RU8469U1

RU8469U1 - COMPLEX FOR DETERMINING OIL PRODUCT WEIGHT IN A TECHNOLOGICAL RESERVOIR

Info

Publication number: RU8469U1
Application number: RU97120849/20U
Authority: RU
Inventors: В.А. Подгорнов; Ю.М. Богачев
Original assignee: Закрытое акционерное общество - Научно-производственная фирма "Апекс"; Акционерное общество открытого типа "Екатеринбургнефтепродукт"
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1998-11-16

Abstract

1. Комплекс для определения массы нефтепродукта в технологическом резервуаре, содержащий опускаемые в резервуар измерительные приборы, аппаратуру, преобразующую сигналы с выхода измерительных приборов в форму, пригодную для передачи по радиоканалу на диспетчерский пункт, и радиоантенну, отличающийся тем, что измерительные приборы закреплены на заданных расстояниях вдоль составной металлической полой штанги, опирающейся своим нижним концом на дно резервуара и выведенной верхним концом через подвижное герметичное уплотнение непосредственно внутрь контейнера с преобразующей аппаратурой и радиоантенной, установленного на верхней крышке резервуара, при этом внутренний объем штанги служит для размещения проводов, соединяющих измерительные приборы с преобразующей аппаратурой, и части электрических блоков.2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что измерительные приборы скомпонованы в виде отдельных измерительных модулей вытянутой формы, состоящих из емкостного датчика уровня, датчика плотности и датчика температуры.3. Комплекс по п.2, отличающийся тем, что измерительные модули установлены вдоль штанги со смещением по ее периметру и с перекрытием по высоте.4. Комплекс по п.3, отличающийся тем, что измерительные модули зафиксированы с возможностью замены в сквозных отверстиях крепежных элементов, установленных на штанге на заданных расстояниях.5. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что внутренний объем штанги заполнен минеральным маслом, а ее верхний конец закрыт герметичной заглушкой, в которой выполнены герметичные вводы для жгута электрических проводов и трубопровода с минеральным маслом.1. A complex for determining the mass of oil in a technological tank, containing measuring instruments lowered into the tank, equipment that converts the signals from the output of the measuring instruments into a form suitable for transmission via a radio channel to a control center, and a radio antenna, characterized in that the measuring instruments are mounted on predetermined distances along the composite metal hollow rod, resting its lower end on the bottom of the tank and brought out the upper end directly through the movable tight seal Twain inside of the container with the transforming apparatus and a radio antenna installed on the top cover of the tank, the inner volume of the rod serves to accommodate cables connecting the measuring instruments with the transforming apparatus, and electric parts blokov.2. The complex according to claim 1, characterized in that the measuring devices are arranged in the form of separate measuring modules of an elongated shape, consisting of a capacitive level sensor, a density sensor and a temperature sensor. The complex according to claim 2, characterized in that the measuring modules are installed along the rod with a displacement along its perimeter and with overlapping height. The complex according to claim 3, characterized in that the measuring modules are fixed with the possibility of replacement in the through holes of the fasteners mounted on the rod at predetermined distances. The complex according to claim 1, characterized in that the inner volume of the rod is filled with mineral oil, and its upper end is closed by a sealed plug, in which sealed entries for the bundle of electrical wires and the pipeline with mineral oil are made.

Description

Заявляемая полезная модель относится к средствам прецизионного измерения количества нефтепродуктов в резервуарах хранения и предназначена для использования в составе автоматизированных систем коммерческого учета и оперативного контроля за состоянием хранящегося нефтепродукта.The inventive utility model relates to a means of precision measurement of the amount of petroleum products in storage tanks and is intended for use as part of automated systems for commercial accounting and operational monitoring of the state of the stored petroleum product.

Масса нефтепродукта в резервуаре определяют как произведение плотности нефтепродукта на его объем, измерение которого, в свою очередь, при известных параметрах резервуара ограничивают измерением уровня.The mass of the oil product in the tank is defined as the product of the density of the oil product by its volume, the measurement of which, in turn, with known parameters of the tank is limited by level measurement.

