RU2459184C1 - Method of calibrating fuel tanks at filling stations - Google Patents
Method of calibrating fuel tanks at filling stations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2459184C1 RU2459184C1 RU2011119603/28A RU2011119603A RU2459184C1 RU 2459184 C1 RU2459184 C1 RU 2459184C1 RU 2011119603/28 A RU2011119603/28 A RU 2011119603/28A RU 2011119603 A RU2011119603 A RU 2011119603A RU 2459184 C1 RU2459184 C1 RU 2459184C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- liquid
- volume
- filling
- reservoir
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Способ относится к определению зависимости вместимости топливного резервуара на АЗС от уровня его наполнения.The method relates to determining the dependence of the capacity of the fuel tank at the gas station on the level of its filling.
Ввиду отсутствия в России производства специализированных емкостей для хранения топлива на АЗС, в качестве хранилищ, как правило, используют железнодорожные цистерны, которые зачастую не имеют ни паспорта, ни калибровочной характеристики. А в интересах владельца АЗС контролировать расход топлива, поэтому возникает проблема составления для каждой из емкостей соответствующей ей градуировочной таблицы - документа, определяющего зависимость вместимости резервуара от уровня его наполнения при нормированном значении температуры. Градуировочную таблицу прилагают к свидетельству о поверке резервуара и применяют для определения объема жидкости (топлива) в нем.Due to the lack of production of specialized tanks for fuel storage at gas stations in Russia, railway tanks are usually used as storage facilities, which often do not have a passport or calibration characteristics. And it’s in the interests of the owner of the gas station to control fuel consumption, so there is a problem of compiling a calibration table for each tank — a document that determines the dependence of the tank’s capacity on the level of filling at a normalized temperature. The calibration table is attached to the tank calibration certificate and is used to determine the volume of liquid (fuel) in it.
При составлении градуировочной таблицы резервуара могут быть использованы два метода поверки [1]. Объемный динамический метод поверки резервуара, заключающийся в определении вместимости резервуара путем непрерывного наполнения его поверочной жидкостью и в одновременных измерениях уровня, объема и температуры поверочной жидкости для каждого изменения уровня на 1 см (10 мм). Второй метод поверки резервуара (объемный статический метод поверки резервуара), заключающийся в определении вместимости резервуара, путем наполнения его отдельными дозами поверочной жидкости для каждого изменения уровня от 10 до 30 мм. Оба эти способа не только весьма трудоемки, но и требуют перед проведением поверки резервуар (железнодорожную цистерну) установить на прямом участке железнодорожного пути, значение степени наклона которого не более 0,01. Выполнить это условие для железнодорожной цистерны, зарытой из соображений безопасности на АЗС в землю, невозможно. Более того, при эксплуатации резервуара (цистерны) возможна деформация (усадка) фундамента, на который он уложен, а это приводит к необходимости корректировки градуировочной таблицы с учетом отклонения базовых плоскостей резервуара, на которые он уложен на фундамент, относительно горизонтальной плоскости.When compiling the calibration table of the tank, two verification methods can be used [1]. The dynamic volumetric method for checking the tank, which consists in determining the capacity of the tank by continuously filling it with a test fluid and at the same time measuring the level, volume and temperature of the test fluid for each level change of 1 cm (10 mm). The second method of checking the tank (volumetric static method of checking the tank), which consists in determining the capacity of the tank by filling it with separate doses of test liquid for each level change from 10 to 30 mm. Both of these methods are not only very time-consuming, but also require that the tank (railway tank) be installed on a straight section of the railway track, the degree of which is not more than 0.01, before verification. It is impossible to fulfill this condition for a railway tank buried for safety reasons at a gas station in the ground. Moreover, during operation of the tank (tank), deformation (shrinkage) of the foundation on which it is laid is possible, and this leads to the need to adjust the calibration table taking into account the deviation of the base planes of the tank on which it is laid on the foundation relative to the horizontal plane.
Варианты реализации объемного метода поверки резервуаров, в виде способов калибровки резервуаров, основаны на проведении калибровки резервуара в режиме слива топлива из резервуара через высокоточные топливораздаточные колонки (ТРК), для каждой из которых проводят операцию юстировки и определяют объемный расход топлива. Полученные результаты вычислений объема суммируют, определяя объем резервуара или его части. Примеры такого способа калибровки резервуара с различными незначительными отличиями, направленными на повышение точности калибровки, приводятся в патентах на изобретение [2, 3], которые можно взять за аналоги. Принципиальное отличие этих изобретений друг от друга состоит в том, что по патенту [2] калибровка резервуара проводится в режиме слива топлива из резервуара, а по патенту [3] - в режиме заполнения резервуара.Implementations of the volumetric method for checking tanks, in the form of methods for calibrating tanks, are based on calibrating the tank in the mode of draining the fuel from the tank through high-precision fuel dispensers (fuel dispensers), for each of which an adjustment operation is carried out and volumetric fuel consumption is determined. The obtained results of volume calculations are summed up, determining the volume of the tank or its part. Examples of such a method of calibrating a tank with various minor differences aimed at improving the accuracy of calibration are given in the patents for the invention [2, 3], which can be taken as analogues. The fundamental difference between these inventions from each other is that according to the patent [2], the calibration of the tank is carried out in the mode of draining the fuel from the tank, and according to the patent [3] - in the mode of filling the tank.
