Способ градуировки резервуаров

 

Изобретение относится к области измерения объема жидкости, в частности к способам определения вместимости и градуировки жестких резервуаров, и может быть использовано для первичной и периодической поверки мер вместимости на автозаправочных станциях и резервуарных парках нефтебаз и нефтехранилищ. Способ градуировки резервуаров заключается в непрерывном заполнении резервуара жидкостью через счетчик количества жидкости, погрешность которого определяют перед началом градуировки для заданной скорости наполнения, измерении уровня, объема, температуры заливаемой жидкости на нескольких уровнях налива. Формируют градуировочную таблицу с учетом погрешности счетчика и линейного расширения материала резервуара от температуры заливаемой жидкости. Дополнительно замеряют угол наклона резервуара перед началом процесса градуировки и после каждого цикла залива дозы жидкости, гидростатическое давление и плотность заливаемой жидкости после каждого цикла залива дозы жидкости. Уровень наполнения резервуара определяют по соответствующей зависимости. Технический результат состоит в повышении точности градуировки металлических резервуаров, повышении эффективности эксплуатации резервуаров. 1 ил.

Изобретение относится к области измерения объема жидкости, в частности к способам определения вместимости и градуировки жестких резервуаров как вновь создаваемых, так и эксплуатируемых, и может быть использовано для первичной и периодической поверки мер вместимости на автозаправочных станциях и резервуарных парках нефтебаз (складов) и нефтехранилищ.

Из практики известно, что на всех нефтебазах (складах) и нефтехранилищах эксплуатация резервуарного парка всегда связана с постоянным изменением (отклонением от установленных (заданных) геометрических размеров) формы резервуаров (деформация стенок и днищ резервуаров), что ведет к увеличению погрешности при учете количества хранимого продукта. Отклонения от заданных (типовых) геометрических размеров неизбежны и при изготовлении резервуаров. Это характерно как для вертикальных резервуаров, так и для горизонтальных резервуаров всех типов.

Форма резервуара не стабилизируется после его изготовления, а непрерывно изменяется в процессе эксплуатации. Основными факторами, влияющими на правильность формы, а следовательно, и на контроль за вместимостью резервуара, являются следующие:

строительные - операции сборки, технология сварки, прочность и устойчивость основания, атмосферные условия при монтаже, опыт монтажников и т.д.;

эксплуатационные - гидростатическое давление продукта, вакуум в резервуаре, атмосферные воздействия [Черникин В.И. Сооружение и эксплуатация нефтебаз. М.: Гостоптехиздат, 1955, с.485-491].

Влияние этих факторов необходимо учитывать при градуировке резервуарного парка. Большую погрешность при определении вместимости резервуаров вносит наличие наклонов резервуаров (заданные при установке резервуара и приобретенные в процессе эксплуатации). Угол наклона может изменяться в процессе эксплуатации резервуара, результатом чего являются значительные объемы неучтенного хранимого продукта.

Перед авторами стояла задача разработать способ градуировки резервуаров, отвечающий требованиям по точности, достоверности определения ею вместимости и позволяющий снизить “потери” от неучтенного продукта.

При просмотре патентной и научно-технической литературы были выявлены технические решения, направленные на решение поставленной задачи.

Так, известен способ градуировки резервуаров [СССР. Авторское свидетельство №1328681, кл. G 01 F 25/00, опубл. 1985], заключающийся в последовательном дискретном заполнении резервуара жидкостью через счетчик жидкости, погрешность которого определяют перед подачей каждой порции жидкости. Измеряют объем каждой порции и уровень в резервуаре, после чего обрабатывают полученные результаты и составляют градуировочную таблицу на резервуар.

Недостатком этого способа является значительная погрешность, обусловленная отсутствием учета таких параметров, как угол наклона резервуара и изменение геометрических размеров из-за его деформации, дающих большие объемы неучтенного продукта.

Известен также способ определения вместимости и градуировки резервуаров [Российская Федерация. Патент №2047108, кл. G 01 F 23/28, опубл. 1995], включающий залив и слив жидкости из резервуара последовательно по поясам с одновременным измерением плотности и температуры жидкости, температуры окружающей среды, газосодержания и примесей жидкости и расхода, и последующий автоматический расчет вместимости и калибровку. Этот способ позволяет определить наименьшую “мертвую” зону резервуара, что дает возможность рассчитать “мертвый” остаток продукта и указать при этом самый нижний сливной трубопровод. Кроме того, в этом известном способе за счет использования определенного датчика плотности и уровня (УЗ-датчик помещают на дно резервуара) при полностью заполненной площади днища применяемым УЗ-датчиком можно получить эпюру, указывающую на изменение уровня зеркала поверхности жидкости относительно днища резервуара, что при определенной обработке результатов измерений указывает на наклон резервуара.