Известны различные уровнемеры, обладающие высокой точностью измерения, которые по своей конструкции могут быгь использованы в резервуарах с нефтепродуктами (см., например, пат. РФ№ 2042928, MUK G01F 23/26, 1992 г. ). Уровнемер состоит из последовательно соединенных секций, каждая из которых содержит чередующиеся дискретные и непрерывные датчики уровня с перекрьггием входных электродов и коммутатор импульсов опроса датчиков. Уровнемер содержит также вторичную преобразующую аппаратуру, предназначенную для формирования сигналов опроса и соответствующей обработки полученной информации.There are various level gauges with high measurement accuracy, which by their design can be used in tanks with oil products (see, for example, US Pat. RF No. 2042928, MUK G01F 23/26, 1992). The level gauge consists of series-connected sections, each of which contains alternating discrete and continuous level sensors with a ringing of the input electrodes and a pulse commutator for polling sensors. The level gauge also contains secondary converting equipment designed to generate polling signals and the corresponding processing of the received information.

В резервуарах для хранения нефтепродуктов, как правило, происходит разделение компонентов газоводонефтяных смесей, в частности, на дне резервуара присутствует некоторое количество воды. Это количество должно быть учтено при прецизионном определении массы чистого нефтепродукта. ИзвестныIn storage tanks for petroleum products, as a rule, the separation of components of gas-oil mixtures occurs, in particular, at the bottom of the tank there is a certain amount of water. This amount should be taken into account when accurately determining the mass of pure oil product. Known

устройства для определения уровней раздела трехслойных сред, в частности устройство, реализующее способ по авторскому свидетельству 1696885, МПК G 01 F 23/26, 1991 г., содержащее вертикальный ряд изолированных друг от друга одинаковых по конструкции емкостных датчиков, установленных на изоляционную колонну таким образом, чтобы крайние датчики, являющиеся компенсационными, были полностью погружены в соответствующие однородные среды: нижний - в воду, верхний - в газ, и блок измерения и регистрации, соединенный с емкостными датчиками при помощи электрических проводников.devices for determining the separation levels of three-layer media, in particular, a device that implements the method according to the copyright certificate 1696885, IPC G 01 F 23/26, 1991, containing a vertical row of capacitive sensors of identical construction, mounted on an insulating column in such a way so that the extreme sensors, which are compensatory, are completely immersed in the corresponding homogeneous media: the lower one is in water, the upper one is in gas, and the measuring and recording unit is connected to capacitive sensors by means of an electric physical conductors.

Однако такое устройство также рещает только часть проблемы. Прототипом выбрана система сбора и обработки информации ССОИ 01 по учету нефти в резервуарных парках, разработанная томским акционерным обществом Измерение, осуществляющая автоматизированный сбор информации по текущему уровню, уровню раздела фаз и температуре нефти, нефтепродуктов и воды в резервуарных парках ( копия рекламного проспекта прилагается).However, such a device also solves only part of the problem. The prototype was the SSOI 01 system for collecting and processing information on the accounting of oil in tank farms developed by the Tomsk joint-stock company Measurement, which automatically collects information on the current level, phase separation level, and temperature of oil, oil products and water in tank farms (a copy of an advertising brochure is attached).

Система содержит погружаемые в резервуар измерительные приборы, устанавливаемые на вертикальных жестких направляющих, упирающихся в днище и зафиксированных на верхней крыщке резервуара, устройства, преобразующие сигналы с выхода измерительных приборов в форму, пригодную для передачи по радиоканалу, радиоантенну и диспетчерский пункт для обработки полученной информации.The system contains measuring instruments immersed in the tank, mounted on vertical rigid guides resting on the bottom and fixed on the top cover of the tank, devices that convert the signals from the output of the measuring devices into a form suitable for transmission via a radio channel, a radio antenna, and a control room for processing the received information.

Судя по описанию системы, в ней не учитывается неоднородность нефтепродукта по плотности на разных уровнях, которая фактически имеет место из-за отклонений в технологических процессах переработки нефти. Увеличение количества соответствующих измерительных приборов не предусмотрено конструкцией системы и потребует, скорее всего, установки дополнительных направляющих для размещения дополнительного количества приборов, а это, в свою очередь, потребует соответствующей доработки крьппки резервуара. «Judging by the description of the system, it does not take into account the heterogeneity of the oil product in terms of density at different levels, which actually takes place due to deviations in the technological processes of oil refining. The increase in the number of appropriate measuring instruments is not provided for by the system design and will most likely require the installation of additional guides to accommodate an additional number of instruments, and this, in turn, will require appropriate refinement of the tank attachment. "

