SE517807C2 - Metod för bestämning av karakteristik för tankbotten - Google Patents

Description

20 -30 v .sn- v-s. 517 807 oc nu n u anno a o n n n. an .u .n p.. aug: nu situationer för en standardnivåmätare, eftersom ett avsatt fast lager kan vara vått eller torrt, dvs ha högre eller lägre fuktighetshalt och att det vidare kan uppvisa oregelbunden yta. I det normala förfarandet vid lossning av lasten i en tank bortses från eventuell information som innehåller precisa data om materialets nivå vid tankens botten, eftersom säker information om förhållandena vid tankens botten vid vad som anses vara tom tank inhämtas på annat sätt ex. vis vid sondning med lod, visuell inspektion etc.

Utifrån erfarenhet erhållen inom det beskrivna teknikområdet inses att extraordinära metoder kan vara nödvändiga för att åstadkomma säker information om a) när tanken är tom och ren, b) när tanken är tömd på sitt material, t ex en vätska, men där det återstår rester, t ex avlagringar på botten. Pålitlig information av detta slag är extremt väsentlig under slutfasen av tömningen av en tank och under tankrengöringsprocesser för miljöanpassad, säker och ekonomisk hantering.

BESKRIVNING AV UPPFINNNGEN Uppfmningen innebär enligt en aspekt att en metod tillhandahålls för att i en tank, vari ett medium förvaras, medelst radar mäta nivån hos mediets yta och att dessutom identifiera status för tom tank, där metoden innebär att en elektromagnetisk signal sänds ut från radam via en antenn riktad ned i tanken, att en ekosignal från mediets yta mottas av radam, att nivån för mediets yta beräknas ur en en tidsfördröjning mellan den utsända signalen och ekosignalen, att ett antal karakteristika för ekosignalens amplituds förändring med tiden under tömning av tanken baserade på historiska och/eller beräknade data sätts, att en registrerad kurva för ekosignalens amplitud under aktuell tömning av tanken jämförs med de satta karakteristika och att när tanken är väsentligen tömd identifieras status för den tomma tanken.

Metoden kännetecknas vidare av att tomtanksstatus anges enligt en regel ur ett regelverk som innefattar åtminstone följ ande med satta karakteristika associerade förutbestämda regler: tom tank, ren tank, tank med avlagringar, tank med våt avlagring, tank med torr avlagring.

Uppfinningen tillämpas företrädesvis vid lagringstankar och marina tankar, där nivån för det innehållna mediets yta mäts med radar från tankens tak. 10 15 20 ::É':25 517 807 nu 'no De flesta vätskor, häri inbegripna även gaser i vätskeform, hanterade i sådana tankar har en känd låg dielektricitetskonstant. Vätskans yta, när ytans nivå mäts med radar med en mätsignal, pre- senterar härvid ett retureko som har signifikant lägre amplitud än amplituden för den ekosignal som en flat reflekterande metallbotten framkallar. Inte nog med att den från vätskeytan reflek- terade signalen har låg amplitud. Det är även så att en väsentlig del av den utsända mätsignalens energi förs genom det översta vätskelagret. Denna energi hos mätsignalen kan reflekteras tillbaka till radam från andra metalliska objekt längre ned i tanken. Genom att använda, inte bara den beräknade nivån för ytan, utan också en tidskarakteristik för signalamplituden för den mätta nivån vid en relativt kontinuerlig tömning eller tappning av tanken på dess innehåll, kan ytter- ligare viktig information om förhållandena vid tankens botten extraheras fram, där i annat fall ren radarnivåmätning kommer att vara inkorrekt beroende på de oklara förhållandena vid tankbotten.

Uppfinningen utpekar en metod för att medelst ett set av logiska beslutsregler identifiera bottenförhållandena, när all vätska har pumpats ut ur en tank, eller där det förmodas att all vätska har pumpats ut ur tanken.

FIGURBESKRIVNIN G Fig. 1 visar schematiskt en radarnivåmätare i en tank för bestämning av nivån för ytan hos ett i tanken förvarat medium.

Fig. 2 visar i ett blockschema principen för enheter som utför bestärnningen av nivåhastigheten hos ytan enligt uppfinningsaspekten.

BESKRIVNING AV UTFÖRANDEN Ett exempel på ett utförande redovisas här med stöd av bifogade figur 2. Figuren åskådliggör ett blockschema över funktionen hos en radamivåmätare som utnyttjar metoden enligt uppfmningsaspekten.

Principen för en radamivåmätare visas i figur l. En tank 1 används för förvaring av ett medium 2.

