RU178615U1 - OIL PRODUCT LEVEL AND DENSITY MEASUREMENT DEVICE - Google Patents

OIL PRODUCT LEVEL AND DENSITY MEASUREMENT DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU178615U1
RU178615U1 RU2017111185U RU2017111185U RU178615U1 RU 178615 U1 RU178615 U1 RU 178615U1 RU 2017111185 U RU2017111185 U RU 2017111185U RU 2017111185 U RU2017111185 U RU 2017111185U RU 178615 U1 RU178615 U1 RU 178615U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acoustic
waveguide
transducer
electro
level
Prior art date
Application number
RU2017111185U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Анатольевич Борминский
Борис Владимирович Скворцов
Александра Валерьевна Паршина
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Сенсорные беспроводные системы"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Сенсорные беспроводные системы" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Сенсорные беспроводные системы"
Priority to RU2017111185U priority Critical patent/RU178615U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU178615U1 publication Critical patent/RU178615U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296Acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02Analysing fluids
    • G01N29/024Analysing fluids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

Устройство может быть использовано для измерения уровня и плотности нефтепродуктов в резервуарах. Устройство содержит генератор 6, формирующий зондирующий сигнал, который с помощью электроакустического преобразователя 3 преобразуется в акустические волны. Акустический сигнал отражается от отражателя 4, затем по волноводу 2 проходит до границ сред, отражение от которых обратным путем проходит до преобразователя 3, электрический сигнал с которого поступает в блок микропроцессорной обработки сигналов 7. Помимо отражений от границы сред в блок микропроцессорной обработки поступают отражения от реперных отверстий 5. Данные отверстия в стенке волновода создают неоднородность акустического сопротивления, вследствие чего часть волны отражается к преобразователю 3. Кроме того, отверстия позволяют разным слоям жидкости попадать в волновод 2, для повышения эффективности обмена используется дополнительный генератор перемешивания жидкости 8. Применение в качестве реперов отверстий совместно генератором импульсов перемешивания позволяет осуществлять эффективный обмен жидкостью между резервуаром и полостью волновода, таким образом, в волновод попадает не только тяжелая фракция жидкости, оседающая у дна резервуара. Данное устройство обеспечивает высокую точность измерения уровня и плотности жидкости в резервуарах. 1 ил.The device can be used to measure the level and density of petroleum products in tanks. The device contains a generator 6, forming a probing signal, which with the help of an electro-acoustic transducer 3 is converted into acoustic waves. The acoustic signal is reflected from the reflector 4, then passes through the waveguide 2 to the boundaries of the media, the reflection from which passes back to the transducer 3, the electric signal from which enters the microprocessor processing unit 7. In addition to reflections from the media boundary, reflections from the microprocessor processing unit reference holes 5. These holes in the wall of the waveguide create an inhomogeneity of acoustic resistance, as a result of which part of the wave is reflected to the transducer 3. In addition, the holes allow different layers of liquid get into waveguide 2, an additional fluid mixing generator is used to increase the exchange efficiency 8. The use of mixing pulses as reference holes together with a stirring pulse generator allows for efficient fluid exchange between the reservoir and the waveguide cavity, thus not only a heavy fraction of liquid enters the waveguide settling at the bottom of the tank. This device provides high accuracy in measuring the level and density of liquids in tanks. 1 ill.

Description

Устройство относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня и плотности нефтепродуктов в резервуарах.The device relates to measuring technique and can be used to measure the level and density of petroleum products in tanks.

Известны акустические устройства для измерения уровня жидкостей, основанные на фиксации времени распространения зондирующего и отраженного акустических импульсов в направлении границы сред (патент RU 1757304 С G01F 23/28 опубл. 30.08.1994, полезная модель RU 16313 U1 G01F 23/28 опубл. 20.12.2000, полезная модель RU 48629 U1 G01F 23/28, RU опубл. 27.10.2005).Known acoustic devices for measuring the level of liquids, based on fixing the propagation time of the probe and reflected acoustic pulses in the direction of the media boundary (patent RU 1757304 C G01F 23/28 publ. 08/30/1994, utility model RU 16313 U1 G01F 23/28 publ. 20.12. 2000, utility model RU 48629 U1 G01F 23/28, RU publ. 10.27.2005).

