Устройство для вычисления массы нефте-пРОдуКТОВ B РЕзЕРВуАРАХ Советский патент 1981 года по МПК G06F17/00 

блока вычислений, выход второго клю ча - с третьим входом блока вычислений и первым входом блока вывода данных, второй и третий входы которого соответственно соединены с выходом третьего ключа и выходом бл ка памяти, входы первого и второго ключей и второй вход распределителя тактов соединены с выходом генерато ра, вход третьего ключа соединен с первым выходом блока вычислений,вто рой выход которого подключен к перв му входу ,триггера, второй вход которого подключен к выходу блока вывода данных, выходы старшего и млад шего разрядов счетчика приема информации подключены соо ветственно ко входу дешифратора и четвертому входу блока вычислений, управляющие входы счетчика приема информации а также блока памяти, блока вывода данных, блока вычислений, генератора, триггера и ключей соединены с соответствующими выходами распределителя тактов. В этом устройстве ломаная кривая заЪйсимости массы от давления аппроксимируется другой ломаной с углами в точках, в которых код соотве ствующего давления содержит нули во всех разрядах, кроме старшего. В память устройства записываются заранее вычисленные значения массы не тепродукта, т.е. значения угловых точек аппроксимации ломаной зависимости массы от давления G...G, соответствующей участку по давлению i 1000, j 1000 мм вод.ст. Каждому участку по давлению (условному поясу) соответствует изменение давления на 1000 вод.ст. Значения массы нефтепродукта в резервуаре интегрируются, начиная с массы, соответствующей угловой точке , ближайшей слева от рабочей точки аппроксимирующей ломаной.Значения участков соответствуют ближай шему максимальному значению старшего разряда числового эквивалента статического давления Р, представленного в десятичном исчислении. Остаточная масса д G, соответствующ младшему разряду числового эквивалента Р на участке меходу и G.. определяется по интерполяции. При этом в качестве кванта массы исполь зуется разность значений масс угловых точек G.. и G аппроксимирующей ломаной. Результат преобразован измеренного давления Р в массу G производится суммированием числа G соответствующего коду старшего разряда десятичного представления давления Р и числа uG, найденного по интерполяции. Это устройство для определения массы нефтепродукта в вертикальном резгервуаре по гидростатическому дав лению имеет -большой объем постоянной памяти за счет запоминания полного значения (со всеми разрядами) массы угловых точек изломов, соответствующих давлению 1000, 2-1000,... i-1000 (мм вод.ст) угловых поясов; -малое быстродействие за счет последовательного действия устройства при определении массы нефтепродуктов ; -большой объем аппаратуры из-за последовательного счета устройства и вычислений над многоразрядными, числами; -относительно большую методическую погрешность за счет вычислений последовательным кодом. Целью изобретения является экономия оборудования, повышение точное-, ти работы и быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок памяти, входы которого соединены соответственно с выходами дешифратора, адресные входы блока памяти являются адресньомн входами устройства, коммутаторы, счетчик приема информации, вход которого является информационным входом устройства, а выход старшего разряда подключен к входу дешифратора, генератор, вход которого является управляющим входом устройства, триггер, соединенный выходом с первым входом распределителя тактов, второй вход которого соединен с выходом генератора, синхронизирующие входы блока памяти, счетчика приема информации , коммутаторов, дешифратора и генератора соединены с соответствующими выходами распределителя тактов, введены буферный регистр, сумматор, регистр сдвига, формирователь тактов и сдвигов и элементы ИЛИ. Выходы счетчика приема информации, регистра сдвига и буферного регистра соединены соответственно с входом сумматора. Выходы сумматора соединены соответственно с входами первой группы регистра сдвига, входы буферного регистра соединены соответственно с выходами регистра сдвига и блока памяти. Первый управляющий выход формирователя тактов и сдвигов соединен с первым управляющим входом сумматора и управляю-. щими входами первого коммутатора, второй управляющий вход - с вторым управляющим входом сумматора и с входами второго и третьего коммутаторов . Входы первого коммутатора соединены соответственно с выходими регистра сдвига выходы соответственно с входами второй группы регистра сдвига, управляющий вход которого соединен с третьим управляющим выходом формирователя тактов и сдвигом, четвертый управляющий

выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены соответственно.с выходами третьего коммутатора и регистра сдвига. Выход элемента ИЛИ подключен к входу триггера и к первому входу формирователя тактов и сдвигов, второй вход которого соединен с выходом генератора. Выход второго коммутатора подключен к входу регистра сдвига.Синхронизируюаше входы сумматора,формирователя тактов и сдвигов, буферного регистра, регистра сдвига и триггера соединены соответственно с выходами распределителя тактов.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 графическая зависимость массы от гидростатического давления.

В состав устройства входят младший разряд 1 и старший 2 разряды счетчика приема информации 3 сумматор 4, дешифратор 5, блок б памяти, буферный регистр 7, формирователь 8 тактов и сдвигов, регистр сдвига 9, ко 11мутаторы 10, 11, генератор 12, распределитель 13 тактов, триггер 14, коммутатор 15, элемент ИЛИ 16, управляющий вход 17 устройства, адресный вход 18 и информационный вход 19 устройст-ва.

Для определения массы, нефтепродуктов в вертикальном резервуаре с помощью устройства по гидростатическому давлению заданная .ступенчатая зависимость F (f) с константами Я.. . р. . .f и F. . . . . .F представляется в виде суммы постоянной FPи переменной f(P), составляющих (см.фиг.2). По аналогии с зависимостью F(.P) переменная составляющая задается константами f. . . f.j . ..fm, причем f F .o

Определение массы нефтепродуктов графически представляет собой сумму двух площадей. Второй член,представляющий площадь, ограниченную ступенчатой линией F(5) и линией (Fg) .по абсолютной величине, незначителен по сравнению с первым членом, графически представляющим площадьj равную произведению FQ.P. При этом объем пассивной памяти уменьшается за счет исключения m констант кванта давлений и разбиения резервуара на п условных поясов равной высоты а Р (ДР 1000 мм вод.ст.) с константами Р ... ... Р„.

Кроме того, константы кванта весов F-, . . . . . . F заменены новыми константами S., . . . S.,.. . З.иметацими зна чйтельно меньшие абсолютны значения

При таком разбиении резервуара нахождейие массы нефтепродукта представляется в виде

. Рз-1 Р (() О «V-1

K i

где

q

q - местное ускорение свободног.)

падения; Р - гидростатическое давление

жидкости в резервуаре. При использований устройств для пьезометрического измерения массы нефтепродукта измеряег-шй параметр Р имеет размерность, 1 аспределяемую

КГ

0

по площади массы - , что сокращает при вычислении массы деление на q.

В формуле первой интеграл правой .части не зависит от аргументаЯ

5 и при вычислении массы нефтепродукта используется как константа, записанная в виде ряда чисел S-, . . .

Р So ;

S:f---Sn.

где -|

0

Ч ВОЙ f (Р) в J-M условном поясе.

Значение констант Sj незначительно по сравнению с FpP. По числам Sj второй интеграл, входящий в формулу и зависящий от заданного аргумента Р вычисляется по интерполяционной формуле

Sj-5:

Ji(P)(3P

ДР

d

fOOO

D

5--.

где uPjrP-Р. р--гооо-(.

Такое разбиение резервуара (по горизонтали зависимость F(P) разбивается по FQ, по вертикали - по

Р ... PJ ... Р у, при вычислении массы нефтепродукта дает возможность не запоминать ступенчатой зависимости F (р) с константами р..,-- и F., , имеющими Д.ПЯ каждого пойса четерех0разрядное или заранее вычисленное значение массы нефтепродукта условий поясов, а запоминать.заранее вычисленные незначительные значения первого интеграла в формуле, не зависящие

5 от заданного Р в виде S

и

-J и Fp. нефУстройство определяет массу тепродукта в три этапа.

