ЛИТЕРАТУРА
1. Писаревский Н. Н. Применение аналоговой интенсиметрической и корреляционной аппаратуры и фазированных двухслойных решеток для прямых измерений комплексного коэффициента отражения методом однонаправленного приема // Тез. докл. IX науч.-техн. конф. по авиационной акустике. — Жуковский: ЦАГИ, 1989. — С. 474.
2. Писаревский Н. Н. Разработка корреляционной измерительной систе-
мы на базе современной интенси-метрической аппаратуры // Тез. докл. IX науч.-техн. конф. по авиационной акустике. — Жуковский: ЦАГИ, 1989. — С. 47.
3. Методы, основанные на исследовании пространственной структуры аэроакустических полей и волнового спектрального анализа. Методика и техника акустических измерений в аэродинамических трубах (по материалам открытой зарубежной печати) // — Жуковский: ЦАГИ, 1980. — № 588. — 91 с.
4. Казарян А. А. Пленочные датчики давления. — М.: Бумажная Галерея, 2006. — С. 320.
5. Казарян А. А. Согласование тонкопленочного датчика давления с внешней цепью и его частотная характеристика // Измерительная техника. — 2013. — № 10. — С. 39—42.
6. Пат. РФ Яи № 2384826 С1. Устройство для измерения звукового давления / А. А Казарян, В. В. Пет-роневич, Н. А. Езеев // Бюл. — 2010.
УДК 622. 692:658.5
УНИВЕРСАЛЬНАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА И АЛГОРИТМ ДЛЯ КАЛИБРОВКИ НЕФТЯНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
UNIVERSAL AUTOMATIC SYSTEM AND ALGORITHM FOR CALIBRATION OF OIL RESERVOIRS
Исаев Мазахир Магоммед оглы
канд. техн. наук, доцент, зав. лабораторией E-mail: mezahir@bk.ru
Абдуллаев Вугар Гаджи оглы
канд. техн. наук, ст. научн. сотрудник
Алиев Мурад Ариф оглы
аспирант
Назаров Рамиль Байрам оглы
аспирант
Институт систем управления НАНА, г. Баку, Азербайджан
Аннотация: Рассмотрена автоматизированная высокоточная калибровочная система для нефтяной емкости любой геометрической формы и размера. Для проведения высокоточных измерений разработан программно-технический комплекс, обеспечивающий оптимальный выбор гибридных тестов на базе структурно-алгоритмических и тестовых методов.
Ключевые слова: резервуар, жидкое топливо, гидростатическое давление, дифференциальное измерение, калибровочная таблица.
Isayev Mazakhir M.
Ph. D. (Tech.), Associate Professor, Head of Laboratory E-mail: mezahir@bk.ru
Abdullayev Vugar H.
Ph. D. (Tech.), Senior Researcher
Aliyev Murad A.
Postgraduate
Nazarov Ramil B.
Postgraduate
Institute of control systems of ANAS, Baku city, Azerbaijan
Abstract: The automated high accuracy calibration system for an oil reservoir of any geometrical shape and size is considered. For carrying out high precision measurements the software and hardware are developed providing optimal choice of hybrid tests on the base of structural algorithmic and test methods.
Keywords: reservoir, liquid fuel, hydrostatic pressure, differential measurement, calibration table.
ВВЕДЕНИЕ
Измерение с коммерческой точностью количества нефтепродуктов при приеме, хранении и отпуске при разгрузочных процессах со склада (резервуара) является актуальной задачей, так как
неточность расчетов при применении известных методов приводит к потере большого количества продукта из каждого резервуара. На территории нефтебазы находится большое число крупногабаритных нефтяных резервуаров (НР), поэтому неточные измерения для каждого резервуара в сум-
50
Sensors & Systems • № 7.2015
ме составляют довольно большие потери для всего склада нефтебазы [1, 2, 6, 9].
Точность измерений жидкого топлива (ЖТ) в НР зависит от выбираемого метода измерения, формы и геометрического размера резервуара, физических параметров ЖТ, температуры и т. д.
Известно, что при определении массы жидкости в резервуаре применяется таблица индивидуальной калибровки (ТИК). Для каждого процесса измерения средняя площадь поперечного сечения резервуара определяется в соответствии с ТИК. В настоящее время погрешность ТИК, равная ±0,2 % [1—5], составляет около половины (±0,5 %) общей погрешности при определении массы жидкостей. Основная причина заключается в неточности методов определения ТИК, которые наряду с применением геометрического способа практически полностью осуществляются вручную. Физические параметры продукта (плотность, вязкость, температура и т. д.) определяются в лабораторных анализах, а для процесса калибровки требуется несколько месяцев (длительность и изменчивость окружающей среды приводят к значительным изменениям параметров объекта). Есть и другие сложности, которые в итоге ведут к росту неточности. Таким образом, все эти причины лежат в основе больших нарушений в коммерческом учете жидкостной массы, оставшейся в резервуаре, и в результате значительное количество ЖТ в НР остается неучтенным. А это означает серьезный экономический ущерб для предприятия.
Коммерческий учет ЖТ зависит от точности калибровки измерения каждого НР и составления ТИК. Для достижения высокой точности измерений в процессе калибровки наряду с измерением массы ЖТ в резервуаре также надо учитывать деформации стенок резервуара (постепенное изменение в поперечном сечении), возникающее из-за гидростатического давления столба ЖТ, значение которого необходимо определять.
