Универсальное устройство для определения уровней различных жидкостей в резервуарах
Предполагаемая полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к средствам определения уровня жидкости, и может быть применена в нефтяной промышленности для определения уровня подтоварной воды в резервуарах с нефтью и вязкими нефтепродуктами.
Решение указанной задачи достигается тем, что к рулетке с измерительной лентой при помощи кронштейна крепится пустотелый цилиндр, внутри которого на нижнем конце жестко закреплен груз. Груз служит для придания вертикального положения цилиндру на границе раздела фаз вода-нефть. Вес цилиндра и груза подбирается с учетом плотностей воды и нефти с таким расчетом, чтобы цилиндр при погружении проходил слой нефти и останавливался на границе раздела фаз. Необходимо отметить, что плотность нефти отличается от плотности воды.
Определение уровня воды происходит при достижении цилиндром верхнего слоя воды, при этом начало измерительной ленты соответствует границе раздела фаз. Нефть, находящаяся в резервуаре, обволакивает измерительную ленту рулетки от границы раздела фаз до верхнего слоя нефти. Определение уровня воды производится вычитанием от значения базовой высоты резервуара Н 0 показания, полученного на замерной ленте рулетки от верхнего края резервуара до уровня воды H1. При этом, количество нефти измеряется от нулевого значения на замерной ленте до верхнего слоя нефти Н2.
Предполагаемая полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к средствам определения уровня жидкости, и может быть применена в нефтяной промышленности для определения количества подтоварной воды в резервуарах, предназначенных для приема, хранения и выдачи нефти и вязких нефтепродуктов.
Для определения наличия воды на дне резервуара может использоваться металлический переносной пробоотборник [1]. Пробоотборники изготавливаются емкостью 1,1 и 0,5 л. Пробоотборник вместимостью 1,1 литра имеет наклонную крышку, расположенную на вращающейся оси. Края крышки плотно пригнаны к стенке цилиндра во избежание пропуска нефтепродуктов. На крышке имеются кольца для спусковых тросов и втулка - для крепления ленты рулетки. Для отбора донной пробы пробоотборник опускают на 250 мм выше днища резервуара. Затем открывают крышку, заполняют пробоотборник и поднимают его.
Недостатком этого устройства является низкая точность определения количественного содержания воды в резервуаре, а также отсутствие возможности определения при уровне воды в резервуаре менее 250 мм.
Известно универсальное устройство для определения уровня воды и нефтепродукта в резервуарах вместимостью до 100 м 3 [2]. Устройство содержит основной метршток меньшего диаметра, с нанесенной на него водочуствительной пастой, дополнительный метршток большего диаметра, установленный в опоре, которая жестко связана с основным метрштоком. При этом метршток большего диаметра имеет возможность перемещения относительно основного метрштока.
Недостатком этого устройства является низкая эффективность при применении в резервуарах вместимостью более 100 м 3, а также трудности с перевозкой устройства к месту применения.
Также известно устройство для определения уровня подтоварной воды в резервуаре [3]. Данное устройство содержит мерный лот с нанесенной на него водочуствительной пастой, который помещен в пустотелый внутренний цилиндр с продольной прорезью для поступления нефтепродукта. Внутренний цилиндр герметично установлен внутри внешнего цилиндра. Необходимо отметить, что внешний цилиндр имеет возможность перемещения относительно внутреннего цилиндра с помощью троса. Недостатками данного устройства являются: сложность изготовления и трудоемкость производства измерения, а также низкая эффективность применения при наличии большого уровня воды.
Наиболее близким по технической сущности предполагаемой полезной модели является устройство для определения уровня жидкости в резервуарах [4], включающее гибкую металлическую рулетку (ГОСТ 7502-89) длинной 10, 20, 30 метров с шириной ленты 10-12 мм с закрепленным в нижней части мерным лотом. Лот служит для натяжения ленты рулетки при замере
взлива нефтепродукта и для нанесения водочувствительной пасты с целью определения количества подтоварной воды в резервуаре.
Недостатком этого устройства является тот факт, что при опускании лота нефть обволакивает пасту и не дает ей взаимодействовать с водой. Аналогичный процесс происходит и при поднимании лота со дна резервуара.
Предполагаемая полезная модель решает задачу повышения эффективности определения уровня подтоварной воды в резервуарах с нефтью (нефтяной жидкостью) и вязкими нефтепродуктами.
