Гидростатический способ измерений
Разработка устройства для измерения уровня, объема и массы нефти и нефтепродуктов в РВС.
| Выполнили Студенты 3-НТФ-4 Авдеева В.А Утриков Л.А Федорищев А.Д Руководитель Доцент кафедры ТТ Землеруб Л.Е |
Самара, 2020
Аннотация
В настоящее время операция измерения уровня нефти в резервуарах является ключевой для организации контроля и управления технологическими процессами во многих отраслях промышленности. К приборам для измерения уровня заполнения ёмкостей и сосудов, или уровнемерам, предъявляются различные требования: в одних случаях требуется только сигнализировать о достижении определённого предельного значения, в других необходимо проводить непрерывное измерение уровня заполнения. Современные системы автоматизации производства требуют статистических и информационных данных, позволяющих оценить затраты, предотвратить убытки, оптимизировать управление производственным процессом, повысить эффективность использования продукта. Этот постоянно возрастающий спрос на информацию приводит к необходимости применения в системах контроля не простых сигнализаторов, а средств, обеспечивающих непрерывное измерение.
В работе предлагается расширить функции АСУ ТП РП с целью повышения надежности, безопасности и эффективности эксплуатации РП, поскольку ручная система проведения измерений, отбора проб и учета нефтепродуктов напрямую зависит от «человеческого фактора» и создает предпосылки, как для ошибок, так и для несанкционированного вмешательства в процесс составления отчетной информации о товарообороте.
|
|
|
Содержание
1 Обозначения и сокращения. 4
2 Введение. 5
3 Цель и актуальность работы.. 6
4 Косвенный метод статических измерений. 7
5 Гидростатический способ измерений. 8
6 Система MTG.. 9
Заключение. 10
ПРИЛОЖЕНИЕ.. 11
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН.. 11
Список используемых источников. 15
Обозначения и сокращения
РВС-резервуар вертикальный стальной
АСУ ТП-автоматизированная система управления технологическим процессом
ГСИ-гидростатические системы измерения
MTG- Multi-function Tank Gauge
РП-резервуарный парк
Введение
В настоящее время измерение уровня во многих отраслях промышленности осуществляют различными по принципу действия уровнемерами, из которых распространение получили поплавковые, гидростатические, электрические, ультразвуковые и радиоизотопные.
В работе представлен вариант прибора для автоматического вычисления параметров продукта гирляндой датчиков MTG. Он позволяет проводить измерения не только прямых показателей – давления и температуры, но и косвенных – плотности, уровня, объема и массы измеряемых продуктов, кроме того данный прибор можно дополнить функцией автоматического отбора проб. Разработка и внедрение в промышленность такого прибора уменьшит затраты на эксплуатацию, повысит производительность и снизит травматизм. Также был проведен сравнительный анализ с другими способами измерения плотности и вычисления уровня, объема и массы брутто.
|
|
|
Цель и актуальность работы
Цель работы: разработка прибора для измерений плотности и вычисления уровня, объема и массы брутто в резервуарах, и сравнение с применяемыми в промышленности уровнемерами.
Актуальность работы: актуальность предлагаемого способа измерения заключается в том, что оно проводится не по всей высоте измерительной трубки, а между двумя датчиками, расположенными на расстоянии 30-50 см друг от друга,что увеличивает точность измерения. Ввод данного устройства в работу позволить автоматизировать процесс определения массы продукта в РВС, снизить погрешность измерения массы брутто на 20-25% от нормируемой величины, снизить травматизм и повысить безопасность производства.
|
|
|
Косвенный метод статических измерений
Для учета массы продукта в РВС применяют косвенный метод статических измерений, который представляет собой измерение уровня и температуры продукта, перевод уровня в объем с помощью градуировочной таблицы. Для получения массы брутто также следует результаты измерений плотности и объема привести к стандартным условиям по температуре или результат измерений плотности продукта к условиям измерения его объема.
На основании этого можно выявить ряд недостатков данного метода и, следовательно, приборов, работающих на нем. Существующие методы не позволяют определить распределение значений плотности и температуры по высоте резервуара, что усложняет определение данных параметров и приводит к неточностям в расчете массы продукта в емкости. К большим погрешностям также приводят переводы плотности и объема продукта к температуре измерения или нормальной температуре.
По ГОСТ Р 8.595-2004 пределы допускаемой относительной погрешности измерений массы продукта при косвенном методе, основанном на гидростатическом принципе, 
, %, вычисляют по формуле:
где δP, δН - относительные погрешности измерений гидростатического давления и уровня продукта, %;
|
|
|
δK - относительная погрешность составления градуировочной таблицы меры вместимости, %;
δN - предел допускаемой относительной погрешности устройства обработки информации или измерительно-вычислительного комплекса (из сертификата об утверждении типа или свидетельства о поверке), %;
Кф - коэффициент, учитывающий геометрическую форму меры вместимости.
Для устранения существующих недостатков в процессе измерения массы брутто предлагается использовать приборы, построенные на гидростатическом принципе измерения.
Гидростатический способ измерений
Одним из таких приборов является многофункциональное устройство, представляющее собой пневмометрическую трубку с расположенными на ней через равные расстояния клапанами. В устройстве расположен дифференциальный манометр, который позволяет автоматически получать значения давления столба жидкости через каждые 30-50 см по высоте резервуара, на основании которых автоматически рассчитывается плотность продукта в каждом слое.
В исходном состоянии жидкость находится в трубке на уровне жидкости в резервуаре на высоте Н относительно клапана. Все клапаны открыты и воздух через открытые клапаны, расположенные выше уровня жидкости, поступает в газовое пространство резервуара.
