RU2239790C2 - Method of measuring fluid level in tanks - Google Patents
Method of measuring fluid level in tanks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239790C2 RU2239790C2 RU2002107764/28A RU2002107764A RU2239790C2 RU 2239790 C2 RU2239790 C2 RU 2239790C2 RU 2002107764/28 A RU2002107764/28 A RU 2002107764/28A RU 2002107764 A RU2002107764 A RU 2002107764A RU 2239790 C2 RU2239790 C2 RU 2239790C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- level
- value
- measured
- mathematical expression
- parameter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения уровня в емкостях и может быть использовано в системах автоматизации технологических в различных отраслях народного хозяйства, а также при учетных операциях.The invention relates to measuring equipment, is intended to measure the level in tanks and can be used in technological automation systems in various sectors of the economy, as well as accounting operations.
Известны уровнемеры, чувствительным элементом которых служит поплавок (В.В. Панарин, Л.А. Зайцев. Автоматизированные системы управления в трубопроводном транспорте нефти. М.: Недра, 1986, с.87-90). Для измерения уровня обычно используется связь между уровнем контролируемой жидкости и изменением действующей на поплавок выталкивающей силы, вызывающей перемещение поплавка. Передача информации о перемещении поплавка производится при помощи электрической системы, представляющей собой, например, последовательно соединенные по высоте резервуара герконы, взаимодействующие с магнитом, встроенным в поплавок.Known level gauges, the sensitive element of which is a float (V.V. Panarin, L.A. Zaitsev. Automated control systems in oil pipeline transportation. M: Nedra, 1986, p. 87-90). To measure the level, the connection between the level of the controlled liquid and the change in the buoyant force acting on the float, which causes the float to move, is usually used. Information on the movement of the float is transmitted using an electrical system, which is, for example, reed switches connected in series with the height of the tank, interacting with a magnet built into the float.
Недостатком описанного уровнемера является загрязнение поверхности поплавка и влияние изменений плотности исследуемой жидкости на результаты измерения.The disadvantage of the described level gauge is the contamination of the surface of the float and the effect of changes in the density of the investigated fluid on the measurement results.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является уровнемер фирмы "Сэлтик" (см. техническое описание и инструкцию по эксплуатации уровнемера "Сэлтик", 1996 г.), в котором по двум стержням пропускается высокочастотный сигнал, и на основе анализа зависимостей, полученных в результате взаимодействия сигнала с контролируемой средой, определяют границу уровня раздела сред и уровень контролируемой среды.The closest in technical essence to the claimed technical solution is the Seltik level gauge (see the technical description and operating instructions for the Seltik level gauge, 1996), in which a high-frequency signal is passed through two rods, and based on the analysis of the dependences obtained as a result of the interaction of the signal with the controlled environment, determine the boundary of the level of media separation and the level of the controlled environment.
Недостатком уровнемера является влияние изменений физико-химических свойств контролируемой среды на точность измерения.The disadvantage of the level gauge is the effect of changes in the physicochemical properties of the controlled medium on the measurement accuracy.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерения.The technical result of the invention is to improve the accuracy of measurement.