Известен способ градуировки резервуара по авторскому свидетельству СССР №1328681, состоящий в последовательном дискретном заполнении резервуара жидкостью через счетчик жидкости порциями до определенного уровня в резервуаре с фиксацией объема порции жидкости. Целью повторяющихся процедур является определение зависимости между объемами порций жидкости, введенной в резервуар, и изменением уровня - величиной взлива. Известен также способ градуировки резервуаров по патенту РФ №2069317, для которого необходима информация об исходных параметрах резервуара, необходимы сведения об образцовой жидкости и т.д. При этом способ позволяет производить градуировку даже деформируемых резервуаров и определять их геометрические параметры выше уровня взлива. Однако для реализации этого способа необходим постоянный доступ к резервуару, поэтому он не может быть эффективно использован для градуировки резервуара, закопанного в грунт.There is a method of graduating a tank according to USSR author's certificate No. 1328681, which consists in successive discrete filling of a tank with liquid through a liquid counter in portions to a certain level in the tank with fixing the volume of a portion of liquid. The aim of the repeated procedures is to determine the relationship between the volumes of portions of liquid introduced into the tank and the level change - the magnitude of the inflow. There is also a known method of graduating tanks according to the patent of the Russian Federation No. 2069317, for which information on the initial parameters of the tank is needed, information is required on the reference fluid, etc. Moreover, the method allows the calibration of even deformable tanks and determine their geometric parameters above the level of the inflow. However, for the implementation of this method requires constant access to the reservoir, therefore, it cannot be effectively used for graduation of a reservoir buried in the ground.
Грудуировочную характеристику резервуара можно определить по его математической модели, как это предлагается в работе [4], исходя из геометрических характеристик резервуара. Однако определение действительных геометрических характеристик резервуаров является самостоятельной достаточно сложной задачей, поскольку для реального резервуара его геометрические размеры ввиду технологических погрешностей отличаются от паспортных данных. А зачастую, как отмечалось выше, на АЗС нет и паспортов на резервуары для хранения топлива. Другой проблемой является построение математической модели градуировочной характеристики резервуара, что связано с математическими трудностями при вычислении объема резервуара как функции от величины взлива. Но даже если такая математическая модель построена, необходимо для нее определить действительные геометрические характеристики резервуара.The calibration characteristics of the reservoir can be determined by its mathematical model, as proposed in [4], based on the geometric characteristics of the reservoir. However, the determination of the actual geometric characteristics of reservoirs is an independent rather complicated task, since for a real reservoir its geometrical dimensions, due to technological errors, differ from the passport data. And often, as noted above, there are no passports for fuel storage tanks at the gas station. Another problem is the construction of a mathematical model of the calibration characteristics of the reservoir, which is associated with mathematical difficulties in calculating the volume of the reservoir as a function of the magnitude of the inflow. But even if such a mathematical model is built, it is necessary for it to determine the actual geometric characteristics of the tank.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ градуировки резервуаров по патенту РФ на изобретение №2178153 [5]. Способ градуировки резервуаров включает введение в вычислительный блок исходных данных резервуара, условий его эксплуатации, определение уровней, на которых вычисляются параметры градуировки, заполнение резервуара до заданного уровня, измерение параметров градуировки и расчет градуировки с учетом температуры заполняемой жидкости. В устройстве, реализующем способ, используются сигнализаторы, датчики уровня, которые расположены на фиксированном уровне резервуара, а устройство подачи жидкости выполнено в виде штатной топливно-раздаточной колонки с датчиком температуры и объемным счетчиком, что, по мнению авторов, позволяет повысить точность градуировки, сократить сроки ее проведения и снизить затраты на ее проведение.The closest in technical essence to the proposed method is a method of graduating tanks according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2178153 [5]. The method for calibrating tanks includes introducing into the computing unit the source data of the tank, operating conditions, determining the levels at which the calibration parameters are calculated, filling the tank to a predetermined level, measuring the calibration parameters and calculating the calibration based on the temperature of the liquid being filled. The device that implements the method uses signaling devices, level sensors, which are located at a fixed tank level, and the liquid supply device is made in the form of a standard fuel dispenser with a temperature sensor and a volume meter, which, according to the authors, allows to increase the calibration accuracy, reduce timing of its implementation and reduce the cost of its implementation.
Однако при реализации этого способа для резервуаров, используемых для хранения топлива на АЗС, имеется ряд существенных недостатков: сложность проведения градуировки резервуара; высокие затраты на ее проведение; невозможность получения (построения) аналитической модели гадуировочной характеристики; невозможно определить истинные геометрические размеры резервуара и определить его положение относительно плоскости горизонта, то есть, например, для железнодорожной цистерны определить угол между ее продольной осью и плоскостью горизонта.However, when implementing this method for tanks used to store fuel at a gas station, there are a number of significant drawbacks: the difficulty of calibrating the tank; high costs of its implementation; the impossibility of obtaining (constructing) an analytical model of the coding characteristic; it is impossible to determine the true geometric dimensions of the tank and determine its position relative to the horizon plane, that is, for example, for a railway tank, determine the angle between its longitudinal axis and the horizon plane.
Целью изобретения является построение аналитической модели вместимости резервуара как функции величины взлива, путем определения основных геометрических размеров резервуара и угла отклонения опорных поверхностей резервуара от плоскости горизонта на основе использования уровнемера в виде мерительной линейки и мерников (известные объемы жидкости (топлива), заливаемые в резервуар).The aim of the invention is to build an analytical model of the tank capacity as a function of the value of the inflow, by determining the basic geometric dimensions of the tank and the angle of deviation of the bearing surfaces of the tank from the horizon plane based on the use of a level gauge in the form of a measuring ruler and gauges (known volumes of liquid (fuel) poured into the tank) .
Предлагаемый способ покажем на примере калибровки железнодорожной цистерны, используемой на АЗС, для хранения топлива. Цистерна уложена на фундамент и засыпана грунтом, причем часть фундамента дала осадку и продольная ось цистерны составляет с плоскостью горизонта угол, равный γ. Поскольку железнодорожная цистерна представляет собой металлический сосуд в форме цилиндра (котла) с овалоидными, торосферическими и эллиптическими днищами, для дальнейшего рассмотрения выберем цистерну с эллиптическими днищами, схема которой показана на фиг.1.We will show the proposed method by the example of calibration of a railway tank used at a gas station to store fuel. The tank is laid on the foundation and covered with soil, and part of the foundation has precipitated and the longitudinal axis of the tank makes an angle equal to γ with the horizon plane. Since the railway tank is a metal vessel in the form of a cylinder (boiler) with ovaloid, torospherical and elliptical bottoms, for further consideration we will choose a tank with elliptical bottoms, the diagram of which is shown in Fig. 1.