Однако этому способу присущи те же недостатки, что и предыдущему - при определении количества залитой (слитой) жидкости и уровня в резервуаре не учитывают угол наклона резервуара и его переменную деформацию, возникающую при проведении градуировочных работ.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ градуировки резервуаров [Российская Федерация. Патент №2174219 С2, кл. G 01 F 25/00, 17/00, опубл. 2001 (прототип)], включающий непрерывное заполнение резервуара жидкостью через счетчик количества жидкости, погрешность которого определяют перед началом градуировки для заданной скорости наполнения, до уровня, соответствующего номинальной вместимости резервуара, при этом циклически с циклом, соответствующим прохождению через счетчик определенного фиксированного объема жидкости (дозы), определяют уровень наполнения резервуара, соответствующий суммарному объему поступившей в него жидкости, реализуя зависимость Н± Δ σ =f(V) - высота наполнения резервуара является функцией объема поступившей жидкости, измерение температуры заливаемой жидкости на нескольких уровнях и последующее формирование градуировочной таблицы с учетом погрешности счетчика и линейного расширения материала резервуара от температуры заливаемой жидкости.

Недостатками известного способа являются значительная погрешность градуировки резервуаров, при эксплуатации которых изменяется наклон и деформация формы стенок и днищ от гидростатического давления столба жидкости. Перечисленные факторы приводят к увеличению неконтролируемой этим способом погрешности градуировки.

Технический результат изобретения - повышение точности градуировки металлических резервуаров за счет исключения погрешности, возникающей при изменении угла наклона резервуаров и деформации от гидростатического давления, и, как следствие, повышение эффективности эксплуатации резервуаров за счет снижения количества неучтенного продукта.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе градуировки резервуаров, заключающемся в непрерывном заполнении резервуара жидкостью через счетчик количества жидкости, погрешность которого определяют перед началом градуировки для заданной скорости наполнения, измерении уровня, объема, температуры заливаемой жидкости на нескольких уровнях налива и последующее формирование градуировочной таблицы с учетом погрешности счетчика и линейного расширения материала резервуара от температуры заливаемой жидкости по зависимости Н± Δ σ =f(V), согласно изобретению дополнительно замеряют угол наклона резервуара перед началом процесса градуировки и после каждого цикла залива дозы жидкости, гидростатическое давление и плотность заливаемой жидкости после каждого цикла залива дозы жидкости, а уровень наполнения резервуара определяют по зависимости

H_j ± Δ H₁ ± Δ H₂=V_j ± Δ σ ,

где Н_j - уровень жидкости в резервуаре после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, м (показания уровнемера);

Δ Н₁ - поправка к уровню, связанная с изменением угла наклона резервуара, м, Δ H₁=0,5К· sin2α _j-sin² α _j(d/2-H_j), где К - коэффициент типа резервуара в зависимости от его геометрических характеристик, м (паспортные данные); α _j - угол наклона резервуара после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, град (показания датчика); d - диаметр резервуара, м (паспортные данные);

Δ Н₂ - поправка к уровню, связанная с деформацией резервуара от гидростатического давления столба заливаемой в резервуар жидкости, м,

где P_Гj - гидростатическое давление столба, измеренное после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, Па (показания датчика);

- плотность жидкости при замеренной температуре, кг/м³ (показания датчика);

g - ускорение свободного падания, м/с² (справочные данные);

V_j - объем жидкости после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, м ³ (показания счетчика жидкости);

Δ σ - абсолютная погрешность счетчика жидкости, измеренная перед началом градуировки, м³;

при этом поправку Δ Н₁ учитывают при выполнении условия

α ₀-α _j>0,5± Δ α _пр,

где α ₀ - угол наклона резервуара перед началом процесса градуировки, град.;

α _j - угол наклона резервуара после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, град.;

Δ α _пр - абсолютная погрешность датчика измерения угла наклона, град. (паспортные данные);

а поправку Δ Н₂ - при выполнении условия

где H_j - уровень жидкости в резервуаре после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, м;

H_j+1 - уровень жидкости в резервуаре после выполнения последующего цикла залива дозы жидкости, м;

Δ σ _H - абсолютная погрешность уровнемера, м (паспортные данные);

V_j - объем жидкости после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, м³;

V_j+1 - объем жидкости после выполнения последующего цикла залива дозы жидкости, м³;

31,25 и 2,24 - постоянные коэффициенты, полученные экспериментальным путем.

