Устройство для измерения расхода нефтепродуктов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХРЕСПУБЛИК 1022 9) 111) ЗШ Ь 01 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ СГВ АВТОРСКОМУ СЕИД 17.Еремееихяновнаучнотный инсеровод исслеститут поородосо-: тво СССР982иде тел1/56,РЕНИЯт,св.е с яточностиературыва ДЛЯ ИЗИЕОВ по аа ю щ евышениянии темпведены(54) (57) УСТРОИСТВО РАСХОДА НЕФТЕПРОДУК911162, о тл и ч тем, что, с целью п измерения при измен и давленйя, в него(72) Н,А А.М.Хаки (71) Вол дователь добыче и держащих (53) 681 (56) 1. А М 911162 62990/18-109.815.84, Вюл.11 оляков, С.ов и Ф.С.Сало-Уральскийский и проекпереработкегазов121.8(088,8вторское свкл. Ь 01 Г передвижныйподкзоваконтвходаналтийреклно сподвреклюныесоеди вхнепотретблокходо лючателя с подвижными и непо ыми контактами, причем подвижонтакт первого переключателя ючен к входу первого преобраеля аналог-код, подвижный кт второго переключателя - кчетвертого преобразователя г-код, а первый, второй и трееподвижные контакты первого пеючателя соединены соответственпервым, вторым и третьим нежными контактами второго печателя, при этом первые неподвижонтакты обоих переключателей иены с выходом датчика расхода дом блока вычитания, вторые вижные контакты - с входом О его блока сумматора и выходомЯ а вычитания, а третьи - с вым третьего блока сумматора.Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в системах автоматического контроля и измерения расхода нефти, нефтепродуктов и сжиженного газа.ПО основному ант.св. У 911162 известно устройство для измерения расхода нефтепродуктов, содержащее датчик температуры, соединенный первым входом через первый преобразователь аналог-код и второй сумматор с первым делителем частоты с регулируемым коэффициентом деления, подключенным к первому входу блока вычитания, который соединен с выходом датчика расхода, второй выход датчика температуры соединен через второй преобразователь аналог-код и второй делитель частоты с регулируемым коэффициентом деления, с первым входом первого сумматора,. второй вход которого подключен к выходу датчика объемного расхода, а выход подключен к вторым входам второго преобразователя аналог-код и третьего преобразователя аналог-код, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, а вход - с выходом датчика влажности и датчик давления, соединенный через четвертый преобразователь аналог-код и третий делитель частоты с регулируемым коэффициентом деления с вторым входом третьего сумматора, первый вход которого подключен к выходу блока вычитания, а вход - к вторым входам первого и четнертого преобразователей аналог-код 11.Вследствие того, что коэффициент объемного расширения о и коэффициент сжимаемости Я углеводородов и их смесей при изменении температуры и давления является величиной переменной в известном устройстве возникает дополнительная погрешность дб 2 Ъ за счет неучтенной нелинейности коэффициентов объемного расшир"- ния и сжимаемости.Целью изобретения является повышение точности измерения при изменении давления и температуры измеряэемой среды. 40 5 ГПоставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения расхода нефтепродуктов введены два переключателя с подвижными и неподвижными контактами, причем подвижный контакт перного переключ.ателя подключен к входу первого преобразователя аналог-код, а подвижный контакт второго переключателя к входу четвертого преобразователя аналог-код, а первый, второй и тре- ЬО тий неподвижные контакты первого переключателя соединены соответственно с первым, вторым и третьим не" подвижными контактами второго пере" ключателя, При этом первые неподвижные контакты ОбОих переключателейсоединены с выходом датчика расхода и входом блока вычитания, вторыенеподвижные контакты - с входомтретьего блока сумматора и выходомблока вычитания, а третьи - с выходом третьего блока сумматора.