На фиг.1 позициями обозначено: 1 - котел (цилиндрическая часть цистерны); 2 - левое эллиптическое днище; 3 - правое эллиптическое днище; 4 - горловина; 5 - элементы уровнемера.In figure 1, the positions indicated: 1 - boiler (cylindrical part of the tank); 2 - left elliptical bottom; 3 - right elliptical bottom; 4 - neck; 5 - elements of the level gauge.
Характерными геометрическими размерами являются: D - диаметр цистерны, L - длина ее цилиндрической части, S - длина малой полуоси эллиптического днища, h - величина взлива (уровень топлива в цистерне).Typical geometric dimensions are: D - diameter of the tank, L - length of its cylindrical part, S - length of the minor axis of the elliptical bottom, h - magnitude of the spill (fuel level in the tank).
Как следует из фиг.1, объем жидкости, залитой в цистерну, состоит из объема жидкости в цилиндрической части цистерны (в котле) и полостях эллиптических днищ. При горизонтальном расположении цистерны, как показано на фиг.1, объем жидкости в полостях днищ эквивалентен объему в эллипсоиде вращения с полуосями D/2 и S при взливе жидкости, равном h. Тогда для определения объема жидкости, находящейся в цистерне, при взливе, равном h, могут быть предложены расчетные схемы, приведенные на фиг.2.As follows from figure 1, the volume of liquid poured into the tank consists of the volume of liquid in the cylindrical part of the tank (in the boiler) and the cavities of elliptical bottoms. With a horizontal arrangement of the tank, as shown in Fig. 1, the volume of liquid in the cavities of the bottoms is equivalent to the volume in the ellipsoid of revolution with the semi-axes D / 2 and S when the liquid is injected equal to h. Then, to determine the volume of liquid in the tank during a blast equal to h, the calculation schemes shown in FIG. 2 can be proposed.
Исходя из геометрических соображений [6] для вычисления объемов V1 и V2 будем иметьBased on geometric considerations [6] to calculate the volumes of V 1 and V 2 we will have
Общий объем жидкости, залитой в цистерну при величине взлива h, будет равенThe total volume of liquid poured into the tank when the value of the discharge h is equal to
Модель (3) может быть использована как градуировочная характеристика цистерны, если известны ее геометрические параметры S, D, L. Однако модель (3) позволяет определить истинные геометрические размеры цистерны. Для этого достаточно залить в цистерну три мерных объема жидкости с замером величины взлива до залива жидкости и после залива каждой порции жидкости. Допустим, в начальный момент в цистерне находились жидкость объема V0 и величина взлива была h0, тогда после долива в цистерну жидкости объемом ΔV1 пусть измеренная высота взлива будет равна h1; после долива ΔV2 жидкости - h2; после долива ΔV3 - h3. Тогда, в соответствии с (3), будем иметь следующую систему уравненийModel (3) can be used as a calibration characteristic of the tank if its geometric parameters S, D, L are known. However, model (3) allows us to determine the true geometric dimensions of the tank. To do this, it is enough to fill three measured volumes of liquid into the tank with measuring the magnitude of the inflow before filling the liquid and after filling each portion of the liquid. Suppose, at the initial moment, there was a liquid of volume V 0 in the tank and the value of the spill was h 0 , then after adding liquid of volume ΔV 1 to the tank, let the measured height of the spill be equal to h 1 ; after topping ΔV 2 fluid - h 2 ; after topping ΔV 3 - h 3 . Then, in accordance with (3), we will have the following system of equations
Из системы (4) получимFrom system (4) we obtain
В систему (5) из трех уравнений входят три неизвестные, которые можно определить, разрешив систему относительно S, D, L.The system (5) of the three equations includes three unknowns that can be determined by resolving the system with respect to S, D, L.
Увеличив количество дополнительных заливов жидкости известного объема ΔVi и замеряя после каждого залива взлив hi, можно определить геометрические размеры более сложного резервуара, чем изображенный на фиг.1. Более того, этот алгоритм может быть использован для того, чтобы определить отклонение базовых поверхностей резервуара от плоскости горизонта.By increasing the number of additional gulfs of liquid of a known volume ΔV i and measuring the rise of h i after each gulf, it is possible to determine the geometric dimensions of a more complex tank than that shown in Fig. 1. Moreover, this algorithm can be used to determine the deviation of the base surfaces of the tank from the horizon plane.
Рассмотрим применение алгоритма определения угла наклона продольной оси цистерны к горизонтальной плоскости γ, для простоты на примере цистерны с плоскими днищами, схема которой изображена на фиг.3.Consider the application of the algorithm for determining the angle of inclination of the longitudinal axis of the tank to the horizontal plane γ, for simplicity, using the example of a tank with flat bottoms, the diagram of which is shown in FIG. 3.
Цистерна, изображенная на фиг.3, состоит из цилиндрического котла 1, днищ 2 и 3, горловины 4, мерительной линейки 5 и поплавка 6, положение которого на мерительной линейке определяет величину взлива h. Мерительная линейка устанавливается перпендикулярно продольной оси цистерны. При угловом отклонении продольной оси цистерны от горизонтальной плоскости величина взлива, измеренная с помощью мерительной линейки 5 по положению поплавка 6, будет зависеть от позиционирования относительно днища цистерны самой мерительной линейки, то есть от параметра t на фиг.3.The tank depicted in figure 3, consists of a
Тем самым для построения математической модели, являющейся градуировочной характеристикой (калибровкой) цистерны, схема которой изображена на фиг.3, будем иметь следующие неизвестные характеристики S, D, L, γ.Thus, to construct a mathematical model, which is the calibration characteristic (calibration) of the tank, the circuit of which is shown in Fig. 3, we will have the following unknown characteristics S, D, L, γ.
