 |
Устройство лабораторного стенда и принцип его работы
|
|
|
|
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ РАДАРНОГО УРОВНЕМЕРА
Методическое указание к лабораторной работе
по дисциплине “Проектирование и эксплуатация нефтехранилищ и АЗС”
для студентов специальности 130501
“Проектирование, сооружение и эксплуатация
газонефтепроводов и газонефтехранилищ”
Санкт - Петербург
УДК 622.002.5.004.62(075.80)
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ РАДАРНОГО УРОВНЕМЕРА. Методическое указание к лабораторной работе по дисциплине “Проектирование и эксплуатация нефтехранилищ и АЗС” / Коршак А.А., Дзарданов О.И., Подавалов И.Ю.; Санкт-Петербургский государственный горный институт (ТУ), СПб, 2010, 14 с.
Методическое указание предназначено для студентов специальности 130501 “Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ” очной формы обучения. В ней даны краткие теоретические данные, описан принцип действия лабораторной установки, дана методика проведения экспериментов и обработки результатов.
Табл. 02, ил. 05, Библиогр.: 000 назв.
Научный редактор проф. А.А. Коршак
© Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова,
2010 г.
Содержание
1. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ.. 4
2. УСТРОЙСТВО ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА И ПРИНЦИП ЕГО РАБОТЫ.. 7
3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ.. 9
4. ПРОСМОТР ТРЕНДОВ.. 11
5. ЗАДАНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ.. 12
6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.. 14
7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.. 14
8. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ.. 14
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
Уровнемеры - это устройства, предназначенные для определения уровня любого вида жидкостей в открытых и закрытых резервуарах.
Уровнемеры могут применяться как самостоятельные устройства, так и в составе системы автоматического управления контроля. Для измерения уровня жидкости применяют поплавковые, буйковые, гидростатические, ультразвуковые, акустические, радиоизотопные и емкостные уровнемеры.
|
|
|
В поплавковых уровнемерах имеется плавающий на поверхности жидкости поплавок, в результате чего измеряемый уровень преобразуется в перемещение поплавка. В таких приборах используется легкий поплавок, изготовленный из коррозионно-стойкого материала.
В буйковых уровнемерах применяется неподвижный погруженный в жидкость буек. Принцип действия буйковых уровнемеров основан на том, что на погруженный буек действует со стороны жидкости выталкивающая сила. По закону Архимеда эта сила равна весу жидкости, вытесненной буйком. Количество вытесненной жидкости зависит от глубины погружения буйка, т. е. от уровня в емкости.
Работа гидростатических уровнемеров основана на том, что в жидкости существует гидростатическое давление, пропорциональное глубине, т. е. расстоянию от поверхности жидкости. Поэтому для измерения уровня гидростатическим способом могут быть использованы приборы для измерения давления или перепада давлений.
Работа емкостных уровнемеров основана на различии диэлектрической проницаемости жидкостей. Простейший первичный преобразователь емкостного прибора представляет собой электрод (металлический стержень или провод), расположенный в вертикальной металлической трубке. Стержень вместе с трубой образуют конденсатор. Емкость такого конденсатора зависит от уровня жидкости, так как при его изменении от нуля до максимума диэлектрическая проницаемость будет изменяться от диэлектрической проницаемости воздуха до диэлектрической проницаемости жидкости.
Радиоизотопные уровнемеры применяют для измерения уровня жидкостей в закрытых емкостях. Их действие основано на поглощении у-лучей при прохождении через слой вещества. В радиоизотопном уровнемере источник и приемник излучения подвешены на стальных лентах, на которых они могут перемещаться в трубах по всей высоте бака. Ленты намотаны на барабан, приводимый в движение реверсивным электродвигателем.
|
|
|
Действие ультразвуковых и акустических уровнемеров основано на измерении времени прохождения импульса ультразвука от излучателя до поверхности жидкости и обратно. При приеме отраженного импульса излучатель становится датчиком. Если излучатель расположен над жидкостью, уровнемер называется акустическим; если внутри жидкости — ультразвуковым. В первом случае измеряемое время будет тем больше, чем ниже уровень жидкости, во втором — наоборот.
Радарные уровнемеры - это наиболее современный тип уровнемеров, принцип действия которых основан на радиолокационном методе измерения дальности объекта наблюдения, т.е. на облучении контролируемой поверхности радиоволнами и приеме отраженного радиосигнала. Подобный способ измерения позволяет добиться наиболее высокой точности измерений и независимости от состава и характеристик измеряемой среды. Радарные уровнемеры обладают повышенной чувствительностью, что позволят измерять небольшие изменения уровня.
