RU50656U1

RU50656U1 - DEVICE FOR MEASURING THE VOLUME OF THE OIL PRODUCT IN THE STORAGE TANK

Info

Publication number: RU50656U1
Application number: RU2005125600/22U
Authority: RU
Inventors: Виталий Михайлович Колыхалин; Владимир Вениаминович Давыдов
Original assignee: Виталий Михайлович Колыхалин; Владимир Вениаминович Давыдов
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2006-01-20

Abstract

Устройство для измерения объема нефтепродукта в накопительном резервуаре относится к области измерительной технике и позволяет повысить точность измерения объема нефтепродукта, в том числе и мазута, за счет дополнительного введения в устройство, содержащего громкоговоритель, подключенный к источнику электрических сигналов, и микрофон, подключенного к микрофону шумомера, соединенного последовательно с регистрирующим устройством, при этом источник электрических сигналов выполнен в виде последовательно соединенных генератора шума, полосового фильтра и усилителя, а громкоговоритель и микрофон выполнены с возможностью их установки внутри накопительного резервуара.A device for measuring the volume of oil in a storage tank belongs to the field of measurement technology and can improve the accuracy of measuring the volume of oil, including fuel oil, by additionally introducing into the device containing a loudspeaker connected to a source of electrical signals and a microphone connected to the microphone of the sound level meter connected in series with a recording device, while the source of electrical signals is made in the form of series-connected noise generator, p an olos filter and an amplifier, and a loudspeaker and a microphone are made with the possibility of their installation inside the storage tank.

Description

Заявляемая полезная модель относится к области измерительной технике и предназначена для измерения объема нефтепродукта, в том числе и мазута, в накопительном резервуаре, объем которого составляет более 3000 м³.The inventive utility model relates to the field of measurement technology and is intended to measure the volume of oil, including fuel oil, in a storage tank, the volume of which is more than 3000 m ³ .

С возросшим в последние годы объемом перевозки нефтепродуктов возрастает актуальность инструментальной фиксации содержания его объема в накопительных резервуарах.With the increased volume of transportation of petroleum products in recent years, the relevance of instrumental fixation of the content of its volume in storage tanks is increasing.

Диагностика остатка в стационарных резервуарах для коммерческого учета (с точностью ±0,5% от массового расхода) осуществляется, например, «Системой резервуарных измерений ENRAF», предусматривающей сбор информации с трех полевых приборов:Diagnosis of the residue in stationary tanks for commercial metering (with an accuracy of ± 0.5% of the mass flow rate) is carried out, for example, by the “ENRAF Tank Measurement System”, which provides for the collection of information from three field devices:

многозонного термометра, датчика давления, датчика уровня - радара (http://www.omega.az/anraf.html).multi-zone thermometer, pressure sensor, level sensor - radar (http://www.omega.az/anraf.html).

Высокая стоимость системы препятствует широкому ее внедрению (более 40 тысяч у.е. для одного резервуара) в практику.The high cost of the system prevents its widespread implementation (more than 40 thousand cu for one tank) in practice.

Некоммерческий учет резервуарных запасов, при котором достаточно фиксировать данные датчиков уровня, имеет меньшую точность измерений (например, 5%-10% от массового расхода), но примерно, на порядок дешевле системы «ENRAF». К таким уровнемерам, в первую очередь, относятся устройства погружаемые в жидкую среду или плавающие на ее поверхности. Воздействие нефтепродуктов с различной агрессией на подобные уровнемеры является частой причиной вывода их из эксплуатации.Non-commercial inventory of reservoir reserves, at which it is sufficient to record the data of level sensors, has less measurement accuracy (for example, 5% -10% of the mass flow rate), but approximately, by an order of magnitude cheaper than the ENRAF system. Such gauges, first of all, include devices immersed in a liquid medium or floating on its surface. The impact of petroleum products with various aggressions on such level gauges is a common reason for their decommissioning.