Из геометрических соображений по фиг.3 для текущего сечения цистерны плоскостью a-a на расстоянии x от левого днища площадь F смоченного сечения будет равна [6]From geometric considerations in figure 3 for the current section of the tank with a-a plane at a distance x from the left bottom, the area F of the wetted section will be [6]
где λ=h+(L-t)tgγ-tgγ·x; 
Тогда для вычисления объема цистерны, заполненного топливом, будем иметьThen, to calculate the volume of the tank filled with fuel, we will have
где 
В конечном виде для объема цистерны при величине взлива h будем иметь из (7) следующее выражениеIn the final form, for the volume of the tank with the take-off value h, we have from (7) the following expression
где a, v определяется из выражения (7). С учетом того, что a=a (D, L, t, γ, h), v=v (D, γ), получимwhere a, v is determined from expression (7). Given that a = a (D, L, t, γ, h), v = v (D, γ), we obtain
Градуировочная характеристика в виде модели (9) содержит основные геометрические характеристики (D, L, t) и характеристику положения цистерны относительно плоскости горизонта - угол γ. Для определения этих характеристик, в соответствии со сказанным выше, при начальном взливе жидкости в цистерне h0 и начальном объеме V0 в цистерну необходимо добавить (залить) дополнительно четыре объема жидкости ΔVi, измеряя после каждого залива величину соответствующего взлива. В соответствии с (9) для определения геометрических размеров цистерны и угла γ будем иметь систему из четырех уравнений.The calibration characteristic in the form of model (9) contains the basic geometric characteristics (D, L, t) and the characteristic of the position of the tank relative to the horizon plane - the angle γ. To determine these characteristics, in accordance with the foregoing, during the initial liquid injection in the tank h 0 and the initial volume V 0 , it is necessary to add (pour) an additional four liquid volumes ΔV i , measuring the magnitude of the corresponding injection after each bay. In accordance with (9), to determine the geometric dimensions of the tank and the angle γ, we will have a system of four equations.
Таким образом, в соответствии с изложенным алгоритмом для любого резервуара может быть построена аналитическая модель изменения объема жидкости в резервуаре как функция величины взлива. При этом, путем залива в резервуар известных объемов жидкости и измеряя после каждой такой операции величину взлива, можно определить истинные геометрические размеры резервуара и его положение относительно плоскости горизонта. Целесообразно заливать в резервуар жидкость каждый раз одинакового объема - ΔVi=const.Thus, in accordance with the above algorithm, for any reservoir, an analytical model of the change in the volume of liquid in the reservoir as a function of the value of the inflow can be constructed. At the same time, by pouring known volumes of liquid into the reservoir and measuring the magnitude of the inflow after each such operation, one can determine the true geometric dimensions of the reservoir and its position relative to the horizon plane. It is advisable to pour liquid of the same volume into the tank each time - ΔV i = const.
Количество заливов жидкости мерных объемов в резервуар определяется количеством неизвестных геометрических характеристик резервуара. С целью определения количества искомых характеристик, резервуар необходимо разделить на составляющие элементарные геометрические тела, например тела вращения, для которых назначают основные геометрические параметры. В качестве таких тел можно выбрать параллелепипеды, конусы, цилиндры, сферы, торы, эллипсоиды и т.д. Для сферы основным геометрическим параметром является радиус; для цилиндра - длина и диаметр; для конуса - диаметр основания и высота и т.д.The number of fluid bays of measured volumes into the tank is determined by the number of unknown geometric characteristics of the tank. In order to determine the number of required characteristics, the reservoir must be divided into constituent elementary geometric bodies, for example, rotation bodies, for which the basic geometric parameters are assigned. As such bodies, one can choose parallelepipeds, cones, cylinders, spheres, tori, ellipsoids, etc. For a sphere, the main geometric parameter is the radius; for a cylinder - length and diameter; for a cone - the diameter of the base and height, etc.
Определив общее количество геометрических параметров, характеризующих объем резервуара, и оценив «на глаз» объем резервуара, назначается объем мерной жидкости, заливаемой в резервуарHaving determined the total number of geometric parameters characterizing the volume of the tank, and evaluating the volume of the tank “by eye”, the volume of volumetric liquid poured into the tank is assigned
где n - количество неизвестных параметров резервуара, соответствующего аналитической модели градуировочной характеристики резервуара;where n is the number of unknown parameters of the tank corresponding to the analytical model of the calibration characteristics of the tank;
W - оценочный объем резервуара.W - estimated reservoir volume.
Исходя из геометрии тел, формирующих объем резервуара, для каждого из них строится соответствующая математическая модель изменения объема от величины взлива в каждом из тел. Для каждого из этих тел взливы могут быть выбраны свои.Based on the geometry of the bodies that form the volume of the reservoir, for each of them a corresponding mathematical model is constructed of the change in volume from the magnitude of the inflow in each of the bodies. For each of these bodies, ups can be chosen.
Выделенные в составе резервуара тела вращения, их геометрические параметры, взливы приводятся к одной базовой системе координат, относительно которой адаптируются математические модели изменения объема от величины базового взлива, при этом относительно базовой системы координат определяется взлив жидкости в резервуаре.The rotational bodies selected in the reservoir, their geometrical parameters, upsets are brought to one basic coordinate system, with respect to which mathematical models of volume changes from the magnitude of the basic spill are adapted, and a liquid spill in the reservoir is determined relative to the basic coordinate system.
Суммируя объемы тел, формирующих объем резервуара, в зависимости от величины взлива, строится математическая модель - градуировочная характеристика резервуара. При этом модель резервуара можно построить с учетом отклонения резервуара от плоскости горизонта. Если при этом известны достоверно все геометрические размеры резервуара, определить отклонения от плоскости горизонта базовой поверхности резервуара можно путем залива в резервуар двух мерных объемов жидкости ΔV1 и ΔV2, измеряя при этом соответствующую величину взлива.Summing up the volumes of bodies that form the volume of the tank, depending on the magnitude of the inflow, a mathematical model is constructed - the calibration characteristic of the tank. In this case, the reservoir model can be constructed taking into account the deviation of the reservoir from the horizon plane. If all the geometric dimensions of the tank are known reliably, it is possible to determine deviations from the horizon plane of the base surface of the tank by pouring two measured volumes of liquid ΔV 1 and ΔV 2 into the tank, while measuring the corresponding value of the inflow.
