SU1657975A1 - Способ измерени массы жидкости в резервуарах и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и позвол ет повысить точность и сократить врем  измерени  массы жидкости в нескольких резервуарах Это достигаетс  за счет того, что резервуар с контролиуемым нефтепродуктом посредством соединительной линии сообщают с содержащей жидкость с известной плотностью и имеющей геометрически подобную с резервуаром форму вспомогательной емкости, а массу контролиуемого нефтепродукта в резервуаре определ ют по расчетной формуле Дл  повышени  точности определени  массы нефтепродукта в резервуаре ввод т поправки на объем жидкости во вспомогательной емкости на упругую деформацию стенки от воздействи  гидростатического давлени  и температурную. Предлагаемое техническое решение обеспечивает вынесение весоизмерительного устройства из зоны измерени  и может быть использовано во взрыве- и пожароопасных услови х. 2 с и 2 з п ф-лы, 3 ил 4W fe

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к измерению массы нефтепродуктов в резервуарах и может быть использовано дл  определени  массы жидких продуктов, хран щихс  в резервуарах , в различных отрасл х народного хоз йства .

Цель изобретени  - повышение точности и сокращение времени измерени  массы жидкости в нескольких резервуарах.

Сущность способа определени  массы нефтепродуктов в резервуарах состоит в том, что резервуар с контролируемым нефтепродуктом посредством соединительной линии сообщают по принципу сообщающихс  сосудов с имеющей геометрически подобную с

резервуаром форму вспомогательной емкостью , содержащей жидкость с известной плотностью (большей, чем плотность нефтепродуктов ), компенсируют гидростатическое давление, обусловленное превышением положени  резервуара над положением вспомогательной емкости, измер ют массу жидкости во вспомогательной емкости, а массу контролируемого нефтепродукта определ ют по формуле

М L m ,

где m - масса жидкости во вспомогательной емкости, кг;

L - коэффициент геометрического подоби  вспомогательной емкости и резервуара .

Ch

ел

Ю

vj

СЛ

Кроме того, дл  повышени  точности массы контролируемого нефтепродукта определ ют по формуле

u r m

н ь --о .

/VS

где G - коэффициент гидростатического подоби  контролируемого нефтепродукта и жидкости с известной плотностью;

/От - плотность жидкости во вспомогательной емкости, кг/м ;

S площадь поперечного сеченил вспомогательной емкости, м2,

определ ют уровень Н контролируемого нефтепродукта, дополнительно определ ют температуру стенки резервуара с контролируемым нефтепродуктом и температуру вспомогательной емкости, содержащей жидкость с известной плотностью а массу жидкости во вспомогательной емкости определ ют по Формуле

m т,-, Л Vt Or .

где тп масса жидкости во вспомогательной емкости, измеренна  путем вчвешива- ни , кг;

AVt - поправка на объем жидкости во вспомогательной емкости в зависимости от различи  температур стенок резервуара и вспомогательной емкости, м ,

На фиг. 1 схематически показано устройство дл  определени  массы нефтепродуктов в резервуарах; на фиг, 2 схема компенсирующего устройства; на фиг. 3 - разделительное устройство.

Устройство (фиг. 1) включает в себ  вспомогэ ельную емкость 1, установленную на весовой площадке весоизмерительного устройства 2. К верхнему штуцеру 3 вспомогательной емкости 1 подключен один конец содержащей разделительное устройство 4 соединительной линии 5, второй конец которой предназначен дл  подключени  к паровоздушному пространству над поверхностью контролируемого нефтепродукта К нижнему штуцегу 6 вспомогательной емкости 1 подключен один конец содержащий компенсирующее устройство 7 раздели- тельный сосуд 8, запорные клапаны 9, 10 и сообщающа с  с атмосферой емкое ь 11 соединительной линии 12, второй конец которой предназначен дл  подключени  к контролируемому нефтепродукту, благода- р  чему вспомогательна  емкость 1 (после подключени  обоих концов соединительной линии 12) образует с резервуаром, в котором хранитс  контролируемый нефтепро5

0

5 0

5

0

5

0 5 0 5

дукт, сообщающиес  сосуды. Соединительные линии 5, 12 подключаютс  к штуцерам 3, 6 посредством эластичных соединений 13. Компенсирующее устройство 7 предназначено дл  компенсации вли ни  разности высот hz подключени  разных концов соединительной линии 12 на точность измерени , а также дл  накоплени  жидкости с известной плотностью. Измеритель 14 предназначен дл  измерени  средней температуры контролируемого нефтепродукта, измеритель 15 - температуры окружающего воздуха, измеритель 16 - температуры воздуха в помещении, где расположено весоизмерительное устройство 2. В качестве компенсирующего устройства 7 может быть использован, например U-образник 17(см. фиг, 2) со спр мл емым коленом П, который используетс  также в качестве сосуда- накопител  дл  жидкости с известной плотностью включенный в соединительную линию 12.