Известны устройства, позволяющие бесконтактно измерять уровень вещества в резервуаре, к ним относится, например, акустический Known devices that allow contactless measurement of the level of a substance in a tank, for example, acoustic

уровнемер (А.С. №678316, опубл. 05.08.79), содержащий излучатель акустических колебаний, подключенный к выходу усилителя мощности, преобразователь частота-напряжение, вторичный прибор и два канала, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные приемник акустических колебаний, усилитель и полосовой фильтр, а также аттенюатор, фазовращатель и фазовый детектор. Через излучатель, который находится во вне емкости, возбуждаются акустические резонансные колебания повышенной мощности, которые подавляют действие акустических помех. Использовано явление возникновения авторезонансов на частоте зависящей от глубины залегания вещества.a level gauge (AS No. 678316, published 05.08.79), comprising an acoustic oscillator connected to the output of a power amplifier, a frequency-voltage converter, a secondary device and two channels, each of which includes an acoustic oscillation receiver connected in series, an amplifier and a bandpass filter, as well as an attenuator, a phase shifter and a phase detector. Acoustic resonance oscillations of increased power are excited through the emitter, which is located outside the tank, which suppress the effect of acoustic noise. The phenomenon of the occurrence of autoresonances at a frequency depending on the depth of the substance is used.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для измерения объема сосуда - резервуара (А.С №1673851, опубл. 09.08.91), в котором через канал (например, смотровое окно резервуара) возбуждают колебания постоянной частоты, изменяя длину или площадь сечения канала, добиваются акустического резонанса в сосуде, что фиксируют с помощью микрофона и измерительного прибора. Вычисляют объем сосуда по частоте подаваемого сигнала и значениям длины и площади сечения канала в момент резонанса. Устройство содержит измеряемый сосуд с каналом регулируемой площади или длины, громкоговоритель и микрофон.Closest to the claimed technical solution is a device for measuring the volume of a vessel — a tank (A.S. No. 1673851, publ. 09.08.91), in which oscillations of a constant frequency are excited through a channel (for example, a viewing window of a tank), changing the length or cross-sectional area of the channel , achieve acoustic resonance in the vessel, which is fixed with a microphone and a measuring device. The volume of the vessel is calculated by the frequency of the supplied signal and the values of the length and cross-sectional area of the channel at the time of resonance. The device contains a measured vessel with a channel of adjustable area or length, a loudspeaker and a microphone.

Громкоговоритель связан с источником сигнала фиксированной частоты, а микрофон с прибором, измеряющим амплитуду звуковых колебаний. Приспособление для изменения площади проходного сечения канала состоит из направляющих и бегунка, способного перемещаться по ним. Приспособление для изменения длины канала представляет собой телескопическую конструкцию и состоит из неподвижной трубки и выдвижной трубки.The loudspeaker is connected to a fixed-frequency signal source, and the microphone is connected to a device that measures the amplitude of sound vibrations. The device for changing the area of the passage section of the channel consists of guides and a slider that can move along them. The device for changing the length of the channel is a telescopic structure and consists of a fixed tube and a retractable tube.

Указанные технические решения определяют уровень жидкости в не герметично закрытых емкостях. Открытый смотровой люк приводит к снижению точности измерения объема нефтепродукта за счет «утечки» The indicated technical solutions determine the liquid level in non-hermetically sealed containers. An open inspection hatch leads to a decrease in the accuracy of measuring the volume of oil due to "leakage"

низкочастотных колебаний и влияния внешних акустических помех (посторонних шумов). Надо иметь ввиду, что по установленным правилам техники безопасности при измерении уровня нефтепродукта смотровое окно резервуара должно быть закрыто и, следовательно, измерения будут иметь очень большую погрешность.low-frequency vibrations and the influence of external acoustic noise (extraneous noise). It should be borne in mind that according to the established safety rules when measuring the level of oil product, the inspection window of the tank must be closed and, therefore, the measurements will have a very large error.

Технический результат заключается в повышение точности измерения объема нефтепродукта в накопительном резервуаре.The technical result consists in increasing the accuracy of measuring the volume of oil in the storage tank.