Ввиду того что обычно отклонения резервуара от плоскости горизонта малы (на практике продольная ось цистерны наклонена к плоскости горизонта не более, чем на 10°), математическую модель резервуара можно упростить для вычисления угла γ.Since the deviations of the tank from the horizon plane are usually small (in practice, the longitudinal axis of the tank is tilted to the horizon plane by no more than 10 °), the mathematical model of the tank can be simplified to calculate the angle γ.
Изложенный алгоритм построения градуировочной характеристики резервуара был проверен на примере железнодорожной цистерны 903 Ra с максимальным объемом по паспорту, равным 54 м3. С целью определения истинных геометрических размеров цистерны типа 903 Ra она была предварительно отгоризонтирована, и для определения ее основных размеров в нее последовательно заливали мерную жидкость порциями по 10 м3.The described algorithm for constructing the calibration characteristics of the tank was tested on the example of the railway tank 903 Ra with a maximum passport volume of 54 m 3 . In order to determine the true geometric dimensions of a tank of type 903 Ra, it was previously horizontally leveled and, in order to determine its main dimensions, a measured liquid was successively poured into it in portions of 10 m 3 .
Железнодорожная цистерна типа 903 Ra относится к цистернам с эллипсоидальными днищами, схема которой приведена на фиг.1. Цистерна 903 Ra имеет три основных геометрических размера - S, D, L, После залива в цистерну 10 м3 измерялся взлив h1, после того как в нее добавили еще 10 м3 жидкости и ее объем стал 20 м3, вновь измерялась величина взлива h2. Добавив в цистерну жидкость объемом 10 м3, для объема жидкости в цистерне, равном 30 м3, измерялась величина взлива h3. Для контроля последующих вычислений геометрических характеристик цистерны в цистерну была залита дополнительная порция жидкости объемом 10 м3. После этого вновь измерялась величина взлива h4. По первым трем величинам взлива и соответствующим им объемам жидкости в цистерне, используя модель (3), была составлена расчетная математическая модель вида (5), из решения которой были определены геометрические размеры цистерны, соответственно равные: D=2600 мм; S=645 мм; L=9310 мм.Railway tank type 903 Ra refers to tanks with ellipsoidal bottoms, a diagram of which is shown in figure 1. The 903 Ra tank has three main geometric dimensions - S, D, L. After pouring 10 m 3 into the tank, a h 1 flood was measured, after another 10 m 3 of liquid was added and its volume became 20 m 3 , the magnitude of the flood was measured again h 2 . Adding liquid to the tank with a volume of 10 m 3 , for the volume of liquid in the tank equal to 30 m 3 , the magnitude of the flood h 3 was measured. To control subsequent calculations of the geometric characteristics of the tank, an additional portion of liquid with a volume of 10 m 3 was poured into the tank. After that, the value of the h 4 h was again measured. Using the first three values of the inflow and the corresponding volumes of liquid in the tank, using model (3), we compiled a mathematical model of the form (5), from which we determined the geometric dimensions of the tank, respectively equal: D = 2600 mm; S = 645 mm; L = 9310 mm.
После подстановки этих геометрических характеристик в формулу (3) была построена градуировочная характеристика цистерны. Величины взлива, соответствующая объему заполнения цистерны в 40 м3, измеренная экспериментально и вычисленная по модели (3), отличались друг от друга на 1,5 мм. Максимальный объем железнодорожной цистерны, равный по паспорту 54,0 м3, в соответствии с моделью (3) был определен равным 54,002 м3 при взливе, равном диаметру цистерны.After substituting these geometric characteristics into formula (3), a calibration characteristic of the tank was constructed. The magnitude of the inflow corresponding to the tank filling volume of 40 m 3 , measured experimentally and calculated by model (3), differed from each other by 1.5 mm. The maximum volume of the railway tank, equal to 54.0 m 3 according to the passport, in accordance with the model (3) was determined to be 54,002 m 3 during a blast, equal to the diameter of the tank.
Откалиброванная таким образом железнодорожная цистерна была установлена на фундамент в яме АЗС, после чего яма была засыпана грунтом. Эксплуатация цистерны показала, что использование модели (3) для контроля запасов топлива в цистерне, давало значительные погрешности. Было высказано предположение, что причина в осадке фундамента, в результате чего продольная ось цистерны образовала угол γ с плоскостью горизонта.The railway tank calibrated in this way was installed on the foundation in the pit of the gas station, after which the pit was filled with soil. The operation of the tank showed that the use of model (3) to control fuel reserves in the tank gave significant errors. It was hypothesized that the reason was the foundation sediment, as a result of which the longitudinal axis of the tank formed an angle γ with the horizon plane.
По аналогии с цилиндрической цистерной, схема которой приведена на фиг.3, была построена градуировочная характеристика железнодорожной цистерны 903 Ra с учетом угла γ, образованного продольной осью цистерны с горизонтом. Модель была использована для определения наклона продольной оси цистерны с вышеуказанными геометрическими размерами, которая использовалась на АЗС в качестве резервуара для бензина А-95. Так, заливом мерных объемов топлива в цистерну было установлено, что при заливе в нее 16265 литров топлива величина взлива составила 855 мм, а при объеме топлива в цистерне, равном 24065 литров, величина взлива составила 1156 мм. По разработанной на основе модели (8) градуировочной характеристике железнодорожной цистерны с эллиптическими днищами, учитывающей отклонение ее продольной оси от плоскости горизонта, было определено значение этого угла по замеренным величинам взлива, которое было вычислено для h1=855→γ=0,42°; для h2=1156 мм величина угла γ была равна γ=0,45°.By analogy with the cylindrical tank, the diagram of which is shown in Fig. 3, a calibration characteristic of the railway tank 903 Ra was built taking into account the angle γ formed by the longitudinal axis of the tank with the horizon. The model was used to determine the inclination of the longitudinal axis of the tank with the above geometric dimensions, which was used at the gas station as a reservoir for A-95 gasoline. Thus, by pouring measured volumes of fuel into the tank, it was found that when pouring 16,265 liters of fuel into it, the spill amount was 855 mm, and with a volume of fuel in the tank equal to 24065 liters, the spill amount was 1,156 mm. According to the calibration characteristic of the railway tank with elliptical bottoms developed on the basis of model (8), taking into account the deviation of its longitudinal axis from the horizon plane, the value of this angle was determined from the measured values of the inflow, which was calculated for h 1 = 855 → γ = 0.42 ° ; for h 2 = 1156 mm, the angle γ was equal to γ = 0.45 °.
