Устройство для учета топлива на автозаправочной станции

 

Полезная модель относится к измерению массы жидкостей, в частности топлива, поставляемого на автозаправочную станцию (АЭС) и реализуемого потребителю через ее топливно-раздаточную колонку (ТРК). Технический результат от использования полезной модели заключается в создании устройства, обеспечивающего учет поступающего и отпускаемого через ТРК топлива по массе, рассчитанной независимо от его температуры и плотности. Предложено устройство для учета топлива на АЭС, включающее топливно-раздаточную колонку с устройством управления и с установленными на его нагнетательном трубопроводе насосом, отсекателем подачи топлива, преобразователем температуры текущего расхода топлива, импульсным объемным счетчиком, силовым блоком; первый электронный вычислитель со своим микроконтроллером и корректором доз; второй электронный вычислитель со своим микроконтроллером, своим блоком учета остатка топлива в резервуаре, своим сумматором и своим блоком сравнения; а также датчик температуры топлива, плотномер и уровнемер, установленные в резервуаре для хранения топлива; панель индикации; задатчик объема отпускаемого топлива; считывающее устройство в виде компьютерного блока с печатающим устройством; и блок сравнения импульсов, при этом, первые входы микроконтроллеров первого и второго электронных вычислителей связаны с датчиком температуры топлива в резервуаре, вторые входы этих микроконтроллеров соединены с плотномером, и микроконтроллер первого электронного вычислителя своим третьим входом связан со вторым выходом микроконтроллера компьютерного блока, а четвертый вход микроконтроллера первого электронного вычислителя соединен с первым выходом задатчика объема топлива, и единственный выход микроконтроллера первого электронного вычислителя связан с первым входом блока сравнения импульсов в устройстве управления, а корректор доз первого электронного вычислителя своим первым входом соединен с импульсным объемным счетчиком, вторым своим входом этот корректор доз связан с преобразователем температуры текущего расхода топлива и третий вход корректора доз соединен с третьим выходом микроконтроллера компьютерного блока, а первый выход корректора доз связан со вторым входом блока сравнения импульсов в устройстве управления, второй выход корректора доз соединен со вторым входом сумматора второго электронного вычислителя, а третий выход корректора доз связан с первым входом микроконтроллера компьютерного блока, а микроконтроллер второго электронного вычислителя своим третьим входом связан с уровнемером, четвертым своим входом он связан с блоком сравнения второго электронного вычислителя, и своим первым выходом микроконтроллер второго электронного вычислителя соединен с первым входом сумматора второго электронного вычислителя, а вторым своим выходом этот микроконтроллер второго электронного вычислителя соединен с входом блока учета остатка топлива в резервуаре второго электронного вычислителя, и единственный вход-выход этого микроконтроллера второго электронного вычислителя связан с единственным выходом-входом микроконтроллера компьютерного блока, а блок сравнения второго электронного вычислителя своим первым входом связан с выходом блока учета остатка топлива в резервуаре, и своим вторым входом этот блок сравнения второго электронного вычислителя соединен с единственным выходом сумматора второго электронного вычислителя, а задатчик объема топлива своим единственным входом связан с первым выходом микроконтроллера компьютерного блока и вторым своим выходом он соединен с панелью индикации и силовой блок своим входом связан с выходом блока сравнения импульсов, а своим вторым входом он связан с четвертым выходом компьютерного блока.

Полезная модель относится к конструкциям по измерению и учету массы жидкостей, в частности топлива, поступающего на автозаправочную станцию (АЗС) и реализуемого потребителю через топливно-раздаточную колонку (ТРК) автозаправочной станции.

Известно устройство для учета топлива, включающее датчик угловой скорости, электронный вычислитель, сумматор импульсов, в качестве которого применяют интегрирующий блок, насос и отсекатель отпуска топлива (RU, патент РФ №2153652, от 11.02.1994, опубл. 27.07.2000.). Это известное устройство позволяет без привлечения дополнительных устройств напрямую определять массовый расход отпускаемого потребителю топлива.

Однако применение в составе ТРК массомеров вместо объемных счетчиков ведет к значительному удорожанию стоимости ТРК в 2-2,5 раза (до 100 тыс. $), поэтому отечественные производители отказываются рассматривать предложения о применении в составе ТРК массомеров. Кроме того, в стоимостном выражении цена топлива в единицах массы (за 1 кг) выше, чем его цена в единицах объема (за 1 литр), поэтому этот фактор оказывает психологически отрицательное воздействие на потребителя и способен, как показали маркетинговые исследования в Северной Америке (США и Канада), снизить объем продаж топлива.

Вместе с тем, применение специальных массовых расходомеров требует больших расходов по их эксплуатации, частой их поверки и корректировки, что, всякий раз, влечет за собой остановку работы ТРК.

Кроме того, применение массомеров в составе ТРК полностью не решает задачу упрощения учета топлива на АЭС, т.к. не позволяет учитывать и контролировать массу поступающего топлива в ее резервуар.

Известно также устройство для учета расхода топлива, включающее датчик исходной температуры топлива и плотномер, установленные в резервуаре для хранения топлива; пропускное устройство с установленными на его нагнетательном трубопроводе насосом, отсекателем подачи топлива, преобразователем температуры текущего расхода топлива, объемным счетчиком; силовой блок, электрически связанный с насосом и отсекателем топлива; электронный вычислитель с микроконтроллером и его блоком памяти, формирователем импульсов, корректором доз, связанным с преобразователем температуры текущего расхода топлива и объемным счетчиком, связанным, в свою очередь, с микроконтроллером; панель индикации (Патент №2199091, приор. 06.12.2000 г., опубл. 20.02.2003 г., бюлл. №5).

Однако это устройство не содержит конструктивных элементов, позволяющих вести учет расхода заданного объема топлива по соответствующей ему массе, независимо от изменяющейся температуры и плотности топлива при его отпуске, а также учитывать и контролировать массу поступающего в резервуар топлива.

