Устройство для вычисления массы нефте-продуктов b резервуарах

Союз Советских Социааистиыескнв Республик(22) Заявлено 25. 06. 79 (21) 2787814/18-24 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет С 06 Г 15/20 Государственный комитет СССР по деяам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 07. 07. 81 Научно-исследовательский институт и проектный институто комплекснои автоматизации нефтяной и химическойп омышленности(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МАССЫ НЕФТЕПРОДУКТОВВ РЕЗЕРВУАРАХ Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в информационно-измерительных и телемеханических системах для количественного учета нефти и нефтепродуктов.Известно устройство 13, содержащее блок памяти, счетчик приема информации, распределитель, дешифратор, блок вычислений, блок вывода данных, узел управления и узел сравнения.В этом устройстве известная числовая зависимость массы от гидростатического давления в вертикальном резервуаре представляет собой ломанную 15 линию, состоящую из ряда отрезков разной крутизны. Для определения массы в память устройства записываются ряд значений гидростатических давлений, соответствующих точкам излома 20 зависимости массы от давления, и приращение массы (квант массы) на каждом отрезке ломаной, соответствующем кванту давления каждого пояса резервуара.25Преобразование измеренного давления в массу происходит путем последовательного извлечения иэ блока памяти данных каждого пояса резервуара и вычислением массы путем их 30 умножения (начиная с первого пояса). Вычисление массы осуществляется интегрированием кванта массы по кванту давления до заданного гидростатического давления.Недостатками устройства являются большой объем памяти для запоминания двух констант для каждого пояса резервуара, малое быстродей- . ствие при определении веса нефтепродукта, многократное обращение К памяти, большой объем аппаратуры и относительно большая методическая погрешность.Из известных устроЙств наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство Г 2, содержащее блок памяти, выход которого подключен к первому входу блока вычислений, вход - к выходу дешифратора, адресный вход - первому входу устроиства, блок вывода данных, счетчик приема информации, вход которого соединен со вторым входом устройства, генератор, соединенный входом с управляющим входом устройства, триггер, соединенный выходом с первым входом распределителя тактов, три ключа, выход первого ключа соединен со вторым входомблока вычислений, выход второго ключа - с третьим входом блока вычислении и первым входом блока выводаданных, второй и третий входы которого соответственно соединены свыходом третьего ключа и выходом блока памяти, входы первого и второгоключей и второй вход распределителятактов соединены с выходом генератора, вход третьего ключа соединен спервым выходом блока вычислений,второй выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход которого подключен к выходу блока вывода данных, выходы старшего и младшего разрядов счетчика приема информации подключены соо;ветственноко входу дешифратора и четвертомувходу блока вычислений, управляющиевходы счетчика приема информацииа также блока памяти, блока вывода.данных, блока вычислений, генератора, триггера и ключей соединены ссоответствующими выходами распределителя тактов.В этом устройстве ломаная криваязависимости массы от давления аппроксимируется другой ломаной с углами в точках, в которых код соответствующего давления содержит нули вовсех разрядах, кроме старшего. Впамять устройства записываются заранее вычисленные значения массы нефтепродукта, т.е. значения угловыхточек аппроксимации ломаной зависимости массы от давления С, ССсоответствующей участку по давлению1000, ) 1000 мм вод.ст.Каждому участку по давлению(условному поясу) соответствуетизменение давления на 1000 вод.ст.Значения массы нефтепродукта врезервуаре интегрируются, начиная смассы, соответствующеи угловой точке С , ближайшей слева от рабочейточки аппроксимирующей ломаной,Значения участков соответствуют ближайшему максимальному значению старшего разряда числового эквивалентастатического давления Р, представленного в десятичном исчислении.