорнтму обработки. В то же время система не может реализовать алгоритма обработки товаро-сдаточной оперании иа потоке с выдачей еоответствующих документов. Экономически иевыгодно прнменять пзвестпую систему для рассматриваемого елучая, для которого необходимо енл,е дополнительно разрабатывать блоки для ввода информации об измерении количества и качества продукта.

Извеетна система управлен 1Я нефтегазодобывающим иредпрпятием 2. В соетав этой системы ВХОДЯТ электрониая вычиелптельиая машина, запоминающие стройства на магнитных дисках, печатающее устройство, устройство управленпя каналамп евязн, аппаратура передачи дапиых, мультиплексоры, датчики и устройства контроля и нзмереиия. Система иенользуется для исследования, контроля и унравления нефтяными п газовы.мп скважипами, в частности для регист|)апии иеиормальных состояиий (измсиение состояния каждые 15 минут и итоговых состояний несколько раз в деиь), проверки еостояния нервичных устройств, аппаратуры и каиалов СВЯЗИ, контроль режимов системы 1;агиетання В пласт, еоставление операт1н;ных ведомостей по дебпту нефтяных и газовых скважин и но закачке, составление месячных отчетов. Иепользоваппе описашюй системы нозволяет еократить числеииость полевого персопала до 20 %.

Однако данная система по своим функциональным возможностям не может быть использована без конструктивных переделок для обработки информации на установках коммерческого учета и безрезервуарной сдачи товарной нефтн.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство 3, которое содержит датчики расхода, соединенные выходамн с первыми входами соответственно первого и второго делителей частоты, блоки суммирования температурной коррекции, контроля датчиков расхода, счетчик импульсов, блок управления, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам блока задания отбора пробы, блока суммирования, блока памяти и блока измерения, выход которого через блок памяти подключен ко входу блока определения сорта продукта, выход блока задания отбора пробы подключен ко входу узла отбора пробы, выход которого соединен с первым входом блока измерения, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с соответствующим выходом блока управления, выход - через первый триггер соединен с первым входом блока задания алгоритма обработки, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, выход подключен к входу первого триггера первым входам блока памяти постоянных коэффициентов и первого блока коммутаций, входу шифратора признаков и к своему третьему входу, входы блока температурной коррекции соединены соответственно с выходом датчика температуры и выходам блока суммирования, выход через счетчик импульсов подключен к первому входу блока индикации и второму входу первого блока коммутаций, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с первым выходом блока определения сорта продукта и выходом блока памяти, выход соединен с первым входом блока оперативной памяти, второй вход которого подключен к выходу регнстра считывания, выход блока оперативной намяти соединен с первым входом второго блока коммутаций, второй вход которого подключен к выходу блока задания алгоритма обработки, первый выход - через блок анализа нулевого значения соединен с первым входом вычислительного блока, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами щифратора признаков н блока памяти постоянных коэффициентов, нервый выход подключен к первому входу блока буферной памяти, второй вход которого соединен с выходом регистра сдвига, выход - через последовательно соединенные блок согласования, дешифратор, шифратор, преобразователь, усилитель, блок регистрации и передачи подключен к выходу устройства, выход анализатора качества продукта соединен со вторым входом блока измерения, выходы делительной частоты соединены с соответствующими входами блока суммирования, выходы датчиков расхода соединены с соответствующими входами блока контроля датчиков расхода, вход устройства через блок приема подключен к входу блока управления, входы второго триггера подключены соответственно к второму выходу блока задания алгоритма обработки и выходу регнстра опроса, выход соединен с нервым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход первого ждущего

генератора соединен со входом регистра опроса, блок определения коэффициентов деления, соединенный двухсторонними связями с блоком проверки. Известное устройство обработки и нередачи информации не иозволяет осуществить расчетные операции по сдаче потребителю товарной продукции непосредственно на потоке. Это приводит к тому, что из операции товарной сдачи не исключаются различные

резервуарные системы, прнводящие к потерям товарного продукта. Проведение отдельных расчетных операций по известному решению не позволяло иметь единое информационно-измерительное устройство, обеспечивающее фор.мирование расчетного документа и непосредственную связь объекта по сдаче товарной продукции с общей информационноизмерительной системой АСУ.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем осуществления расчетных онераций по сдаче потребителю товарной продукции непосредственно на потоке и повышение надежности работы

устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены: третий триггер, элемент задержки, блок запуска и второй ждущий генератор, выход которого соединен со входом

