Устройство для вычисления массы нефти и нефтепродуктов в резервуарах

За 1 6 Г 1 ЦЙ НОМИТЕТ СССР о СС978 ВЫЧ КТО(71) Азербайджанский институт нефти и химии им. М.Азизбекова(56) 1. Алиев Т.М Тер-Хачатуров А.А. Информационно-измери тельные системы количественного учета нефти и нефтепродуктов. М., "Недра", 976.2. Авторское свидетельств СР У 767786, кл. С 06 С 7/48, 1 (прототип)(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСЛЕНИЯ МАССЫ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУ В В РЕЗЕРВУАРАХ, содержащее два коммутатора, первый переключатель, первый аналого-цифровой преобразователь, первый реверсивный счетчик, два блока памяти, два блока памяти констант, первый сумматор, цифроаналоговый преобразователь, делитель напряжения, блок определенияномера участка, включающий сумматор, регистр, узел постоянной памяти, счетчик, узел определения знака сужы, элемент И, дешифратор кода команд и генератор прямоугольных импульсов, блок управления, включающий генератор тактовых импульсов, формирователь пачки прямо" угольных импульсов, два дешифра" тора, счетчик адреса команд, три триггера, три одновибратора, узел постоянной памяти и счетчик номера ре зервуара, выходы разрядов которого иинформационный выход. узла постоянной памяти блока управления подключены к входам кода команды первого и второго коммутаторов, первого ивторого блоков памяти, первого ивторого блоков памяти констант и дешифратора кода команд, выход сумматора подключен к первым информационным входам регистра и делителя напряжения, к информационному входупервого блока памяти и к выходу устройства, входы сумматора соединенысоответственно с информационнымивыходами первого .блока памяти, второго коммутатора и второго блока памяти констант, информационный вход ко,торого соединен с информационным 1 выходом второго блока памяти, информационные входы первого блока памяти констант и второго блока памятисоединены с выходами разрядовсчетчика, выход первого блока памяти констант подключен к входу цифроаналогового преобразователя, выходкоторого соединен с вторым информа.ционным входом делителя напряжения,выход которого подключен к первому информационному входу первого переключателя, второй информационный вход которого соединен с выходом первогокоммутатора, информационные входыкоторого являются информациоюымивходами устройства, выход первогопереключателя соединен с информационным входом первого аналогоцифрового преобразователя, выход которого подключен к счетному входу первого реверсивного счетчика, выходы разрядов которого соединены с "первой группой информационных входоввторого коммутатора, установочныйвход первого реверсивного счетчи111.7 ка соединен с выходом первого одновибратора, унравляющие входы реверса первого переключателя и первого реверсивного счетчика подключены к нулевому выходу первого триггера, управляющий вход запуска первого ана-. лого-цифрового преобразователя соединен с выходом второго одновибратора, управляющий вход запуска делителя напряжения соединен с выходом первого дешифратора, информационный вход которого соединен с информационным выходом узла постоянной памяти блока управления, адресный вход которого соединен с выходом счетчика адреса команд, а управляющий вход - с единичным выходом второго триггера, единичный вход которого подключен к выходу второго дешифратора, информационные входы которого соединены соответственно с выходами разрядов счетчика номера резервуара, счетный вход которого, входы формирователя пачки прямоуголь ных импульсов, второго одновибратора и счетный вход первого триггера соединены с выходом генератора тактовых импульсов, выход формирователя пачки прямоугольных импульсов, подключен к счетному входу счетчика. адреса команд, единичный выход первого триггера соединен со счетным входом третьего триггера, единичный и нулевой выходы которого подключены соответственно к входам третьего и первого одновибраторов, 1 выход второго сумматора блока определения номера участка соединен с вторым информационным входом регистра и с входом узла определения знака суммы, выход которого подключен к первому входу. элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, выход элемента И подкпючен к тактовому входу регистра и к счетному входу счетчика, входы сумматора блока определения номера участка соединены соответственно с выходами регистра и узла постоянной памяти блока определения номера участ. ка, выходы разрядов счетчика подключены к адресному входу узлапостоянной памяти блока определения номера участка, управляющий вход которого подключен к выходу дешифратора кода команд, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повы 1 иения быстродействия, в него введены вторые аналого-цифровой преобразователь, реверсивный счетчик и переключатель, первый информационный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, второй информационный вход подключен к выходу делителя напряжения, выход второго переключателя соединен с информационным входом второго аналого-циФрового преобразователя, выход которого подключен к счетному входу второго реверсивно-.