Задача, поставленная перед разработчиком, заключалась в создании надежного легкомонтируемого комплекса, осуществляющего прецизионное измерение количества нефтепродукта в резервуаре путем оперативного контроля за такими параметрами нефтепродукта как: уровень границы раздела нефтепродукт - газ, положение границы раздела водного остатка, распределение плотности нефтепродукта по высоте резервуара, распределение температуры нефтепродукта по высоте резервуара и передачу этой информации на диспетчерский пункт. В заявляемом комплексе увеличено количество измеряемых параметров и осуществляется контроль изменения этих параметров в зависимости от глубины погружения в нефтепродукт, что является принципиальным из-за неоднородности физико-химических свойств контролируемого нефтепродукта. В свою очередь, наращивание первичных измерительных средств не должно приводить к дополнительным доработкам резервуара, в частности, сверлению дополнительных отверстий в крыщке, избытку соединительных проводников и т.п.The task assigned to the developer was to create a reliable easy-to-install complex that accurately measures the amount of oil in the tank by monitoring such parameters of the oil as: the level of the oil-gas interface, the position of the interface of the water residue, the distribution of the density of the oil over the height of the tank, distribution oil temperature along the height of the tank and the transfer of this information to the control room. In the inventive complex, the number of measured parameters is increased and changes in these parameters are monitored depending on the depth of immersion in the oil product, which is fundamental because of the heterogeneity of the physicochemical properties of the controlled oil product. In turn, the buildup of primary measuring instruments should not lead to additional modifications to the tank, in particular, drilling additional holes in the lid, an excess of connecting conductors, etc.

Поставленная задача решается тем, что в комплексе для определения массы нефтепродукта в технологическом резервуаре, содержащем опускаемые в резервуар измерительные приборы, аппаратуру, преобразующую сигналы с выхода измерительных приборов в форму, пригодную для передачи по радиоканалу на диспетчерский пункт, и радиоантенну, согласно заявляемому предложению, измерительные приборы закреплены на заданных расстояниях вдоль составной металлической полой щтанги, опирающейся своим нижним концом на дно резервуара, верхний конец которой через подвижное уплотнение выведен внутрь контейнера с преобразующей аппаратурой и радиоантенной, установленного непосредственно на верхней крьппке резервуара, при этом внутренний объем щтанги служит для размещения проводов, соединяющих измерительные приборы с преобразующей аппаратурой, и части электрических блоков.The problem is solved in that in a complex for determining the mass of oil in a technological tank, containing measuring instruments lowered into the tank, equipment that converts the signals from the output of the measuring instruments into a form suitable for transmission via a radio channel to a control center, and a radio antenna, according to the claimed proposal, measuring instruments are fixed at predetermined distances along a composite metal hollow rod resting on its bottom end on the bottom of the tank, the upper end of which is es seal movable inside the container withdrawn from transforming apparatus and radio antenna mounted directly on the top of the tank krppke, wherein the internal volume schtangi serves to accommodate cables connecting the measuring instruments with the transforming equipment, and parts of electrical units.

Измерительные приборы скомпонованы в виде отдельных измерительных модулей вьггянутой формы, состоящих из емкостного датчика уровня, датчика плотности и датчика температуры.Measuring instruments are arranged in the form of separate measuring modules of a concave shape, consisting of a capacitive level sensor, a density sensor and a temperature sensor.

Указанные модули установлены вдоль щтанги со смещением по ее периметру и с перекрытием по высоте.These modules are installed along the bar with a displacement along its perimeter and overlapping in height.

Измерительные модули зафиксированы с возможностью замены в сквозных отверстиях крепежных элементов, установленных на щтанге на заданных расстояниях.The measuring modules are fixed with the possibility of replacement in the through holes of fasteners mounted on the bar at predetermined distances.

Внутренний объем щтанги может быть заполнен минеральным маслом, а ее верхний конец закрыт герметичной заглушкой, в которой выполнены герметичные вводы для жгута электрических проводов и трубопровода с минеральным маслом.The internal volume of the rod can be filled with mineral oil, and its upper end is closed by a sealed plug, in which sealed entries for the harness of electric wires and the pipeline with mineral oil are made.