Для достижения технического результата устройство для измерения объема нефтепродукта в накопительном резервуаре, содержит громкоговоритель, подключенный к источнику электрических сигналов, микрофон, а так же дополнительно введенный шумомер, подключенный к микрофону, и соединенный последовательно с регистрирующим устройством, при этом источник электрических сигналов выполнен в виде последовательно соединенных генератора шума, полосового фильтра и усилителя, а громкоговоритель и микрофон выполнены с возможностью их установки внутри накопительного резервуара.To achieve a technical result, a device for measuring the volume of oil in a storage tank contains a loudspeaker connected to a source of electrical signals, a microphone, and an additionally introduced sound level meter connected to a microphone and connected in series with a recording device, while the source of electrical signals is made in the form serially connected noise generator, band-pass filter and amplifier, and the loudspeaker and microphone are made with the possibility of their installation inside storage tank.

Сущность полезной модели заключается в том, что для измерения количества нефтепродукта фиксируется «свободный» от нефтепродуктов объем воздуха в резервуаре за счет использования звуковых колебаний, которые имеют большую разницу в волновых контактных сопротивлениях.The essence of the utility model lies in the fact that for measuring the amount of oil product is fixed "free" from oil products the volume of air in the tank due to the use of sound vibrations, which have a large difference in wave contact resistances.

Размещенный внутри резервуара громкоговоритель, для возбуждения колебаний достаточных для регистрации реверберации, позволяет существенно уменьшить мощность громкоговорителя по сравнению с прототипом.The loudspeaker located inside the tank, to excite vibrations sufficient to record the reverb, can significantly reduce the power of the loudspeaker compared to the prototype.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для измерения нефтепродуктов в накопительном резервуаре.Figure 1 shows a functional diagram of a device for measuring petroleum products in a storage tank.

Устройство содержит (см. фиг.1) громкоговоритель 1, подключенный к источнику электрических сигналов 2, выполненному в виде последовательно соединенных генератора шума 3, полосового фильтра 4 и усилителя 5, а так же микрофон 6, подключенный к The device contains (see Fig. 1) a loudspeaker 1 connected to a source of electrical signals 2, made in the form of a series-connected noise generator 3, a bandpass filter 4 and an amplifier 5, as well as a microphone 6 connected to

шумомеру 7, соединенному с регистрирующим устройством 8. Громкоговоритель 1 и микрофон 6 установлены внутри накопительного резервуара 9, в котором имеется смотровой люк 10.sound level meter 7 connected to the recording device 8. The loudspeaker 1 and the microphone 6 are installed inside the storage tank 9, in which there is a viewing hatch 10.

Резервуар 9 размещается на отдельном углубленном фундаменте. Его внутренние стенки выполняются из листовой стали толщиной не менее 8 мм. Снаружи покрывается уплотненным слоем минеральной ватой или стекловатой, или обрабатываются слоем штукатурки с металлической сеткой и облицовывается оцинкованными стальными листами. Таким образом, в воздушном объеме резервуара 9 создаются практически идеальные условия диффузного звукового поля, в первую очередь, за счет чрезвычайно малых коэффициентов звукопоглощения α поверхности мазута от 8·10^-3 (f₁=125 Гц) до 2,5·10^-2 (f₆=4000 Гц) и некоторым средним α_cm≈3·10^-2 для стали в стандартном шести октавном частотном диапазоне f=125...4000 Гц.The tank 9 is placed on a separate in-depth foundation. Its inner walls are made of sheet steel with a thickness of at least 8 mm. Outside it is covered with a compacted layer of mineral wool or glass wool, or processed with a layer of plaster with a metal mesh and coated with galvanized steel sheets. Thus, in the air volume of the tank 9, almost ideal conditions for the diffuse sound field are created, primarily due to the extremely small sound absorption coefficients α of the fuel oil surface from 8 · 10 ^-3 (f ₁ = 125 Hz) to 2.5 · 10 ^-2 (f ₆ = 4000 Hz) and some average α _cm ≈3 · 10 ^-2 for steel in the standard six octave frequency range f = 125 ... 4000 Hz.