Mediet kan vara en vätska, såsom olja, raffinerade produkter, kemikalier och gas i flytande form, eller utgöras av ett partikulärt material, dvs. ett pulvriserat fast ämne. En radar 3 är anbringad vid n ~ ø n o» 10 15 20 25 30 517 807 tankens 1 tak 4, varifrån en mikrovågssignal utsänds från radarn via en antenn 5 på tankens insida. Den utsända strålen reflekteras från mediets yta 6 och uppfångas av antennen 5. Genom en jämförelse och utvärdering av tidsfördröjning mellan utsänd och reflekterad stråle i en beräknings- och styrenhet 7 (se fig. 2) görs en bestänming av nivån för mediets yta 6 på känt sätt.

I figur 1 åskådliggörs även radarloben 8, ett rengöringsdon 9 för att avlägsna avlagiingar 10 som kan avsättas på tankens botten. Rengöringsdonet 9 är försett med spraymunstycken 1 1.

Ett schematisk utförande av uppfinningen visas i ett block- och flödesschema enligt figur 2.

Radam 3 som används för mätning av vätskenivå i tanken 1 är ansluten till en dator 12. Datom 12 är i sin tur kopplad till en skärm 13 för visning av erhållna data för en operatör. Datorn 12 innehåller ett antal arbetsblock, som är mer utförligt visade i undre delen av figuren. Sålunda innehåller datom 12 ett signal- och elektronikblock 14, som utför signalbehandlingen av de signaler som radam 3 sänder och tar emot. Blocket 15 utgör en enhet för detektering av eko från vätskeytan i tanken 1. Ytterligare ett block 16 utnyttjas för hantering av multipla ekon. I ett selektionsblock 17 väljs och spåras den önskade ekosignalen. Den tidigare nämnda beräknings- enheten 7 bestämmer med tillgång till data från tidigare nämnda block nivån för vätskeytan.

Slutligen presenteras erhållen uppmätt nivå i en visning i instrumentet 18, vilket kan utgöras av skärmen 13 eller annan typ av display. Det hittills visade förfarandet vid beskrivning av flödet i figuren 2 utgör känd teknik för bestämning av den sökta vätskeytans nivå.

Enligt ett exempel på föreliggande uppfinning utnyttjas erhållna data från selektionsblocket 17 för att i ett karakteristikblock 19 lagra historiska signalamplituder för ekosignaler vid i synnerhet kända vätskenivåer nära tankens botten. Data för ekosignalens arnplitud har sålunda sparats från tidigare tillfällen, när tanken varit tom, när den varit tom och ren och när den innehållit avlag- ringar med låg resp. hög fuktighetshalt. Karakteristiken för ekosignalens amplitud kan sålunda sättas för dessa kända status hos tanken och sparas i ett minne. Ett regelverk för resp. karakteri- stiks innebörd lagras. Exempel på de regler som används redovisas nedan.

I ett jäinförarblock 20 registreras ekosignalens amplitud under en pågående mätning vid tömning eller tappning av tanken. Ekosignalens amplitud i förhållande till för tömningen förlupen tid och detekterad vätskenivå registreras och jämförs med tidigare upptagen tappningskarakteiistik för tanken, varvid en identifiering av bottenförhållandena kan utföras baserad på den historiska karakteristiken bevarad i minnet. ..1,| 10 15 20 'E':2s 2230 517 807 Efter identifiering av bottenförhållandena sker i nästkommande block, ett statusblock 21, en bestämning av status genom uttolkning av den för tanken identifierade gällande karakteristiken, varvid gällande karakteristik enligt det nämnda regelverket omsätts till ett status för den enligt nivåmätaren tömda tanken.

Ett set av regler är lagrade i statusblocket 21, där reglerna hänförs till ett antal för tanken eller tanktypen tidigare genomgångna tömningsfall eller rengöringsfall tillämpbara vid hantering av lagringstarrkar och marina tankar, där respektive fall motsvarar en karakteristik som är lagrad i det nämnda minnet. Mot varje karakteristik svarar en regel som anger statusen för tanken eller tanktypen enligt: i): Typisk lossning av kolväten och petroleumprodukter från en tank med lite eller inga fasta avlagringar på botten. Se figur 3. Detta fall kännetecknas av ekosignalamplituder från vätskeytan som är starkt påverkade av en störning från ett lika stort eller starkare botteneko när medieytans nivå närmar sig botten av tanken. Beroende på graden av vätskans genomskinlighet för mikrovågor kan denna störning uppkomma redan inom en meter från tankens botten. Härigenom kommer ekosignalen härrörande från tankbotten att vara tydlig och med tilltagande amplitud vid ett läge strax före slutet av en utmatning av vätska från tanken där en relativt låg signalamplitud för ekosignalen från ytan föreligger. Här gäller att ekosignalen från tankbotten tydligt tränger igenom vätskan en stund till dess att tanken är torr och att den synbara bottennivån visar sig genom att returnera ett starkt och stadigt eko.