Технический результат достигается тем, что в известном способе, основанном на взаимодействии электромагнитных колебаний и контролируемой среды, измерении электрического параметра, функционально связанного с измеряемым уровнем, определении уровня по величине измеренного электрического параметра с помощью градуировочной зависимости, полученной при постоянном значении физического свойства контролируемой среды, в отличие от прототипа после измерения электрического параметра его фактическое числовое значение делят на определенное заранее оговоренное целое число.затем на это же число делят обе части математического выражения (уравнения статической характеристики), описывающего связь между измеренным значением электрического параметра и уровнем, а также физическим свойством контролируемой среды и параметрами первичного измерительного преобразователя, подставляют в это выражение числовые значения величин, входящих в математическое выражение, и значение физического свойства контролируемой среды, которое использовалось при градуировке уровнемера, и если после деления значения фактического измеренного электрического параметра и электрического параметра, вычисленного при помощи математического выражения, одинаковы, то измеренное значение уровня принимается как окончательное, а если значения фактического измеренного электрического параметра и электрического параметра, вычисленного при помощи математического выражения, отличаются, то результат измерения уровня умножают на поправку, равную отношению фактического измеренного числового значения электрического параметра, предварительно разделенного на определенное, заранее оговоренное целое число, и значения электрического параметра, вычисленного при помощи математического выражения, предварительно разделенного на это же определенное, заранее оговоренное целое число, причем скорректированное таким образом значение уровня принимается как окончательное.The technical result is achieved by the fact that in the known method, based on the interaction of electromagnetic waves and a controlled environment, measuring an electrical parameter functionally associated with a measured level, determining a level from a measured electrical parameter using a calibration curve obtained with a constant value of the physical property of the controlled environment, unlike the prototype, after measuring the electrical parameter, its actual numerical value is divided by a certain the previously agreed integer. Then both parts of the mathematical expression (the equation of the static characteristic), which describes the relationship between the measured value of the electric parameter and the level, as well as the physical property of the controlled medium and the parameters of the primary measuring transducer, are divided into this expression by numerical values of the quantities included in the mathematical expression, and the value of the physical property of the controlled environment, which was used when calibrating the level gauge, and if after de If the values of the actual measured electric parameter and the electric parameter calculated using the mathematical expression are the same, then the measured level value is accepted as final, and if the values of the actual measured electric parameter and the electric parameter calculated using the mathematical expression are different, then the result of the level measurement is multiplied by a correction equal to the ratio of the actual measured numerical value of the electric parameter, previously lennogo definite, pre-determined integer value and electric parameter calculated using the mathematical expression, previously divided into the same definite, pre-determined integer, and thus the corrected level value is taken as definitive.
Пример.Example.
Известно, что при измерениях уровня жидких сред, особенно таких сложных, как нефть, диэлькометрическим методом (когда информативным параметром является электрическая емкость датчика) возникают проблемы, обусловленные весьма существенным влиянием на точность измерения уровня состава нефти (изменяется соотношение парафиновых, нафтеновых, ароматических и асфальто-смолистых углеводородов), химического строения (нефти отличаются по наличию в них различных химических элементов - различных металлов, окисей металлов, кислот и пр.) и инородных включений (в нефтях содержатся водные включения, различные соли, механические примеси, частички свободного газа). Кроме того, нефти находятся в изменяющихся условиях эксплуатации (давление, температура и т.п.). Изменения состава и химического строения нефти, условий эксплуатации, а также наличие в нефти инородных включений приводит к изменению диэлектрической проницаемости нефти, значение которой при градуировке (калибровке) приборов (в нашем случае уровнемеров) обычно используют какое-то определенное. Обычно диэлектрическая проницаемость может изменяться от 1.9 до 2.6. При градуировке (калибровке) приборов-уровнемеров получают зависимость “уровень контролируемой жидкости - электрическая емкость датчика” при заданных значениях неинформативных (мешающих, влияющих) параметров (диэлектрическая проницаемость контролируемой среды, температура). Отклонение неинформативных (мешающих, влияющих) параметров от значений, использованных при градуировке (калибровке), приводит к увеличению погрешности измерения и зачастую приводит к недостоверности результатов измерений. По этой причине диэлектрическая проницаемость нефти является главным (основным) неинформативным параметром, существенно влияющим на результаты измерения уровня. Основная цель ПТР - определить и учесть диэлектрическую проницаемость нефти при ее отклонении от значения, используемого при градуировке (калибровке) уровнемеров.It is known that when measuring the level of liquid media, especially such difficult ones as oil, by the dielcometric method (when the electric capacity of the sensor is an informative parameter), problems arise due to a very significant effect on the accuracy of measuring the level of oil composition (the ratio of paraffinic, naphthenic, aromatic and asphalt changes resinous hydrocarbons), chemical structure (oil differ in the presence in them of various chemical elements - various metals, metal oxides, acids, etc.) and foreign inclusions (oils contain water inclusions, various salts, solids, particles of free gas). In addition, oils are in varying operating conditions (pressure, temperature, etc.). Changes in the composition and chemical structure of oil, operating conditions, as well as the presence of foreign inclusions in oil leads to a change in the dielectric constant of the oil, the value of which is usually used for the calibration (calibration) of instruments (in our case, level gauges). Typically, the dielectric constant may vary from 1.9 to 2.6. When calibrating (calibrating) the level gauges, they get the dependence “level of the controlled liquid - electric capacity of the sensor” for given values of non-informative (disturbing, influencing) parameters (dielectric constant of the controlled medium, temperature). Deviation of non-informative (interfering, influencing) parameters from the values used during calibration (calibration) leads to an increase in measurement error and often leads to inaccurate measurement results. For this reason, the dielectric constant of oil is the main (main) non-informative parameter that significantly affects the level measurement results. The main goal of the PTR is to determine and take into account the dielectric constant of the oil when it deviates from the value used in the calibration (calibration) of the level gauges.