Фго счетчика, выходы разрядов которого соединены с второй группой информационных входов второго коммутатора, установочный вход второго реверсивного счетчика соединен с выходом третьего одновибратора, единичный выход первого триггера подключен к управлявшим входам ревер" са второго переключателя и второго реверсивного счетчика, управляю" щий вход запуска второго аналого-ци)рового преобразователя соединен с выходом второго одновнбратора,иог 1Изобретение относится к вычисли тельной и информационно-измерительной технике и может найти при" ,менение в системах количественного учета нефтепродуктов, использующих пьезометрический метод взвешивания жидкостей в резервуарах.Известно устройство колич о учета, содержащее датчиройства котся его 2спецвычислитель для представления информации о давлении жидкости в виде массы жидкости 1 1.Недостатком такого уст личественного учета являе сложность.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство, которое содержит последовательно соединенные датчик давления, двухпозиционный входной переключатель, ключ, фильтр, аналого-цифровой преобразователь, коммутаторцифровых сигналов, реверсивный счет-чик, регистр, памяти, цифроуправляемый широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен с вторым входом ключа, а также блок опорных напряжений, соединенный через коммутатор аналоговых сигналов с вторымвходом переключателя, блок заданиякорректирующих сигналов, соединен"ный с коммутатором цифровых сигналов, схему сравнения кодов, входыкоторой соединены с реверсивным счетчиком и блоком задания начальных параметров, а выход - с входом блокасинхронизации, управляющего работойкоммутаторов, переключателя, широтно-импульсного модулятора, реверсивного счетчика и регистра памяти Г 23.Однако известное устройство обладает недостаточным быстродейстФвием вычисления массы при большомколичестве обслуживаемых резервуаров.Целью изобретения является повышение быстродействия.30Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащеедва коммутатора, первый переключатель, первый аналого-цифровойпреобразователь, первый реверсивный счетчик, два блока памяти,два блока памяти констант, первыйсумматор, цифроаналоговый преобразователь, делитель напряжения,блок определения номера участка,включающий второй сумматор, ре 40гистр, первый. узел постоянной памяти,счетчик, узел определения знака суммы, элемент И, дешифратор кода команд и генератор прямоугольных импульсов, блок управления,включающий генератор тактовых импульсов, формирователь пачки йрямоугольных импульсов, два дешифратора, счетчик адреса команд, тритриггера, три одновибратора, вто- э 0рой узел постоянной памяти и счетчик номера резервуара, выходы разрядов которого и информационныйвыход второго узла постоянной памя-.ти подключены к входам кода команды первого и второго коммутаторов,первого и второго блоков памяти,первого и второго блоков памяти кон 1117653 4стант и дешифратора кода команд,выход первого сумматора подключен к первым информационымвходам регистра и делителя напряжения, к информацион;ому входу первого блока памяти и к выходуустройства, входы первого сумматора соединены соответственно. с информационными выходами первого блока памяти;второго коммутатора и второго блокапамяти констант, информационныйвход которого соединен с информационным выходом второго блока памяти, информационные входы первого бло.ка памяТИ Констайт и второго блокапамяти соединены с выходами разрядов счетчика, выход первого блокапамяти констант подключен к входуцифроаналогового преобразователя,выход которого соединен с вторым информационным входом делителя напряжения, выход которого подключен к пер.