Regel A kan formuleras: En övergång (tidsram = timmar) till en stabil ekoamplitud, starkare eller svagare än vätskeytans eko, skall tolkas som ett status där tanken är ren och torr, oavsett om det finns någon tvetydighet kring nivåbestämningen. ii) Typisk utrnatning av kolväten, t ex råolja, från en tank med avlagringar kvarblivna på botten.

Se figur 4. Detta fall karakteriseras av en svag ekoamplitud som inte påverkas av någon störning från ett botteneko beroende på det dämpande lagret på botten, när vätskeytan har nått låg nivå.

Beroende av de omedelbara utmärkande egenskaperna hos avlagringen (tjocklek, sammansättning, fuktighetshalt, etc.) kan signalamplituden hos den uppenbarligen detekterade nivån när den pumpbara vätskan är ute ur tanken vara vad som helst från odetekterbar (full 10 15 20 517 807 | . ø q o a . n | n. dämpning) till mycket hög (p g a reflektion från avlagringen beroende på högt vatteninnehåll i denna).

Regel Bl: En övergång till en stabil lägre ekoamplitud eller till ett icke detekterbart eko skall tolkas som ett status där tanken har avlagringar på botten.

Regel B2: En övergång till en ekoamplitud, starkare än ekot från vätskeytan, skall noggrant övervakas i det närmaste tidsperspektivet, dvs. under de närmaste minuterna, eftersom en fortsatt kontinuerlig drift i ekosignalens amplitud (minskande) och samtidigt synbart sjunkande detekterad vätskenivå är ett kännetecken för att avlagringen på botten är under uttorlcning. iii) Typisk utmatning av råolja under samtidig tankrengöring (C. O. W. Crude Oil Washing), Detta fall innehåller karakteristika från både i) och ii) ovan med avseende på ett inledande läge med dämpande avlagringar på tankbotten och följaktligen vid slutet av rengöringen, ett läge med ren botten.

Regel C: När rengöring är avslutad och den pumpbara vätskan är ute ur tanken, skall ekosignalens signatur (karakteristik) vara som den i fallet i).

Claims (6)

1. 0 15 20 sm 517 807 e oo uno PATENTKRAV Metod för att i en tank (1), vari ett medium (2) förvaras, medelst radar (3) mäta nivå för mediets yta (6) och att vid tömning av tanken (1) identifiera status för tom tank, känneteclmad av att metoden innefattar stegen: - i en mätkanal utsänds via en antenn (5) riktad ned i tanken (1) en elektromagnetisk signal, - en ekosignal från mediets yta (6) mottas av radarn (3), - nivån beräknas ur en tidsfördröjning mellan den utsända signalen och ekosignalen, - ett antal karakteristika för ekosignalens amplituds förändring med tiden under tömning av tanken baserade på historiska och/eller beräknade data sätts, - en registrerad kurva För ekosignalens amplitud under aktuell tömning av tanken j ämförs med de satta karakteristika och - när tanken är väsentligen tömd identifieras status för den tomma tanken.

2. Metod enligt patentkrav l, kännetecknad av att status för tom tank anges enligt en regel (A, Bl, B2, C) ur ett regelverk som innefattar åtminstone följande förutbestämda regler: tom tank, ren tank, tank med avlagringar, tank med våt avlagring, tank med torr avlagring.

3. Metod enligt patentkrav 2, kännetecknad av att enligt en första regel (A) skall övergång till en stabil ekoamplitud som är, starkare eller svagare än vätskeytans eko, tolkas som ett status där tanken är ren och torr.

4. Metod enligt patentkrav 2, kännetecknad av att enligt en andra regel (Bl) skall övergång till en stabil lägre ekoamplitud eller till ett icke detekterbart eko tolkas som ett status där tanken har avlagringar på botten.

5. Metod enligt patentkrav 2, kännetecknad av att enligt en tredje regel (B2) skall övergång till en stabil ekoamplitud, starkare än ekot från vätskeytan, tolkas som ett status visande att en avlagring på botten är under uttorkning, om under de närmaste minuterna efter nämnda övergång samtidigt en kontinuerlig minskning av ekosignalens amplitud och synbart sjunkande detekterad vätskenivå kan detekteras. 517 807

6. Metod enligt patentkrav 2, kännetecknad av att enligt en fjärde regel (C) skall efter rengöring av en tank, när pumpbart medium är ute ur tanken, ekosignalens karakteristik vara som enligt den första regeln.