Пусть измеренное при помощи емкостного измерителя уровня значение уровня нефти равно 1 м, причем емкостной датчик выполнен в виде двух пластин, оппозитно расположенных на расстоянии друг от друга d=2 мм и имеющих соответственно длину 1.5 м и ширину b=0.01 м. При градуировке датчика использовалась жидкость с диэлектрической проницаемостью Е=2.4.Let the oil level value measured using a capacitive level meter be equal to 1 m, and the capacitive sensor is made in the form of two plates opposite to each other d = 2 mm and correspondingly 1.5 m long and b = 0.01 m wide. When calibrating the sensor a fluid with a dielectric constant of E = 2.4 was used.
Для такого датчика математическое выражение (уравнение статической характеристики), описывающего связь между измеренным значением электрического параметра и уровнем, а также физическим свойством контролируемой среды и параметрами первичного измерительного преобразователя (датчика), имеет видFor such a sensor, the mathematical expression (equation of static characteristic) describing the relationship between the measured value of the electric parameter and the level, as well as the physical property of the controlled medium and the parameters of the primary measuring transducer (sensor), has the form
где Е - диэлектрическая проницаемость среды;where E is the dielectric constant of the medium;
С - емкость (измеренное значение) плоского конденсатора с заданной длиной L, пропорциональной измеряемому уровню жидкости;C is the capacitance (measured value) of a flat capacitor with a given length L proportional to the measured liquid level;
d - расстояние между пластинами емкостного датчика;d is the distance between the plates of the capacitive sensor;
Ео - диэлектрическая постоянная, равная 8.84 пФ.E o is the dielectric constant equal to 8.84 pF.
Пусть, например, при измеренном значении уровня L=1 м фактическая емкость (измеренный электрический параметр) емкостного датчика С равна 11.06 пФ. Разделим полученное значение на определенное, заранее оговоренное целое число 5, получим Сф=2.212.Let, for example, with a measured value of the level L = 1 m, the actual capacitance (measured electrical parameter) of the capacitive sensor C is 11.06 pF. Divide the obtained value by a specific, predetermined integer 5, we get C f = 2.212.
Затем разделим обе части математического выражения (1) на определенное, заранее оговоренное целое число 5 и подставим в это выражение числовые значения входящих в него величин (Е=2.4 - диэлектрическая проницаемость жидкости, использованная при градуировке емкостного датчика, пФ; Ео - диэлектрическая постоянная, равная 8.84 пФ; d=0.02 м - расстояние между пластинами емкостного датчика; L=1 м - длина электродов, соответствующая измеренному уровню жидкости) и произведем вычисления. В результате получимThen we divide both parts of mathematical expression (1) into a definite, predetermined integer 5 and substitute in this expression the numerical values of the quantities included in it (E = 2.4 is the dielectric constant of the liquid used in the calibration of the capacitive sensor, pF; E о is the dielectric constant equal to 8.84 pF; d = 0.02 m is the distance between the plates of the capacitive sensor; L = 1 m is the length of the electrodes corresponding to the measured liquid level) and calculate. As a result, we obtain
Если бы фактическая емкость (измеренный электрический параметр) емкостного датчика после деления на определенное, заранее оговоренное целое число 5 Сф=2.212 пФ, была бы равна емкости, вычисленной при помощи математического выражения (1) и разделенной на определенное, заранее оговоренное целое число 5, тогда бы результат измерения уровня жидкости можно было считать как окончательный.If the actual capacitance (measured electrical parameter) of the capacitive sensor after dividing by a specific, predetermined integer 5 C f = 2.212 pF, would be equal to the capacitance calculated using mathematical expression (1) and divided by a specific, predetermined integer 5 , then the result of measuring the liquid level could be considered as final.