Остаточная масса Ь С, соответствующаямладшему разряду числового эквивалента Р на участке между С и С+.1определяется по интерполяцйи. Приэтом в качестве кванта массы используется разность значений масс угловых точек С + 1 и С аппроксимирующей ломаной. Результат преобразованияизмеренного давления Р в массу Спроизводится суммированием числа С,соответствующего коду старшего разряда десятичного представления давления Р и числа Ь С, найденного поинтерполяции,Это устройство для определениямассы нефтепродукта в в ртикальномрезервуаре по гидростатическому давлению имеетЦелью изобретения является экономия оборудования, повышение точности работы и быстродействия,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащееблок памяти, входы которого соединены соответственно с выходами дешифратора, адресные входы блокапамяти являются адресными входамиустройства, коммутаторы, счетчикприема информации, вход которогоявляется информационным входом устройства, а выход старшего разрядаподключен к входу дешифратора, генератор, вход которого являетсяуправляющим входом устройства, триггер, соединенный выходом с первымвходом распределителя тактов, второйвход которого соединен с выходом генератора, синхронизирующие входыблока памяти, счетчика приема информации, коммутаторов, дешифратораи генератора соединены с соответствующими выходами распределителятактов, введены буферный регистр,сумматор, регистр сдвига, формирователь тактов и сдвигов и элементыИЛИ. Выходы счетчика приема информации, регистра сдвига и буферногорегистра соединены соответственно свходом сумматора. Выходы сумматорасоединены соответственно с входамипервой группы регистра сдвига, входы буферного регистра соединенысоответственно с выходами регистрасдвига и блока памяти. Первый управляющий выход формирователя тактови сдвигов соединен с первым управляющим входом сумматора и управляю-,щими входами первого коммутатора,второй управляющий вход - с вторымуправляющим входом сумматора и свходами второго и третьего коммутаторов. Входы первого коммутаторасоединены соответственно с выходами регистра сдвига, выходы соответственно с входами второй группы регистра сдвига, управляющий входкоторого соединен с третьим управляющим выходом формирователя тактови сдвигом, четвертый управляющий 20 25 3040 50 55 60 большой объем постоянной памяти за счет запоминания полного значения (со всеми разрядами) массы угловых точек изломов, соответствующих давлению 1000, 2 1000,1000 (мм вод.ст) угловых поясов;- малое быстродействие за счет пос" ледовательного действия устройства при определении массы нефтепродуктов;большой объем аппаратуры из-за последовательного счета устройства и вычислений над многоразрядными. числами;- относительно большую методическую погрешность за счет вычислений последовательным кодом.выход которого подключен к первомувходу элемента ИЛИ, второй и третий 5входы которого соединены соответственно,с выходами третьего комму-.татора и регистра сдвига. Выходэлемента ИЛИ подключен к входу триггера и к первому входу формирователятактов и сдвигов, второй вход которого соединен с выходом генератора.Выход второго коммутатора подключен к входу регистра сдвига.Синхронизирующие входы сумматора,формирователя тактов и сдвигов, буферного регистра, регистра сдвига и триггера соединены соответственно с выходами распределителя тактов.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2графическая зависимость массы отгидростатического давления.В состав устройства входят младший разряд 1 и старший 2 разрядысчетчика приема информации 3 сумматор 4, дешифратор 5, блок б памяти,буферный регистр 2, Формирователь 8тактови сдвигов, регистр сдвига 9,коммутаторы 10 11, генератор 12,распределитель 13 тактов, триггер14, коммутатор 15, элемент ИЛИ 16,управляющий вход 17 устройства,адресный вход 18 и инФормационныйвход 19 устройства.Для определения массы. нефтепродуктов в вертикальном резервуарес помощью устройства по гидростатическому давлению заданная ступенчатая зависимость Г (Г) с константами Я )5 и ГГ Гпредставляется в виде суммы постоянной Г и переменной Г(Р), составляющих (см.фиг.2). По аналогии с зависимостью Г(Р) переменная составляющая задается константами. 1 Г 51, причем Г= Г- ГОпределение массы нефтепродуктовграфически представляет собой суммудвух площадей. Второй член, представляющий площадь, ограниченную ступенчатой линией Г и линией (Г) поабсолютной величине, незначителенпо сравнению с первым членом, графи"чески представляющим площадь, равнуюпроизведению Г 0 Р. При этом объемпассивной памяти уменьшается за счетисключения в констант кванта давлений и разбиения резервуара на и условных поясов равной высоты д Р(Ь Р = 1000 мм вод.ст.) с константамиР, Р,; Р,.Кроме того, константы квантавесов Г 5 ГГ,заменены новымиконстантами 5, 55, имеющими зна-.чительно меньшие абсолютные значения.