Устройство для контроля нефтесодержания в откачиваемых из танкера водах
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НЕФТЕСОДЕРЖАНИЯ В ОТКАЧИВАЕМЫХ ИЗ ТАНКЕРА ВОДАХ, содержащее пульт управления , расходомер, установленный на СЛИВНОМ трубопроводе грузового Haicoca, датчик скорости судна, датчик концентрации нефтеводяной смеси, аналого-цифровой преобразователь, та.ймер, блок задержки, вычислительное устройство и вторичньй прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, контроля, оно дополнительно содержит второй расходомер, блок суммирования расходов , узел разбавления пробы нефтеводяной смеси, масштабирующий блок, программный блок, два блока определения среднего значения концентра:ции и блок выбора диапазона концентрации нефтеводяной смеси, при этом второй расходомер установлен на сливном трубопроводе зачистного насоса и соединен с блоком суммирования расхода, а соединённый с точкой отбора пробы узел разбавления пробы подключен к выходу блока выбора диапазона концентрации, подключенного к блоку задержки, входы блока выбора диапазона концентрации соединены с выходом первого блока определения среднего значения концентрации , связанного с масштабирующим блоком , подключенным к выходу программного блока, связанного с таймером , подсоединенного остальными выходами к входам блока выбора диапазона концентрации, блока задержки, подключенного к масштабирующему блоку , к входам первого и второго бло9 ков определения среднего значения концентрации, входам аналого-цифрового преобразователя и масштабирую:Щего блока, выход которого через второй блок определения среднего g . значения концентрации подключен к вычислительному устройству, соединенному первым выходом с вторичным прибором, а второй и третий выходы Сд подключены к двум выходам, аналогоцифрового преобразователя, третий выход которого подключен к входу 00 00 первого блока определения среднего значения концентрации, первый вход к выходу датчика концентрации, подсоединенного к выходу узла разбавле-, ния пробы, второй вход - к Датчику скорости судна, а третий вход - к выходу блока суммирования расхода, входы которого подключены к выходам расходомеров. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно снабжено блоком проверки работо
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСГ1УБЛИК
А (51) 4 G 01 N 33/18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ и в,. ф
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3504209/23-26 (22) 18.10.82 (46) 23.12.86. Бюл. 9 47 (71) Научно-исследовательский инI ститут автоматизации производственных процессов в промышленности (72) P.À. Тевзадзе, Ю.И. Карпов, А.М. Махарадзе, А.К. Месхи, И.П. Мурадели, Ц.С. Нозадзе и В.М. Шамшин (53) 66.012.1(088.8) (56) Проспект фирмы Яа1еп und Wicander Швеция, Система Sulvico Oil
Pollpeion 1979.
Патент -ФРГ В 2639220, кл. G 01 М 33/18, 1976. . (54}(57} 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ
НЕФТЕСОДЕРЖАНИЯ В ОТКАЧИВАЕМЫХ ИЗ
ТАНКЕРА ВОДАХ, содержащее пульт управления, расходомер, установленный на сливном трубопроводе грузового насоса, датчик скорости судна, датчик концентрации нефтеводяной смеси, аналого-цифровой преобразователь, таймер, блок задержки, вычислительное устройство и вторичный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно дополнительно содержит второй расходомер, блок суммирования расходов, узел разбавления пробы нефтеводяной смеси, масштабирующий блок, программный блок, два блока определения среднего значения концентрации и блок выбора диапазона концентрации нефтеводяной смеси, при этом второй расходомер установлен на сливном трубопроводе зачистного насоса и соединен с блоком.суммирования расхода, а соединенный с точÄÄSUÄÄ 1151088 кой отбора пробы узел разбавления пробы подключен к выходу блока выбора диапазона концентрации, подключенного к блоку задержки, входы блока выбора диапазона концентрации соединены с выходом первого блока опре" деления среднего значения концентрации, связанного с масштабирующим блоком, подключенным к выходу программного блока, связанного с таймером, подсоединенного остальными выходами к входам блока выбора диапазона концентрации, блока задержки, подключенного к масштабирующему блоку, к входам первого и второго блоков определения среднего значения концентрации, входам аналого-цифрового преобразователя и масштабирую.щего блока, выход которого через второй блок определения среднего .значения концентрации подключен к вычислительному устройству, соединенному первым выходом с вторичным прибором, а второй и третий выходы подключены к двум выходам аналогоцифрового преобразователя, третий выход которого подключен к входу первого блока определения среднего значения концентрации, первый входк выходу датчика концентрации, подсоединенного к выходу узла разбавле-. ния пробы, второй вход — к Датчику скорости судна, а третий вход — к выходу блока суммирования расхода, входы которого подключены к выходам расходомеров.