Однако в нашем случае фактическая емкость (измеренный электрический параметр) емкостного датчика после деления на определенное, заранее оговоренное целое число 5, Сф=2.212 пФ, не равна емкости С=2.126 пФ, вычисленной при помощи математического выражения (1) и разделенной на определенное, заранее оговоренное целое число 5. Поэтому результат измерения уровня жидкости необходимо скорректировать путем умножения его на поправку, равную отношению фактического измеренного числового значения электрического параметра Сф, предварительно разделенного на определенное, заранее оговоренное целое число, и значения электрического параметра С, вычисленного при помощи математического выражения, предварительно разделенного на это же определенное, заранее оговоренное целое число, причем скорректированное таким образом значение уровня принимается как окончательное.However, in our case, the actual capacitance (measured electrical parameter) of the capacitive sensor after dividing by a specific, predetermined integer 5, C f = 2.212 pF, is not equal to the capacitance C = 2.126 pF, calculated using mathematical expression (1) and divided by a certain , a pre-determined integer number 5. Therefore, the liquid level measurement result should be corrected by multiplying it by a correction equal to the ratio of the actual numeric value of the measured electric parameter f C, the pre-separation of a certain, pre-determined integer value and electric parameter C calculated using the mathematical expression, previously divided into the same definite, pre-determined integer, and thus the corrected level value is taken as definitive.
Деление производят для того, чтобы иметь конкретную длину какого-то участка первичного измерительного преобразователя (датчика) с известными параметрами (в том числе и длиной), определить с помощью полученного выражения, соответствует ли диэлектрическая проницаемость среды диэлектрической проницаемости среды, выбранной при калибровке (градуировке), и чтобы в полученном после деления уравнении (1) отсутствовали неизвестные величины. Так, Сф получено в результате измерения емкости датчика. По значению емкости Сф определяют по градуировочной характеристике соответствующее значение уровня (и значение длины электродов), d - известно; Ео – известно, Е - также известно (Е - диэлектрическая проницаемость среды, используемой при градуировке). Обычно стараются использовать среду, адекватную по диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости, или саму контролируемую жидкость, диэлектрическую проницаемость которой можно при необходимости измерить.The division is carried out in order to have a specific length of a portion of the primary measuring transducer (sensor) with known parameters (including length), to determine using the obtained expression whether the dielectric constant of the medium corresponds to the dielectric constant of the medium selected during calibration (calibration ), and that equation (1) obtained after division does not contain unknown quantities. So, C f obtained by measuring the capacitance of the sensor. According to the value of the capacitance C f , the corresponding level value (and the value of the length of the electrodes) is determined by the calibration characteristic, d is known; E о is known, E is also known (E is the dielectric constant of the medium used for graduation). Usually they try to use a medium adequate in dielectric constant of the controlled fluid, or the controlled fluid itself, the dielectric constant of which can be measured if necessary.
Повышение точности измерения достигается за счет компенсации влияния изменений состава и химического строения жидкостей.Improving the accuracy of measurements is achieved by compensating for the effects of changes in the composition and chemical structure of liquids.
Проверку работоспособности способа производили в следующей последовательности.The health check of the method was carried out in the following sequence.
Прозрачный сосуд (стеклянную трубу) заполняли исследуемой жидкостью - нефтью. При каждом значении уровня измеряли электрическую емкость между электродами датчика при помощи прибора Р5016, а затем выполняли операции, описанные в настоящем описании, и вычисляли искомые значения уровня жидкости (нефти) в сосуде.A transparent vessel (glass tube) was filled with the test fluid - oil. At each level value, the electric capacitance between the sensor electrodes was measured using the P5016 device, and then the operations described in the present description were performed, and the sought values of the liquid (oil) level in the vessel were calculated.
Для оценки погрешности измерений производили по 11 измерений в точках 300, 1000, 1500 мм при температуре жидкостей 20°С.To assess the measurement error, 11 measurements were made at 300, 1000, and 1500 mm points at a liquid temperature of 20 ° C.
Предел основной абсолютной погрешности измерения не превышал 1.5 мм.The limit of the main absolute measurement error did not exceed 1.5 mm.
Предел основной абсолютной погрешности выбранного в качестве базового поплавкового уровнемера составлял около 3 мм.The limit of the main absolute error of the selected as the basic float level meter was about 3 mm.