регистра считывания, выход которого нодключен к первому входу третьего триггера, второй вход которого соединен с выходом блока задания алгоритма обработки, выход третьего триггера подключен к входу второго ждущего генератора и к второму входу элемента ИЛИ-НЕ, входы блока зануска подключены соответственно к второму выходу вычислительного блока, выходам второго триггера и элемента задержки, выход соединен

со входом регистра сдвига, вход элемента задержки соединен с выходом второго триггера, выход подключен к входу первого ждущего генератора, выход регистра опроса подключен к входу блока согласования и к третьему вхоДУ блока буферной памяти, управляющие входы блока регистрации и передачи, блоков индикации и оперативной памяти соединены с соответствующими выходами блока управления, входы блока индикации соединены соответственно с третьим выходом блока определения сорта продукта, четвертый выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, с выходами преобразователя и блока контроля датчиков расхода, выходы блока определения коэффициентов деления подключеяы к вторым входам соответствующих делителей частоты.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Схема содержит датчики расхода 1, 2, делители частоты 3 и 4, блок суммироваиия 5, блок температуриой коррекции 6, датчик температуры 7, счетчик импульсов 8, блок управления 9, блок задания отбора пробы 10, узел отбора пробы 11, блок измерепия 12, блок памяти 13, блок определения сорта продукта 14, элемент ИЛИ 15, первый триггер 16, блок задания алгоритма обработки 17, вычислительный блок 18, первый блок коммутации 19, блок оперативной памяти 20, шифратор признаков 21, элемент ИЛИ-НЕ 22, третий триггер 23, первый ждущий генератор 24, регистр считывания 25, второй блок коммутации 26, блок анализа нулевого значения 27, блок памяти постоянных коэффициентов 28, второй триггер 29, элемент задерлски 30, блок запуска 31, регисто сдвига 32, блок буферной памяти 33, второй л дущий генератор 34, регистр опооса 35, блок согласования 36, дешифратор 37, шифратор 38, преобразователь 39, усилитель 40, блок регистрации и передачи 41, выход устройства 42, вход устройства 43, блок приема 44, блок контроля датчиков расхода 45, блок индикации 46, блок проверки 47, блок определения коэффициентов деления 48 и анализатор качества продукта 49.

Устройство работает следующим образом.

Подготовленная (товарная) нефть проходит через первичные датчики расхода 1 и 2, что приводит к вращению турбинок и формированию частотного сигнала в зависимости от проходящего объема жидкости.

Применение ДВУХ датчиков расхода необходимо для измерения больших расходов нефти, превышаюших возможности одного датчика расхода. При малых расходах нефти включается только один датчик расхода. В то же время один из расходомеров может быть образцовым.

Частотные сигналы от датчиков 1 и 2 поступают на соответствуюшие делители частоты 3 и 4, которые формируют нормированную последовательность импульсов с заданным коэффициентом деления. Импульсные последовательности от делителей 3 и 4 поступают на блок суммирования 5, который формирует результирующую последовательность импульсов согласно измеренному объему нефти. Результирующая последовательность импульсов с блока суммирования 5 поступает на блок температурной коррекции 6, который связан с датчиком температуры 7.

В блоке температурной коррекции осуществляется приведение измеренного объема нефти при темп-ратуре измеряемой среды в труббпроводе к объему занимаемому нефтью при температуре 20°С. Результирующая последовательность импульсов поступает на счетчик

импзльсов 8, который накапливает импульсы измеренного объема перекачиваемой нефти. Счетчнк импульсов 8 сохраняет информацию при прерываниях питания.

Для преобразования объемных единиц измерения в массовые и определения действительного количества сданной нефти производится измерение количественных параметров нефти: влагосодержания, солесодержания,

плотности и содержания механических примесей. Измерение указанных параметров может производиться дискретно. В этом случае программа дискретных измерений (интервалы времени между измерениями) задается блоком управления 9.

Блок управления 9 воздействует на блок задания отбора пробы 10, который запускает в работу узел отбора пробы 11, чем обеспечивается отбор пробы из трубопровода. В режиме отбора пробы блок управления 9 одновременно подает сигнал на блок измерения 12, в состав которого входят (на чертеже не показапы) плотномер, анализатор механических примесей в нефти, влагомер и солемер. Блок

12 подготавливается к работе. От узла отбора пробы 11 в блок измерения 12 поступают соответствующие пробы нефти. В результате анализа ироб формируются кодовые сигналы, соответствующие определениым значениям анализируемых параметров нефти и подаются на блок памяти значений параметров 13, где они запоминаются.. Кроме этого сигналы результатов анализа проб поступают через блок 13 на блок определенпя сорта продукта 14,

который в зависимости от зиаченнй качественных иараметров формирует кодовый сигнал соответствующего сорта нефти, а также контролирует отклоиення значений параметров (илн сорта) от допустимых пределов.