При таком разбйении резервуаранахождейие массы нефтепродуктапредставляется в видеР9й=(Г Р+ Х(Р)ЛР+ %(Р)д Р),0 1где КЧ- местное ускорение свободногопаденияР - гидростатическое давление5жидкости в резервуаре.При использовании устройств дляпьезометрического измерения массынефтепродукта измеряемый параметрРимеет размерность, распределяемуюКГО по площади массы - , что сокращает при вычислении массы делениена ц,В Формуле первой интеграл правой,части не зависит от аргументами15 и при вычислении массы нефтепродукта используется как константа,записанная.в виде ряда чисел 555 д, где 5 Ь 5;ъ20 5 с. - площадьограниченная кривой 1(Р) в -м условном поясе,Значение констант 5 незначительно по сравнению с ГОР . По числам5 второй интеграл, входящий в фор 2 мулу и зависящий от заданного аргумента Р вычисляется по интерполяционнай формуле1 - . рБ -5.ЗО Р10003-1где р;=Р-Р; =Р Ооо (л-л,),Такое разбиение резервуара (погоризонтали зависимость Г(р) разби 3 вается по Го, по вертикали - поР РР при вычислении масисы нефтепродукта дает возможностьне запоминать ступенчатой зависимости Г (Яс константами ;. и Г;,имеющими для каждого пояса четерехразрядное или заранее вычисленноезначение массы нефтепродукта условийпоясов, а запоминать. заранее вычисленные незначительные значения первогоинтеграла в Формуле, не зависящие41 от заданного Р в виде 5 5 5и Гр,Устройство определяет массу нефтепродукта в три этапа.На первом этапе вычисляется по50 интерполяционной Формуле, остаточнаячасть массы нефтепродукта Ь 5, соответствующая давлению Ь Р н равнаядавлению, записанному в младший разряд счетчика приема информации 15551 . 5-1 . р. 1000Значение первого интеграла 5в Формуле, соответствующей давлению 60,Р= -1) 1000 (мм вод.ст.),которое записано в старший разряд 2 счетчика 3 приема. информации, ивеекается из памяти устройства на втором этапе. На третьем этапе опреде 845159ляется масса, графически представляющая постоянную площадь, равную Г Я0устройство работает следующим образом.После пуска генератора 12 нулевым тактом распределителя тактов 13все счетчики сбрасываются в нулевоесостояние. В первом такте распределителя тактов 13 добавляется "1"в старший разряд 2 счетчика 3 приемаинформации, имеющий десятичное значение -1). С помощью дешифратора 5на втором такте распределителя старший разряд счетчика приема информации автоматически выбирает число 5,заранее записанное в блок памяти б.Одновременно со вторым тактом распределителя из памяти б считывается число 5 , которое параллельно записывается в буферный регистр 7, и запускается Формирователь 8 тактов и сдвигов. На втором такте триггер 14 запре Ощает вход распределителя 13 и за счеттактов Т 1 и Т 2, выдаваемых формирователем 8 тактов и сдвигов, обеспечивает запись числа 5 из буферного регистра 7 в сумматор 4, В такте Т 2 через коммутатор 10 при наличии раэре 25шения с третьего выхода распределителя 13 останавливается формированиетактов на выходе Формирователя 8 тактов и сдвигов и запускается распределитель, тактов 13. В третьем тактераспределителя включается на обратномреверсе старший разряд счетчика 3и вычитается "1", При этом содержимоесчетчика равно )-1, В четвертом тактераспределителя 13 сбрасывается буферный регистр 7 в нулевое состояние.В пятом такте распределителя число5с помощью дешифратора 5 выбирается и одновременно считывается изблока б памяти и записывается в буферныи регистр 7, На пятом тактетриггер 14 запирает вход распределителя 13 и запускает формирователь 8,С помощью тактов Т 1 и Т 2, выдаваемых формирователем 8 тактов и сдвигов от содержимого в сумматоре 4вычитается число, содержащееся врегистре 7. При этом шесток выходраспределителя тактов 13 переключаетсумматор 4 в режим "вычитания", авыходы регистра 7 во время "вычитания" получают разрешение для обеспечения на входе сумматора 4 информации 5. В такт Т 2 через коммутатор10 прй наличии разрешения на шестомвыходе распределителя 13 запрещается формирование тактов на выходе формирователя 8 тактов и сдвигов изапускается распределитель 13 тактов.На шестом такте результат вычис- щления, содержащийся в сумматоре 4,записывается в обратном коде в регистре 9. После этого на седьмом такте распределителя 13 сбрасывается сумматор 4 в "нулевое" состояние и добав- % ляется "1" н регистр 9. При ртом содержимое регистра 9 равно дополнительному коду 5 д . Еа седьмом такте распределителя запускается Формиронатель 8 тактов и сдвигов и закрывается с помощью триггера 14 вход распределителя 13 тактов. Сигнал с восьмого выхода регистра тактов дает разрешение переключить выход младшего разряда 1 счетчика 3 на вход сумматора 4.