Известно также наиболее близкое к заявляемому устройство для учета топлива, включающее пропускное устройство в виде топливно-раздаточной колонки с устройством управления и с установленными на его нагнетательном трубопроводе насосом, отсекателем подачи топлива, преобразователем температуры текущего расхода топлива, импульсным объемным счетчиком, силовым блоком, электрически связанным с насосом, отсекателем подачи топлива и устройством управления топливно-раздаточной колонки; первый электронный вычислитель со своим микроконтроллером и корректором доз, связанным с преобразователем температуры текущего расхода топлива и импульсным объемным счетчиком; а также датчик температуры топлива и плотномер, установленные

в резервуаре для хранения топлива и связанные с микроконтроллером первого электронного вычислителя; панель индикации; задатчик объема отпускаемого топлива, связанный с микроконтроллером первого электронного вычислителя, а также с панелью индикации; считывающее устройство и блок сравнения, подключенный к панели индикации и к силовому блоку (Патент РФ №2241210, приоритет от 22.01.2004 г.)

Это устройство обеспечивает учет расхода заданного объема топлива через ТРК по соответствующей ему массе, независимо от изменяющейся температуры и плотности топлива при его отпуске.

Однако это наиболее близкое к заявляемому устройство не обеспечивает контроль массы заливаемого в резервуар АЭС топлива, а также балансовый учет всей массы топлива на АЗС, заливаемой в резервуар и отпускаемой потребителям через ТРК.

Полезной моделью решается задача обеспечения оперативного массового учета топлива на автозаправочной станции, воплощенного в устройстве, обеспечивающем учет по массе поступающего и отпускаемого топлива на АЗС, а также расширения технологических и эксплуатационных возможностей известных устройств для учета топлива на автозаправочных станциях.

Технический результат от использования полезной модели заключается в создании устройства, позволяющего контролировать уровень остатка топлива в резервуаре после залива в резервуар каждой очередной порции топлива, определять окончание процесса стабилизации объема смеси топлива в резервуаре, а затем сразу же рассчитывать массу стабилизированной по объему смеси топлива в резервуаре и фактическую массу очередной порции топлива, залитой в резервуар, сравнивать ее с массой очередной порции топлива из накладной поставщика топлива, и производить учет по массе как поступающего на АЗС топлива, так и отпущенного через ТРК.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для учета топлива на автозаправочной станции, как и в наиболее близком

к нему, содержащем пропускное устройство в виде топливно-раздаточной колонки с устройством управления и с установленными на его нагнетательном трубопроводе насосом, отсекателем подачи топлива, преобразователем температуры текущего расхода топлива, импульсным объемным счетчиком, силовым блоком, электрически связанным с насосом, с отсекателем подачи топлива и с устройством управления топливно-раздаточной колонки; первый электронный вычислитель со своим микроконтроллером и корректором доз, связанным с преобразователем температуры текущего расхода топлива и импульсным объемным счетчиком; а также датчик температуры топлива и плотномер, установленные в резервуаре для хранения топлива и связанные с микроконтроллером первого электронного вычислителя; панель индикации; задатчик объема отпускаемого топлива, связанный с микроконтроллером первого электронного вычислителя, а также с панелью индикации; считывающее устройство и блок сравнения импульсов, подключенный к панели индикации и к силовому блоку, ... оно дополнительно снабжено уровнемером, установленным в резервуаре, и вторым электронным вычислителем со своим микроконтроллером, своим блоком учета остатка топлива в резервуаре, своим сумматором и своим блоком сравнения, а в качестве считывающего устройства применен компьютерный блок с печатающим устройством, при этом, первые входы микроконтроллеров первого и второго электронных вычислителей связаны с датчиком температуры топлива в резервуаре, вторые входы этих микроконтроллеров соединены с плотномером, и микроконтроллер первого электронного вычислителя своим третьим входом связан со вторым выходом микроконтроллера системного блока компьютера, а четвертый вход микроконтроллера первого электронного вычислителя соединен с первым выходом задатчика объема топлива, и единственный выход микроконтроллера первого электронного вычислителя связан с первым входом блока сравнения в устройстве управления, а корректор доз первого электронного вычислителя своим первым входом соединен с импульсным объемным счетчиком, вторым

своим входом этот корректор доз связан с преобразователем температуры текущего расхода топлива и третий вход корректора доз соединен с третьим выходом микроконтроллера системного блока компьютера, а первый выход корректора доз связан со вторым входом блока сравнения в устройстве управления, второй выход корректора доз соединен со вторым входом сумматора второго электронного вычислителя, а третий выход корректора доз связан с первым входом микроконтроллера компьютерного блока, а микроконтроллер второго электронного вычислителя своим третьим входом связан с уровнемером, четвертым своим входом он связан с блоком сравнения второго электронного вычислителя, и своим первым выходом микроконтроллер второго электронного вычислителя соединен с первым входом сумматора второго электронного вычислителя, а вторым своим выходом этот микроконтроллер второго электронного вычислителя соединен с входом блока учета остатка топлива в резервуаре второго электронного вычислителя, и единственный вход-выход этого микроконтроллера второго электронного вычислителя связан с единственным выходом-входом микроконтроллера компьютерного блока, а блок сравнения второго электронного вычислителя своим первым входом связан с выходом блока учета остатка топлива в резервуаре, и своим вторым входом этот блок сравнения второго электронного вычислителя соединен с единственным выходом сумматора второго электронного вычислителя, а задатчик объема топлива своим единственным входом связан с первым выходом микроконтроллера компьютерного блока и вторым своим выходом он соединен с панелью индикации и силовой блок своим входом связан с выходом блока сравнения импульсов, а своим вторым входом он связан с четвертым выходом компьютерного блока.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

Фиг.1 - блок-схема устройства для учета топлива на АЗС;

Фиг.2 - принципиальная схема устройства для учета топлива на АЗС.

Устройство для учета расхода топлива (фиг.1 и фиг.2) содержит датчик температуры топлива 1 в виде поверхностного платинового малоинерционного

термометра сопротивления; стационарный плотномер 2 с пределами абсолютной погрешности не более ±0,5 кг/м3, и уровнемер 3, установленные в резервуаре, предназначенном для хранения топлива; пропускное устройство в виде топливо - раздаточной колонки (ТРК) 4 с трубопроводом 5 для подачи к ней топлива из резервуара и устройством управления 6; а также первый и второй электронные вычислители соответственно 7 и 8 и компьютерный блок 9 с печатающим устройством.

