NO882405L - System for utmaaling av vaeske. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår gjentatt måling av væsker på basis av et programmerbart volum-settpunkt. Den brukte metoden består av integrering av strøm-data levert av en volum-strømningsmåler, for å oppnå verdien av det volum som har strømmet gjennom linjen etter åpning av en kontrollventil forbundet i serie med strømningsmåleren. Når det målte volum når settpunkt-verdien, blir en stengningsordre for kontrollventilen sendt.

Flertallet av systemer som nå er tilgjengelige benytter en justerbar mekanisk voluminnretning. Det første system av denne type benytter metoden med en gradert tank. En operatør må da overvåke systemet. Dette system er langt fra nøyaktig, og involverer en stor risiko for menneskelig feil. Det andre systemet er basert på en vekslende sylinder/stempel-enhet. Væsken som skal måles er under trykk. Den passerer så gjennom sylinder/stempel-enheten, idet væsken under trykk fra reservoaret skyver stemplet, som tømmer væsken på sin andre side til brukeren. Bevegelsen av stemplet blir vekslet ved et sett på fire kontrollventiler. Måling blir bestemt ved å justere stempelslaget og antallets cykler. Dette systemet er effektivt, men vanskelig å justere når viskositeten av væsken som skal måles er for høy.

Spesielt i oljeindustrien er det således behov for et nøyaktig, pålitelig og lett brukbart målesystem for væsker, som ikke krever en operatør på full tid for å overvåke det, selv for væsker med meget høy viskositet og for et stort område av settpunkt-verdier.

Ved fortrinnsvis å bruke en ikke-intrusiv strømningsmåler, minimaliserer denne oppfinnelsen effekten av viskositet.

Bruken av et mikroprosessor-basert styringssystem tillater integrering av et selvjusterende læreprogram som kan optimalisere kompensasjon av målingsfeil pga. de ikke uvesentlige responstider for de mekaniske elementer så som kontrollventiler. Som beskrevet nedenfor retter dette selvadapterende system slike fenomener som ventilslitasje osv., ved å evaluere utviklingen av Ep-volumene fra en operasjon til en annen.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor:

Fig. 1 viser et totalriss av oppfinnelsen.

Fig. 2 representerer de enheter som brukes til å måle en væske. Fig. 3 representerer et totalriss av utstyret som brukes til å måle fire forskjellige væsker.

Fig. 4 representerer utviklingen av volumet av en væske

som skal måles som en funksjon av tid.

Fig. 5 representerer et anslått volum av væske som har strømmet etter at kontrollventil-stengeordren er sendt, ifølge strømningstakten når ventilen var helt åpen.

Fig. 6 representerer utviklingen av volumet av væske som

en funksjon av tid, når en strømbegrenser blir brukt ved enden av målelinjen.

Fig. 7 beskriver de fundamentale operasjoner utført av mikroprosessoren, som er ved hjertet av styringssystemet. Fig. 1 illustrerer systemet som en helhet. Det volummetriske målesystem 1 er installert på en eller flere forsyningslinjer 3, under trykk av en egnet anordning 2. Væsken kan bli satt under trykk av en pumpe eller bare ved tyngdekraften. Fig. 2 beskriver arkitekturen av den væske-volummetriske måleanordning 1. Volum-strømningsmåleren 4 er forbundet i serie med linjen med kontrollventilen 5 og strømbegrenseren 6, med minst to posisjoner for å skape et trykktap på linjen. Strøm-dataene blir levert til styringssystemet 7, som styrer åpning og lukking av "åpen/lukket"-ventilen 5, så vel som aktivering og deaktivering av strømbegrenseren 6.

Strømbegrenseren 6 kunne f.eks. bli laget ved å modifisere en ventil som er lik "åpen/lukket"-styringsventilen 5, slik at det i lukket posisjon er redusert tverrsnitt tilgjengelig for væske-strøm. Styringssystemet 7 er bygd rundt en mikroprosessor.

Fig. 3 viser det volummetriske måleutstyr som brukes for samtidig måling av fire forskjellige væsker. Mikroprosessor-kontrollsystemet 7 er dimensjonert slik at det kan styre fire separate måleseksjoner la, lb, lc og ld. Dette antallet på

fire er ikke et maksimum, men ganske velegnet i oljeindustrien.

Fig. 4 viser utviklingen av volum-strømmen gjennom systemet, idet man antar at strømbegrenseren 6 ikke er installert. Når kontrollventilen 5 er åpen, strømmer væsken med en takt Q. Ved øyeblikket t, sendes ordren for stenging av ventilen. Pga. stengningstiden for ventilen Tf, strømmer det en mengde av væske E etter at stengeordren er sendt. Når strømningsmåleren virker konstant, kan programmet måle verdien av det overskytende volum E og lagre det.

For hver måleoperasjon blir således stengningsordren for kontrollventilen sendt når det overførte volum når settpunkt-verdi V, minus det overskytende volum Ep målt under den foregående måleoperasjon. Dette er et av de originale trekk ved oppfinnelsen.