На фиг. 3 приведен пример конструкции разделительного устройства 4, предназначенного дл  выравнивани  избыточных давлений в паровоздушных пространствах над поверхност ми контролируемого нефтепродукта в резервуаре и жидкости с известной плотностью во вспомогательной емкости без подачи паровоздушной смеси из свободного пространства резервуара в свободное пространство вспомогательной емкости 1 Оно состоит из корпуса 18 и крышки 19, между которыми зажата в ла  разделительна  мембрана 20. имеюща  возможность значительных перемещений. Така  конструкци  позвол ет обеспечить выравнивание давлений по обе стороны мембраны 18 (т. е. давлений в свободных объемах резервуара и вспомогательной емкости 1) без потерь на упругую деформацию мембраны 18.

Устройство работает следующим образом .

Измерител ми 14 и 15 температуры измер ютс  средн   температура нефтепродукта в резервуаре tH и температура окружающего резервуар воздуха te, а измерителем 16 - температура ton в помещении , где расположена вспомогательна  емкость 1. Весоизмерительным устройством 2 измер етс  масса m жидкости с известной плотностью (pi), наход щейс  во вспомогательной емкости 1. Затем результаты измерений обрабатываютс  (вручную или с помощью вычислительного устройства , например, микроЭВМ).

Компенсаци  гидростатического столба пг(фиг. 1), возникающего из-за превышени 

плоскости отбора давлени  из резервуара по отношению к плоскости грузоприемной платформы весоизмерительного устройства 2, вернее превышени  точки подключени  соединительной линии 5 к контролируемому нефтепродукту над точкой подключени  соединительной линии 5 к нижнему штуцеру вспомогательной емкости 1 (при расположении резервуара ниже уровн  ус- тановки весоизмерительного устройства последнее следует разместить в соответствующем углублении) осуществл етс  посредством компенсирующего устройства 7, пример конструкции которого приведен на фиг. 2.

Если устройство дл  определени  массы нефтепродуктов обслуживает один резервуар , то величина превышени  hz  вл етс  посто нной и высоту плеч U-образ- ника 17 выбирают такой, чтобы столб hk жидкости с известной плотностью/ т (на фиг 2 эта жидкость зачернена) компенсировал столб

Пн+Пр.

Условие гидростатического равновеси  указанных столбов жидкостей будет

Рд hH+ Рр g- hp/- ( д -hk.

где hH , hp - высота столбов соответственно нефтепродукта от точки подключени  соединительной линии 12 к контролируемому нефтепродукту до уровн  раздела жидкости в разделительном сосуде 8 и разделительной жидкости (незачерненна  часть соеди- нительной линии 12), м;

Рр - плотность разделительной жидкости , кг/м .

Отсюда легко определ етс  требуема  высота компенсационного столба hk. а за- тем определ ют высоту плеча U-образника 17 как

Пол hk-ho.

где h0 - высота нулевой отметки (нулевого отсчета) во вспомогательной емкости, м.

В случае же обслуживани  устройством группы резервуаров величина превышени  Ьн+hp будет разной, поэтому возникает не- обходимость в организации компенсирующего столба Ьк переменной величины. Это можно обеспечить, например, путем выполнени  U-образника 17 с возможностью вращени  его в вертикальной плоско- сти. Покажем, как в этом случае будет достигатьс  требуема  компенсаци  столба Пн+hp. Клапан 9 перекрываетс , отсека  столб контролируемого нефтепродукта, а клапан 10 открываетс . U-образник 17 по5 0 5

0

5

0 5

0

5

0 5

ворачиваетс  нэ 90°, чтобы он весь находилс  в горизонтальной плоскости (это соответствует положению а на сечении А-А фиг 2). В этом случае (U-образник 17 вырождаетс  в трубку, соедин ющую точки d1 и q1 (фиг. 2), а компенсирующий столб жидкости с известной плотностью уменьшаетс  с h до h0. Поэтому под давлением столба Пн+hp уровень h жидкости с известной плотностью во вспомогательной емкости начнет расти (поскольку, в этом случае изменение уровн  h во вспомогательной емкости 1 происходит за счет перемещени  жидкостей в соединительной линии 12, сопровождающегос  изменением их количества в линии 12, то восполнение требуемого дл  этого количества жидкости осуществл етс  путем подсоса ее из емкости 11 через заполненную трубку, содержащую запорны|йгклапан 10, аналогично вытесн етс  излишнее количество жидкости) до установлени  состо ни  равновеси , когда:

Ра /V9 hP А 9 (h° f h).