Конструктивное исполнение той части комплекса, которая непосредственно связана с нефтяным резервуаром, позволило создать устойчивую и недеформируемую опору для размещения и компоновки большого количества измерительных приборов вдоль всей высоты резервуара, сведя к необходимому минимуму длины электрических соединений, обеспечив их компактное и безопасное размещение. Датчики уровня, установленные вдоль всей высоты резервуара, имеющие точную метрологическую привязку по высоте, обеспечивают определение верхней и нижней границ раздела двух смежных сред . Измерительные модули являются практически идентичными (хотя в верхних модулях датчики плотности могут отсутствовать), легко устанавливаются и снимаются, т.е. при необходимости могут бьггь заменены. Минеральное масло, введенное в полость щтанги, окружает соединительные электрические провода и препятствует искрообразованию.The design of the part of the complex that is directly connected to the oil tank made it possible to create a stable and non-deformable support for placing and assembling a large number of measuring instruments along the entire height of the tank, minimizing the length of electrical connections, ensuring their compact and safe placement. Level sensors installed along the entire height of the tank, having an exact metrological reference for height, determine the upper and lower interfaces between two adjacent media. The measuring modules are almost identical (although there may be no density sensors in the upper modules), they are easily installed and removed, i.e. if necessary, can be replaced. Mineral oil introduced into the cavity of the rod surrounds the connecting electrical wires and prevents sparking.

На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого комплекса. Он содержит металлическую щтангу 1, опускаемую через отверстие 2 в крышке 3 резервуара 4 с нефтепродуктом и упирающуюся в его днище с помощью опорного подпятника 5. Штанга вьшолнена в форме составной трубы и служит метрологическим базисом для точной установки измерительных модулей 6. Модули 6 установлены с фиксированием в отверстия 7 крепежных элементов 8, которые одновременно фиксируют относительно друг друга отдельные отрезки труб и имеют полость с герметичным вводом электрических проводников от измерительных приборов вн)арь полости штанги 1. Практически каждый модуль содержит три основных измерительных прибора: датчик уровня, датчик плотности и датчик температуры. Датчик уровня вьшолнен на емкостном принципе и, составляя существенную часть модуля 6, определяет его вытянутую форму, т.к. содержит протяженный цилиндрический конденсатор. Датчики плотности и температуры установлены в верхней части модуля и составляют его небольшую часть. Датчик плотности выполнен на принципе измерения силы, выталкивающей поплавок, погруженный в измеряемую жидкую среду (заявка №96114538 от 16.07.96 г., решение о выдаче пат. РФ от 06.01.97 г.). В качестве датчика температуры использован терморезистор. Верхняя часть штанги 1 выводится непосредственно в контейнер 9 с преобразующей радиоаппаратурой, сигналы с которой поступают на радиоантенну 10 и по радиоканалу передаются на антенну диспетчерского пункта 11. Ввод штанги 1 в контейнер 9 с радиоаппаратурой осуществляется через герметичное подвижное уплотнение 12, препятствующее доступу паров к аппаратуре и в то же время исключающее температурные деформации щтанги. Верхний торец щтанги 1 также закрыт герметичной заглущкой 13, в которой выполнены герметичные вводы 14 и 15 для жгута электрических проводников, выводимых из внутренней полости штанги 1 в контейнер, и для трубопровода 16, по которому подается минеральное масло из резервуара 17 во внутренний объем штанги. В резервуаре 17 устанавливается датчик уровня масла 18. Наличие масла в объеме, содержащем электрические соединительные проводники, снижает вероятность искрообразования и гарантирует электровзрьгеобезопасность. В контейнере 9 размещены блок питания 19, электронный блок обработки информации 20 и радиопередатчик 21, связанный с радиоантенной 10. Часть блоков, а именно, электрические блоки датчиков уровня и плотности, а также емкостной датчик уровня защитного слоя минерального масла во внутреннем объеме измерительной штанги размещены непосредственно в измерительной штанге. Электронный блок 20 обработки информации выполнен на основе однокристальной ЭВМ и содержит узлы, обслуживающие ее, в том числе, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).In FIG. 1 presents a General view of the claimed complex. It contains a metal rod 1, lowered through the hole 2 in the lid 3 of the reservoir 4 with oil and resting on its bottom using the support thrust 5. The rod is made in the form of a composite pipe and serves as a metrological basis for the exact installation of the measuring modules 6. Modules 6 are installed with fixing into the holes 7 of the fastening elements 8, which simultaneously fix relative to each other individual pipe sections and have a cavity with a sealed input of electrical conductors from measuring instruments vn gi 1. Practically, each module comprising three basic measuring instrument: level sensor, density sensor and a temperature sensor. The level sensor is based on a capacitive principle and, constituting an essential part of module 6, determines its elongated shape, because contains an extended cylindrical capacitor. Density and temperature sensors are installed in the upper part of the module and make up its small part. The density sensor is made on the principle of measuring the force pushing out a float immersed in a measured liquid medium (application No. 96114538 of July 16, 1996, the decision to issue a patent of the Russian Federation of January 6, 1997). As a temperature sensor, a thermistor is used. The upper part of the rod 1 is output directly to the container 9 with the converting radio equipment, the signals from which are transmitted to the radio antenna 10 and transmitted via the radio channel to the antenna of the control room 11. The input of the rod 1 to the container 9 with the radio equipment is carried out through a sealed movable seal 12, which prevents vapor from accessing the equipment and at the same time eliminating temperature deformation of the rod. The upper end of the rod 1 is also closed by a sealed plug 13, in which there are sealed bushings 14 and 15 for a bundle of electrical conductors discharged from the inner cavity of the rod 1 into the container, and for a pipe 16 through which mineral oil is supplied from the reservoir 17 to the inner volume of the rod. An oil level sensor 18 is installed in the reservoir 17. The presence of oil in the volume containing the electrical connecting conductors reduces the likelihood of sparking and guarantees electrical explosion safety. A power supply unit 19, an electronic information processing unit 20, and a radio transmitter 21 connected to the radio antenna 10 are located in the container 9. Some of the blocks, namely, the electrical units of the level and density sensors, as well as the capacitive level sensor of the protective layer of mineral oil in the internal volume of the measuring rod, are placed directly in the measuring rod. The electronic information processing unit 20 is made on the basis of a single-chip computer and contains nodes serving it, including read-only memory (ROM) and random access memory (RAM).