Решение указанной задачи достигается тем, что вместо лота к измерительной ленте рулетки с помощью кронштейна прикрепляется пустотелый цилиндр. Внутри цилиндра к основанию жестко прикреплен груз. Груз служит для поддержания цилиндра в вертикальном положении на границе фаз исследуемых жидкостей. В нефтяной промышленности наибольший интерес вызывает определение воды в резервуаре с нефтью. Поэтому вес цилиндра и вес груза подбираются с учетом плотности нефти и плотности воды. При этом необходимо учитывать, что плотности нефти и воды имеют различные значения.
Подбор цилиндра и груза осуществляется с учетом условий нулевого погружения.
где Q
- выталкивающая сила, действующая на цилиндр, Н;
Р1 - вес цилиндра, Н;
Р 2 - вес груза, Н;
q - ускорение свободного падения Н/кг;
YB - объем цилиндра, находящийся в воде, м3;
YH - объем цилиндра, находящийся в нефти, м3 ;
В, H - плотности воды и нефти соответственно кг/м3.
При этом вес груза определяется из выражения:
Определение уровня воды происходит после достижения цилиндром границы фаз нефть-вода. Цилиндр за счет подобранной массы проникает через слой нефти и с помощью груза принимает вертикальное положение в верхнем слое подтоварной воды. При этом начало цифровых значений рулетки соответствует границе раздела фаз нефть-вода. Определение уровня воды (нефти) производится по показанию замерной рулетки. Данное значение рулетки будет показывать расстояние от верхнего края резервуара до уровня воды H1. С целью определения количества воды, необходимо от значения базовой высоты резервуара Н 0 отнять полученное ранее значение H1 . Уровень нефтяной жидкости рассчитывается по значению на замерной рулетке, оставленному верхним слоем нефти Н2 .
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность определения уровня подтоварной воды в резервуаре с нефтью и вязкими нефтепродуктами, а также упрощается конструкция предлагаемого устройства.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2), на которых изображено устройство в разрезе и в резервуаре для хранения нефти.
Устройство содержит рулетку 1 с ручкой 2 и замерной лентой 3. На замерную рулетку с помощью кронштейна 4 крепится цилиндр 5. Внутри цилиндра к основанию жестко крепиться груз 6.
Универсальное устройство работает следующим образом. Цилиндр при помощи ручки рулетки 1 через замерной люк 7 опускается в резервуар 8, при этом он за счет своего веса достигает границы раздела фаз нефть-вода 9. С помощью груза цилиндр принимает вертикальное положение, при этом начало замерной ленты совпадает с границей раздела фаз. Определение уровня воды производится вычитанием от значения базовой высоты резервуара Н0 показания, полученного на замерной ленте рулетки H 1.
Необходимо отметить, что предложенное устройство будет работать и в средах других жидкостей, например, вода - мазут, вода - печное топливо. При этом значения веса цилиндра и груза будут рассчитываться исходя из плотностей применяемых жидкостей.
Литература
1. В.Г.Коваленко и др. Автозаправочные станции: Оборудование. Эксплуатация. Безопасность. СПб.: НПИКЦ, 2003 - 280 с.
2. Патент на полезную модель №48058. Универсальное устройство для определения уровня воды и нефтепродукта в резервуарах вместимостью до 100 м.
3. Патент на полезную модель №46352. Устройство для определения уровня подтоварной воды в резервуаре.
4. Бондарь В.А. и др. Операции с нефтепродуктами. Автозаправочные станции. М.: Паритет, 1999. С.205-207.
Универсальное устройство для определения уровней различных жидкостей в резервуарах, содержащее рулетку с измерительной лентой и цилиндром, отличающееся тем, что внутри пустотелого цилиндра жестко закреплен груз, который служит для придания цилиндру вертикального положения на границе раздела жидкостей, необходимо отметить, что вес цилиндра и вес груза рассчитываются с учетом различных значений плотностей в данном случае воды и нефти по формулам
где Q - выталкивающая сила, действующая на цилиндр, Н;
Р1 - вес цилиндра, Н;
Р 2 - вес груза, Н;
q - ускорение свободного падения Н/кг;
YB - объем цилиндра, находящийся в воде, м 3;
YH - объем цилиндра, находящийся в нефти, м 3;
В, H - плотности воды и нефти соответственно, кг/м 3.