Forskjellen mellom det virkelige volum som er strømmet og settpunkt-verdien er lik forskjellen mellom E og Ep. Denne forskjellen blir mindre når pumpe-forholdene ikke varierer vesentlig fra en måleoperasjon til den neste. Fig. 5 gir verdien Ee, som er det anslåtte volum av overskytende væske som har strømmet etter at ventil-stengeordren ble sendt, på basis av strømmen Q når kontrollventilen er helt åpen. Denne verdien Ee blir brukt istedenfor Ep for den første målingsoperasjonen når Ep ennå ikke er tilgjengelig. Denne kurven er i utgangspunktet beregnet i laboratoriet. Mikroprosessoren 7 kan imidlertid bli brukt til å forbedre disse lagrede Ee verdien på basis av de verdier av E og Q som virkelig er målt, ved bruk av en avveiet gjennomsnitt-algoritme som tar i betraktning de verdier som er lært. Fig. 6 viser utviklingen av volum-strømningen gjennom systemet når strømbegrenseren 6 er brukt. Denne strømbegrenseren er et annet originalt trekk ved oppfinnelsen. Prosessen består av å pumpe væsken med en høy strømverdi (for å oppnå oljeindu-striens tappe-tider, som må være så korte som mulig), og så av å aktivere strømbegrenseren mot enden av tappe-operasjonen, på et tidspunkt som er nøyaktig kalkulert av systemets elektronikk. Den reduserte strøm ved enden av tappingen betyr at systemet ifølge oppfinnelsen kan bli laget meget nøyaktig, som beskrevet nedenfor. Imidlertid, når mindre presisjon er nødvendig, er et system uten strømbegrenser, eller med strømbegrenseren utkoblet, også effektivt.

Det overskytende volum E som strømmer etter at lukningsordren er sendt til kontrollventilen 5, er mindre når strømmen Q ved stengning av ventilen er lav. Følgelig avtar forskjellen mellom E og Ep fra en målingsoperasjon til neste med Q, og forbedrer således nøyaktigheten. Det tidrom da strømmen er begrenset til Q bør imidlertid være så kort som mulig, skjønt det bør være større enn maksimum lukningstid Tf for kontrollventilen 5. Volumet VI, som bestemmer det øyeblikk ved hvilket strømreduksjonsordren blir sendt, er beregnet ifølge den strøm som måles ved full åpning Ql og settpunkt-verdien V.

Fig. 7 oppsummerer alle de fundamentale operasjoner som utføres i måling av en væske. Disse operasjonene kombinerer begrensning av overskuddsvolumet som strømmer etter stengningsordren for kontrollverdien er sendt, ved begrensning av strømmen ved slutten av målingen, med kompensering av overskuddsvolumet ved å forvente stengningsordren, og modifisering av overskuddsvolum-tabellen ifølge virkelig strøm.

Den oppnådd presisjon er omkring 1/20 1.

I olje-beslektede operasjoner er volumet som skal tappes ofte omkring 4 til 100 1, og dette er en presisjon på 1,25% til 0. 5%, tatt i betraktning behovet for kort tappningstid (for 100 1, omkring 1 min.).

Nåværende kjente systemer gir en virkelig nøyaktighet på i beste fall 5 til 20%, pluss de ulemper som er nevnt tidligere. Videre, takket være de selvjusterende muligheter i systemet,

vil ikke den høye presisjon i systemet ifølge oppfinnelsen,

unik i oljeindustrisektoren, forværres med tiden.

Claims (7)

1. Et volum - (1) (eller masse-) væske-utmålingssystem forbundet med en eller flere forsyningslinjer (3), under trykk ved en passende innretning (2) (pumpe, tyngdekraft osv.), karakterisert ved at det for hver forsynings-linje omfatter en volummetrisk (eller masse-) strømmåler (4) i serie med en 11 åpen/lukket" linjeventil (5) , minst én innretning (6) med to posisjoner for å skape et kontrollert trykktap i linjen, og en styringsanordning (7) programmert til å aktivere ventilene (5, 6), idet man tar i betraktning responstiden for de nevnte enheter, slik at man utmåler et volum av væske så nær som mulig til settpunkt-volumet, uansett strømmen i linjen.

2. Utmålingssytem ifølge krav 1, karakterisert ved at innretningen (6) er en "åpen/lukket"-ventil lik ventilen (5), modifisert slik at den levner en redusert åpning tilgjengelig for væsken i lukket stilling.

3. Utmålingssystem ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at styringsanordningen (7) omfatter en elektronisk mikroprosessor med en hukommelse som inneholder en tabell av karakteristikkene for lukningsventilen, hvilken hukommelse gir volumet av væske som strømmer i linjen ifølge strømningshastigheten, fra det øyeblikk lukningsordren blir sendt til ventilen (5) av styringsanordningen (7), idet tabellen gjør det mulig for programmet å forvente lukningsordren ved en passende tid, kalt luknings-forhåndstid.

4. Utmålingssystem ifølge krav 1-3, brukt for å måle en rekke settpunkt-volumer, karakterisert ved at mikroprosessor-styringsanordningen (7) omfatter et selvjusterende program som beregner luknings-forhåndstiden for utmålings-operasj onen som er i gang, rettet med den verdien som er lagret under den foregående operasjon for virkelig volum av væske som strømmet gjennom linjen etter at lukningsordren ble sendt til ventilen (5) .

5. Utmålingssystem ifølge krav 1 til 4, karakterisert ved at mikroprosessor-styringsanordningen (7) omfatter et program som beregner øyeblikket ved hvilket strømbegrenseren (6) skal aktiveres, på basis av settpunkt-volumet og strømmen som måles ved helt åpen posisjon, ved bruk av en passende algoritme beregnet til å begrense redusert strøm-tid til en verdi som er liten i sammenligning med total utmålingstid, men ikke desto mindre større enn maksimum lukningstid for ventilen (5).

6. Utmålingssystem ifølge krav 1 til 5, karakterisert ved at mikroprosessor-styringsanordningen (7) omfatter et program for å lære de virkelige karakteristikker for lukning av ventilen (5), modifisering av verdiene som er lagret i ventilluknings-karakteristikktabellen ifølge de sanne verdier som er målt, ved bruk av en avveiet gjennomsnitt-algoritme som tar i betraktning de verdier som er lært.

7. Utmålingssystem ifølge krav 1 til 6, karakterisert ved at strømmåleren (4) er en elektromagnetisk strømmåler, eller en strømmåler med vibrerende rør.