К этому моменту во вспомогательном сосуде уровень жидкости с известной плотностью достигнет уровн  h. Можно было бы считать его за нулевой и затем при работе с этим же нефтепродуктом отсчет вести от этого уровн  Однако такой плавающий нуль неудобен, да и масса балласта (вес конструкции вспомогательной емкости 1 и жидкости с известной плотностью, заполнившей емкость 1 до равновесного значени  уровн  h) подлежит компенсации на весоизмерительном устройстве 2 - компенсаци  тары. А если вес тары превышает допустимый предел, например 0,5 кг, то остальна  его часть компенсируетс  за счет уменьшени  рабочего диапазона весоизмерительного устройства, что нежелательно . Поэтому в качестве нулевого отсчета выбираетс  посто нный уровень жидкости во вспомогательной емкости 2 (фиг. 2 уровень 0-0) и U-образник 17 поворачиваетс  до тех пор, пока поверхность жидкости во вспомогательной емкости не достигнет этого уровн  (фиг. 2) положение в на сечении А-А, тогда hnn равно гцв. В этом положении производитс  компенсаци  тары на весоизмерительном устройстве 2, т. е. масса конструкции и жидкости с известной плотностью , заполн ющей вспомогательную емкость до уровн  Q-Q (обозначим ее через т0) компенсируетс . Поэтому при дальнейшем увеличении уровн  жидкости во вспомогательной емкости будет измер тьс 

чиста  масса жидкости с известной плотностью выше нулевого уровн . После открыти  запорного клапана 9 (запорный клапан 10 предварительно закрываетс ) уровень жидкости во вспомогательной емкости поднимаетс  до значени  h пропорционально уровню контролируемого нефтепродукта Н, а именно

.

В дальнейшем осуществл етс  измерение массы m жидкости во вспомогательной емкости (чистой) и определ етс  масса контролируемого нефтепродукта.

H G

m

A-S

где G - коэффициент гидростатического подоби  жидкости с известной плотностью

и контролируемой жидкости;

РГ - плотность жидкости с известной плотностью, кг/м3;

S - площадь поперечного сечени  вспомогательной емкости, м2,

дополнительно определ ют температуру стенки вспомогательной емкости, а массу жидкости с известной плотностью определ ют по формуле

m mn+ AVt fi,

Claims (4)

1. Формула изобретени  1. Способ измерени  массы жидкости в резервуарах, заключающийс  в том, что из- . мер ют температуру контролируемой жидкости и окружающего резервуар воздуха, присоедин ют вспомогательную емкость с жидкостью известной плотности к резервуару и с учетом измеренных параметров вспомогательной емкости с жидкостью известной плотности рассчитывают массу контролируемой жидкости, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и сокращени  времени измерени  массы жидкости в нескольких резервуарах, вспомогательную емкость, форма которой геометрически подобна форме резервуара, присоедин ют к резервуару опосредствованно по принципу сообщающихс  сосудов и размещают вне резервуара, обеспечивают равенство давлений газа над поверхност ми контролируемой жидкости и жидкости известной плотности, превышающей плотность контролируемой жидкости, измер ют массу жидкости с известной плотностью с учетом компенсации гидростатического давлени , возникающего из-за превышени  положени  резервуара над положением вспомогательной емкости, а массу М контролируемой жидкости в резервуаре рассчитывают по формуле

   М L гл,

   где L - коэффициент геометрического подоби  вспомогательной емкости и резервуара;

   m - масса жидкости с известной плотностью , наход щейс  во вспомогательной ем- кости, кг.
2. 2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что определ ют уровень Н контролируемой жидкости в резервуаре по формуле

   0 5 0 5 0 5

   0

   5

   где гпп - масса жидкости во вспомогательной емкости, измеренна  путем взвешивани , кг;

   - поправка на объем жидкости во вспомогательной емкости, определ ема  различием температур стенок резервуара и вспомогательной емкости, м3,
3. 3. Устройство дл  измерени  массы жидкости в резервуарах, содержащее измерители температуры контролируемой жидкости и окружающего резервуар воздуха, вспомогательную емкость дл  жидкости с известной плотностью, снабженную нижним штуцером, подключенным к соединительной линии, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и сокращени  времени измерени  массы жидкости в нескольких резервуарах, в него введены весоизмеритель вспомогательной емкости, измеритель температуры окружающего вспомогательную емкость воздуха, дополнительна  соединительна  лини , подключенна  к дополнительному верхнему штуцеру вспомогательной емкости, разде- ли7ельный сосуд, компенсирующее устройство , запорные клапаны, емкость, сообщающа с  с атмосферой, и разделительное устройство выравнивани  давлений газов , свободный конец соединительной линии, содержащей разделительный сосуд и компенсирующее устройство, предназначен дл  под- ключени  через запорный клапан к резервуару, после запорного клапана к соединительной линии через второй запорный клапан подключена емкость дл  сообщени  с атмосферой, а свободный конец дополнительной соединительной линии, содержащей разделительное устройство выравнивани  давлени  газов, предназначен дл  подключени  к газовому пространству резервуара, при этом обе соединительные линии подключены к штуцерам посредством эластичных соединений.
4. 4. Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что вспомогательна  емкость выполнена с толщиной дв стенки, удовлетвор ющей соотношению

   л Е d

   1Го

   б,

   где Е, Ев - модуль упругости соответственно материалов стенок резервуара и вспомогательной емкости. Н/м ;

   D, d - внутренний диаметр соответственно резервуара и вспомогательной емкости , м;

   б - толщина стенки резервуара, м.

   фиг.1

   Фиг. 2

   19

   20 18

   w,f(.

   ТП1

   Ч  Фиг.З

   А А