В известном процессе калибровки объем жидкости, вводящийся в резервуар, измеряется механическим счетчиком, высота столба жидкости — с помощью линейки (рулетки), температура в резервуаре — термометрами, установленными по диагонали в трех точках [1—6]. Средняя плотность жидкости в резервуаре измеряется в лабораторных условиях на основе образцов, взятых из этих трех точек. Составление ТИК ведут на основе: объема столба ЖТ, средней площади поперечного сече-
ния и действия гидростатического давления при деформации боковых стенок резервуара. Основные ошибки измерения появляются при определении показаний счетчика, линейки, термометра, плотности, гидростатического давления, деформации и т. д.
Кроме них определяются: высота каждого столба жидкости в соответствии со средними областями поперечного сечения (определяется на основании верхней и нижней зоны); размеры внешней и внутренней поверхности резервуаров; толщина стенки; физико-химические свойства подготовленного материала и на их основе в эталонной емкости (ЭЕ) — поправочные коэффициенты (деформация стенки резервуара, влияние температуры окружающей среды, состояние резервуара и т. д.), входящие в ТИК. Как видно, полученный для каждого резервуара объем информации для составления ТИК является достаточно большим, и в конечном счете точность ТИК в соответствии с существующим ГОСТ составляет ±0,2 % [1—3].
Так как коммерческий учет ЖТ в НР осуществляется, главным образом, за счет высокоточного измерения гидростатического давления ЖТ в резервуарах, то актуальна калибровка резервуаров, реализованная с помощью этого метода.
Целью данной работы является разработка автоматизированной системы калибровки и таблицы высокоточного измерения гидростатического давления столба жидкости в НР со сложной конфигурацией, а также стандартной емкости, с помощью единого дифференциального датчика давления.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КАЛИБРОВКИ
Решение задачи высокоточного измерения гидростатического давления столба жидкости в резервуаре осуществляется с помощью дифференциального датчика давления [6—8]. Дифференциальные датчики давления производятся по современным технологиям и имеют стандартный электрический выходной сигнал. Процедуры измерения и управления осуществляются в полностью автоматизированном режиме. Совместимость схемотехнического и программного обеспечения позволяет создать новую структуру калибровочной системы, значительно упрощающую сложные процессы измерения и управления [7—9].
Выбирается стандартная эталонная емкость ЭЕ, соответствующая калибровочному нефтяному резервуару КНР, которая изготавливается по особой конструкции (см. рисунок). Она наполняется жидким топливом с помощью насоса Н из общего коллектора ОК через электронный вентиль ЭВ1. Для выгрузки ЖТ в КНР по наклонной трубе НТ через электронный вентиль ЭВ2 и для измерения гидростатического давления ЖТ, находящегося в ЭЕ, с помощью дифференциального датчика давления ДДД, используется вертикальная труба ВТ, которая соединена с плюсовой камерой ДДД.
Так как ЭЕ и КНР являются замкнутой системой емкостей, то при заполнении ЖТ в поверхностном слое жидкости (свободной поверхности) накапливается газовоздушная смесь, находящаяся под определенным давлением, что существенно влияет на результаты измерений. Для того чтобы учесть этот эффект свободные поверхности обеих емкостей соединяются друг с другом воздушной трубой Воз. Т. Вентиль В3 используется для подключения ЭЕ к системе, а вентиль В4 — для истечения избытка ЖТ в ОК после заполнения.
АЛГОРИТМ КАЛИБРОВКИ
Вначале (до включения насоса), когда электронный вентиль ЭВ1 закрыт, а электронный вентиль ЭВ2 открыт, измеряется выходной сигнал ДДД и определяется начальное значение измеряемой величины Аро = 0. Это значение разности давлений соответствует пустому состоянию двух емкостей — ЭЕ и КНР, но в случае отличных от нуля значений оно учитывается в результатах следующих измерительных тактов как корректирующий коэффициент.
1 шаг. Электронный вентиль ЭВ1 открывается, а электронный вентиль ЭВ2 закрывается, затем включается насос и ЭЕ начинает заполняться. Насос отключается тогда, когда заполнение завершится и вентиль ЭВ1 закроется. Установленное суммарное давление Р1эе + РВТ + Рвоз.ЭЕ в емкости ЭЕ и трубе ВТ передают на "+" камеры дифференциальных датчиков давления ДДД, а давление рвоз.кнР воздуха, установленное в калибровочным резервуаре, на "—" камеры ДДД. Таким образом, измеряется разность давлений Ар^
Ар1 = р1ЭЕ + рВТ + рвоз.ЭЕ - pвоз.КНР, (1)
52 - Бепвогв & Бувгетв • № 7.2015
где P1ЭЕ, PВТ, Pвоз.ЭЕ, Pвоз.КНР — Давление, соответственно, в ЭЕ, вертикальный трубе ВТ, на поверхности жидкости в ЭЕ и внутри КНР. Так как воздушное пространство обеих емкостей связано воздушной трубой Воз. Т, то давление будет уравновешиваться: pвоз.эЕ = Pвоз.КНР. Тогда формула (1) упрощается и принимает следующий вид:
= P1ЭЕ + PВТ = mlg/Sср.эЕ + PВТ
(2)
где ml — масса ЖТ в ЭЕ на первом такте; g = =
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.