Таким образом, по сравнению с аналогами и прототипом, предлагаемый способ определения градуировочной характеристики резервуара путем построения аналитической математической модели зависимости объема заполнения резервуара от величины взлива позволяет определить не только числовые коэффициенты модели, но и определить положение резервуара относительно плоскости горизонта, что учитывается в конечном итоге градуировочной характеристикой резервуара.Thus, in comparison with analogues and the prototype, the proposed method for determining the calibration characteristics of the tank by constructing an analytical mathematical model of the dependence of the tank filling volume on the inflow value allows us to determine not only the numerical coefficients of the model, but also to determine the position of the tank relative to the horizon plane, which is ultimately taken into account calibration characteristic of the tank.
Способ осуществляется следующим образом. Для резервуара, подлежащего градуировке, определяются геометрические тела, формирующие его объем. В качестве таких тел удобно взять такие геометрические тела, как цилиндр, шар, эллипсоид, тор, параллелепипед и т.д. Для каждого из этих тел, на которые мысленно разбивается исходный резервуар, выбираются геометрические параметры, достаточные для того, чтобы построить аналитическую модель для каждого из этих тел расчета объема заполнения этого тела от величины взлива. При этом при построении математических моделей для каждого из тел, формирующих объем резервуара, может быть назначен свой параметр, характеризующий взлив. После этого для резервуара определяется исходная точка, точка на нижней образующей резервуара, которой касается груз измерительной рулетки или метрошток при измерении базовой высоты резервуара и от которой проводят измерение уровня нефтепродуктов при эксплуатации резервуара. Принимая исходную точку за начало отсчета, уточняют математические модели расчета объема заполнения тел, формирующих полость резервуара, от величины уровня жидкости в резервуаре - величины взлива. Математическую модель, позволяющую определить объем жидкости в резервуаре как функцию взлива, строят как сумму объемов жидкости, залитой в резервуар с заданным уровнем его заполнения, находящейся в полостях тел, формирующих общую полость резервуара. Исходя из геометрических соображений конечную математическую модель, позволяющую рассчитать объем жидкости (топлива), находящейся в резервуаре, по величине взлива, уточняют для учета с помощью ее возможного отклонения резервуара от горизонтальной плоскости: для железнодорожной цистерны параметром, характеризующим отклонение цистерны от плоскости горизонта, будет угол, образованный продольной осью цистерны с плоскостью горизонта.The method is as follows. For the tank to be calibrated, geometric bodies are determined that form its volume. As such bodies, it is convenient to take such geometric bodies as a cylinder, ball, ellipsoid, torus, parallelepiped, etc. For each of these bodies, into which the initial reservoir is mentally divided, geometrical parameters are selected that are sufficient to construct an analytical model for each of these bodies to calculate the filling volume of this body from the magnitude of the inflow. In this case, when constructing mathematical models for each of the bodies that form the volume of the reservoir, a parameter characterizing the surge can be assigned. After that, the starting point is determined for the tank, the point on the lower generatrix of the tank, which touches the load of the measuring tape or metro rod when measuring the base height of the tank and from which the level of oil products is measured during operation of the tank. Taking the starting point as the reference point, specify mathematical models for calculating the filling volume of the bodies forming the reservoir cavity, from the magnitude of the liquid level in the reservoir - the magnitude of the inflow. A mathematical model that allows you to determine the volume of liquid in the tank as a function of the spill is built as the sum of the volumes of liquid poured into the tank with a given level of its filling, located in the cavities of bodies that form the total cavity of the reservoir. Based on geometric considerations, the final mathematical model that allows calculating the volume of liquid (fuel) in the tank by the magnitude of the inflow is refined to take into account, using its possible deviation of the tank from the horizontal plane: for a railway tank, the parameter characterizing the deviation of the tank from the horizontal plane will be the angle formed by the longitudinal axis of the tank with the horizon plane.
После выявления независимых геометрических параметров, характеризующих объем жидкости, находящейся в резервуаре, по величине взлива и подсчета их общего количества с учетом параметра, характеризующего отклонение резервуара от плоскости горизонта, приступают к непосредственной числовой идентификации этих геометрических параметров для конкретного резервуара, для которого ищется градуировочная характеристика.After identifying independent geometrical parameters characterizing the volume of liquid in the reservoir by the magnitude of the inflow and calculating their total amount, taking into account the parameter characterizing the deviation of the reservoir from the horizon, they proceed to the direct numerical identification of these geometrical parameters for the particular reservoir for which the calibration characteristic is sought .