Режим работы комплекса определяется программой, записанной в ПЗУ блока 20. Программа охватывает контроль состояния всех измерительных приборов, установленных на измерительной щтанге, занесение информации в ОЗУ, включение радиопередатчика, а также самодиагностику параметров блока электроники. Сигналы с радиопередатчика 21, содержащие полный объем информации о состоянии нефтепродукта и работе комплекса, в заданный интервал времени поступают на радиоприемник диспетчерского пульта 11, размещенного во взрывобезопасной зоне. ЭВМ, подключенная к радиоприемнику, по специальной программе с учетом тарировочных коэффициентов для каждого резервуара рассчитывает объем и массу нефтепродукта.The mode of operation of the complex is determined by the program recorded in the ROM of unit 20. The program covers monitoring the status of all measuring devices installed on the measuring rod, entering information into RAM, turning on the radio transmitter, as well as self-diagnosing the parameters of the electronics unit. The signals from the radio transmitter 21, containing the full amount of information about the state of the oil product and the operation of the complex, at a predetermined time interval, are transmitted to the radio receiver of the control room 11, located in the explosion-proof zone. A computer connected to a radio receiver, according to a special program, taking into account calibration coefficients for each tank, calculates the volume and weight of the oil product.

Claims

1. A complex for determining the mass of oil in a technological tank, containing measuring instruments lowered into the tank, equipment that converts the signals from the output of the measuring instruments into a form suitable for transmission via a radio channel to a control center, and a radio antenna, characterized in that the measuring instruments are mounted on predetermined distances along the composite metal hollow rod, resting its lower end on the bottom of the tank and brought out the upper end directly through the movable tight seal Twain inside of the container with the transforming apparatus and a radio antenna installed on the top cover of the tank, the inner volume of the rod serves to accommodate cables connecting the measuring instruments with the transforming equipment, and parts of electrical units.

2. The complex according to claim 1, characterized in that the measuring devices are arranged in the form of separate measuring modules of an elongated shape, consisting of a capacitive level sensor, a density sensor and a temperature sensor.

3. The complex according to claim 2, characterized in that the measuring modules are installed along the rod with a displacement along its perimeter and with overlapping height.

4. The complex according to claim 3, characterized in that the measuring modules are fixed with the possibility of replacement in the through holes of fasteners mounted on the rod at predetermined distances.

5. The complex according to claim 1, characterized in that the inner volume of the rod is filled with mineral oil, and its upper end is closed with a sealed plug, which has sealed entries for the bundle of electrical wires and a pipeline with mineral oil.