На первом этапе вычисляется по

0 интерполяционной .формуле.остаточная часть массы нефтепродукта д Sj, соответствующая давлению д P.J и равная давлению, записанному в младший разряд счетчика приема инф01 ации 1

j - Sj-f

ДР,-.

Д5.1000

Значение первого интеграла S в формуле, соответстбукицей давлению

60

Рз-1 (J-1) 1000 (мм вод.ст.),

которое записано в старший разряд 2 счетчика 3 приема информации, извлекается из памяти устройства на ром этапе. На третьем зтапе определяется масса, графически представляющая постоянную площадь, равную F-P

Устройство работает следующим образом.

После пуска генератора 12 нулевым тактом распределителя тактов 13 все счетчики сбрасываются в нулевое состояние. В первом такте распределителя тактов 13 Добавляется 1 в старший разряд 2 счетчика 3 приема информации, имеющий десятичное значение (j-1). С помощью дешифратора 5 на втором такте распределителя старший разряд счетчика приема информации автоматически выбирает число Sj , заранее записанное в блок памяти 6. Одновременно со вторым тактом распределителя из памяти 6 считывается число S; , которое параллельно записывается в буферный регистр 7, и запускается формирователь 8 тактов и сдвигов. На втором такте триггер 14 запрещает вход распределителя 13 и за счет тактов Т1 , выдаваемых формирователем 8 тактов и сдвигов, обеспечивает запись числа S| из буферного регистра 7 в сумматор 4. В такте Т2 через коммутатор 10 при наличии разрешения с третьего выхода распределителя 13 останавливается формирование тактов на выходе Формирователя 8 тактов и сдвигов и запускается распределитель, тактов 13. В третьем такте распределителя включается на обратном реверсе старший разряд счетчика 3 и вычитается 1. При этом содержимое счетчика равно j-1. В четвертом такте распределителя 13 сбрасывается буферный регистр 7 в нулевое состояние. В пятом такте распределителя число S с помощью дешифратора 5 выбирается и одновременно считывается из блока 6 памяти и записывается в буферный регистр 7. На пятом такте триггер 14 запирает вход распределителя 13 и запускает формирователь 8. С помощью тактов Т1 и Т2, выдаваемых формирователем В тактов и сдвигов от содержимого в сумматоре 4 вычитается число, содержащееся в регистре 7. При этом шестой выход распределителя тактов 13 переключает сумматор 4 в режим вычитания, а выходы регистра 7 во время вычитания получают разрешение для обеспечения на входе сумматора 4 информации S; . В такт Т2 через коммутатор 10 при наличии разрешения на шестом выходе распределителя 13 запрещается формирование тактов на выходе формирователя 8 тактов и сдвигов и запускается распределитель 13 тактов.

На шертом такте результат вычисления, содержащийся в сумматоре 4, записывается в обратном коде в регистре 9. После этого на седьмом такте распределителя 13 сбрасывается cy 1мaтор 4 в нулевое состояние и добавляется 1 в регистр 9. При этом содержимое регистра 9 равно дополнительному коду . Кп седьмом такте распределителя запускается формирователь 8 тактов и сдвигов и закры, вается с помощью триггера 14 вход распределителя 13 тактов. Сигнал с восьмого выхода регистра тактов дает разрешение переключить выход младшего разряда 1 счетчика 3 на вход сумматора 4.

При этом каждый раз с помощью тактов Т1 и Т2, выдаваемых формирователем 8, обеспечивается сложение содержимого сумматора 4 с младшим разрядом 1 счетчика приема информации. сложение в сумматоре Л Яу продолжается до раз. Количество сложений при этом фиксируется на регистре 9. При наличии разрешения от восьмого выхода распределителя 13

0 коммутатор 15 с помощью такта Т1 записывает число шесть в тот разряд регистра 9, который при счете начинается с нуля. Считая количество тактов Т2, с помощью коммутатора 11

регистр 9 переполняется и останавливается формирование тактов Т1 и Т2. Сигналом Переполнение запускается распределитель 13 тактов и на девятом такте записывается 5 - результат умножения Л PJ- на ASv, из сумматора 4 в регистр 9. На десятом такте распределителя 13 сбрасываются на нуль сумматор 4 и запускается формирователь 8, который обеспечивает вьщачу тактов сдвига на регистр 9.

