Методы и устройства акустического контроля уровня, плотности и массы жидких энергоносителей в резервуарных парках

• Автор: Солнцева, Александра Валерьевна
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 170 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ, МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ИЗМЕРЕНИЙ УРОВНЯ, ПЛОТНОСТИ И МАССЫ ЖИДКИХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ
1.1 Анализ технических характеристик резервуарного парка
1.2 Основные контролируемые параметры и показатели
1.3 Классификация и сравнительная характеристика устройств контроля
и управления состоянием резервуарного парка энергоносителей
1.4 Основные проблемы и направления развития устройств контроля и управления состоянием резервуарного парка жидких энергоносителей. Основные задачи исследований
1.5 Выводы по главе
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЖИДКИХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ В РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКАХ
2.1 Обобщенная математическая модель резервуара как объекта контроля и управления
2.2 Измерение параметров жидких энергоносителей в резервуарных парках методом импульсного акустического зондирования
2.3 Теоретические основы способа измерения массы жидкого продукта в резервуарном парке
2.4 Компьютерное моделирование расходных операций жидких
энергоносителей в резервуарном парке
Выводы по главе
3 КОНСТРУКЦИОННАЯ И СХЕМОТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ОПЕРАЦИЯМИ СЛИВА И
НАЛИВА ЖИДКИХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ
3.1 Элементная база системы мониторинга резервуарного парка

3.2 Предполагаемые конструкции и схемы устройств контроля и управления
3.3 Программное обеспечение и алгоритмы работы системы мониторинга
3.4 Выводы по главе
4 ИНФОРМАЦИОННО-МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ОПЕРАЦИЯМИ СЛИВА И НАЛИВА ЖИДКИХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ В РЕЗЕРВУАРНОМ ПАРКЕ
4.1 Структура погрешностей. Постановка метрологической задачи при контроле параметров резервуарного парка
4.2 Основные погрешности
4.3 Исследование влияния погрешности комплектующего оборудования
на точность проведения расходных операций
4.4 Дополнительные погрешности
4.5 Выводы по главе
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАКЕТНОГО И ОПЫТНОГО ОБРАЗЦОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ОПЕРАЦИЯМИ СЛИВА И НАЛИВА
5.1 Экспериментальные исследования процессов акустического контроля параметров жидких сред в лабораторных условиях
5.2 Экспериментальные исследования и испытания опытного образца устройства контроля и управления операциями слива и налива.
5.3 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ
В соответствии с «Энергетической стратегией России на период до 2030 года» (утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715-р) стратегической целью инновационной и научно-технической составляющей государственной энергетической политики является создание устойчивой национальной инновационной системы в сфере энергетики для обеспечения российского топливно-энергетического комплекса высокоэффективными отечественными технологиями и оборудованием, научно-техническими и инновационными решениями в объемах, необходимых для поддержания энергетической безопасности страны [1].
Предприятия топливно-энергетического комплекса оснащены взаимосвязанными резервуарами для хранения или накопления жидких энергоносителей (нефтепродуктов, химических продуктов, воды и др.) оборудованными технологическими трубопроводами, запорной арматурой, насосными установками для внутрипарковых перекачек и средствами автоматизации [2]. Для учета количества энергоносителей при внутрипарковых и внешних перекачках резервуарные парки оснащаются устройствами контроля и управления. Существующие разработки не удовлетворяют современным требованиям по точности и быстродействию осуществления контроля, дорогостоящи и используют комплексы оборудования, каждое из которых требует отдельной установки, калибровки и обслуживания.
Задача организации контроля нескольких параметров жидких энергоносителей при использовании одного комплексного устройства актуальна не только на предприятиях нефтеперерабатывающей направленности, но также в пищевой и медицинской промышленности. Акустический контроль показателей жидких сред служит принципиальной

Для технической реализации патента необходимо проведение дополнительных теоретических и экспериментальных исследований, связанных с математическим анализом допущений и физической реализуемости предложенного способа, который приводится в разделе 2.3.
Важной проблемой в развитии систем мониторинга резервуарных парков является создание новых датчиков комплексного измерения параметров углеводородных продуктов. В частности из рисунка 1.3 видно, что для создания системы мониторинга необходимо использовать отдельные датчики уровня, температуры и плотности нефтепродукта, что увеличивает габариты измерительных зондов, уменьшает их надежность и ремонтопригодность. В рамках решения указанной проблемы предлагается конструкция датчика, в которой совмещается функции измерения уровня и плотности нефтепродукта с помощью зондирования поверхности акустическим сигналом [22-24, 56-58], конструкция устройства для проведения акустических измерений приведена на рисунке 1.5.
Подана заявка на полезную модель [71]. В полости резервуара устанавливается устройство для проведения акустических измерений (рисунок 1.5), которое состоит из волновода 1, размещенного в горизонтальной плоскости распространения импульса (параллельно дну резервуара) и волновода 2, размещенного в вертикальной плоскости распространения импульсов (перпендикулярно дну резервуара). В полость волновода 1 устанавливается акустический датчик (пьезоэлектрический преобразователь) 3, который является одновременно излучателем и приемником сигналов. На стыке открытых концов волноводов 1 и 2 устанавливается зеркальная пластина для отражения импульсов из горизонтальной плоскости распространения в вертикальную и обратно.
Между открытым концом волновода 1 и отражающей пластиной существует технологическое отверстие, предназначенное для свободного хода продукта в полости волноводов. Генератор 5 выдает зондирующие импульсы на акустический датчик 3, вернувшийся отраженный сигнал