При этом каждый раз с помощью тактов Т 1 и Т 2, выдаваемых Формирователем 8, обеспечивается сложение содержимого сумматора 4 с младшим разрядом 1 счетчика приема информации. Сложение н сумматоре Ьпродолжается до 5 Ь раз. Количество сложений при этом фиксируется на регистре 9. При наличии разрешения от восьмого выхода распределителя 13 коммутатор 15 с помощью такта Т 1 записывает число шесть в тот разряд регистра 9, который при счете начинается с нуля. Считая количество тактов Т 2, с помощью коммутатора 11 регистр 9 переполняется и останавливается формирование тактов Т 1 и Т 2. Сигналом "Переполнение" запускается распределитель 13 тактон и на девятом такте записывается 5 - результат умножения Ь ) на 65, из сумматора 4 в регистр 9, На десятом такте распределителя 13 сбрасываются на "нуль" сумматор 4 и запускается Формирователь 8, который обеспечивает выдачу тактов сдвига на регистр 9. Сформиронанные такты сдвигают на три порядка влево содержимое регистра 9, обеспечивая при этом деление 5 на 1000,От четвертого выхода Формирователя 8 тактов и сдвигов сигналом "Конец сдвига" запускается распределитель тактов 13 и останавливается выдача тактов. В одиннадцатом такте распределителя 13 обеспечивается Формирование тактов Т 1 и Т 2. С помощью тактов Х 1 и Т 2 содержимое регистра 9 записывается в сумматор 4. Двенадцатый выход распределителя 13 тактов при этом дает разрешение на выдачу информации, содержащейся в регистре 9. Коммутатор 10 при разрешении от двенадцатого выхода распределителя 13 тактов останавливает формирование тактов Т 1 и Т 2 и запускает распределитель тактов. В двенадцатом такте распределителя 13 запускается формирователь 8 и останавливается с помощью триггера 14 вход распределителя 13 тактов, С помощью тактов Т 1 и Т 2 содержимое сумматора суммируется с содержимым регистра 7. При этом тринадцатый выход распределителя 13 тактов дает разрешение на выдачу информации, содержащейся в оегистре 7. Коммутатор 10 тактомЗО Т 2 останавливает выдачу тактов Т 1и Т 2 и запускает распределитель 13,В четырнадцатом такте сбрасывается в "нулевое" состояние буферныйрегистр 7, при этом содержимое сумматора 4 записывается в регистр 9. 5В пятнадцатом такте считывается изблока памяти константа и записывается в регистр 7, При этом "нулевой" выход дешифратора 5 выбираетиз блока 6 памяти константу дан 10ного резервуара. Старший разряд 2счетчика 3 в этом случае не действует на дешифратор, так как общую шину деШифратора в данном такте разрешающий сигнал не поступает. В пятнадцатом такте сбрасывается в "нулевое" состояние сумматор 4, запускается формирователь 8 и останавливается распределитель 13. При помощитактов Т 1 и Т 2 содержащаяся в регистре 7 константа записывается в 20сумматор 4, Пятнадцатый выход распределителя при этом дает разрешение на.выдачу информации, содержащейся в регистре 7. Коммутатор 10при разрешении от шестнадцатого выхода распределителя 13 тактов останавливает формирование тактов Т 1и Т 2 и запускает распределитель.Шестнадцатым тактом сбрасывается в"нулевое" состояние регистр 7.Семнадцатым тактом содержимое регистра 9 записывается в регистр 7,Восемнадцатым тактом сбрасываетсяв "нулевое состояние" регистр 9.На девятнадцатом такте содержимоесумматора записывается в обратномкоде в регистр 9, На двадцатом такте сумматор 4 сбрасывается в "нулевое" состояние и одновременно добавляется "1" в регистр 9. При этомсодержимре регистра 9 равно дополнительному коду константы. На этомтакте распределителя запускаетсяформирователь 8 и останавливается распределитель 13. Двадцать первый выход распределителя 13 при этом дает 4разрешение на выдачу информации,содержащейся в счетчике 3, на входсумматора 4. Каждый раз с помощьютактов Т 1 иТ 2, выдаваемых формирователем 8, обеспечивается сложениесодержимого сумматора 4 с содержимым счетчика 3. Количество сложенийфиксируется в регистре 9, считая приэтом, количество тактов Т 2. Приполучении в регистре 9 значения,.равного дополнительному коду константы плюс константа, регистр 9 переполняется и останавливает формированиетактов Т 1 и Т 2. Сигналом "переполнение" распределитель 13 формируетдвадцать второй такт, который запи- ф 0сывает содержимое сумматора 4 в .регистр 9 и запускает формирователь8. Содержимое регистра 9 сдвигаетсяна три порядка влево, что обеспечивает при этом деление на 1000. Сигна лом "Конец сдвига" запускается распределитель 13, который выдает двадцать третий такт для формированияТ 1 и Т 2, Содержимое регистра 9 записывается в сумматор 4. При этомцвадцать четвертый выход распределителя переключает выход регистра 9на вход сумматора 4. Такты Т 2 черезкоммутатор 10 останавливают .