Топливо - раздаточная колонка (ТРК) 4 (фиг.1) включает механический блокиратор подачи топлива 10, силовой блок 11 с насосом 12 и отсекателем подачи топлива 13, электрический преобразователь температуры текущего расхода топлива 14 и импульсный объемный счетчик 15, один электрический импульс которого соответствует отпускаемой им объемной дозе в 10 млл.

Устройство управления 6 (фиг.2) включает задатчик объема отпускаемого потребителю топлива 16, связанный своим единственным входом через соответствующий порт 31 с первым выходом микроконтроллера 25, и блок сравнения импульсов 17, связанный с панелью индикации 18. Задатчик объема отпускаемого потребителю топлива 16 связан с панелью индикации 18 своим вторым выходом.

Первый электронный вычислитель 7 предназначен для учета массы отпускаемого потребителю топлива через ТРК. Он включает в себя корректор доз 19, корректирующий при отпуске топлива потребителю каждый импульс объемного счетчика 15 в соответствии со стандартными условиями, и свой микроконтроллер 20, рассчитывающий параметры топлива, отпускаемого из резервуара по заказу потребителя.

Второй электронный вычислитель 8 (фиг.1, 2) предназначен для учета стабилизации объема топлива в резервуаре АЗС после залива в него очередной порции топлива. Он включает в себя свой микроконтроллер 21, свой сумматор 22, свой блок учета остатка топлива в резервуаре 23 и свой блок сравнения 24.

Компьютерный блок 9 (фиг.1, 2) предназначен для введения в заявляемое устройство постоянных данных: средней стандартной плотности заливаемого в резервуар вида топлива, стандартной температуры и объема дозы объемного счетчика, а также для учета масс очередных порций топлива, заливаемых в резервуар АЗС и ведения балансового учета поступления топлива в резервуар АЗС и его отпуска из ТРК (суточный, месячный и т.д.), и, кроме того, для обеспечения, в случае необходимости, остановки и запуска ТРК через свои соответствующие порты.

Компьютерный блок 9 включает свой системный блок (не показан), оснащенный микроконтроллером 25, монитор 26, клавиатуру с манипулятором для ввода команд 27. Этот компьютерный блок 9 подключен к печатающему устройству 28.

Первые входы микроконтроллеров первого 7 и второго 8 электронных вычислителей связаны с датчиком температуры 1 топлива в резервуаре, а вторые входы этих микроконтроллеров соединены с плотномером 2.

Микроконтроллер 20 первого электронного вычислителя 7 своим третьим входом связан со вторым выходом микроконтроллера 25 системного блока компьютера 9 через порты 30, а четвертый вход микроконтроллера 20 соединен с первым выходом задатчика объема топлива 16 и единственный выход этого микроконтроллера 20 связан с первым входом блока сравнения импульсов 17 в устройстве управления 6.

Корректор доз 19 первого электронного вычислителя 7 своим первым входом соединен с импульсным объемным счетчиком 15, вторым своим входом он связан с преобразователем температуры текущего расхода топлива 14, а третий его вход соединен с третьим выходом микроконтроллера 25 компьютерного блока 9. Первый выход корректора доз 19 связан со вторым входом блока сравнения 17 в устройстве управления 6, второй выход корректора доз 19 соединен со вторым входом сумматора 22 второго электронного вычислителя 8, а третий выход корректора доз 19 связан с первым входом микроконтроллера 25 компьютерного блока 9.

Микроконтроллер 21 второго электронного вычислителя 8 своим третьим входом связан с уровнемером 3, а своим четвертым входом он соединен с блоком сравнения 24 второго электронного вычислителя 8. Первым своим выходом этот микроконтроллер 21 связан с первым входом сумматора 22 второго электронного вычислителя 8, а своим вторым выходом микроконтроллер 21 он соединен с входом блока учета остатка топлива в резервуаре 23 второго электронного вычислителя 8. Единственный вход-выход этого микроконтроллера 21 связан с единственным выходом-входом микроконтроллера 25 компьютерного блока 9.

Блок сравнения 24 второго электронного вычислителя 8 связан своим первым входом с выходом блока учета остатка топлива в резервуаре 23, а своим вторым входом он соединен с единственным выходом сумматора 22 второго электронного вычислителя 8.

Силовой блок 11 своим первым входом связан с выходом блока сравнения импульсов 17, а вторым своим входом он соединен через порт 29 с четвертым выходом микроконтроллера 25, и своим первым и вторым выходами он связан соответственно с насосом 12 и отсекателем подачи топлива 13.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Вначале по таблице 1 определяют среднее значение плотности остатка отпускаемого вида топлива в резервуаре для его хранения при стандартных условиях: атмосферном давлении и стандартной температуре (например, 15°С), и принимают это среднее значение плотности топлива за расчетную условно-постоянную плотность топлива, содержащегося в единице его объема, условно принятого за «литр постоянного веса» (1 Лпв) и являющегося расчетной единицей учета за литр заказанного потребителем топлива, отпускаемого ему через топливно-раздаточную колонку автозаправочной станции. Отсюда следует, что при стандартных условиях масса одного литра топлива постоянного веса численно равна значению плотности этого вида топлива М1лпвст.ср.

Например, для бензина АИ 92-98 значение средней стандартной плотности соответствует 750,0 кг/м3, значит масса одного «литра постоянного веса» для этого бензина будет: М1лпв=750,0 кг.

Таблица 1
Продукт15min кг/дм315max кг/дм315у кг/дм3Усредненная масса 1 Лпв, кгМасса 1 Лпв=Мц, кг
Бензин А760,7000,7500,7250 0,72500,725
Бензин АИ 92-980,720 0,7750,74750,74750,750
Диз. топливо0,8200,845 0,83250,83250,830

Применяя при определении количества отпускаемого через ТРК топлива такую единицу, как «Литр постоянного веса» (Лпв), всякий раз, независимо от температуры и плотности отпускаемого топлива, отпущенный потребителю «условный объем» (в Лпв) будет иметь одну и ту же массу и стоимость. А отпущенный «реальный» объем будет иметь массу, стоимостью равной сумме, оплаченной потребителем.