вому информационному входу первогопереключателя, второй информационный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, информационные входы которого являютсяинформационными входами устройст-ва, выход первого переключателя сое"динен с информационным входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен ксчетному входу первого реверсивного счетчика, выходы разрядов которого соединены с первой группойинформационных входов второго коммутатора, установочный вход первогореверсивного счетчика соединен свыходом первого одновибратора, управляющие входы реверса первого переключателя и первого реверсивногосчетчика подключены к нулевому выходу первого триггера, управляющийвход запуска первого аналого-цифрового преобразователя соединен свыходом второго одновибратора, управляющий вход запуска делителя напряжения соединен с выходом первогодешифратора, информационный вход. которого соединен с информационнымвыходом второго узла постоянной памяти блока управления, адресныйвход которого соединен с выходомсчетчика адреса команд, а управляющий вход - с единичюам выходомвторого триггера, единичный входкоторого подключен к выходу второ"го дешифратора, информационныевходы которого соединены соответ".ственно с выходами разрядов счетчика номера резервуара, счетный вход которого, входы формирователя пачки прямоугольных импульсов втород о одновибратора и счетный вход пер вого тригтуц соединены с выходом генератора тактовых импульсов, выход формирователя пачки прямоугольных импульсов подключен к счетному входу счетчика адреса команд, еди 10 ничный выход первого триггера соединен со счетным входом третьего триггера, единичный и нулевой выходы ко- торого подключены соответственно к входам третьего и первого одновиб раторов, выход второго сумматора блока определения номера участка соединен с вторым информационным входом регистра и с входом узла определения знака сунжи, выход которого подключен 20 к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, выход элемента И подключен к тактовому входу регистра и к 25 счетному входу счетчика, входя сумматора блока определения номераучастка соединены соответственно с выходами регистра и первого узла постоянной памяти блока определенияомера участка, выходы разрядов счетчика подключены к адресному . входу первого узла постоянной памяти блока определения, номера участка, управляющий вход которого подключен к выходу дешифратора кода команд, введены вторые аналого-цифровой преобразователь, реверсивный счетчик и переключатель, первый информационный вход которого соединен с .выходом первого коммутатора, второй информационный вход подключен к выходу делителя напряжения, выход второго переключателя соединен с информационным вхо 45 дом второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к счетному входу второго реверсивного счетчика, выходы разря" дов которого соединены с второй . группой информационных входов вто 50 рого коммутатора, установочный вход второго реверсивного счетчика соединен с выходом третьего одновибрвтора, единичный выход первого триггера подключен к управляющим входам реверса второго переключателя и второго реверсивного счетчика уйравляющий вход запуска второго аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом второго одновибрвтора.На Фиг. 1 представлена схема устройства, на Фиг. 2 - схема блока определения номера участка; на фиг. 3 - схема блока управления; на фиг. 4 . - временная диаграмма работы устройства.Устройство (Фиг.) содержит датчики 1 давления, коммутатор 2, переключатели 3 и 4, аналого-циФровые преобразователи 5 и 6, реверсивные счетчики 6 и 7, коммутаторы 9, блок 10 управления, делитель 11 напряжения, блок 2 памяти, цифро-аналоговый преобразователь 1 3, сумматор 14, блок 15 памяти констант, блок 16 памяти констант, блок 7 определения номера участка, блок 18 памяти,Блок определения номера участка (фиг,2) содержит сумматор 19,. узел 20 постоянной памяти, узел 21 определения знака сумии, регистр 22 счетчик 23, элемент И 24, генератор 25 прямоугольных импульсов, дешиф. ратор 26.Блок управления (Фиг. 3) содержит генератор 27 тактовых импульсов, Формирователь 28 пачки прямоугольных импульсов, счетчик 29 адреса команд; узел 30 постоянной памятисчетчик 31 номера резервуара, дешифраторы 32 и 33, триггеры 34 - 36 и одновибраторы 37 - 39.Устройство работает следующим образом.В первом такте блок 10 управления выставляет код-команду, котора воспринимается коммутатором 2. Поле кода-команды разбито таким об" разой, что одна его часть несет информацию о номере обслуживаемого ре" зервуара, вторая - определяет выбор оперируемого блока, третья предписывает выполнение заданной операции ( считывание, запись и т.п. ). Расшифровка кода-командыосущест- вляется с помощью дешифраторов 1,не показаны), установленных в каждом блоке, к которому адресованыэти команды.