5 сформированные такты сдвигают на три порядка влево содержимое регистра 9, обеспечивая,при этом деление 5д на 1000.

0 От четвертого выхода формирователя 8 тактов и сдвигов сигналом Конец сдвига запускается распределитель тактов 13 и останавливается выдача тактов. В одиннадцатом такте распределителя 13 обеспечивается формирование тактов Т1 и Т2. С помощью тактов Tl и Т2 содержимое регистра 9 записывается в сумматор 4. Двенадцатый выход распределителя 13 тактов при этом дает разрешение на

выдачу информации, содержащейся в регистре 9. Коммутатор 10 при разрешении от двенадцатого выхода распределителя 13 тактов останавливает формирование тактов Т1 и Т2 и запускает

5 распределитель тактов. В двенадцатом такте распределителя 13 запускается формирователь 8 и останавливается с помощью триггера 14 вход распределителя 13тактов. С помощью

0 тактов Т1 и Т2 содержимое сумматора суммируется с содержимым регистра 7. При этом тринадцатый выход распределителя 13 тактов дает разрешение на выдачу информации, содержащейся в оегистре 7. Коммутатор 10 тактом

Т2 останавливает выдачу тактов Т1 и Т2 и запускает распределитель 13. В четырнадцатом такте сбрасывается в нулевое состояние буферный регистр 7, при этом содержимое сумматора 4 записывается в регистр 9. В пятнадцатом такте считывается из блока памяти константа и записувается в регистр 7. При этом нулевой выход дешифратора 5 выбирает из блока б памяти константу данного резервуара. Старший разряд 2 счетчика 3 в этом случае не действует на дешифратор, так как общую шину дешифратора в данном такте разрешакяций сигнал-не поступает. В пятнадцатом такте сбрасывается в нулевое состояние сумматор 4, запускется формирователь 8 и Останавливается распределитель 13. При помощи тактов Т1 и Т2 содержащаяся в регистре 7 константа записывается в сумматор 4. Пятнадцатый выход распределителя при этом дает разрешение на выдачу информации, содержащейся в регистре 7.-Коммутатор 10 при разрешении от шестнадцатого выхода распределителя 13 тактов останавливает формирование тактов Т1 и Т2 и запускает распределитель.Шестнадцатым тактом сбрасывается в нулевое состояние регистр 7. Семнадцатым тактом содержимое регистра 9 записывается в регистр 7. Восемнадцатым тактом сбрасывается в нулевое состояние регистр 9. На девятнадцатом такте содержимое сумматора записывается в обратном коде в регистр 9. На двадцатом такте сумматор 4 сбрасывается в нулевое состояние и одновременно добавляется 1 в регистр 9. При этом содержимое регистра 9 равно дополнительному коду константы. На этом такте распределителя запускается формирователь 8 и останавливается рпределитель 13. Двадцать первый выход распределителя 13 при этом дает разрешение на выдачу информации, содержащейся в счетчике 3, на вход сумматора 4 . Казхдый раз с помощью тактов Т1 иТ2, выдаваемых формирователем 8, обеспечивается сложение содержимого сумматора 4 с содержимым счетчика 3. Количество сложений фиксируется в регистре 9, считая пр этом, количество тактов Т2. При получении в регистре 9 значения,. равного дополнительному коду констаты плюс константа, регистр 9 перепоняется и останавливает формирование тактов Т1 и Т2. Сигналом переполнение распределитель 13 формирует двадцать второй такт, который записывает содержимое сумматора 4 в регистр 9 и запускает формирователь 8. Содержимое регистра 9 сдвигается на три порядка влево, что обеспечивает при этом деление на 1000. Сигнлом Конец сдвига запускается распределитель 13, который вьщает двадцать третий такт для формирования Т1 и Т2. Содержимое регистра 9 записывается в сумматор 4. При этом двадцать четвертый выход распределителя переключает выход регистра 9 на вход сумматора 4. Такты Т2 через коммутатор 10 останавливают формирование тактов сдвигов и формируют такт распределителя. Двадцать чет0вертым тактом распределителя 13 запускается формирователь 8 и останавливается распределитель 13. Двадцать пятый выход распределителя 13 переключает выход регистра 7 на вход