Обработка результатов измерений производится в двух режимах: в дискретном и спорадическом при смене кондиционных параметров измеряемого потока нефти или при запросе с диспетчерского пункта.

При дискретпом режиме программа обработки задается блоком управления 9 через два часа или другой время в зависимости от требований сдачи товарной нефти. Блок управления 9 через выбранное время подает сигнал на первый вход элемента ИЛИ 15, который воздействует па первый триггер 16. Триггер 16 запускает в работу блок задания алгоритма обработки 17, который обеспечивает в дальнейщем реализацию вычислительных

операций со входной информацией, чередуя ввод обрабатываемой информации с вводом служебных команд и вычислительный блок 18, и дальнейший вывод результатов. Для определенных расчетов блок 17 может задавать

требуемый алгоритм обработки.

Блок задания алгоритма обработки 17 подает сигнал на первый вход первого блока коммутаций 19, чем обеспечивается перезапись информации блоков 8, 13 и 14 в блок

оперативной памяти 20. Сигналом с блока 17

запускается шифратор признаков 21, который формпрует спгнал признака «Ц (цифры) и подает на одпн из управляющих входов вычислительного блока 18, тем самым подготавливая его к приему информационных сигиалов. Теперь блок 17 останавливается сигналом элемента ИЛИ-НЕ 22, на которую перед этим поступил сигнал с триггера 23, который нереводится в активное состояние С1 гпалом с блока 17. Через ждущий геиератор 24 триггер 23 запускает регистр считывания 25. Регистр считываиия 25 пачинает оиращивать блок оперативиой памяти 20. Ирп этом производится поразрядный ввод кодов первого числа, записанного в блоке 20, через второй блок коммутаций 26, запускаемого сигналом с блока 17 в блок апализа нулевого зиачения 27, который анализирует цифровую информацию, представленную чнслами ироизвольной длииы, дополненными пулями (в етаргиих разрядах) до фнксироваппой длины. Блок 27 пропускает в вычислительиый блок 18 в этом случае только цифру, а нули исключаются. В том случае, если пули следуют после значений цифры, то опн проходят в вычислительный блок 18. Иосле ввода числа в вычислительиый блок 18 иослсдним 1миул)Сом регистра сч1ггываипя 25 переводятся в исходное состояние триггер 23 и сам регистр 25. Сигнал «1 на входе элемента ИЛИ-НЕ 22 снимается и сиова запускается блок 17, который теперь запуст гг только щнфратор признаков команд 21, который формирует сигиал производимой оиерации (например, сложение, вычптанне, умножение, деление и т. д.), который иоступает в вычислительпый блок 18, в дальнейшем производитея аналогичное, последовательиый ввод информации о параметрах измеряемой ереды (качественные и количественные ноказатели), кодов онераций и команд уиравлеиия вычислениями в вычислительный блок 18. Кроме этого в соответствин с алгоритмом, задаваемым блоком 17, пронзводнтся ввод постоянных коэффнцнептов п цепы единнцы измерения (стоимость тоины) нефти определенно о сорта. Цеиа единицы измерения нефти вырабатывается блокам памяти постоянных коэффицнентов 28 при ностунленни на него ннформацпп о сорте перекачиваемой нефти е блока 14. Иосле проведения вычпслительиых операций, блок 17 запускает триггер 29, который подает спгпал па входы элемента задержки 30, элемепта ИЛИ-НЕ 22 и блока заиуска 31. После этого останавливается блок 17, а при появлении сигпала «конец вычиеления на выходе вычнслительного блока 18 срабатывает блок запуска 31 и тактовые импульсы с вычислительного блока 18 начинают постуиать через него на вход регистра сдвига 32. Запускается регистр сдвига 32 и производится перезапись результатов вычислений (кода цифр н запятой) С вычислительного нбло-ка 8 в блокбуферной памяти 33. Далее задержанньгй.во. временц, импульс с выхода .элемента задерж-. ки 30 переводит блок запуска 31 в исходное

состоянне, останавливается регистр сдвига 32 и заиускается через ждущий геиератор 34 регистр опроса 35, который производит через блок согласоваиия 36 поразрядный опрос блоков буферной памятн 33. Коды цифр (параллельный двоичио-десятичпый код) при этом с выхода блока согласования 36 ноступает па дешифратор 37 н с его выходов - на шифратор 38, который производит иреобразоваиме

едииичиого кода в параллельный код (папример, МТК-2). Код поступает на входы преобразователя 39, который иреобразовывает параллельный код в последовательпый. С выхода преобразователя 39 последовательный

код (цифр, служебных символов н т. д.,) усиленный усилителем 40 иоступает на блок регистрации и передачи 41. Производится регистрация и, при необходимости, передача результатов на диспетчерский пупкт через выход

устройства 42.