С этой целью в резервуар заливаются мерные объемы жидкости, и после каждого залива измеряется величина взлива. Каждый мерный объем ΔVi не может быть больше W0/(n+2), где W0 - приблизительный или паспортный максимальный объем резервуара, n - количество параметров, характеризующих объем заполнения резервуара и положение резервуара относительно плоскости горизонта. Числовые значения измеренных величин взлива и соответствующие им значения объемов жидкости в резервуаре, как сумма мерных объемов, залитых в резервуар до измерения последнего взлива, подставляются в аналитическую модель вычисления объема жидкости в резервуаре в зависимости от величины взлива.For this purpose, measured volumes of liquid are poured into the tank, and after each bay, the magnitude of the inflow is measured. Each measured volume ΔV i cannot be greater than W 0 / (n + 2), where W 0 is the approximate or passport maximum volume of the tank, n is the number of parameters characterizing the volume of filling the tank and the position of the tank relative to the horizon plane. The numerical values of the measured values of the inflow and the corresponding values of the volumes of liquid in the reservoir, as the sum of the measured volumes poured into the reservoir before measuring the last spill, are substituted into the analytical model for calculating the volume of fluid in the reservoir depending on the magnitude of the inflow.
После залива в резервуар n мерных объемов жидкости и измерения соответствующих взливов будем иметь n уравнений, связывающих объем жидкости в резервуаре с соответствующим ему взливом. Система n уравнений будет содержать n неизвестных, характеризующих геометрические размеры резервуара и его положение относительно плоскости горизонта. Разрешив систему n уравнений относительно n неизвестных, получим числовые значения геометрических параметров резервуара и характеристику (числовую характеристику) его положения относительно плоскости горизонта.After filling in the tank with n measured volumes of liquid and measuring the corresponding spills, we will have n equations relating the volume of liquid in the tank with the corresponding spill. The system of n equations will contain n unknowns characterizing the geometric dimensions of the reservoir and its position relative to the horizon plane. Having solved the system of n equations with respect to n unknowns, we obtain the numerical values of the geometric parameters of the reservoir and the characteristic (numerical characteristic) of its position relative to the horizon plane.
Подставив найденные числовые значения параметров резервуара в математическую модель, устанавливающую математическую зависимость между объемом жидкости в резервуаре от величины взлива в нем, получим действительную градуировочную характеристику конкретного резервуара.Substituting the found numerical values of the reservoir parameters into a mathematical model that establishes a mathematical relationship between the volume of liquid in the reservoir and the magnitude of the inflow in it, we obtain the actual calibration characteristic of a particular reservoir.
Предлагаемый способ в отличие от аналогов и прототипа не требует использования при его реализации специального оборудования для проведения градуировки, такого как центробежные насосы, дроссели, расходомеры, трехходовые краны и т.д.; не требует способ и большого количества замеров при проведении градуировки резервуара. Сама градуировочная характеристика резервуара в виде математической зависимостии объема жидкости, находящейся в резервуаре, от величины взлива легко позволяет контролировать объем жидкости в резервуаре с учетом температурных особенностей и плотности жидкости.The proposed method, unlike analogues and prototype, does not require the use of special equipment for calibration, such as centrifugal pumps, throttles, flow meters, three-way valves, etc .; does not require a method and a large number of measurements during the calibration of the tank. The calibration characteristic of the tank itself in the form of a mathematical dependence of the volume of liquid in the tank on the magnitude of the spill easily allows you to control the volume of liquid in the tank, taking into account the temperature characteristics and density of the liquid.
В соответствии с изложенным алгоритмом была проведена градуировка ряда железнодорожных цистерн, заглубленных в землю, используемых на АЭС Удмуртии для хранения топлива. Адекватность полученных математических моделей, являющихся градуировочной характеристикой для каждой из цистерн, определялась по максимальному взливу и соответствующему ему максимальному уровню наполнения цистерны, который отсчитывается от исходной точки до нижнего среза верхнего сегмента горловины. Для отгоризонтированных цистерн, с паспортным максимальным объемом цистерн типа 903 Ra и равным 54,0 м3, градуировочная характеристика цистерны давала отклонение не более±3 литра.In accordance with the above algorithm, a number of railway tanks buried in the ground, used at the Udmurtia NPP for fuel storage, were calibrated. The adequacy of the obtained mathematical models, which are the calibration characteristic for each of the tanks, was determined by the maximum rise and the corresponding maximum level of filling of the tank, which is counted from the starting point to the lower cut of the upper neck segment. For horizontal tanks with a certified maximum volume of tanks of type 903 Ra and equal to 54.0 m 3 , the calibration characteristic of the tank gave a deviation of not more than ± 3 liters.
Источники информацииInformation sources
1. Цистерны железнодорожные. Общие требования к методикам поверки, объемным методам. Москва. ИПК, Издательство стандартов. 2004. - 74 с.1. Railway tanks. General requirements for verification procedures, volumetric methods. Moscow. IPK, Publishing house of standards. 2004 .-- 74 p.
2. Способ калибровки резервуаров. Патент Российской Федерации на изобретение №2393439. / Шенкман Э.Н.; Науменко С.Н.; Басагин И.Э. // МПК G01F 25/00, заявл. 19.05.2009, опубл. 27.06.2010.2. A method of calibrating tanks. Patent of the Russian Federation for invention No. 2393439. / Schenkman E.N .; Naumenko S.N .; Basagin I.E. //
3. Способ калибровки резервуаров. Патент Россиской Федерации на изобретение №2327118 / Кабанов В.И.; Молчанов О.В. и др. // МПК G01F 25/00; G01F 17/00/.3. A method of calibrating tanks. The patent of the Russian Federation for the invention No. 2237118 / Kabanov V.I .; Molchanov O.V. and others //
4. Воронина О.А., Лобанова В.А. Об одном подходе моделирования процесса отпуска нефтепродуктов / Нефтегазовое дело, 2006.4. Voronina O.A., Lobanova V.A. About one approach to modeling the process of dispensing petroleum products / Oil and Gas Business, 2006.