Основные производители радарных уровнемеров это: шведский концерн – Saab Tank Control, голландский ENRAF, венгерский MMG-AM, российские марки «Вертикаль», «Утро-2», «Утро-3», УЭМ-1, УГР-1М, «Уровень» и уровнемеры типа УДУ, а так же системы «Радиус-М», «Кор-Вол», «Квант», АСУН УИР и др.
Эти уровнемеры предназначены для измерения уровня жидкостей в резервуарах хранилищ нефти, сжиженных газов и продуктов нефтепереработки.
Предъявляемые к уровнемерам требованияопределяют состав и степень сложности приемопередающего устройства, а также алгоритмов обработки сигналов. Так, для повышения точности измерения применяется дополнительный – опорный или калибровочный – канал в приемопередающем устройстве. Для учета воздействия температуры на показания прибора в состав уровнемеров включают системы контроля температуры и коррекции показаний по результатам контроля. В конструкциях уровнемеров, работающих в химически агрессивной среде, применяют специальные коррозионно-стойкие материалы, а в уровнемерах, работающих во взрывоопасных зонах – упрочненные взрывонепроницаемые кожухи и т.д.
|
|
|
При постоянстве скорости и прямолинейности распространения радиоволн расстояние B между излучателем и отражающей поверхностью зависит от времени распространения радиоволн от антенны до объекта и обратно TЗ (времени запаздывания)
| B=0,5·C·TЗ , | (1) |
где С – скорость распространения радиоволн в свободном пространстве, равная скорости света.
Уровнемеры используют частотный метод определения дальности, при котором время запаздывания определяется путем измерения разности частот сигналов – излучаемого и принятого.
Если время TЗ много меньше периода модуляции по частоте 
, а разностная частота Fp много больше частоты модуляции, то справедлива формула
B=  ,
| (2) |
где 
– девиация частоты.
Измерение уровня нефти и нефтепродукта в резервуарах должно проводиться с помощью стационарных уровнемеров в соответствии с инструкцией по эксплуатации таких устройств, обеспечивающих точность определения массы в соответствии с ГОСТ 26976 (погрешность измерения уровня стационарными уровнемерами ±3 мм для применения в приемо-сдаточных операциях и ±10 мм для оперативного учета - в соответствии с МИ 2105).
Оперативные измерения уровня нефти и нефтепродукта в процессе заполнения или опорожнения резервуара должны проводиться не реже чем через каждые два часа.
При приемо-сдаточных операциях измерение уровня в резервуаре проводят после отстоя нефти и нефтепродукта продолжительностью не менее двух часов с момента окончания заполнения. Если результаты измерений отличаются на 1 мм, то в качестве результата измерения принимается их среднее значение. Если полученное расхождение измерений более 1 мм, измерения повторяют еще дважды и берут среднее по трем наиболее близким измерениям.
Цель лабораторной работы – определение погрешности измерения объема жидкости в модельном резервуаре в процессе заполнения - опорожнения
УСТРОЙСТВО ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА И ПРИНЦИП ЕГО РАБОТЫ
|
|
|
Назначение стенда – Лабораторная установка ЛСУР (в дальнейшем установка) предназначена для определения погрешности измерения уровня жидкости в модели резервуара при операциях закачки-откачки, а также для изучения закономерностей её изменения в зависимости от уровня жидкости в данном резервуаре.
Установка представляет собой комплекс, включающий модель резервуара в виде стеклянной трубы диаметром мм, радарный уровнемер, насосы (основной и резервный) с регулируемой частотой вращения, расходомеры жидкости и газа, емкость для рабочей жидкости, трубопроводную обвязку, а также запорно-регулирующую арматуру.
Общий вид установки приведён на рисунке 1.
Она включает технологический блок, установленный на ролики 8, обеспечивающие удобство его перемещения. На блоке установлен ПК с сенсорным экраном 4. Для удобства ввода числовых значений и просмотра трендов, к ПК подключена цифровая клавиатура 5, совмещённая с манипулятором «мышь». При помощи насосов вода перекачивается из бака 6 в контрольный резервуар 2, снабжённый радарным уровнемером 1. При этом расход подаваемой в контрольный резервуар воды контролируется при помощи расходомера 6,а вытесненного из него газа - при помощи расходомера 3. Маркировка на узлах соответствует позиционным обозначениям в схеме.
Рис.1. Общий вид установки
Взаимодействие с установкой состоит в задании состояния исполнительных устройств и считывании показаний датчиков. Изменение показаний датчиков во времени, возможно просмотреть в режиме отображения трендов.
|
|
|