Все постоянные величины для отпускаемого вида топлива: величина расчетной условно-постоянной плотности топлива, величина его стандартной температуры и значение постоянной объемной дозы счетчика текущего расхода топлива, вносят в микроконтроллер 25 компьютерного блока 9 с помощью клавиатуры 27. Затем все эти величины направляют из микроконтроллера 25 в микроконтроллеры 20 и 21 первого и второго электронных вычислителей 7 и 8. Кроме того, из микроконтроллера 25 в корректор доз 19 вносят значение стандартной температуры отпускаемого потребителю топлива.

Затем замеряют исходные параметры остатка топлива в резервуаре от залива в него предыдущей порции топлива: датчиком температуры 1 замеряют его температуру, плотномером 2 - его плотность, и вносят эти значения в блоки памяти микроконтроллеров 20 и 21.

После этого уровнемером 3 замеряют уровень остатка топлива в резервуаре от залива в него предыдущей порции топлива, вносят его значение в блок памяти микроконтроллера 21 и определяют объем остатка топлива в резервуаре.

Затем в микроконтроллере 25 системного блока компьютера 9 рассчитывают массу остатка топлива в резервуаре:

где:

Мост. - масса остатка топлива в резервуаре до залива в него очередной порции топлива;

Vост. - объем остатка топлива в резервуаре до залива в него очередной порции топлива;

ост. - плотность остатка топлива в резервуаре до залива в него очередной порции топлива.

По приезду бензовоза с очередной порцией топлива в микроконтроллер 25 с помощью клавиатуры 27 вводят величину массы очередной заливаемой в резервуар порции топлива, указанной в накладной поставщика топлива.

Затем в резервуар АЭС заливают очередную порцию топлива.

В процессе слива топлива из автоцистерны бензовоза в резервуаре АЭС происходит интенсивное перемешивание нефтепродукта. Практика показывает, что зеркало поверхности смеси топлива в резервуаре стабилизируется только через 10 минут после окончания слива в резервуар очередной порции топлива. Поэтому после стабилизации зеркала поверхности смеси топлива в резервуаре замеряют датчиком температуры 1 температуру смеси топлива в резервуаре, плотномером 2 - ее плотность, и уровнемером 3 - ее уровень. Значения замеров температуры и плотности топлива вносят в микроконтроллеры 20, 21 и 25, а значение замера уровня смеси топлива в резервуаре вносят в блок памяти микроконтроллера 22 второго электронного вычислителя 8.

Потребитель заказывает оператору определенный вид и объем топлива, который вводит его величину вручную при помощи клавиатуры 27 или с помощью кассового аппарата (не показан) через соответствующий порт в задатчик объема отпускаемого топлива 16, а от него - на панель индикации 18.

При отпуске топлива потребителю должно быть соблюдено следующее равенство:

где:

Мзак. - полный массовый расход топлива, заказанный и оплачиваемый потребителем;

Мрез. - полный массовый расход топлива, отпущенный из резервуара в ТРК по заказу потребителя;

М трк - полный массовый расход топлива, отпущенный потребителю по его заказу через объемный счетчик ТРК.

Для соблюдения равенства формулы (1), необходимо привести параметры отпускаемого топлива к стандартным условиям, при которых:

М зак.=Mст.зак.; Мрезст.рез; Мтрк ст.трк,

тогда формула (1) примет следующий вид:

где:

Мст.зак. - полный массовый расход заказанного и оплачиваемого потребителем топлива, параметры которого приведены к стандартным условиям;

М ст.рез - полный массовый расход топлива, отпущенного из резервуара в ТРК по заказу потребителя, параметры которого приведены к стандартным условиям;

Мст.трк - полный массовый расход топлива отпущенного потребителю по его заказу через объемный счетчик ТРК, параметры которого приведены к стандартным условиям.

В микроконтроллере 20 вычисляют полный, приведенный к стандартным условиям массовый расход заказанного и оплачиваемого потребителем топлива, по формуле:

где:

Vз - заданный потребителем объемный расход топлива, параметры которого приведены к стандартным условиям, в условных единицах - «литрах постоянного веса»;

Рст.ср. - расчетная условно-постоянная плотность топлива, соответствующая среднему стандартному значению плотности топлива из диапазона его плотностей при стандартных условиях (атмосферном давлении 760 мм.р.ст. и температуре 15°С), например, для бензинов ст.=750,0 кг/м3 ;

Потребитель оплачивает этот массовый расход топлива.

Затем, полученную величину массового расхода смеси топлива, оплаченного потребителем, направляют в микроконтроллер 25 компьютерного блока 9.

Для того, чтобы направить из резервуара в ТРК заказанную потребителем массу топлива, в микроконтроллере 20 вычисляют значение полного фактического объемного расхода топлива, отпускаемого потребителю из резервуара в ТРК 4, с учетом его фактических параметров: плотности и температуры, по формуле:

где:

рез. - фактическая плотность топлива в резервуаре после залива в него очередной порции топлива.

Затем приводят полученное значение фактического полного объемного расхода топлива, отпускаемого потребителю из резервуара в ТРК, к стандартным условиям по формуле:

где:

Vст.рез. - полный, приведенный к стандартным условиям, объемный расход топлива, отпускаемого потребителю из резервуара в ТРК;

1+tрез - бином объемного расширения топлива в резервуаре до стандартной температуры;

- коэффициент объемного расширения топлива;

tрез.=tст.-t рез., где:

tст. - температура топлива при стандартных условиях;

tрез - фактическая температура топлива в резервуаре.

Полученный полный, приведенный к стандартным условиям, объемный расход топлива, отпускаемый потребителю из резервуара в ТРК, по своей массе соответствует объему топлива с расчетной условно- постоянной плотностью, его выражают в условных единицах «литрах постоянного веса», принятых для удобства восприятия потребителем цены топлива за привычный задаваемый объем, вместо цены за его массовый расход.

В связи с тем, что отпуск топлива через ТРК 4 производят через его объемный счетчик 15 с постоянной стандартной объемной дозой, соответствующей одному стандартному электрическому импульсу, то для простоты расчетов кроме стандартных условий, к которым приводят все параметры топлива, учет топлива на АЭС еще ведут и в постоянных стандартных объемных дозах этого объемного счетчика, соответствующих его постоянным стандартным электрическим импульсам (10 млл.).