На чертеже представлена структурная схема устройства,Устройство содержит датчик 1 температуры, первый преобразователь 2аналог-код, первый делитель 3 частоты с регулируещзм коэффициентом деления, блок 4 вычитания, датчик 5влажности, второй преобразователь баналог-код, третий преобразователь 7аналог-код, второй делитель 8 частоты с регулируемым коэффициентом деделения, первый сумматор 9, второйсумматор 10, датчик 11 давления,четвертый преобразователь 12 аналогкод, третий делитель 13 частоты,с регулируемым коэффициентом деления, третий суммагор 14, датчик 15Объемного расхоца, первый переключатель 1 б и второй переключатель 17.Занисмость объема углеводороднойжидкости от изменения температурыи давления может быть представленан ниде ряда Тейлора:-= - ,- р +1 с 6 2И) где Ч - объем углеводородной жидРкости при текущих значениях температуры и дав"ления;Ча - Объем углеводородной жидкости при начальных усло"виях температуры и давления (при = и р );3. -. изобарический коэффициент теплового расширенияжидкости;изотермический коэффициент сжимаемости жидкосТИ акоэффициент О и ф для различных углеводородных жидкостей и их смесей имеют различные Функциональные зависимости, причем эти зависимости являются нелинейными.Воспроизведение объема той или иной жидкости, с требуемой точностью может быть получено, как это было показано вышеразложением в ряд Тейлора с членЯми от 1-ой до и-ой степени. При унеличении плотности продукта число членов ряда уменьшается, т.е. при сохранении точности воспроизнецения объема жидкости, можно ограничиться вторым и даже первым членом ряда Тейлора.Чтобы воспроизвести объем жидкости в известном диапазоне изменения температуры и давления с заданнойточностью без членов высшего порядка ряда Тейлора, необходимо иметькоэффициенты при д 1 и Ар в членахЧооа и Ч рар в Формуле (1) переменными. В этом случае заменяяЧ на ЧР, поскольку Чр=й(,р) и 5эта функциональная зависимость имеет тот же характер, что и зависи-.мости о( = Й(,р) и 9 Й(,р)Тогда формула (1) примет следующие выражения 10у -Ч Ч Ы.аЬ-Ч рар (2)Ч:Ч +Ч, са-Ч,рдРр 0 рЧ -Ч +Ч о(йЧ РйР (ЧЧ,:ч,.Ч, сд-Ч, рдЕ (йС целью компенсации погрешности,возникающей от несовпадения ФункцийЧр=й(,р), о(,= й(Е.,р) и я= Хр)при широких диапазонах изменения20температуры и давления для ряда,углеводородных жидкостей и их смесей, целесообразно введение в корректирующие выраженич (2,3, 4,5) члена высшего порядка малости ч ырар 1 25или Чоо)ара 1, что при подстановкеприводит к следующим выражениям:Ч =Ч У оИ-У байр-Ч КрМдр М1 р о оЧ "-ЧфЧ оа- Ир+ 4 аар30р й рЧР 4 Ч +ЧУ а 1 УРРйВ+Чо" аар (Ч м Ч +Ч оай -Ч байр-Ч оСРИйр (9)Прийимая начальное значение объемаЧо за стандартное значение, из выражений, полученных выше (2 - 9),ополучим следующие уравнения приведения объема соответственноФро (+Ад-д др 4021 (Щ 61 о тр )о(,м55Выражения (11 - 17) реализуютсяпредлагаемым устройством,Рассмотрим работу устройства вовсех режимах,Режим работы 1. 60Подвижные контакты переключателей 1 би 17 находятся в положении 3 и соединены на выход третьего блока сумматора, При этом с выхода датчика 15объемного расхода импульсная последовательность Чр, поступает через блок вычитания на третий блок сумматора 14, на котором получается скорректированная последовательность импульсов Чо , поступающая одновременно на вход первого преобразователя 2 аналог-код и на вход четвертого преобразователя 12 аналог-код. Каждый поступающий на вход первого преобразователя 2 аналог-код и четвертого преобразователя 12 аналогкод импульс умножается соответственно на число , пропорциональное величине температуры, измеренное датчиком 1 температуры и на число р, пропорциональное величине давления, измеренное датчиком 11 давления. На первом входе второго сумматора 10 образуется импульсная последовательность равная Ч С, а на входе третьего делителя 13 частоты с регулируемым коэффициентом деления образуется импульсный сигнал, равный Чор. Третий делитель 13 частоты с регулируемым коэффициентом деления осуществляет