2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно снабжено блоком проверки работо1151088
25 таймер 24.
40 способности расходомеров и задатчи". > ком стабилизированного напряжения, при этом выход задатчика подключен к входам расходомеров, а вход — к пульту управления, одновременно подключенному .к первому входу блока
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к устройствам для контроля неф.— тесодержания в откачиваемых из танкера балласных и промывочных водах, и может быть использовано в водоподготовке °
Цель изобретения — повыщение точности контроля.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — структурная схема блока формирования сигнала от расходомеров; на фиг. 3 — схема узла разбавления; на фиг. 4 — структурная схема блока осреднения значений концентрации; на фиг. 5 — структурная схема выбора диапазона концентрации; на фиг. 6 — структурная схема блока управления; на фиг. 7— структурная схема схемы сравнения контрольного уровня от преобразователей дифманометров-расходомеров.
Устройство для контроля нефтесодержания в откачиваемых из танкера водах состоит из расходомеров, включающих в себя датчики 1 и 2 давления (сужающие устройства), установленные на грузовой и зачистной магистралях, датчики связаны с преобразователями 3 и 4 давления в электрический сигнал, выходы которых подключены к блоку 5 суммирования расходов, а выход последнего подключен к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6. ПробоотборнО устройство 7, установленное на
° сливном трубопроводе ниже точки соединения:грузовой и эачистной магистралей, соединено с узлом 8 разбавления пробы нефтеводяной смеси. Выход узла 8 соединен с входом датчика 9 концентрации, выход которого подключен к второму входу преобразователя проверки работоспособности расходомеров, второй вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а выход - к системе сигнализации и установленным на гливных трубопроводах клапанам.
6. К третьему входу АЦП 6 подключен датчик 10 скорости судна. К входам преобразователей 3 и 4 подключены выходы задатчика 11 стабилиэированного напряжения, управляющий вход
: которого подключен к выходу пульта управления 12.
Выход канала концентрации АЦП 6 через первый блок 13 определения среднего значения концентрации подключен к блоку 14 выбора диапазона концентрации и масштабирующему блоку
15. Выход блока 14 подключен к управляющему входу узла 8, а через блок 16 задержки — к управляющему входу блока 15, выход которого через второй блок 17 определения среднего значения концентрации подключен к входу вычислительного устройства 18. Два остальных входа устройства 18 соединены с выходами каналов расхода и скорости АЦП, причем выход канала расхода АЦП подключен также к входу блока 19 проверки работоспособности расходомеров, второй вход которого подключен к выходу пульта 12, а выход предназначен для подачи сигнала тревоги И/ИЛИ управления клапанами 20 и 21. Выход устройства 18 подключен к входу вторичного прибора 22. Управляющие входы АЦП 6 и блоков 7, 13, 14, 15, 16, 17 подключены к выходам программного блока 23, к входу которого подключен
Блок 5 суммирования расходов (см.фиг.2), входящий в устройство, состоит из пороговых элементов 25 и
26, входы которых соединены с выходами преобразователей 3 и 4, выходы соединены с управляющими входами ключей 27 и 28. Входы последних соеди нены с выходами преобразователей 3
1151088 и 4, а выходы — с входами сумматора
29, причем выход ключа 28 — через масштабирующий усилитель 30.
Узел 8 разбавления пробы нефтеводяной смеси (см. фиг. 3) состоит из двух трехходовых клапанов 31 и 32 с электромагнитными приводами 33 и
34, двух диафрагменных насосов-дозаторов.35 и 36, смесительной камеры
37, привода 38 и управляющего реле
39. Вход насоса 35 соединен с одним иэ выходов клапана 31, второй выход которого соединен с входом клапана
32, а вход - с пробоотборным устройством 7. Выход насоса 36 соединен с одним из входов привода 38. Вход насоса 36 подключен к источнику чистой воды, используемой для разбавления, выход соединен с другим входом смеси тельной камеры, а шток механически связан с вторым выходом привода 37.
Выход смесительной камеры соединен с вторым входом клапана 32, а механический вход связан с приводом 38 магнитной муфтой 39. Входы привода
38 и электромагнитных приводов 33 и 34 подключены к выходу управляющего реле 40, вход которого связан с выходом блока 14. Выход клапана
33 соединен с входом датчика концентрации 9.
Привод 38 состоит из электромотора, подключенного к реле 40, на ва лу электромотора насажена ведущая часть магнитной муфты 39. Посредством редуктора с эксцентриками вал мотора связан со штоками насосов 35 и 36.