Поэтому полный объемный расход отпускаемого потребителю из резервуара в ТРК 4 топлива, параметры которого приведены к стандартным условиям, условно выражают условно суммой стандартных электрических импульсов объемного счетчика 15, которую определяют в микроконтроллере 20 по формуле:

где:

доз. - объем постоянной стандартной дозы топлива, отпускаемой объемным счетчиком ТРК при стандартных условиях (соответствует 10 млл.).

Затем полученную сумму условных стандартных электрических импульсов из микроконтроллера 20 направляют в блок сравнения импульсов 17.

После этого, для отпуска топлива потребителю из ТРК оператор с помощью клавиатуры 27 подает через порт 29 сигнал из микроконтроллера 25 на силовой блок 11, который включает насос 12 и открывает отсекатель подачи топлива 13, топливо поступает через объемный счетчик 15 ТРК 4 к потребителю.

Для того, чтобы отпустить потребителю из ТРК 4 оплаченный им массовый расход топлива с любыми параметрами (температура и плотность), необходимо, чтобы этот массовый расход топлива из ТРК, параметры которого приведены к стандартным условиям, соответствовал массовому расходу отпущенного из резервуара в ТРК 4 топлива, параметры которого приведены к стандартным условиям, согласно формуле (2):

Мст.рез. ст.трк

Массовый расход отпускаемого из резервуара в ТРК по заказу потребителя топлива приводят к стандартным условиям по формуле:

где:

ст.рез.=рез.×(1+tрез.)-1

Массовый расход смеси топлива, отпущенного потребителю из ТРК 4, определяют как сумму массовых расходов объемных доз смеси топлива, каждая со своей плотностью и текущей температурой:

где:

i - i-ая объемная доза топлива со своей фактической температурой и плотностью, отпускаемая потребителю через объемный счетчик ТРК;

n - n-ая объемная доза топлива со своей фактической температурой и плотностью, отпускаемая потребителю через объемный счетчик ТРК;

mi.трк - масса i-ой объемной дозы топлива своей фактической температурой и плотностью, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК;

vi.трк - объем i-ой объемной дозы топлива своей фактической температурой и плотностью, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК;

i.трк - плотность i-ой объемной дозы топлива со своей фактической температурой и плотностью, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК;

Объем i-ой объемной дозы топлива со своей фактической температурой и плотностью, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК, определяют как:

где:

i.трк - сумма электрических импульсов объемного счетчика ТРК, соответствующая i-ой объемной дозе топлива со своей фактической температурой и плотностью, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК.

Тогда формула (9), в целом, примет следующий вид:

Затем приводят плотность каждой i-ой объемной дозы топлива со своей фактической температурой и плотностью, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК, к стандартным условиям:

где:

(1+ti.трк) - бином объемного расширения до стандартной температуры i-ой объемной дозы топлива со своей определенной температурой и плотностью, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК;

- коэффициент объемного расширения i-ой объемной дозы топлива с определенной температурой и плотностью, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК.

ti.трк=ti.трк -tст., где:

ti.трк - температура i-ой объемной дозы топлива, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК;

В конечном счете формула (11) примет следующий вид:

Подставляют в формулу (6) полученные значения массовых расходов смеси топлива, отпущенных по заказу потребителя из резервуара в ТРК и из ТРК потребителю, и получают следующее равенство:

В связи с тем, что из резервуара в ТРК отпускается одно и то же топливо, то плотность этого топлива, приведенная к стандартным условиям будет одна и та же и в резервуаре и в ТРК, т.е.:

ст.рез=ст.трк,

В итоге, формула (14) упростится и будет иметь следующий вид:

Таким образом, формула (15) показывает, что отпуск топлива из ТРК потребителю должен быть прекращен, как только будет выполнено условие формулы (15).

Чтобы соблюсти это условие, при отпуске топлива через ТРК 4 измеряют датчиком температуры 14 текущую температуру каждой, отпускаемой электрическим объемным счетчиком 15 объемной дозы топлива, соответствующей одному электрическому импульсу, и вносят ее значение в корректор доз 19, в котором каждый импульс корректируют в соответствии со стандартной температурой и направляют в блок сравнения импульсов 17 и в микроконтроллер 25.

В блоке сравнения импульсов 17 эти откорректированные импульсы с разной температурой и плотностью накапливаются и складываются между собой до тех пор, пока их сумма не сравняется с условной суммой импульсов, соответствующих полному объемному расходу топлива, отпускаемого из резервуара в топливно-раздаточную колонку по заказу потребителя в соответствии с формулой (15):

где

1трк - 1-ая стандартная доза топлива, соответствующая 1-ому электрическому импульсу объемного счетчика со своей фактической температурой и плотностью, отпускаемая потребителю через объемный счетчик ТРК;

2трк - 2-ая стандартная доза топлива, соответствующая 2-ому электрическому импульсу объемного счетчика со своей фактической температурой и плотностью, отпускаемая потребителю через объемный счетчик ТРК;

i.трк - i-ая стандартная доза топлива, соответствующая i-ому электрическому импульсу объемного счетчика со своей фактической температурой и плотностью, отпускаемая потребителю через объемный счетчик ТРК;

t1.трк - температура 1-ой стандартной дозы топлива, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК;

t2.трк - температура 2-ой стандартной дозы топлива, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК;

ti.трк - температура i-ой стандартной дозы топлива, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК;

(1+t1.трк) - бином объемного расширения до стандартной температуры 1-ой стандартной дозы топлива со своей температурой и плотностью, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК;

(1+t2.трк) - бином объемного расширения до стандартной температуры 2-ой стандартной дозы топлива со своей температурой и плотностью, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК;

(1+ti.трк) - бином объемного расширения до стандартной температуры i-ой стандартной дозы топлива со своей температурой и плотностью, отпускаемой потребителю через объемный счетчик ТРК;

При равенстве сравниваемых этих сумм импульсов (по формуле 16) автоматически отключают подачу топлива потребителю с помощью силового блока 11, включающего отсекатель подачи топлива 13 и отключающего насос 12. После этого выводят всю информацию на панель индикации 18, а также в микроконтроллер 25 системного блока компьютера 9 для контроля заказанных и отпущенных масс потребителю масс, где эти данные архивируют, привязывают их к дате и времени и выводят, по необходимости, из архива.