Суть изобретения заключается в том, что при градуировке резервуара использована совокупность известных приемов (непрерывное заполнение резервуара жидкостью через счетчик количества жидкости, определение погрешности счетчика жидкости перед началом градуировки для заданной скорости подачи, измерение уровня, объема, температуры заливаемой жидкости на нескольких уровнях налива, формирование градуировочной таблицы с учетом погрешности счетчика) и вновь введенных существенных признаков - учет угла наклона резервуара как перед процессом градуировки, так и в процессе заполнения резервуара жидкостью, а также влияние явления деформации резервуара от гидравлического давления столба заполняемой жидкости на результаты градуировки.

На фиг.1 представлена блок-схема установки, реализующей способ градуировки резервуаров.

Установка для градуировки резервуаров содержит образцовый мерник 1, в котором размещен уровнемер 2, градуируемый резервуар 3, в котором размещены уровнемер 4, причем уровнемеры 2 и 4 однотипны (например, ультразвуковые уровнемеры типа “Струна-М” КШЮЕ2.834.008) и снабжены датчиками температуры 5 (например, датчики температуры типа ТСМ 1-1187), распределенными по высоте уровнемеров в нижнем, среднем и верхнем уровнях, датчик гидростатического давления 6 (например, преобразователь давления измерительный сер.40, мод.4327), плотномер жидкости 7 (например, автоматический плотномер типа DM 230.2), датчик угла наклона 8 (например, инклиномер типа ДК-1-А), жестко закрепленный на корпусе градуируемого резервуара 3, линию подачи 9, соединяющую вспомогательный резервуар 10, наполненный жидкостью, через насос 11 и счетчик 12 жидкости (например, литромер марки СА-3МГ) с помощью переключателя подачи 13 с образцовым мерником 1 или градуируемым резервуаром 3, вычислительный блок (ПЭВМ) 14, к которому с помощью соединительных коммуникаций подключены счетчик 12 жидкости, уровнемеры 2 и 4, датчик угла наклона 8, датчики температуры 5, плотномер жидкости 7 и датчик гидростатического давления 6 для обработки данных по каждому циклу залива дозы жидкости и формирования градуировочной таблицы градуируемого резервуара 3.

Способ градуировки резервуаров осуществляется следующим образом.

В способе последовательно осуществляют следующие операции:

а. Перед градуировкой резервуара 3 в вычислительный блок (ПЭВМ) 14 вводят постоянные заданные величины: К, d, g, Δ α _пр, Δ σ _H, const 31,25 и 2,24, производят заполнение образцового мерника 1 через счетчик 12 жидкости. Показания уровнемера 2 - Н_м и датчиков температуры 5 - Т_м обрабатываются в вычислительном блоке (ПЭВМ) 14, и вычисляется погрешность AG счетчика 12 для заданного расхода (скорости) заполнения и измеренной температуре жидкости. Погрешность счетчика 12 определяют для всех скоростей, на которых проводится градуировка резервуара 3, и для повышения точности не менее трех раз на каждой скорости. Полученные результаты режима работы счетчика 12 обрабатываются в вычислительном блоке (ПЭВМ) 14.

б. Замеряют угол наклона резервуара 3 перед началом процесса градуировки с помощью датчика угла наклона 8. Данные от датчика угла наклона 8 обрабатываются в вычислительном блоке (ПЭВМ) 14.

в. Подают жидкость в градуируемый резервуар 3 через счетчик 12 жидкости из вспомогательного резервуара 10 по линии подачи 9 циклами залива доз жидкости до максимального уровня жидкости в резервуаре.

г. После выполнения первого цикла залива дозы жидкости (и после выполнения каждого последующего цикла залива доз до максимального уровня жидкости) показания счетчика 12 жидкости, уровнемера 4, датчика угла наклона 8, датчиков температуры 5 жидкости, плотномера 7 жидкости и датчика гидростатического давления 6 столба заливаемой жидкости обрабатываются в вычислительном блоке (ПЭВМ) 14.