Прототипом заявляемой полезной модели является устройство измерения уровня и плотности нефтепродуктов (полезная модель RU 150171 U1 G01F 23/28, RU опубл. 16.09.2014), содержащее генератор импульсов возбуждения, акустический измерительный канал, выполненный в виде Г-образной трубы, состоящей из вертикального и горизонтального участка с отверстием в нижней части для удаления отложений, а в горизонтальном участке трубы размещены преобразователь, излучающая поверхность которого расположена вертикально, и отражатель ориентированный под углом 45° к поверхности преобразователя, при этом в акустическую часть измерительного канала добавлены расположенные на фиксированном расстоянии по длине вертикальной трубы промежуточные акустические отражатели. Схема обработки электрических сигналов состоит из генератора импульсов возбуждения и блока микропроцессорной обработки сигналов, подключенных параллельно к электроакустическому преобразователю измерительного канала.The prototype of the claimed utility model is a device for measuring the level and density of petroleum products (utility model RU 150171 U1 G01F 23/28, RU publ. September 16, 2014), containing an excitation pulse generator, an acoustic measuring channel made in the form of a L-shaped pipe, consisting of a vertical and a horizontal section with an opening in the lower part to remove deposits, and in the horizontal section of the pipe there is a transducer, the emitting surface of which is located vertically, and the reflector oriented at an angle of 45 ° to the top awns converter, wherein the acoustic part in the measuring channel added disposed at a fixed distance along the length of the riser intermediate acoustic reflectors. The electrical signal processing circuit consists of an excitation pulse generator and a microprocessor signal processing unit connected in parallel to the electro-acoustic transducer of the measuring channel.

Основным недостатком указанного устройства является большая погрешность измерения уровня и плотности, возникающая из-за отсутствия перемешивания жидкости между объемом внутри резервуара и вертикальной частью акустического измерительного канала. При наполнении резервуара жидкость в измерительный канал попадает через нижнее отверстие, таким образом, в волноводе оказывается тяжелая фракция, уровень и плотность которой не соответствует уровню жидкости в остальном резервуаре. В частности, при хранении сырой нефти отслоившаяся подтоварная вода имеет плотность на 20% больше остальной нефти, а поскольку измерительный канал заполняется именно тяжелой нижней фракцией, то погрешность измерения также составит порядка 20%.The main disadvantage of this device is the large error in measuring the level and density arising from the lack of mixing of the liquid between the volume inside the tank and the vertical part of the acoustic measuring channel. When filling the tank, the liquid enters the measuring channel through the lower hole, thus, a heavy fraction appears in the waveguide, the level and density of which does not correspond to the level of the liquid in the rest of the tank. In particular, during storage of crude oil, exfoliated commercial water has a density of 20% higher than the rest of the oil, and since the measuring channel is filled with a heavy lower fraction, the measurement error will also be about 20%.

Поставлена задача увеличения точности устройства измерения уровня и плотности нефтепродуктов.The task is to increase the accuracy of the device for measuring the level and density of petroleum products.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство, содержащее акустический измерительный канал, выполненный в виде Г-образной трубы, состоящей из вертикального и горизонтального участка с отверстием в нижней части для удаления отложений, в горизонтальном участке трубы размещенный электроакустический преобразователь, излучающая поверхность которого расположена вертикально, и отражатель, ориентированный под углом 45° к поверхности преобразователя, схему обработки электрических сигналов, состоящей из генератора импульсов возбуждения и блока микропроцессорной обработки сигналов, подключенных параллельно к электроакустическому преобразователю согласно полезной модели отличающееся тем, что в акустическую часть измерительного канала добавлены расположенные на фиксированном расстоянии по длине вертикальной трубы реперные отверстия, а к электроакустическому преобразователю дополнительно подключен генератор импульсов перемешивания жидкости.This object is achieved in that in a device containing an acoustic measuring channel, made in the form of a L-shaped pipe, consisting of a vertical and horizontal section with an opening in the lower part for removing deposits, in the horizontal section of the pipe is placed an electro-acoustic transducer, the emitting surface of which is located vertically , and a reflector oriented at an angle of 45 ° to the surface of the transducer, a circuit for processing electrical signals consisting of a pulse generator of the microprocessor processing unit of signals connected in parallel to the electro-acoustic transducer according to the utility model, characterized in that reference holes located at a fixed distance along the length of the vertical pipe are added to the acoustic part of the measuring channel, and a liquid mixing pulse generator is additionally connected to the electro-acoustic transducer.

Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг. 1), где изображена структурная схема предложенного устройства. Схема содержит горизонтальную 1 и вертикальную 2 трубы-волноводы, электроакустический преобразователь 3, отражатель акустического сигнала 4, расположенные на фиксированном расстоянии по длине вертикальной трубы реперные отверстия 5, генератор импульсов возбуждения 6. блок микропроцессорной обработки сигналов 7 и генератор импульсов перемешивания жидкости 8.The essence of the utility model is illustrated in the drawing (Fig. 1), which shows a structural diagram of the proposed device. The circuit contains horizontal 1 and vertical 2 waveguide tubes, an electro-acoustic transducer 3, an acoustic signal reflector 4 located at a fixed distance along the length of the vertical tube, reference holes 5, an excitation pulse generator 6. a microprocessor signal processing unit 7 and a liquid mixing pulse generator 8.

Устройство работает следующим образом. На вход электроакустического преобразователя поступает зондирующий сигнал, сформированный генератором 6 в диапазоне частот 50-200 кГц. Акустический сигнал проходит через горизонтальный волновод 1, отражается от отражателя 4, затем по волноводу 2 проходит до границ сред, отражение от которых обратным путем проходит до электроакустического преобразователя 3, электрический сигнал с которого поступает в блок микропроцессорной обработки сигналов 7. Помимо отражений от границы сред в блок микропроцессорной обработки поступают отражения от реперных отверстий 5. Данные отверстия в стенке волновода создают неоднородность акустического сопротивления, вследствие чего часть волны отражается к акустическому преобразователю 3. Сигнал от промежуточных отражателей и от границы сред различают по амплитуде. Кроме того, реперные отверстия позволяют разным слоям жидкости попадать в волновод 2. Для эффективного обмена между резервуаром и полостью волновода вязкими средами используется дополнительный генератор перемешивания жидкости 8, который формирует на имеющимся электроакустическом преобразователе 3 сигнал максимальной амплитуды и продолжительностью от секунды и до нескольких минут.The device operates as follows. At the input of the electro-acoustic transducer, a sounding signal is generated by the generator 6 in the frequency range 50-200 kHz. The acoustic signal passes through the horizontal waveguide 1, is reflected from the reflector 4, then along the waveguide 2 passes to the boundaries of the media, the reflection from which passes back to the electro-acoustic transducer 3, the electric signal from which enters the microprocessor-based signal processing unit 7. In addition to reflections from the media boundary the microprocessor processing unit receives reflections from the reference holes 5. These holes in the waveguide wall create an inhomogeneity of acoustic resistance, as a result of which part of the waves s is reflected to the acoustic transducer 3. The signal from the intermediate reflectors and from the boundary of the media is distinguished by amplitude. In addition, the reference holes allow different layers of liquid to enter the waveguide 2. For efficient exchange between the reservoir and the cavity of the waveguide by viscous media, an additional liquid mixing generator 8 is used, which generates a signal of maximum amplitude on the existing electro-acoustic transducer 3 and lasts from a second to several minutes.

Скорость распространения звука меняется по высоте емкости, так как на практике имеет место градиент температур и расслоение нефтепродуктов. Реперные отверстия решают данную проблему, поскольку при известных их координатах вычисляется реальная скорость звука на любом участке между отражателями и затем полученная скорость звука используется для более точного вычисления уровня жидкости. В устройстве реперные отверстия диаметром 1-5 миллиметров располагаются с шагом через 0,5 м. Горизонтальный участок трубы имеет длину 0,2 м и служит для уменьшения мертвой зоны устройства, что также решает проблему засорения электроакустического преобразователя тяжелыми фракциями.The speed of sound propagation varies along the height of the tank, since in practice there is a temperature gradient and stratification of oil products. Reference holes solve this problem, because with their known coordinates, the real speed of sound in any area between the reflectors is calculated and then the resulting sound speed is used to more accurately calculate the liquid level. In the device, reference holes with a diameter of 1-5 millimeters are arranged in increments of 0.5 m. The horizontal pipe section has a length of 0.2 m and serves to reduce the dead zone of the device, which also solves the problem of clogging of the electro-acoustic transducer by heavy fractions.