деление числа импульсов на коэффициент 1/Д (где р - коэффициент сжимаемости измеряемой среды от давления),так, что на втором входе третьего сумматора 14 получается импульсный сигнал равный Чсфр,На второй вход второго сумматора ,10 поступает последовательность импульсов с выхода третьего преобразователя 7 аналог-код, а на один из входов первого сумматора 9 - входная последовательность ЧР,я. На выходе первого сумматора 9 получается скорректированная последовательность импульсов Р, которая поступает на один из входов второго и третьего преобразователей б и 7 аналог-код. Каждый поступивший на вход второго преобразователя б аналогкод импульс, умножается на числопропорциональное температуре, На входе второго делителя 8 частоты с регулируемым коэффициентом деления образуется выходной сигнал, который вселится на коэффициент 3/так, что на входе первого сумматора получается импульсный сигнал О.На выходе первого сумматора 9 образуется сигнал1 - 1где т - коэффициент объемного расширения.Импульсный выходной сигнал третьего преобразователя 7 аналог-код умножается на число Ф/с, пропорциональное величине влажности ж, измеренной датчиком 5 влажности. На втором входе сумматора 10 при этом образуется сигналгде еС - коэФФициент объемного рас" ширения измеряемой жидкос.- ти от температуры. На выходе второго сумматора образуется сигнал 4 Ц 1-1 ф ель 3 ч ходных тоты осущПУЛЬСОВ РО на ВТОРОполучаетс Первы вляет де коэФфици входе бл скгнал р ение нт 3/ ка 4 о 6 так, чтычитания 1блока 4 ВычитаниЯ и о, на нервом входе атора 14 получается рщ о- .ывается с сигналом сумматором 14,. а на йстВа значение числО кода примет значение ра- у На Выходеследовательнтретьего суммсигнал, рави который складЧ 3 р третьимвыходе устроимпульсного приветным знары и е Влагогде Ч - расход жидкостиденный к стандачениям температдавления, а таксодержанияЧ- расход без учетры, давления ижидкОст и кОЭФФи Д рйвеличинами постне зависацими оры давления,1 аким Образом реалиэуетсзаписанный В Формуле (10)поправки на влажность.Прк рассмотрества на дРуГих рдельных злеметовне описывается,гична онксанной 1 еещжералажностициентывляючсяннымк и у" Оату" аЛГОРИТМР УЧЕТОМнии работы устрой ежимах работа Отсхемы устройства так как она анало Вью 1 е Работе Кроме того, В дальнейшем поправ" ка на Влажность отсутствует, так как нет иеобходимостч ее вводить на других смесях углеводородов, в связи с отсутствием в кх составе воды,Режим работы 2.Подвижный контакт первогО переключателя 16 находится в 1-ом положении и соединен с Выходом датчика расхода 15 и с входом блока 4 вычитания при этом пОдвижный. кОнтактпереключателя 17 находится во втором положении и соединен с входом третьего блока сумматора 14 и на выходблока 4 Вычитания.При этом схема устрОйства реализует алгоритм, записанный Выше в Формуле 16, .режи корр Данный режим работы обеспечиваетточную коррекцию расхода при изменении температуры 0 - до 45 С и изменении давления от О до 4 ЕПа,Режим работы 3.Подвижные контакты первого 16к второго 17 переключателей находят"ся в первом положении. При этом сигнал Выхода Датчика 15 расход поступает на Вход первого преобразователя2 анало-код и на Вход четвертогопреобразователя 12 аналог-код,При этом схемой устройства 16реализуется алгоритм, записанный выше В Формуле 16.Данный режим работы обеспечиваетточное измерение расхода жидкостей,изменение объема которых от изменения температуры и давления описыВается уравнением Второго порядкаНапример сжиженный пропан при темпуратуре О - 50 С и давлении от давления насыщения до 8 МПа, при этом погрешность не превышает 0,2.Режим работы 4.Подвижные контакты переключателей16 и 17 находятся во втором положении, При этом Входы первого 2 и четвертого преобразователей аналог-кодсоепинены с выходом блока 4 вычитания и входом третьего сумматора 14,Прк этом схема устройства реализует алгоритм, записанный выше в Формуле 12Данный м работы обеспечивает точную екцкю расхода для жидкостей, у которых коэФФкциент аостается Величиной. постоянной, а йизменяется от давления. Характернойжидкостью с такими параметрами является стабильный конденсат при колебании температуры О - 45 С и колеобанки давления О - 8 МПа,Режим работы 5.