Такие условия позволяют с большой точностью определять суммарное эквивалентное звукопоглощение А_∑=A_cm+A_м, состоящее из переменной части звукопоглощения А_cm=α_ст·S_cm внутренней (стальной) поверхности S_cm которая зависит от уровня мазута, и практически постоянного звукопоглощения поверхности мазута А_м=S_м·α_м=πD² α_м/4 (где D - диаметр резервуара). А_∑ в одной и той же октавной полосе может быть легко найдено по формулы Сэбина при измеренном времени стандартной реверберации Т_Р, то есть:Such conditions make it possible to determine with high accuracy the total equivalent sound absorption A _∑ = A _cm + A _m , consisting of the variable part of sound absorption A _cm = α _st · S _{cm of the} inner (steel) surface S _cm which depends on the level of fuel oil, and almost constant sound absorption of the surface fuel oil A _m = S _m · α _m = πD ² α _m / 4 (where D is the diameter of the tank). And _∑ in the same octave band can be easily found by the Sabin formula with the measured standard reverberation time T _P , that is:

где V_с - воздушный объем в «свободной» части резервуара. Генератор шума 3 через полосовой фильтр 4 и усилитель 5 подает сигнал на громкоговоритель 1, расположенный внутри герметично закрытого резервуара 9. В результате в воздушном объеме резервуара 9 возбуждается шум во всем частотном диапазоне. При отключении where V _with - air volume in the "free" part of the tank. The noise generator 3 through a band-pass filter 4 and an amplifier 5 supplies a signal to a loudspeaker 1 located inside a hermetically sealed tank 9. As a result, noise is generated in the air volume of the tank 9 in the entire frequency range. When disconnected

генератора 3 через микрофон 6 с помощью шумомера 7 на регистрирующем устройстве 8 фиксируется процесс затухания звука. В качестве регистрирующего устройства 8 может быть использован самописец или персональный компьютер.the generator 3 through the microphone 6 using the sound level meter 7 on the recording device 8, the process of sound attenuation is recorded. As the recording device 8, a recorder or a personal computer can be used.

Измерения производятся при различном уровне нефтепродукта в резервуаре от 1÷5 м (высота резервуара составляет 14 м, а диаметр - 16 м) на различных частотных диапазонах от 125 до 4000 Гц. Результаты измерений приведены в табл. 1.Measurements are made at various levels of oil in the tank from 1 ÷ 5 m (the height of the tank is 14 m and the diameter is 16 m) at different frequency ranges from 125 to 4000 Hz. The measurement results are given in table. one.

Таблица 1Table 1 Уровень мазута, h_м, мFuel oil level, h _m , m Время реверберации Т_р в октавных полосах с центральными частотами f_ц, Гц/сReverberation time T _p in octave bands with center frequencies f _C , Hz / s 125125 250250 500500 10001000 20002000 40004000 1,01,0 9,29.2 17,817.8 15,215,2 9,19.1 5,35.3 3,63.6 2,02.0 8,88.8 16,516.5 14,314.3 9,09.0 5,45,4 3,23.2 3,03.0 8,68.6 15,615.6 13,113.1 8,98.9 5,65,6 3,23.2 4,04.0 8,48.4 14,714.7 12,412,4 8,68.6 5,35.3 3,43.4 5,05,0 8,28.2 13,913.9 11,511.5 8,48.4 5,15.1 3,33.3

Как видно из таблицы 1, наиболее определенная зависимость Т_Р от h_м наблюдается в области 250...500 Гц.As can be seen from table 1, the most definite dependence of T _P on h _m is observed in the region of 250 ... 500 Hz.

Таким образом, произведя калибровку резервуара и получив зависимость, можно с большой степенью точности (до 10%) определять воздушный объем резервуара и, следовательно, объем нефтепродукта, измеряя в дальнейшем при последующем наполнении или откачке нефтепродукта из резервуара только время реверберации.Thus, having calibrated the tank and obtained the dependence, it is possible to determine the air volume of the tank and, therefore, the volume of oil product with a high degree of accuracy (up to 10%), measuring only the reverberation time during subsequent filling or pumping of the oil product from the tank.

Claims

A device for measuring the volume of oil in the storage tank, containing a loudspeaker connected to a source of electrical signals, and a microphone, characterized in that it additionally introduced a sound level meter connected to a microphone, connected in series with a recording device, while the source of electrical signals is made in the form of a series-connected noise generator , a band-pass filter and an amplifier, and a loudspeaker and a microphone are made with the possibility of their installation inside the storage tank.