5. Способ градуировки резервуаров и устройство для его осуществления. Патент Российской Федерации на изобретение №2178153 / Акопян А.Р., Акопян Р.А., Годиев А.Г, Ланиза Г.И., Несговоров А.М., Солдатов B.C. // МПК G01F 25/00, опубл. 10.01.2002.5. A method of graduating tanks and a device for its implementation. Patent of the Russian Federation for invention No. 2178153 / Hakobyan A.R., Hakobyan R.A., Godiev A.G., Laniza G.I., Nesgovorov A.M., Soldatov B.C. //
6. Бернштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - 13-е изд. - М.: Наука, Гл. ред. физ. мат. лит., 1986. - 544 с.6. Bernstein I.N., Semendyaev K.A. A reference book in mathematics for engineers and students of technical colleges. - 13th ed. - M.: Science, Ch. ed. physical mat. lit., 1986. - 544 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011119603/28A RU2459184C1 (en) | 2011-05-16 | 2011-05-16 | Method of calibrating fuel tanks at filling stations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011119603/28A RU2459184C1 (en) | 2011-05-16 | 2011-05-16 | Method of calibrating fuel tanks at filling stations |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2459184C1 true RU2459184C1 (en) | 2012-08-20 |
Family
ID=46936756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011119603/28A RU2459184C1 (en) | 2011-05-16 | 2011-05-16 | Method of calibrating fuel tanks at filling stations |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2459184C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2569065C1 (en) * | 2014-07-29 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method of volume measurements of oil product in tank |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4406152A (en) * | 1981-04-27 | 1983-09-27 | Richmond Tank Car Company | Method and apparatus for calibrating a railroad tank car |
| US5665895A (en) * | 1995-06-02 | 1997-09-09 | Veeder-Root Company | Apparatus and method for calibrating a storage tank |
| RU2178153C2 (en) * | 1999-09-09 | 2002-01-10 | Научно-технический центр информационно-измерительной техники | Method of calibration of tanks and device for its implementation |
| RU2286549C1 (en) * | 2005-12-09 | 2006-10-27 | Алексей Юрьевич Второв | Method for calibrating reservoir for determining capacity, appropriate for height of its filling |
| RU2314501C1 (en) * | 2006-06-01 | 2008-01-10 | Эдуард Наумович Шенкман | Method of calibrating tanks |
| RU2327118C2 (en) * | 2006-07-11 | 2008-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "25 Государственный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей - ГосНИИ по химмотологии)" | Method of reservoirs calibration |
| RU2393439C1 (en) * | 2009-05-19 | 2010-06-27 | Эдуард Наумович Шенкман | Method of calibrating reservoirs |
-
2011
- 2011-05-16 RU RU2011119603/28A patent/RU2459184C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4406152A (en) * | 1981-04-27 | 1983-09-27 | Richmond Tank Car Company | Method and apparatus for calibrating a railroad tank car |
| US5665895A (en) * | 1995-06-02 | 1997-09-09 | Veeder-Root Company | Apparatus and method for calibrating a storage tank |
| RU2178153C2 (en) * | 1999-09-09 | 2002-01-10 | Научно-технический центр информационно-измерительной техники | Method of calibration of tanks and device for its implementation |
| RU2286549C1 (en) * | 2005-12-09 | 2006-10-27 | Алексей Юрьевич Второв | Method for calibrating reservoir for determining capacity, appropriate for height of its filling |
| RU2314501C1 (en) * | 2006-06-01 | 2008-01-10 | Эдуард Наумович Шенкман | Method of calibrating tanks |
| RU2327118C2 (en) * | 2006-07-11 | 2008-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "25 Государственный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей - ГосНИИ по химмотологии)" | Method of reservoirs calibration |
| RU2393439C1 (en) * | 2009-05-19 | 2010-06-27 | Эдуард Наумович Шенкман | Method of calibrating reservoirs |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2569065C1 (en) * | 2014-07-29 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method of volume measurements of oil product in tank |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BRPI1007428B1 (en) | FLUID LEVEL PROBE FOR USE IN A TANK | |
| JP2643828B2 (en) | Tank fluid amount measuring method and tank liquid level measuring device | |
| RU2459184C1 (en) | Method of calibrating fuel tanks at filling stations | |
| CN104359521A (en) | Large-capacity storage tank volume detection system and calibration method | |
| US4262531A (en) | Fluid-gauging methods and systems | |
| RU2521212C1 (en) | Method to calibrate vertical cylindrical reservoir for detection of capacity corresponding to height of its filling | |
| Beshr | Structural data analysis for monitoring the deformation of oil storage tanks using geodetic techniques | |
| US6434494B1 (en) | Pressure based fluid gauging system | |
| RU2442112C1 (en) | Method for tank indexing for capacity assessment based on filling depth | |
| RU2570224C1 (en) | Method of automatic control of level and density of fuel in fuel tank | |
| Tsvetkov et al. | Dynamic processes in hydrostatic leveling systems with various configuration and fluid properties | |
| CN110439488B (en) | System and method for measuring flow of solid-liquid fluid in drilling manifold | |
| RU2314501C1 (en) | Method of calibrating tanks | |
| RU2327118C2 (en) | Method of reservoirs calibration | |
| Amin | Development of scour in cohesive soils by normal impingement of a submerged circular turbulent jet | |
| RU2178153C2 (en) | Method of calibration of tanks and device for its implementation | |
| RU2047108C1 (en) | Method and ultrasonic device to determine capacity and graduate tanks | |
| RU2605530C1 (en) | Method for metering liquefied hydrocarbon gases during storage in tanks | |
| CN205300696U (en) | Liquid measuring device , oil tank and vehicle | |
| KR102282914B1 (en) | Measurement System of Pressure Difference in Tank Preventing Liquid Inflow | |
| RU164123U1 (en) | DEVICE FOR ACCOUNTING LIQUID HYDROCARBON GASES WHEN RECEPTING IN AND TAKING OUT OF THE TANK | |
| RU2349883C1 (en) | Method of fuel test in fuel tank | |
| RU170699U1 (en) | DEVICE FOR ACCOUNTING LIQUID HYDROCARBON GASES WHEN RECEPTING IN AND TAKING OUT OF THE TANK | |
| Pyrchla et al. | The Use of Gravimetric Measurements to Determine the Orthometric Height of the Benchmark in the Port of Gdynia | |
| RU2771639C1 (en) | Installation for verification of horizontal steel tanks and capacity measures (kpr-100) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130517 |