Смесительная камера выполнена из немагнитного материала. Внутри камеры имеется крыльчатка, насаженная на ось ведомой части магнитной муфты °
Блок 13 определения среднего зна. чения концентрации (см.фиг .4) состоит иэ согласующего регистра 41, вход которого соединен с выходом канала сигнала концентрации аналого-цифрового преобразователя 6, а выход соединен с входом реверсивного парал1 лельного регистра 42. Выход регистра 42 связан с входом буферного регистра 43, выход которого подан на вход сумматора 44. Выход сумматора 44 соединен с входом нормализующего блока 45, выходы которого соединены с входами блоков 14 и 15. Управляющие входы регистров 41-43, сумматора 44, блока 45 соединены с выходом программного блока 23. Блок 17 имеет аналогичную структуру: при этом. вход согласующего регистра подключен к вы5 ходу блока 15, а выход нормализующего блока — к входу вычислительного устройства 18.
Блок 14 выбора диапазона концентрации (см. фиг.5) состоит иэ буферного регистра 46, вход которого под-" ключен к выходу блока 13, управлякн„-нй вход — к выходу блока 23, а выход— к дешифраторам 47 и 48. Выход дешифратора 47 подключен к единичному входу триггера 49, выход дешифратора 43 — к нулевому входу триггера
49. Выход триггера подключен к бло кам 8 и .16, а установочный вход— к схеме 50 установки триггера в нулевое состояние °
Программный блок 23 управления (см.фиг.6) состоит из счетчика 51,, к входу которого подключен таймер
24, а к установочному входу — схема
52 задания начального состояния. Выходы (разряды) счетчика 51 подключены к дешифратору 53, выходы которого подсоединены к управляющим входам АЦП 6 блоков 13-17.
Блок 19 проверки работоспособности расходомеров (см.фиг.7) содержит буферный регистр 53, выходы (разряды) которого подключены к входам
35 дешифратора 54 с инверсным выходом.
Выход дешифратора 54 подключен к одному иэ входов схемы совпадения
55, второй вход которой подключен к выходу пульта 12 а выход исполь40 зуется для включения сигнала тревоги
И/ИЛИ управления клапанами 20 и 21.
Устройство работает следующим образом.
Г
45 Сливаемая нефтеводяная смесь, проходя через сужающие устройства 1 и/или 2, создает на них перепад давления, который в преобразователях
3 и/или 4 преобразуется в электрические сигналы. Этн сигналы поступают на блок 5 суммирования расходов (фнг.2) . При этом ключи 27 и 23, управляемые пороговыми элементами
25 и 26, пропускают на вход суммато-. ра 29 только те сигналы, -величина которых превышает порог срабатывания .элементов 25 и 26, устанавливаемый. равным верхней границе зоны нечувствительности расходомеров (307 от
1151088 . максимального значения сигнала для применяемого типа расходомеров).
Сигнал от расходомера, установленного на зачистной магистрали, подается на вход сумматора через масштабирующий усилитель 30, уменьшающий этот сигнал в соответствии с соотношением типоразмеров. применяемых расходомеров. Таким образом, на выходе сумматора 29 формируется сигнал, соот- ветствующий либо значению расхода в одной из магистралей, если расход в другой меньше верхней границы зоны нечувствительности расходомера, либо их -сумма, если значение расхода в обоих магистралях находится в пределах рабочих диапазонов расходомеров.
Далее сформированный сигнал расхода, а также сигнал от датчика 10 поступают на соответствующие входы
3 - канального AIgI 6.
На вход узла 6 разбавления пробы (фиг,3) поступает проба нефтеводной смеси, отбираемая ниже (по направлению потока) точки соединения грузовой и зачистной магистралей. При отсутствии команды от блока 14 на .разбавление пробы мотор привода 38 отключен, а клапаны 31,и 32 пропускают неразбавленную пробу напрямую от точки (а) к датчику концентрации 9.
При поступлении с выхода блока 14 команды на разбавлении пробы, вход насоса 36 через клапан 31 подключается к точке отбора пробы, а выход смесительной камеры через клапан
32 подключается ко входу датчика концентрации 9, одновременно включается электромотор привода 38.
Размеры эксцентрика привода выбраны таким образом, что подача нефтеводяной смеси насоса 35 и подача чистой воды насосом .36 в смесительную камеры 38 находятся в соотношении 1:9, Крыльчатка, вращение на которую передается магнитной муфтой 39 (что обеспечивает герметич. ность смесительной камеры), служит для перемешивания поступающей на вход датчика концентрации пробы, разбавленной в 12 раз по отношению к поступающей в блок 8.
Датчик кбнцентрации 9 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный концентрации нефти в нефтеводной смеси, который подается на вход канала концентрации АЦП 6.
С выхода канала концентрации сигнал поступает на блок 13 определения среднего значения концентрации.
Его введение необходимо для устойчивой работы блоков 14 и 15, так как входной сигнал концентрации имеет значительную слуяайную составляющую, что вызывает ложные срабатывания этих блоков "дребезжание" реле 36 и ложные переключения узла 8.