В отраженном сигнале фиксируется отражение от границы сред подтоварная вода/нефтепродукт, что дает возможность определения уровня подтоварной воды. Отражение от данной границы сред выделяется по амплитуде, которая меньше отражения нефтепродукт/воздух, но превосходит амплитуды от реперных отверстий.In the reflected signal, reflection of the bottom water / oil product from the media boundary is recorded, which makes it possible to determine the bottom water level. The reflection from this boundary of the media is distinguished by an amplitude that is less than the reflection of the oil / air, but exceeds the amplitudes from the reference holes.

Использование блока микропроцессорной обработки сигналов позволяет производить измерения плотности контролируемых сред по спектральным характеристикам зондирующего и отраженного сигналов по методике, указанной в прототипе (полезная модель RU 150171 U1 G01F 23/28, RU опубл. 16.09.2014).The use of a microprocessor signal processing unit allows measurements of the density of controlled media according to the spectral characteristics of the probing and reflected signals according to the method specified in the prototype (utility model RU 150171 U1 G01F 23/28, RU publ. September 16, 2014).

Применение в качестве реперов отверстий совместно генератором импульсов перемешивания позволяет осуществлять эффективный обмен жидкостью между резервуаром и полостью волновода, где производятся измерения. Мощности 2-5 Вт генератора 8 при частоте 50 кГц достаточно для обмена жидкостью, при этом перемешивания различных фракций по высоте волновода не происходит.The use of mixing pulses as a benchmark with a pulse generator allows an efficient exchange of fluid between the reservoir and the waveguide cavity where measurements are made. A power of 2-5 W of generator 8 at a frequency of 50 kHz is sufficient for fluid exchange, while mixing of various fractions along the height of the waveguide does not occur.

Следует отметить, что на практике блоки 6 и 8 могут быть выполнены в виде одного генератора на микропроцессорном устройстве.It should be noted that in practice, blocks 6 and 8 can be made in the form of a single generator on a microprocessor device.

По сравнению с аналогами, данное устройство обеспечивает высокую точность измерения уровня и плотности жидкости в резервуарах за счет повышения эффективности обмена жидкой среды между резервуаром и измерительным волноводом.Compared with analogues, this device provides high accuracy of measuring the level and density of liquids in tanks by increasing the efficiency of the exchange of liquid medium between the tank and the measuring waveguide.

Claims (1)

Устройство измерения уровня и плотности нефтепродуктов, содержащее акустический измерительный канал, выполненный в виде Г-образной трубы, состоящей из вертикального и горизонтального участка с отверстием в нижней части для удаления отложений, в горизонтальном участке трубы размещенный электроакустический преобразователь, излучающая поверхность которого расположена вертикально, и отражатель, ориентированный под углом 45° к поверхности преобразователя, схему обработки электрических сигналов, состоящей из генератора импульсов возбуждения и блока микропроцессорной обработки сигналов, подключенных параллельно к электроакустическому преобразователю согласно полезной модели, отличающееся тем, что в акустическую часть измерительного канала добавлены расположенные на фиксированном расстоянии по длине вертикальной трубы реперные отверстия, а к электроакустическому преобразователю дополнительно подключен генератор импульсов перемешивания жидкости.A device for measuring the level and density of petroleum products, containing an acoustic measuring channel made in the form of a L-shaped pipe, consisting of a vertical and horizontal section with an opening in the lower part for removing deposits, in the horizontal section of the pipe there is an electro-acoustic transducer, the emitting surface of which is located vertically, and reflector oriented at an angle of 45 ° to the surface of the transducer, a circuit for processing electrical signals, consisting of an excitation pulse generator a unit and a microprocessor processing unit for signals connected in parallel to an electro-acoustic transducer according to a utility model, characterized in that reference holes located at a fixed distance along the length of the vertical pipe are added to the acoustic part of the measuring channel, and a liquid mixing pulse generator is additionally connected to the electro-acoustic transducer.
RU2017111185U 2017-04-04 2017-04-04 OIL PRODUCT LEVEL AND DENSITY MEASUREMENT DEVICE RU178615U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111185U RU178615U1 (en) 2017-04-04 2017-04-04 OIL PRODUCT LEVEL AND DENSITY MEASUREMENT DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111185U RU178615U1 (en) 2017-04-04 2017-04-04 OIL PRODUCT LEVEL AND DENSITY MEASUREMENT DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU178615U1 true RU178615U1 (en) 2018-04-13