После регистрации или передачи результатов вычислений па последнем такте регистра опроса 35 производится устано15ка в «О блока буферной 33, в исходное состояние триггера 29 и самого регистра опроса 35. При этом сигиал «1 на входе элемента ПЛИ-НЕ 22 сиимастся и снова запускается блок задания а.лгоритма обработки 17. Пачииается процесс регистрации результатов отдельпых иараметров, иаиример, сортности измеряемо нефти, текущего времени, качествеиных нараметров: влагосодержания, солесодержапия, плотности и содержания механических примесей ит. д. В случае, ири поступлении очередного

импульса с блока 17 на один из входов первого блока коммутацнй 19 показания одиого из нараметров нроход,ят в блок онератнв1юй намяти 20 и запомииаются. Запускается триггер 23, на выходе которого ноявляется сигнал

«1, который ност.уиает одновременно на входы элемента ИЛИ-НЕ 22 п ждущего генератора 24. Заиускается второй блок коммутаций 26, который соединяет выход блока 20 с шифратором 38. Останавливается блок 17,

запускается через ждущий геператор 24, регистр считывания 25, который пачииает опрашивать блок оперативиой памяти 20, на который нодается временный сигнал с блока управления 9.

При этом производится через второй блок коммутации 26, шифратор 38, преобразователь 39 п усилитель 40 регистрация и передача требуемых результатов пзмерепия параметров иефти (качествеиных и колпчественпых). После этого на последнем такте регистра считывания 25 производится устаиовка в исходное состояиие триггера 23 и самого pcriiCTpa 25. Снова запускается блок 17 и на последующнх его тактах процесс регистрации результатов измерения отдельных параметров иовто;1яется. Затем по окончании процесса рекистрации результатов измерений требуемых параметров на последнем такте блока17 производится установка- в исходное состоянпе самого блока.17 п всего устройства в целом. Цикл измерений и вычислений, а также регистрации на этом заканчиваются. Следующий запуск устройства может производиться автоматически, через определенные интервалы времени по команде блока управления 9 или сиорадически но изменению (отклонению от нормы) какого-либо качествеиного нараметра (наиример, сорта нефти) по команде блока определения сорта продукта 14 через блок управления 9.

Передача результатов вычислен)5я совместно с измеренными нараметрамн осуществляется блоком регистрации и передачи 41 через выход устройства 42 по команде блока управления 9. При включении устройства в информационно-измерительную систему может осуществляться передача информации но занросу с днснетчерского пункта. Сигнал .запроса постунает со входа устройства 43 через блок 42 на блок управления 9, который занускает в работу все соответствующие блоки,

В случае неисправной работы датчиков расхода и 2 блок контроля датчиков расхода 45 вырабатывает аварийный сигнал, который нодается в блок индикации 46 н при этом высвечивается лампочка, (оказывая ненсправ1 ость датчиков расхода н выдает звуковой сигнал. Кроме этого блок индикации 46 дает визуальную ииформацию о расходе, о результатах вычисления, сорте иефтя и текущем времени и температуре.

В результате выполнения всех этих операЦ1п 1 по вычислению и регистрации результатов измерений формируется стаидартный нрнемо-сдаточиый документ, г.те отпечатываются: масса нефти брутто, нетто, плотность нефти, влагосодержание, солесодержание механических иримесей, сорт нефти, стоимость измеренной продукции, текущее время. Кроме этого формируется мащиночитаемый документ в виде иерфорированной ленты, куда заносятея все перечисленные результаты измерений н вычислений. Перфолента в дальнейшем используется для обработки этих результатов на ЭВМ.

Через некоторое время, определенное периодичностью измерения, запускаетея блок проверки 47 (трубопоршневая установка) и производится проверка расходомеров счетчиков 1 и 2. По результатам иоверки блок определеиня коэффициентов деления 48 формирует соответствующие коэффициенты и задает их делителям 3 и 4.

Блок управления 9 совмеетно с блоком индикацин 46 обеспечивает контроль неисправности отдельных блоков устройства.

Устройство предусматривает использование автоматического ненрерывного режима измерения качественных нараметров нефти на потоке. В этом случае режим работы блока измерения 12 и анализатора качества 49 задается блоком управления 9.