д. При достижении максимального уровня жидкости в градуируемом резервуаре 3 прекращают подачу жидкости.

е. Результаты, полученные при наливе жидкости в градуируемый резервуар 3, обработанные по заданной программе в вычислительном блоке (ПЭВМ) 14, формируют в градуировочную таблицу с учетом поправок к уровню, связанных с изменением угла наклона резервуара и деформацией резервуара под действием гидростатического давления столба заливаемой жидкости [ГОСТ 8.346-2000 “ГСИ. Резервуары стальные горизонтальные цилиндрические. Методика поверки”], которая распечатывается для дальнейшего использования по назначению.

Применение изобретения позволит повысить точность градуировки резервуаров за счет исключения погрешности, возникающей при изменении угла наклона резервуаров и деформации от гидростатического давления, и, как следствие, повысить эффективность эксплуатации резервуаров за счет снижения количества неучтенного продукта.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Черникин В.И. Сооружение и эксплуатация нефтебаз. М.: Гостоптехиздат, 1955, с.485-491.

2. СССР. Авторское свидетельство №1328681, кл. G 01 F 25/00, опубл. 1985.

3. Российская Федерация. Патент №2047108, кл. G 01 F 23/28, опубл. 1995.

4. Российская Федерация. Патент №2174219 С2, кл. G 01 F 25/00, 17/00, опубл. 2001 (прототип).

5. ГОСТ 8.346-2000 “ГСИ. Резервуары стальные горизонтальные цилиндрические. Методика поверки”.

Формула изобретения

Способ градуировки резервуаров, заключающийся в непрерывном заполнении резервуара жидкостью через счетчик количества жидкости, погрешность которого определяют перед началом градуировки для заданной скорости наполнения, измерении уровня, объема, температуры заливаемой жидкости на нескольких уровнях налива и последующее формирование градуировочной таблицы с учетом погрешности счетчика и линейного расширения материала резервуара от температуры заливаемой жидкости по зависимости H± Δ σ =f(V), отличающийся тем, что дополнительно замеряют угол наклона резервуара перед началом процесса градуировки и после каждого цикла залива дозы жидкости, гидростатическое давление и плотность заливаемой жидкости после каждого цикла залива дозы жидкости, а уровень наполнения резервуара определяют по зависимости

H_j ± Δ H₁ ± Δ H₂=V_j ± Δ σ ,

где H_j - уровень жидкости в резервуаре после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, м (показания уровнемера);

Δ H₁ - поправка к уровню, связанная с изменением угла наклона резервуара, м;

Δ H₁=0,5К· sin2α _j-sin² α _j(d/2-H_j),

где К - коэффициент типа резервуара в зависимости от его геометрических характеристик, м (паспортные данные);

α _j - угол наклона резервуара после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, град (показания датчика);

d - диаметр резервуара, м (паспортные данные);

Δ H₂ - поправка к уровню, связанная с деформацией резервуара от гидростатического давления столба заливаемой в резервуар жидкости, м,

где P_Гj - гидростатическое давление столба, измеренное после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, Па (показания датчика);

- плотность жидкости при замеренной температуре, кг/м³ (показания датчика);

g - ускорение свободного падения, м/с (справочные данные);

V_j - объем жидкости после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, м³ (показания счетчика жидкости);

Δ σ - абсолютная погрешность счетчика жидкости, измеренная перед началом градуировки, м³,

при этом поправку Δ H₁ учитывают при выполнении условия

α ₀-α _j>0,5± Δ α _пр,

где α ₀ - угол наклона резервуара перед началом процесса градуировки, град;

α _j - угол наклона резервуара после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, град;

Δ α _пр - абсолютная погрешность датчика измерения угла наклона, град (паспортные данные),

а поправку Δ Н₂ - при выполнении условия:

где H_j - уровень жидкости в резервуаре после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, м;

H_j+1 - уровень жидкости в резервуаре после выполнения последующего цикла залива дозы жидкости, м;

Δ σ _H - абсолютная погрешность уровнемера, м (паспортные данные),

V_j - объем жидкости после выполнения j-го цикла залива дозы жидкости, м³;

V_j+1 - объем жидкости после выполнения последующего цикла залива дозы жидкости, м³,

31,25 и 2,24 - постоянные коэффициенты, полученные экспериментальным путем.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 27.12.2010

Дата публикации: 10.12.2011

---