10 Блок 13 работает следующим обра,зом.
В каждом цикле измерения по сигналам от прибора 22 в реверсивном регистре 42, где хранятся три по15 следних значений концентрации, про изводится сдвиг этих значений на одно измерение, причем самое .ранее измерение пропадает. В освободившееся место переписывается последнее значение концентрации as согла! сующего блока 41, куда оно поступило из АЦП.6..Таким образом, в каждом цикле формируется массив из трех по-. следних значений концентрации, хра25 нящейся в регистре 42. Эти значения по сигналам от прибора 22 поочередно переписываются в буферный регистр
43, сдвигаются и суммируются в сумматор 44, а затем делятся по три и
30 умножаются на нормирующий коэффициент в блоке 45, после чего диапазон представления осредненного сигнала . концентрации на выход блока 13 равен 0-1000 млн °
Автоматический выбор диапазона концентрации осуществляется узлом 8, блоками 16, 23, в начальный момент работы устройства-схемой 50 установки триггера 49 в нулевое состоя40 ние (см.фиг.5). Блок 14 выбора диапазона концентрации на выходе триггера устанавливает "0", при этом pasбавления пробы не происходят, вслед-. ствие чего диапазон измерения дат45 чика концентрации равен 0-100 млн 1. . По этому же сигналу "0", подаваемому с триггера 49.через блок 16 регулируемой задержки на установочный вход масштабирующего блока 15, в послед5р нем устанавливается масштабный коэффициент 0,1, благодаря чему сигнал концентрации, поступающий на вход блока 17, имеет диапазон представле.ния также 0-100 млн . По команде блока 23 в буферный регистр 46 переписывается среднее значение концентрации с выхода блока 13. Дешифратор
47 фиксирует превышение кодом концентрации значения С®,„. Если такое 1151088
7 превышение имеет место, на единичный вход триггера 49 подается "1", а на eio выходе также появляется "1".
При этом блок 8 работает в режиме - разбавления пробы в отношении 1:10, 5 вследствие чего диапазон измерения
qf датчика становится равным 0-1000 млн. °
Через время задержки, устанавливаемое в блоке 16 задержки и равное времени окончания переходных процессов в бло- 10 ках 8 и 9, единичный сигнал поступает на установочный вход блока 15, . вследствие чего его масштабный коэф- фициент становится равным единице, а сигнал концентрации на входе блока
17 .имеет диапазон представления такФ же 0-1000 млн . Уменьшение концент- рации на рыкове блока 14 ниже уровня С „ фиксируется дешифратором 48, подающем "1" на нулевой вход триггера 49. Уровни C„„ H C „, выбраны с учетом погрешности,AQII 6, узла 8, датчика 9 блоков таким образом, чтобы не допустить возникновения авто,колебаний в устройстве. 8
С выхода блока 15 сигнал о концентрации поступает на второй блок
17 определения среднего значения концентрации. Его введение в состав устройства необходимо с целью сгла- живания пиков концентрации, возникаю-. щих вследствие неполного совпадения времени задержки блока 16 и времени переходных процессов в узле 8 и дат чике 9.
Работа блока 17 аналогична работе блока 13.
Блоки 13 и 17, кроме того, способствуют более качественному (без резких выбросов) представлению информации вторичным прибором 23, а также предотвращают ложные срабатывания тревожной сигнализации по превышению нефтесодержания и ложные переключения клапанов 20 и 21.
Программный блок 23 по сигналам от таймера организует циклическую работу АЦП, а также работу блоков
13-17.
I б атслюиюии танл
1151088
0m! 151088
1151088
-И &ото Q-f7
/оги г.7
Корректор Л. Патай
Техред.М.Ходанич
Редактор С. Титова
Заказ 6979!3 Тираж 778
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4!5
Подписное
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
![Устройство для контроля нефтесодержания в откачиваемых из танкера водах](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/605/6050534-s.jpg)
![Устройство для контроля нефтесодержания в откачиваемых из танкера водах](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/605/6050535-s.jpg)
![Устройство для контроля нефтесодержания в откачиваемых из танкера водах](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/605/6050536-s.jpg)
![Устройство для контроля нефтесодержания в откачиваемых из танкера водах](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/605/6050537-s.jpg)
![Устройство для контроля нефтесодержания в откачиваемых из танкера водах](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/605/6050538-s.jpg)
![Устройство для контроля нефтесодержания в откачиваемых из танкера водах](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/605/6050539-s.jpg)
![Устройство для контроля нефтесодержания в откачиваемых из танкера водах](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/605/6050540-s.jpg)
![Устройство для контроля нефтесодержания в откачиваемых из танкера водах](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/605/6050541-s.jpg)