Для контроля массы очередной порции топлива, доставленной ее поставщиком, производят следующее.

После залива в резервуар очередной порции топлива, объем смеси топлива в нем, в зависимости от параметров привезенной на АЗС очередной порции топлива остается нестабильным (как показала практика, продолжительностью максимум до 2-х часов), поэтому после стабилизации зеркала поверхности смеси топлива в резервуаре невозможно точно определить, каким будет объем стабилизированной смеси топлива в нем.

Для определения объема стабилизированной смеси топлива в резервуаре, необходимо соблюдение следующего условия:

где:

Vст.ост.Iзам. - объем приведенного к стандартным условиям остатка топлива в резервуаре, соответствующего первому контрольному замеру его уровня в резервуаре;

Vст.ост.0,5ч. - объем приведенного к стандартным условиям остатка топлива в резервуаре, соответствующего последующему контрольному замеру его уровня в резервуаре, произведенному через полчаса после предыдущего контрольного замера;

VТРК.0.5ч. - объем приведенного к стандартным условиям топлива, отпущенного через ТРК в течение получаса между двумя контрольными замерами уровней остатков топлива в резервуаре;

Vуравнем. - величина допустимой погрешности стационарного уровнемера в единицах объема (при допустимой погрешности стационарного уровнемера не более ±1 мм).

Таким образом, если разница этих сравниваемых величин (17) не превышает величины допустимой погрешности стационарного уровнемера в единицах объема, то процесс стабилизации объема смеси топлива в резервуаре считают законченным.

Поэтому для определения объема стабилизированной смеси топлива в резервуаре, уровнемером 3 производят не менее двух контрольных замеров уровней остатков топлива в резервуаре и направляют эти замеры в микроконтроллер 21 второго электронного вычислителя 8. Первый замер уровня топлива в резервуаре производят через полчаса после залива в резервуар очередной порции топлива, а все последующие замеры производят через полчаса после первого. После каждого замера определяют величины объемов остатков топлива в резервуаре, их температуру и приводят эти объемы топлива к стандартным условиям по аналогии с формулой (5).

В связи с тем, что корректор доз 19 выдает информацию в импульсах, то для удобства расчетов все объемы топлива в резервуаре, приведенные к стандартным условиям, переводят в микроконтроллере 21 в условные суммы стандартных электрических импульсов объемного счетчика 15, по аналогии с формулой (6).

Тогда формула (17) примет следующий вид:

где:

ст.ост.Iзам. - условная сумма стандартных электрических импульсов объемного счетчика, соответствующая объему остатка топлива в резервуаре первого контрольного замера его уровня, приведенного к стандартным условиям;

ст.ост.0.5ч. - условная сумма стандартных электрических импульсов объемного счетчика, соответствующая приведенному к стандартным условиям объему остатка топлива в резервуаре последующего контрольного замера его уровня, произведенного через полчаса после предыдущего контрольного замера;

ТРК.0,5ч. - сумма стандартных электрических импульсов объемного счетчика, соответствующая приведенному к стандартным условиям объему топлива, отпущенного через ТРК в течение получаса между двумя контрольными замерами уровней остатков топлива в резервуаре.

Полученные величины условных сумм импульсов направляют в разные блоки: условную сумму импульсов, соответствующую объему топлива первого контрольного замера - в блок 23, а условную сумму импульсов, соответствующую последующему контрольному замеру - в блок 22.

В процессе отпуска топлива из корректора доз 19 каждый откорректированный импульс объемного счетчика 15 направляют в сумматор импульсов 22 второго электронного вычислителя 8, в котором в течение получаса собирают эти откорректированные импульсы, а затем складывают их сумму с условной суммой импульсов, соответствующей последующему замеру уровня топлива в резервуаре.

После этого, полученную эту сумму импульсов направляют в блок сравнения импульсов 24 второго электронного вычислителя 8, куда также направляют из блока 23 и условную сумму импульсов, соответствующую предыдущему замеру уровня топлива в резервуаре.

Затем в блоке сравнения 24 эти суммы импульсов сравнивают между собой.

Таким образом, при соблюдении условия формулы (18), принимают, что процесс стабилизации объема смеси топлива в резервуаре закончился и объем топлива в нем стабилизировался.

Если же условие формулы (18) не соблюдается, то процесс сравнения продолжается через каждые следующие полчаса, но уже с другими условными суммами импульсов, соответствующими объемам топлива в резервуаре от последующих замеров его уровней в резервуаре, а также другой суммой откорректированных импульсов, соответствующей последующему за предыдущим получасовому объему топлива, отпущенному из ТРК.

После стабилизации объема смеси топлива в резервуаре объем этой стабилизированной смеси топлива, приведенный к стандартным условиям, будет соответствовать величине приведенного к стандартным условиям объема остатка топлива в резервуаре, соответствующего предпоследнему контрольному замеру его уровня в резервуаре, т.е.:

Или в импульсах объемного счетчика равенство (19) предстанет как:

ст.стаб.см.=ст.ост.Iзам.

Затем переводят полученную сумму импульсов направляют в микроконтроллер 25 компьютерного блока 9 и определяют массу стабилизированной смеси топлива в резервуаре:

где:

Мсм. - масса стабилизированной смеси топлива в резервуаре;

ст.см. - плотность приведенной к стандартным условиям стабилизированной смеси топлива в резервуаре после залива в него очередной порции топлива.

После этого, определяют величину массы очередной порции топлива, залитой в резервуар ее поставщиком:

где:

Moч.пор. - масса очередной порции топлива, залитой в резервуар ее поставщиком;

М ост. - масса остатка топлива в резервуаре до залива в него очередной порции топлива.

Затем привязывают величину массы очередной порции топлива, залитой в резервуар ее поставщиком, к номеру машины поставщика топлива и времени ее залива в резервуар.