Коммутатор 2 подключает выход первого датчика 1 давления к входу переключателя 3, посредством которого сигнал датчика подводится. к вхо. ду аналого-цнфрового преобразователя АЦП) 5. Реверсивный счетчик 7 настраивается в режим сложения и за11176пускается АЦП 5. Производится цифровое измерение сигнала датчика. Результат измерения, фиксируемый счетчиком 7, в соответствии с кодамикомандами блока 1 О через коммута 1,тор 9 подается на сумматор 14 и далеепоследовательно записывается в регистрделителя 1 напряжения, регистр блока 17 определения номера участка ипервую ячейку памяти блока 12 памя- ОтифЗависимость количества продукта везервуаре от гидростатического давения столба жидкости имеет вид кусочно-линейной функции. Ординатыузлов аппроксимации этой функции мо"гут быть определены по значениям кон: стант иэ калибровочной таблицы дляданного резервуара, а число участков аппроксимации соответствует 20числу поясов резервуара (равно 8).Номер рабочего участка аппроксимацин определяется с помощью блока 17.В приведенном варианте реализацииблока 17 используется последоваГтельный способ сравнения кодов результата аналого-цифрового преобразования сигналов, записанного врегистр 22, н значения соответствую"щей ординаты узлов аппроксимации,хранящихся в узле 20 постояннойпамяти, Значения этих ординат последовательно вычитаются из результата, записанного в регистре 22, дотех пор, пока знак кода на выходесумматора 19, определяемый с по 35мощью узла 21, не станет отрицательным или равным нулю. По этомупризнаку элемент И 24 перекрываетдоступ импульсов генератора 25 навход счетчика 23. Последний фикси 40рует номер рабочего участка аппроксимации.Код номера участка аппроксимациис выхода блока 1 переписываетсяв первую ячейку памяти блока 18 па 45мяти и поступает на входы блока 15памяти, в котором хранятся констан"ты, задающие угловой коэффициентнаклона данного участка аппроксимации. Одновременно на другие вхо-. 50. ды блока. 15 подается код первогорезервуара. 1 Ьбраниое эначениа наклона участка апйроксимации с выхода блока 15 поступает на вход циф-.ро-.аналогового преобразователя(ЦАП 1 13, Выходной аналоговый сигнал ЦАП 13 поступает на вход делителя 11, на выходе последнего обра 53 8зуется напряжение, пропорциональное коду, записанному в регистр делителя 11, и выходному напряжению ЦАП 3.1Во втором такте к первому каналу подводится сигнал делителя 11, а к второму каналу (одновременно ) - выходной сигнал второго датчика.Результат измерения вторым каналом (АЦПЬ. сигнала второго дат" чика с выхода реверсивного счетчика 8, куда он записан в прямом коде, посредством коммутатора, 9 через сумматор 14 записывается во вторую ячейку памяти блока 12, регистр делителя 1 и поступает на входы блока 17. Полученный с помощью блока 17 код номера соответствующего участка аппроксимации переписывается во вторую ячейку памяти блока 18 и одновременно поступает на входы блока 15. Выбранное значение наклона участка для второго ре" зервуара с выхода блока 15 подается на вход ЦАП 3. На выходе делителя 11 образуется напряжение, пропорциональное коду, записанному в регистре делителя 11, и выходному напряжению ЦАП 3, соответствующему значению выбранного наклона участка аппроксимации.Результат же измерения первого канала (АЦП 5) вычитается в ре- версивном счетчике 7 из зафиксированного в нем ранее результата измерения сигнала первого датчика. Полученная на выходе счетчика 7 разность посредством коммутатора 9 подается на сумматор 14, где она алгебраически складывается с кодом, извлеченным из первой ячейки памяти блока 12. Таким образом, на выходе сумматора образуется результат первого приближения для сигнала первого датчика, который записывается в первую ячейку памяти блока 12Реверсивный счетчик 7 сбрасывается в нуль.В следующем такте выходной сигнал третьего датчика подключается к первому, а .сигнал делителя 11 к второму каналу измерения. Ход дальнейших операций повторяется, как и в предыдущем такте измерения.Число тактов измерения в первом .цикле коррекции зависит от чйсла обслуживаежх резервуаров. К моменту окончания опроса всех датчиковдавления в ь -1 ячейках памяти блока 12 (где п - число резервуаров хранятся результаты первого приближения,.в то время как в и -й ячейке записан результат непосредствен ного (без коррекции) измерения сигнала и-го датчика,В ,.ь +1 такте для первого датчика начинается второй цикл коррекции, а дпя датчика и завершается . 10 только первый цикл.Выходной сигнал первого датчика подключается к первому каналу измерения, в то время как к второму канапу подводится выходное напряже ние делителя 11, пропорциональное коду, записанному в ь-ю ячейку блока 12, и аналоговому выражению наклона рабочего участка аппроксима 1 ии. ь-го резервуара, 20В первом такте второго цикла коррекции результат повторного измерения сигнала первого датчика, осуществляемого АЦП 5, остается в реверсивном счетчике, 7 без передачи его на сумматор 14.