Подвижный контак:т переключателя16 находится В первом положении,а подвижный контакт переключателя 17 В третьем положении При этОм ВХОДпервого преобразователя 2 аналогкод соединен с выходом датчика 15расхода и с Входом блока 4 Вычитания,. а Вход четвертого преобразователя 12 аналог-код соединен с выхопом третьего сумматора 14Прк этом схема устройства реалкут алгорифгм записанный выше 8Формуле 11.Данный режим работы обеспечиваетболее точную коррекцию расхода дляжидкостей, у которых коэФФициент;.: изменяется от температуры и дав"ления а ф является ВеличинОйПОСТОЯННОЙПримером такой жидкости являетсянестабильный конденсат кли пропантбутановая смесь при колебании температуры О - 80 С и колебании дав"Опения О - 2 МПа, при этом погрешностизмерения составляет не более 0,1%.Заказ 3069/ 38 Тираж 610 11 одписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4 5 филиал ППППатент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Режим работы 6,Подвижный контакт переключателя1 Ь находится но втором положении,а подвижный контакт переключателя17 находится в третьем положении.При этом вход первого преобразонателя 2 аналог-код соединен с выходом блока 4 нычитания и входомтретьего сумматора 14, а вход четвертого преобразователя 12 аналогкод соединен с выходом третьего сумматора 14,При этом схема устройства реализует алгоритм, описанный выше н формуле 14..Данный режим работы может быть использован для коррекции расхода по температуре и давлению для жидкостей, у которых коэффициент с изменяется от давления, а коэффициент 1 постоянный. Примером такой жидкости является стабильный конденсат при следующих параметрах: изменение температуры 0 - 80 С и колебании давления 0 - 8,0 МПа,Режим работы 7.Подвижный контакт переключателя 1 Ь находится в третьем положении, а подвижный контакт переключателя 17 находится во втором положении. При этом вход первого преобразователя 2 аналог-код соединен с выходом третьего сумматора 14, а вход четвертого преобразователя 12 аналог-код с выходом блока 4 вычитания и с входом блока сумматора 14,При этом, схема устройства реализует алгоритм, приведенный выше в формуле 16.Данный режим работы обеспечивает точную коррекцию расхода по температуре и давлению для жидкостей, у которых коэффициентнезначительно меняется от теМпературы, аменяется от давления, а коэффициенти незначительно меняется от давления, Примером таких жидкостей является широкая группа углеводородовпреобладанием тяжелых компонентонпри колебании температуры 0 - 60 Си колебании давления 5 - 6,5 МПа.Режим работы 8,Подвижный контакт переключателя1 Ь находится но втором положении,а подвижный контакт переключателя 17 в первом положении. При этом входпервого преобразователя 2 аналогкод подключен к выходу блока 4 вычитания и входу третьего блока сумматора 14 а вход четвертого преобразонателя 12 аналог-код соединенс выходом датчика 15 расхода и входом блока 4 вычитания,При этом схема устройства реализует алгоритм, записанный выше вформуле 17.Данный режим 19 аботы обеспечивает точную коррекцию расхода для жидкостей, у которых при данных параметрах коэффициент /3 изменяется оттемпературы и давления, а коэффициент о 1.-от давления, Примером такой жиджидкости является широкая фракциялегких углеводородов при колебаниитемпературы 0 - 60 С и колебаниидавления от данления насыщения паровдо 6,5 МПа,Таким образом, введение в предлагаемое устройство двух переключателей позволяет производить коррекцию расхода различных углеводородных жидкостей и их смесей, а также практически всех продуктов нефтехимии ри изменении температуры 0 80 С и давлении 0 - 8 МПа, обеспе 0чивая при этом погрешность измерения не более 0,2,