Формирование тактов сдвигов и формируюттакт распределителя. Двадцать четвертым тактом распределителя 13запускается формирователь 8 и останавливается распределитель 13, Двадцатьпятый выход распределителя 13 переключает выход регистра 7 на входсумматора 4. С помощью тактов Т 1 иТ 2 содержимое сумматора суммируется с содержимым регистра 7. Коммутатор 10 по такту Т 2 останавливаетформирование тактов Т 1 и Т 2 и запускает распределитель 13. На последнем двадцать шестом такте распределителя 13 содержимое сумматора 4записывается в регистр 9 и останавливается генератор 12.Данное устройство, предназначенное для автоматического определениямассы нефтепродукта в вертикальномрезервуаре по гидростатическому давлению в кодовой Форме, дает возможность за 26 тактов распределителя13 закончить определение массы нефтепродукта.Погрешность определения массынефтепродукта рассмотренным устройством уменьшается за счет вычисления массы параллельным счетом, атакже за счет выполнения арифметических операций над константами,имеющими незначительные абсолютныезначения.Время определения массы нефтепродукта уменьшается за счет вычислений над константами, имеющими значительно меньшие значения по сравнению с известными константами известных устройств, и применениясумматора с параллельным действиемв отличие от известных устройств.Обращение к памяти в устройствене зависит от количества поясов иравно трем. Объем памяти устройствадля вычисления массы нефтепродук-та уменьшается,формула изобретения Устройство для вычисления массы нефтепродуктов в резервуарах, содержащее блок памяти, входы которого соединены соответственно с выходами дешифратора, адресные входы блока памяти являются адресными входами устройства, коммутаторы, счетчик приема информации, вход которого является информационным входом устройства, а выход старшего разря 845159 12да подключен к входу дешифратора,генератор, вход которого являетсяуправляющим входом устройства,триггер, соединенный выходом с первымвходом распределителя тактов, второйвход которого соединен с выходомгенератора, синхронизирующие входыблока памяти, счетчика приема информации, коммутаторов, дешифратораи генератора соединены с соответствующими выходами распределителятактов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью экономии оборудования,повышения точности работы и быстродействия, в него введены буферныйрегистр, сумматор,. регистр сдвига,формирователь тактов и сдвигов иэлемент ИЛИ, причем выходы счетчикаприема информации, регистра сдвигаи буферного регистра соединены соответственно с входами сумматора,вы-ходы сумматора соединены соответственно с входами первой группы регистра сдвига, входы буферного регистра соединены соответственно с выходами регистра сдвига и блока памяти,первый управляющий выход формирователя тактов и сдвигов соединен спервым управляющим входом сумматораи управляющими входами первогокоммутатора, второй управляющий выход - соединен с вторым управляющим входом сумматора и с входами второго и третьего коммутаторов, входыи .рвого коммутатора соединены соответственно с выходами регистрасдвига, выходы первого коммутатораподключены соответственно к входамвторой группы регистра сдвига, управляющий вход которого соединен стретьим управляющим выходом формирователя тактов и сдвигов, четвертыйуправляющий выход которого подключенк первому входу элемента ИЛИ,второйи третий входы которого соЕдиненысоответственно с выходами третьегокоммутатора и регистра сдвига, выходэлемента ИЛИ подключен к входутриггера и к первому входу формирователя тактов и сдвигов, второй входкоторого соединен с выходом генера тора, выход второго коммутатора подключен к входу регистра сдвига,синхронизирующие входы сумматора,формирователя тактов и сдвигов, буферного регистра и регистра сдвига и 3) триггера соединены соответственнос выходами распределителя тактов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Измерительно-информационныйкомплекс устройств для пьезометрического взвешивания жидкости."Автоматизация и телемеханизациянефтяной промышленности". МР 6, 1973.2. Авторское свидетельство СССРР 561188, кл. С 06 Г 15/20, 1975845159 Ррр Ру Составитель А. ЖереновРедактор Л. Утехина . Техред З.фанта Корректор Л, Иван акаэ 4168/ Тираж 745 ВНИИПИ Государственног по делам иэобретений 113035, Москва, Ж, РаПодписное комитета СССР и открытий ушская наб., д. 4/5