Блок 1 О управления подает команду считывания результата первого приближения для сигнала первого датчика. из первой ячейки памяти блока 12. Извлеченный код поступает на сумматор 14 и записывается в регистр. Далее из памяти блока 18 извлекается номер участка, которому впредыдущем цикле коррекции принадлежал результат непосредственного измерения сигнала первого датчика, извлеченный код подается навходы блока 16, последний выдает на 4сумматор 14 код поправки на несоответствие начала данного участка аппроксимации его расчетному значению,Алгебраическая сумма результата пер-вого приближения и кода поправки,полученная на выходе сумматора 14 исоставляющая первый скорректированныйрезультат измерения, вводится в блок17, который уточняет номер участкааппроксимации для сигнапа первого:датчика. Уточненный номер участка50вводится в первую ячейку памятиблока 8 и в блок 15, С выхода последнего блока выбранное значение наклона уточненного участка аппроксимации для первого резервуара подаетсяна вход ЦАП 13. На выходе делителя 11при этом образуется напряжение,пропорциональное коду, записанному в первой ячейке блока 2, и выходному напряжению ЦАП 13.Определение результата первого приближения для сигнала датчика р осуществляется также как и в преды. дущих тактах первого цикла коррекции,В следующем такте второго цикла коррекции к первому каналу измерения подводится выходной сигнал делителя 11, а к второму каналу - сигнал второго датчика. Ход дальнейших операций во втором и последующих циклах коррекции производится аналогично. При этом в отличие от первого цикла результат повторного измерения сигналов датчиков давления из реверсивных счетчиков не переписывается, скорректированный результат измерения определяется как сумма результата очередного приближения и соответствующего кода поправки, извлекаемого из блока 16, а уточнение номера участка аппроксимации производится по значению соответствующего скорректированного результата.По заднему фронту импульсов генератора 27, период следования которых определяет длительность измерительного такта, формирователь 28 выдает пачку импульсов, поступающих на вход счетчика 29. В соответствии с состоянием счетчика 29 и триггера 34 отмечающего момент перехода от первого к осуществлению второго и последующих циклов коррекции, на выходы узла 20 последовательно выводятся коды команд на выполнение описанных операций блоками 2,9,2,15,16,17 и 18. Поскольку на указанные блоки эти коды-команды поступают одновременно, распознавание команды соответствующему блоку осуществляется с помощью дешифраторов.Для получения М-го скорректированного результата измерения в устройствах с итерационной коррекцией погрешностей и, в частности, в известном устройстве, необходимо затратить 2 й+1 измерительных такта на опрос каждого резервуара, т.е. всего(2 й+) ь тактовь - число резервуаров ) . Реализация изобретения позволяет прн прочих равных условиях сократить общее число затрачиваемых тактов до )1 ь + .12 11 1117653Таким образом, применение предлагаемого устройства обеспечит по меньшей мере вдвое большее быстродействие по сравнению с известным.. Так как погрешности используежх 5 АЦП 5 и 6 в цредлагаемом устройстве корректируются, в качестве последних могут быть использованы простейшие и, следовательно, надежные пре- ( образователи. Таким образом, введе ц ние второго канала измерения не приведет к существенному усложнению его схемы. ( Проведем сравнение изобретения с серийно выпускаемой аппаратурой типа "Радиус", Однй комплект такой аппаратуры позволяет осуществить опрос 10 резервуаров за 180 с с погрешностью 0,053. При этом определяется лишь информация о гидростатическом давлении продукта в резер"вуаре.Расчеты показывают, что дляосуществления измерения с той жеточностью предлагаемым устройствомнеобходимо провести 3-5 циклов коррекции. Если время одного измерительного такта принять равным 40 мстакая длительность обусловлена требованием обеспечения помехоустойчи"вости измерений 1, то время опроса Орезервуаров определится из расчета:5 циклов10 резервуаров + 1 )ф,х 40 мс2,04 с. Как видно при техже обеспечиваемой точности и числеобслуживаемых резервуаров быстродействие предлагаемого устройства существенно выше. Изобретение позволя"ет непосредственно определить код ф массы продукта, хранящегося в резервуаре.Составитель А.ЖереновТехРед Т.Дубиичак КорректорИ.Эрдей Редактор,Р.Цицик сио Р ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная Заказ 7222/34 Тираж 698 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 11 Э 035, Москва, Ж, Подпикомитета СССРоткрытийушская иаб., д. 4/5