Работа устройства происходит следующим образом:
1) в трубку осуществляется подача воздуха;
2) если есть открытые клапаны над уровнем жидкости, то дифманометр показывает нулевое значение, которое означает, что воздух вытеснил жидкость из трубки до первого находящегося под уровнем жидкости клапана и барботирует через него. Показание дифманометра составит:
3) далее продавливание жидкости в трубке продолжается до следующего клапана, фиксируем показания дифманометра, которое составит:
Из формулы (15) выразим величину плотности:
Подставим значение плотности из формулы (16) в (14) и выразим величину H:
H= 
· h
Таким образом, уровень взлива в резервуаре составит:
L = h 0 + h ·( k - l )+ H
Предлагается рассмотреть устройства, работающие на гидростатическом принципе, а именно систему Multi-functionTankGauge (MTG)
Система MTG
Cистемa Multi-functionTankGauge представляет собой трубную конструкцию с расположенными на равном расстоянии сенсорными модулями.
Предлагаемое устройство относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам измерения параметров жидких сред, таких как уровень, плотность, градиент плотности, а также границы раздела фаз в двуфазных средах, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности на резервуарных парках нефтепроводов. Устройство для измерения уровня, плотности и положения границы раздела жидкости в резервуаре содержит трубку, погруженную в контролируемую среду, датчик давления,расположенные с определенным шагом по высоте трубки и контроллер Гидростатический принцип измерения массы брутто предполагает собой измерение давления и температуры каждым датчиком, находящимся под слоем продукта, последующее вычисление послойной и средней плотности, а также уровня налива, который переводится в объем и приводится к температуре измерения. Можно заметить, что количество операций алгоритма существенно снижается, что уменьшает время на получение массы брутто и снижает погрешность.
Измеритель MTG одним прибором позволяет получать всю необходимую информацию для коммерческого учета продукта. Традиционные гидростатические системы измерения (ГСИ) предусматривают монтаж датчиков давления и температуры на вертикальных стенках резервуара. Это влечет необходимость устройства многочисленных отверстий на боковых стенках резервуара и на крыше, а измеритель MTG устанавливается на дно резервуара через фланец на крыше, чем обеспечивается его подвижность при движениях крыши и, следовательно, независимость показаний от деформации резервуара. Система MTG использует до 12 чувствительных сенсоров, обеспечивая тем самым более высокую точность и надежность измерений. Каждый сенсорный модуль содержит платиновый термометр, позволяющий измерять температуру по слоям продукта. В отличии от барботажных систем для MTG нет необходимости в пневмолининиях, что повышает безопасность на производстве.
Заключение
Система MTG удовлетворяет всем критериям: показывает всю возможную информацию о продукте в резервуаре, включая уровень, объем, массу, границу раздела сред, плотность и распределение плотности по высотере зервуара, процентное содержание воды, послойную и среднюю температуру, а также измерение давления пара.
Достоинства системы:
1. Количество операций алгоритма существенно меньше, что уменьшает время на получение массы брутто и снижает погрешность.
2. Независимость показаний от деформации резервуара
3. Система MTG использует до 12 чувствительных сенсоров, обеспечивая тем самым более высокую точность и надежность измерений.
4. Отсуствует необходимость в пневмолининиях, что повышает безопасность на производстве.
5. Автоматизировать системы учета нефти в РП, снизить риск травматизма, уменьшить затраты на эксплуатацию.
ПРИЛОЖЕНИЕ
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН
выполнения проекта
Студенты: Авдеева В.А
Федорищев А.Д
Утриков Л.А
Руководитель Землеруб Л.Е
Дата выдачи «9»сентября__________ 2019
| № п/п | Недели | Название разделов проекта/работы | Процент выполнения | Дата и отметка о выполнении |
| 1 | 1-2 неделя | Определение темы | 5% | |
| 2 | 2 неделя | Выдача задания | 5% | |
| 3 | 2 неделя | Выдача календарного плана, планирование работы по этапам | 5% | |
| 4 | 1 Этап: | 10% | ||
| 5 | 2 Этап: | 15% | ||
| 6 | ||||
| 7 | Контрольная точка 1 | Контроль 40% | ||
| 8 | Подготовка пояснительной записки | 25% | ||
| 9 | Отзыв студентов: заполнение студентами листа обратной связи по проекту | 5 % | ||
| 10 | Отзыв преподавателя | 10% | ||
| 11 | Контрольная точка 2 | Контроль 40% |
РЕЗЮМЕ ПРОЕКТА
Полное наименование проекта
Повышение безопасности эксплуатации на РВС
Даты начала и завершения проекта
9 сентября 2019г- 30 декабря 2020г
Идея проекта /решаемая проблема
Снижение погрешности измерений,повышение безопасности на производстве
Предпосылки проекта
Цели проекта
Разработка устройства измерения массы нефти и нефтепродуктов на РВС
Результат/продукт проекта
Автоматизированное устройство для измерения массы нефти и нефтепродукта в РВС.
Общие инвестиционные затраты
Критерии оценки успешной реализации проекта
Ожидаемые эффекты проекта
ДЕФЕКТНАЯ ВЕДОМОСТЬ
Этап формирования дефектной ведомости
Участники этапа
| Критерий оценки/соответствия | Запланированный результат | Фактический результат | Причины отклонения |
Текущее состояние проекта
Общие выводы поэтапу
Составитель Дата
Структура Устава проекта
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 244; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!