Family

ID=61974917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017111185U RU178615U1 (en) 2017-04-04 2017-04-04 OIL PRODUCT LEVEL AND DENSITY MEASUREMENT DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU178615U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2010180C1 (en) * 1989-08-09 1994-03-30 Анатолий Кузьмич Бровцын Acoustic level indicator
RU48629U1 (en) * 2005-05-11 2005-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет ULTRASONIC LEVEL METER
US20100018309A1 (en) * 2007-02-21 2010-01-28 Pino Marcovecchio Fluid level measuring method and system therefor
RU2419074C1 (en) * 2010-02-15 2011-05-20 ООО "Газпром трансгаз Махачкала" Ultrasonic level gauge
US8100006B2 (en) * 2006-08-21 2012-01-24 Engineering Technologies Canada Ltd. Liquid level measurement device and installation incorporating the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2010180C1 (en) * 1989-08-09 1994-03-30 Анатолий Кузьмич Бровцын Acoustic level indicator
RU48629U1 (en) * 2005-05-11 2005-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет ULTRASONIC LEVEL METER
US8100006B2 (en) * 2006-08-21 2012-01-24 Engineering Technologies Canada Ltd. Liquid level measurement device and installation incorporating the same
US20100018309A1 (en) * 2007-02-21 2010-01-28 Pino Marcovecchio Fluid level measuring method and system therefor
RU2419074C1 (en) * 2010-02-15 2011-05-20 ООО "Газпром трансгаз Махачкала" Ultrasonic level gauge

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Silberman Sound velocity and attenuation in bubbly mixtures measured in standing wave tubes
US8694270B2 (en) Ultrasonic clamp-on multiphase flowmeter
CN106441507B (en) The system and method for non-intruding and continuous level gauging are carried out in hydrostatic column
RU2015147186A (en) METHODS FOR MEASURING PROPERTIES OF MULTIPHASIC OIL-WATER-GAS MIXTURES
Baldock et al. Low frequency swash motion induced by wave grouping
WO2016161459A1 (en) Acoustic gas volume fraction measurement in a multiphase flowing liquid
US9343055B2 (en) Fluid density stratification location system, device and method
Loewen et al. An experimental investigation of the collective oscillations of bubble plumes entrained by breaking waves
Guney et al. Use of UVP to investigate the evolution of bed configuration
CN207133426U (en) A kind of ultrasonic probe calibration equipment
US3080752A (en) Continuous level measuring apparatus
RU178615U1 (en) OIL PRODUCT LEVEL AND DENSITY MEASUREMENT DEVICE
US8032311B2 (en) Estimating gas-oil ratio from other physical properties
KR20140089806A (en) Ultrasonic level measurement device
CN107830926A (en) The new sound velocity in seawater meter of fixed range resonance radiation trapping
JPH09126862A (en) Fluid-quantity measuring system
Yu et al. Study on sound-speed dispersion in a sandy sediment at frequency ranges of 0.5–3 kHz and 90–170 kHz
Tran et al. Ultrasonic measurements of particle retention by a porous medium
CN106893607A (en) A kind of device for the detection of gasoline and diesel hydrogenation device oil-water interfaces
CN204556578U (en) A kind of non-water immersion based on Ultrasonic Detection
ATE466261T1 (en) METHOD FOR MEASURING THE FILLING HEIGHT AND INCLINE OF A SURFACE OF A LIQUID
RU192716U1 (en) Electronic-acoustic device for measuring the level, density and viscosity of liquid media
RU48629U1 (en) ULTRASONIC LEVEL METER
RU2532143C1 (en) Method of determination of nonlinear ultrasonic parameter of liquids and device for its implementation
RU2419074C1 (en) Ultrasonic level gauge

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190405