Результаты измерений показали, что погрешность измерения с помощью предлагаемого способа гораздо меньше погрешности измерений прибора "Корвол", реализующего поплавковый метод измерения и взятого в качестве базового.The measurement results showed that the measurement error using the proposed method is much less than the measurement error of the Korvol device that implements the float measurement method and is taken as the base.
Реализация способа позволит повысить точность измерения уровня нефти в технологических емкостях и резервуарах, что, в свою очередь, позволит с большей точностью определять уровень жидких сред и производить учетные операции в резервуарных парках.The implementation of the method will improve the accuracy of measuring the oil level in technological tanks and reservoirs, which, in turn, will allow more accurately determine the level of liquid media and perform accounting operations in tank farms.
Предлагаемый способ может найти применение в разных отраслях промышленности.The proposed method can find application in various industries.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002107764/28A RU2239790C2 (en) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | Method of measuring fluid level in tanks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002107764/28A RU2239790C2 (en) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | Method of measuring fluid level in tanks |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002107764A RU2002107764A (en) | 2004-01-20 |
| RU2239790C2 true RU2239790C2 (en) | 2004-11-10 |
Family
ID=34309803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002107764/28A RU2239790C2 (en) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | Method of measuring fluid level in tanks |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2239790C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2651638C1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-04-23 | ООО предприятие "КОНТАКТ-1" | Method of measuring the dielectric interface level, which is invariant to the dielectric permittivity value |
| RU196090U1 (en) * | 2019-12-01 | 2020-02-17 | Александр Анатольевич Калашников | Case of a multi-electrode device for measuring liquid level |
-
2002
- 2002-03-26 RU RU2002107764/28A patent/RU2239790C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2651638C1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-04-23 | ООО предприятие "КОНТАКТ-1" | Method of measuring the dielectric interface level, which is invariant to the dielectric permittivity value |
| RU196090U1 (en) * | 2019-12-01 | 2020-02-17 | Александр Анатольевич Калашников | Case of a multi-electrode device for measuring liquid level |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002107764A (en) | 2004-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2232544C (en) | Inductive sensor for monitoring fluid level and displacememt | |
| US6467358B1 (en) | Method of measuring flow rates of respective fluids constituting multiphase fluid and flow meter for multiphase flow utilizing same | |
| US6234019B1 (en) | System and method for determining a density of a fluid | |
| Hanni et al. | Does the existing liquid level measurement system cater the requirement of future generation? | |
| CN114286926A (en) | Method and device for determining flow parameters by means of a coriolis flow meter | |
| RU2285908C1 (en) | Device for measuring level and density of liquid (variants) | |
| RU2239790C2 (en) | Method of measuring fluid level in tanks | |
| EP4030148B1 (en) | System and method for providing measurements in a pipe | |
| CN111693118A (en) | Calibration method of top-mounted magnetic turn-over plate liquid level meter | |
| RU2678955C1 (en) | Method of moister content measuring and sampling in three-component mixtures from extracting oil wells and device for its implementation | |
| US2688868A (en) | Specific gravity meter | |
| CN1761858A (en) | System and method in a radar level gauging system | |
| RU2170912C2 (en) | Method of measurement of level and/or interface of liquid media,mainly water-and-oil emulsions in reservoirs | |
| US5325066A (en) | Density compensated pipeline monitor | |
| RU2238539C2 (en) | Method for measuring water amount in oil-water emulsion | |
| US3392589A (en) | Specific gravity measurement system | |
| RU2307327C2 (en) | Flow meter for measuring fluid flow in open reservoirs | |
| RU61413U1 (en) | DENSITY AND LIQUID MEASUREMENT DEVICE | |
| RU2047108C1 (en) | Method and ultrasonic device to determine capacity and graduate tanks | |
| RU2057300C1 (en) | Method of determination of mass of petroleum product contained in reservoir | |
| GB2257789A (en) | Oscillatory vane sensor for fluid flow | |
| RU2795557C1 (en) | Simulation method for verification of float-type density meters for liquids with high density | |
| RU2547877C1 (en) | Method for determining volume of consumed liquid | |
| SU849014A1 (en) | Capacitance-type level gauge graduation method | |
| RU2137109C1 (en) | Device measuring density |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050327 |