Использование устройства обеспечивает внедрение автоматической сдачи подготовленной нефти непосредственно на потоке с иснользованнем как лаоораториых, так н авто латичеекнх приборов измерения качественных параметров измеряемого продукта; подключение объектов подготовкн нефти в информационко-измерительную систему, чем достигается полиая автоматизация сбора и обработки информации в автоматизированной системе управления технологическим нроцеесом нефтегазодобывающего предприятпя.

Формула изобретен н я

Устройство для обработки и передачи информации учета товарной нефти, содержащее

датчики расхода, соединеииые выходами с первыми входами соответственно первого и второго делителей чаетоты, блоки суммировання темнературной коррекции, контроля датчиков расхода, счетчик импульсов, блок

управления, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам блока задания отбора нробы, блока суммнровання, блока памяти и блока измерения, выход которого через блок памяти подключей к входу блока определения сорта продукта, выход блока задания отбора пробы иодключен к входу узла отбора пробы, выход которого соедннен с первым входом блока измерения, элемент ИЛИ, первый

которого соедипен с соответствующим выходом блока управления, выход через иервый триггер соединен с нервым входо.м блока задания алгоритма обработки, второй вход которого соединен с выходом элемента

ИЛИ-НЕ, выход подключен к входу первою трнггера, первым входам блока памяти постоянных коэффициентов и нервого блока коммутаций, входу щифратора признаков и к своему третьему входу, входы блока температурной коррекции соединены соответетвен110 с выходом датчика температуры и выходом блока суммирования, выход через счетчик импульсов подключен к первому входу блока иидикации и второму входу первого блока

коммутаций, третий и четвертый входы которого еоединены соответственно с первым выходом блока определения сорта продукта и выходом блока памяти, выход соединен с нервым входом блока оперативной пa.:яти, второй вход которого подключен к выходу регистра считывания, выход блока оператпвной памяти соединен с первым входом втооого блока коммутаций, второй вход которого подключей к выходу блока задания алгоритма

обработки, первый выход через блок анализа нулевого значення соединен с первым входом вычислительного блока, второй и треТ1 Й входы которого соединены соответственно с выходами щнфратора признаков и блока памяти постоянных коэффнцнентов, первый выход подключен к первому входу блока буферной памятн, второй вход которого соедннен с выходом регистра сдвига, выход через последовательно соединенные

блок согласования, дещифратор, щнфратор.

11

преобразователь, усилитель, блок регистрации 1 передачи подключен к выходу устройства, выход анализатора качества продукта соединен со вторым входом блока измерения, выходы делителей частоты соединены с соответствующими входами блока суммирования, выходы датчиков расхода соединены с соответствующими входами блока контроля датчиков расхода, вход устройства через блок приема подключен к входу блока управления, входы второго триггера подключены соответственно к второму выходу блока задания алгоритма обработки н выходу регистра опроса, выход соединен с нервым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход первого ждущего генератора соединен со входом регистра оиро:а, блок определения коэффициентов деления, соединенный двусторонними связями с блоком проверки, отличающееся тем, что, с делью расширения функциональных возможностей путем осуществления расчетных операций по сдаче потребителю товарной продукции непосредственно на потоке и повышения надежности работы, в него введены третий григгер, элемент задержки, блок запуска и зторой л дущий генератор, выход которого соединен с входом регистра считывания, выход которого подключен к первому входу третьего триггера, второй вход которого соединен с выходом блока задания алгоритма обработки, выход третьего триггера подключен к входу второго ждущего генератора и к второму входу элемента ИЛИ-НЕ,

12

входы блока запуска подключены соответственно к второму выходу вычислнтельного блока, выходам второго триггера и элемента задержки, выход соединен е входом регистра сдвига, вход элемента задержки соединен с выходом второго триггера, выход подключен к входу первого ждущего генератора, выход регистра опроса подключен к входу блока согласования и к третьему входу блока буферной памяти, управляющие входы блока регистрации и передачи, блоков индикации и оперативной памяти соединены с соответствующими выходами блока управления, входы блока индикации соединены соответственно с третьим выходом блока определения сорта продукта, четвертый выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, с выходами преобразователя и блока контроля датчиков расхода, выходы блока определения коэффициентов деления подключены к вторым входам соответствующих делителей частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Ns 433484 кл. G 06F 15/00, 1970.

2. Дробах В. Т. и др. Установка безрезервуарной сдачи товарной нефти «Рубин-1, «Рубин-2. «Состояние разработки расходомеров, применяемых в автоматизированных системах перекачки нефти. М., Тематический научно-технический обзор ВНИИОЭНГ, 1973, с. 33-48.

4fyH.flhj

L{F --g--r-i

r