После этого в микроконтроллере 25 сравнивают величину массы очередной порции топлива, залитой в резервуар ее поставщиком с ее величиной из накладной поставщика топлива, и определяют величину несоответствия между ними:

где:

M - величина несоответствия между массой очередной порции топлива, залитой в резервуар ее поставщиком и ее величиной из накладной поставщика топлива;

Мнаклад. - масса очередной порции топлива из накладной поставщика топлива.

При неравенстве значений сравниваемых масс свыше допустимой нормы (+- 0,3%) направляют поставщику топлива сведения о несоответствии массы очередной порции топлива, привезенного бензовозом на АЗС, и массы топлива, залитой им в резервуар, а впоследствии эту величину несоответствия масс топлива компенсируют доставкой соответствующей очередной порции топлива, масса которой учитывает величину несоответствия масс или составляют протокол соответствия для расчета с поставщиком.

Все расчеты но отпуску топлива при поступлении в резервуар следующей очередной порции ведут аналогично приведенным выше. При этом учет массы поступающего и отпускаемого топлива на АЗС ведут нарастающим итогом в микроконтроллере 25 компьютерного блока 9.

Таким образом, в микроконтроллере 25 накапливаются сведения обо всех массах очередных порций топлива, заливаемых в резервуар, их соответствии со сведениями из накладных поставщиков топлива, а также обо всех откорректированных импульсах, поступающих из корректора доз, что позволяет вести учет общей массы отпущенного через ТРК топлива.

Предлагаемая полезная модель с ее новыми признаками успешно прошло заводские испытания, результаты которых показали высокую точность предлагаемого способа учета, реализованного предлагаемым устройством (таблица 2). Контрольное взвешивание проводилось с использованием электронных платформенных весов фирмы Меттлер Толедо, предел взвешивания 60 кг, предел абсолютной погрешности взвешивания ±10 г.

Кроме того, были использованы следующие средства измерения:

- уровнемер «Струна», или измерительные системы с аналогичными характеристиками;

- переносной плотномер DM-231;

- ареометр АНТ-1;

- мерник 2 разряда;

- электронный термометр.

На предприятии заявителя массу очередной порции топлива, доставленной на АЗС ее поставщиком, определяют в соответствии с технической инструкцией по учету и отпуску нефтепродуктов на АЗС в единицах массы - «Система Комарнетто» без остановки отпуска соответствующего вида топлива через ТРК по экспериментально выведенной формуле.

Предлагаемая инструкция по учету топлива на автозаправочной станции и устройство для его осуществления позволяют проверить правильность учета массы по используемой технической инструкции «Система Комарнетто».

В соответствии с этой инструкцией массу очередной порции топлива, доставленной на АЭС ее поставщиком, определяют по формуле:

Мпр k=(Mt peз·)-Мн сот спр k-1, где:

Мпр k - масса очередной порции топлива, доставленной на АЗС ее k-ым поставщиком;

Mt peз - масса топлива в резервуаре на момент окончания слива;

M t рез=Vпрк-1×см.

Мн с - масса топлива в резервуаре на начало суток;

М от с - масса топлива, отпущенная через ТРК с начала суток;

Мпрк-1 - масса предыдущей порции топлива, доставленной на АЗС предыдущим k-1-ым поставщиком в течении этих же суток;

- коэффициент стабилизации объема смеси топлива в резервуаре АЗС после залива в него очередной порции топлива;

см - усредненная плотность смеси топлива в резервуаре, измеренная после стабилизации зеркала его поверхности.

Коэффициент стабилизации объема смеси топлива в резервуаре АЗС после залива в него очередной порции топлива определяют по экспериментально выведенной формуле:

=[(0посл.сл./0до.сл.)n-1]·[(V 0 до сл.-V0 слитый)/V 0 после сл.+1]+1, где:

0 посл. сл. - усредненная плотность смеси топлива в резервуаре на момент окончания слива, приведенная к 0°С;

0 до. сл. - усредненная плотность топлива в резервуаре до начала слива, приведенная к 0°С;

V0 до сл. - объем топлива в резервуаре на момент начала слива, приведенный к 0°С, рассчитывают но формуле:

V0 до сл t до сл./0 до. сл.

V 0 посл сл. - объем топлива в резервуаре на момент окончания слива, приведенный к 0°С, рассчитывают по формуле:

V0 посл. слt рез /0 посл. сл.

V 0 слитый - объем слитой в резервуар очередной порции топлива в момент стабилизации зеркала его поверхности, приведенный к 0°С, определяют по формуле:

V0 слитый =V0 после сл-V0 до сл. +V0 трк.

V0 трк - объем смеси топлива, отпущенного через ТРК потребителю с момента начала слива до момента окончания слива, приведенный к 0°С:

V0 тркt трк/0 до. сл.

n=±0,1 - степенной коэффициент, полученный экспериментально и зависящий от конструкции конкретной колонки и вида топлива.

Но истечении суточной смены определяют суммарную массу топлива, доставленную на АЗС в течение суток, по формуле:

Мпр.сок сн с от с

Мок с - масса нефтепродукта в резервуаре на конец текущих суток.

В идеальном случае: Мпр.с=Мпр к

Мпр к - масса очередной порции топлива, привезенной к-ым поставщиком топлива на АЭС.

При соответствующей настройке «Системы КОМАРНЕТТО», рассчитанное сразу после слива значение принятой массы отличается от фактического ее значения на момент окончания суток не более чем на ±0,05%.

Результаты сравнительных экспериментов по определению массы очередной порции топлива, заливаемой в резервуар АЗС, с использованием методики по технической инструкции по учету и отпуску нефтепродуктов «Система Комарнетто» и предлагаемого способа ее учета с использованием предлагаемого устройства подтвердили точность учета этой массы топлива.

Таблица 2 - экспериментальные данные, полученные предприятием-заявителем при использовании технической инструкции по учету и отпуску нефтепродуктов на АЭС в единицах массы - «Система Комарнетто».

Таблица 3 - экспериментальные данные, полученные при использовании заявляемого способа и устройства.

Предлагаемое устройство для учета топлива на АЭС позволяет за счет совокупности его отличительных признаков обеспечить на АЭС оперативный контроль и учет по массе поступающего и отпускаемого топлива, независимо от его изменяющейся температуры и плотности.