5 сумматора 4. С помощью тактов Т1 и Т2 содержимое сумматора суммируется с содержимым регистра 7. Коммутатор 10 по такту Т2 останавливает формирование тактов Т1 и Т2 и за0пускает распределитель 13. На последнем двадцать шестом такте распределителя 13 содержимое сумматора 4 записывается в регистр 9 и останавливается генератор 12.

Данное устройство, предназначен5ное для автоматического определения массы.нефтепродукта в вертикальном резервуаре по гидростатическому давлению в кодовой форме, дает возможность за 26 тактов распределителя

0 13 закончить определение массы нефтепродукта.

Погрешность определения массы нефтепродукта рассмотренным устройством уменьшается за счет вычисле5ния массы параллельным счетом, а также за счет выполнения арифметических операций над константами, имеющими незначительные абсолютные значения. .

0

Время определения массы нефтепродукта уменьшается за счет вычислений над константами, имеющими значительно меньшие значения по сравнению с известными константами известных устройств, и применения

5 сумматора с параллельным действием в отличие от известных устройств.

Обращение к пс1мяти в устройстве не зависит от количества поясов и равно трем. Объем памяти устройства

0 для вычисления массы нефтепродукта уменьшается.

Формула изобретения

Устройство для вычисления массы нефтепродуктов в резервуарах, содержащее блок памяти, входы которого соединены соответственно с выходами дешифратора, адресные входы блока памяти являются адресными входами устройства, коммутаторы, счетчик приема информации, вход которого является информационным входом устройства, а выход старшего разряда подключен к входу дешифратора, генератор, вход которого является управляющим входом устройства,триггер, соединенный выходом с первым входом распределителя тактов,второй в-ход которого соединен с выходом генератора, синхронизирующие входы блока памяти, счетчика приема информации, коммутаторов, дешифратора и генератора соединены с соответствующими выходами распределителя так-тов, отличающееся тем что, с целью экономии оборудования, повышения точности работы и быстродействия, в него введены буферный регистр, сумматор, регистр сдвига, формирователь тактов и сдвигов и элемент ИЛИ, причем выходы счетчика приема информации, регистра сдвига и буферного регистра соединены соответственно с входами сумматора,выходы сумматора соединены соответственно с входами первой группы регистра сдвига, входы буферного регистра соединены соответственно с выхдами регистра сдвига и блока памяти первый управляющий выход формирователя тактов и сдвигов соединен с первым управляющим входом сумматора и управляющими входами первого коммутатора, второй управляющий выход - соединен с вторым управляющим входом сумматора и с входами втрого и т втьего коммутаторов, входы П рвого коммутатора соединены m.Sr. 7r. fffr, Пг, . ffr.гВг n « л/4соответственно с выходами регистра сдвига, выходы первого коммутатора подключены соответственно к входам второй группы регистра сдвига,управляющий вход которого соединен с третьим управляющим выходом формирователя тактов и сдвигов, четвертый управляющий выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ,второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами третьего коммутатора и регистра сдвига,выход элемента ИЛИ подключен к входу триггера и к первому входу формирователя тактов и сдвигов, второй вход которого соединен с выходом генератора, выход второго коммутатора подключен к входу регистра сдвига,синхронизирующие входы сумматора,формирователя тактов и сдвигов, буферного регистра и регистра сдвига и триггера соединены соответственно с выходами распределителя тактов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Измерительно-информационный комплекс устройств для пьезометрического взвешивания жидкости, Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. М.,

№ 6, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 561188, кл. G 06 F 15/20, 1975 (прототип). ГП 2r,Sr.ffr г Г. ifr.r,fr f.. ф4 . г Ц|уу-- Iффввфф Jr,SrJJT.№r.ifr,i