Таблица №2
Ро до слРо посл сл М до слМ после слива Vo до сливаVo после слива Vo слитыйМ нсМ отп с нач сутМ принятая nVVo стаб теор
                
720 7009000140261209620037 704210000100050010,05 0,998237-3720000
720740 90001397512096188856849 10000100049990,051,001752 3418919
7207209000 140001209619444694410000 100050000,0510 19444
               
7447309000 140171209619201678410000 100050000,050,998788-23 19178
744 7509000139931209618657 669310000100050000,05 1,0005189,418666
744744 90001400012096188176720 10000100050000,051 018817
   
760730 90001403611842192286711 10000100050000,050,997452 -4919179
7607809000 139761184217918649410000 100049990,051,00168831 17949
760 7609000140001184218421 657910000100050000,05 1018421

Vo стаб.теор. - объем стабилизированной смети топлива в резервуаре.

Vo стаб.теор. = Vo после слива ×

V - абсолютная величина изменения объема топлива в резервуаре от залива в резервуар очередной его порции до стабилизации объема смеси топлива в резервуаре.

V = Vo после слива - Vo стаб.теор.

Таблица №3
Ро до слРо посл сл М до сливаМ после слива М по накладнойМ залив факт Vo до сливаVo после слива Vo*1 стаб 0,5 чVo*2 стаб 1 ч Vo*3 стаб 1,5 чVo*4 стаб 2 ч Vo* стаб теорМ*п отпуск ТРК Vо п отпуск ТРКV
1 234 567 8910 111213 141516
      
720700 9000140265000500212096 200372002620142000320003 20000130185,7-37
720 74090001397550004999 1209618885189021891318918 1891818919115155,434
7207209000 14000500050001209619444 1944419444194441944419444 80111,10
 
7447309000 14017500050011209619201 1919019180191801918019178 111152-23
744750 9000139935000500012096 1865718665186651866518665 1866695126,69,4
744 74490001400050005000 1209618817188171881718817 188171881770940
 
760 730900014036,50005003 1184219228192111919419180 1918019179140191-49
7607809000 13976500049991184217918 1792517932179471794717949 104133,331
760760 9000140005000500011842 1842118421184211842118421 1842178102.60

V ° * стаб.теор. - объем стабилизированной смеси топлива в резервуаре из таблицы 2

V ° п * стаб - Общий суммарный объем остатка и отпущенного топлива ТРК приведенной к температуре 0° в резервуаре после залива через п-часов, т.е.

стаб п часов=V°п остатка+V° ТРК

Устройство для учета топлива на автозаправочной станции, включающее пропускное устройство в виде топливно-раздаточной колонки с устройством управления и с установленными на его нагнетательном трубопроводе насосом, отсекателем подачи топлива, преобразователем температуры текущего расхода топлива, импульсным объемным счетчиком, силовым блоком, электрически связанным с насосом, с отсекателем подачи топлива и с устройством управления топливно-раздаточной колонки; первый электронный вычислитель со своим микроконтроллером и корректором доз, связанным с преобразователем температуры текущего расхода топлива и импульсным объемным счетчиком; а также датчик температуры топлива и плотномер, установленные в резервуаре для хранения топлива и связанные с микроконтроллером первого электронного вычислителя; панель индикации; задатчик объема отпускаемого топлива, связанный с микроконтроллером первого электронного вычислителя, а также с панелью индикации; считывающее устройство и блок сравнения импульсов, подключенный к панели индикации и к силовому блоку, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено уровнемером, установленным в резервуаре, и вторым электронным вычислителем со своим микроконтроллером, своим блоком учета остатка топлива в резервуаре, своим сумматором и своим блоком сравнения, а в качестве считывающего устройства применен компьютерный блок с печатающим устройством, при этом, первые входы микроконтроллеров первого и второго электронных вычислителей связаны с датчиком температуры топлива в резервуаре, вторые входы этих микроконтроллеров соединены с плотномером, и микроконтроллер первого электронного вычислителя своим третьим входом связан со вторым выходом микроконтроллера компьютерного блока, а четвертый вход микроконтроллера первого электронного вычислителя соединен с первым выходом задатчика объема топлива, и единственный выход микроконтроллера первого электронного вычислителя связан с первым входом блока сравнения импульсов в устройстве управления, а корректор доз первого электронного вычислителя своим первым входом соединен с импульсным объемным счетчиком, вторым своим входом этот корректор доз связан с преобразователем температуры текущего расхода топлива и третий вход корректора доз соединен с третьим выходом микроконтроллера компьютерного блока, а первый выход корректора доз связан со вторым входом блока сравнения импульсов в устройстве управления, второй выход корректора доз соединен со вторым входом сумматора второго электронного вычислителя, а третий выход корректора доз связан с первым входом микроконтроллера компьютерного блока, а микроконтроллер второго электронного вычислителя своим третьим входом связан с уровнемером, четвертым своим входом он связан с блоком сравнения второго электронного вычислителя, и своим первым выходом микроконтроллер второго электронного вычислителя соединен с первым входом сумматора второго электронного вычислителя, а вторым своим выходом этот микроконтроллер второго электронного вычислителя соединен с входом блока учета остатка топлива в резервуаре второго электронного вычислителя, и единственный вход-выход этого микроконтроллера второго электронного вычислителя связан с единственным выходом-входом микроконтроллера компьютерного блока, а блок сравнения второго электронного вычислителя своим первым входом связан с выходом блока учета остатка топлива в резервуаре, и своим вторым входом этот блок сравнения второго электронного вычислителя соединен с единственным выходом сумматора второго электронного вычислителя, а задатчик объема топлива своим единственным входом связан с первым выходом микроконтроллера компьютерного блока и вторым своим выходом он соединен с панелью индикации и силовой блок своим входом связан с выходом блока сравнения импульсов, а своим вторым входом он связан с четвертым выходом компьютерного блока.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к устройствам и приборам для замера плотности жидкости

Полезная модель относится к устройствам, позволяющим иметь бортовой прибор, который можно использовать как для контроля, так и для диагностики системы питания инжекторного двигателя внутреннего сгорания
Наверх