×
12.04.2023
223.018.4538

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ И МАССЫ В ТОПЛИВНЫХ БАКАХ И ТАНКАХ ПРИ КАЧКЕ И НАКЛОНАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам и средствам для измерения уровня, объема и массы жидкостей в резервуарах с нефтью, нефтепродуктами, сжиженными газами и др., и может найти применение в устройствах для измерения запаса топлива в баках судов и транспортных средствах. Технический результат: возможность непрерывного измерения уровня жидкости при изменении положения резервуара в пространстве, возможность расчета массы с учетом формы внутренней полости резервуара и поправок по температуре, плотности и диэлектрической проницаемости, упрощение требований к конструкции объекта измерения. Сущность: изобретения используют трехзвенную фазирующую RC-цепочку, содержащую емкостные датчики уровня и внешние сопротивления и образующую совместно с усилителем генератор, по частоте которого определяют уровень и массу жидкости. Емкостные датчики уровня выполняют в виде плоских конденсаторов из пластин фольгированного стеклотекстолита, верхние пластины которых располагают на плавающей крыше или вверху резервуара, а нижнюю общую пластину - на дне резервуара. Причем верхняя пластина центрального конденсатора емкостного датчика имеет площадь в два раза больше площади каждой из четырех остальных пластин, расположенных равномерно симметрично по осям симметрии резервуара. В одно звено трехзвенной фазирующей RC-цепочки входит верхняя пластина центрального конденсатора с внешним сопротивлением, а в два других звена - параллельно соединенные верхние пластины конденсаторов, расположенных равномерно симметрично по одной оси, и внешние сопротивления. Массу жидкости определяют с учетом формы внутренней полости резервуара и корректируют вычисления в зависимости от температуры, диэлектрической проницаемости и плотности жидкости. Программа микроконтроллера, входящего в состав устройства, снабжена градуированной характеристикой зависимости частоты от массы жидкости, учитывающей форму внутренней полости резервуара, а также коррекцией вычислений уровня и массы от поступающих на его вход датчиков температуры, диэлектрической проницаемости и плотности жидкости. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам и средствам для измерения уровня, объема и массы жидкостей в резервуарахс нефтью, нефтепродуктами, сжиженными газами и др., и может найти применение в устройствах для измерения запаса топлива в баках судов и транспортных средствах.

Известен частотный способ измерения уровня жидкости (патент РФ №2624978, опубл. 11.07.2017, G01F 23/16, Бюл. №20) путем измерения электрического параметра, функционально связанного с измеряемым уровнем, заключающийся в том, что верхнюю пластину конденсатора располагают на плавающей крыше, а нижнюю - на дне резервуара и соединяют с тремя внешними сопротивлениями и двумя конденсаторами, образующими фазирующую цепочку генератора, частоту которого устанавливают в соответствии с измеренным электрическим параметром. При этом через функциональный преобразователь частота-код результат подают на индикатор уровня.

Недостатком аналога является, невозможность реализации измерения нестационарного уровня жидкости в топливных баках и танках при их качке и наклонах.

Наиболее близкими по технической сущности являются способ измерения уровня жидкости при изменении положении резервуара и устройство для его осуществления (патент РФ №2491517 G01F 23/26, опубл. 27.08.2013, Бюл. №24), в котором используют типовые емкостные датчики уровня, не менее пяти, подвешенные шарнирно для поддержания их вертикального положения при колебаниях резервуара в двух плоскостях, расположенные равномерно по осям его симметрии и образующие вместе с внешними резисторами фазирующую RC-цепочку генератора гармонических колебаний, подключенного через частотомер номинальных значений и контроллер, программу которого снабжают градуированной характеристикой зависимости частоты от массы жидкости и учитывающей форму внутренней полости резервуара, а также возможностью коррекции значений диэлектрических проницаемостей различных жидкостей, инструментальной погрешности измерения во время тарировки после установки емкостных датчиков уровня в резервуаре, установкой значения частоты, соответствующей минимальной массе жидкости в резервуаре, при достижении которого включают дополнительный режим индикации, к индикатору уровня и массы жидкости.

Недостатками прототипа являются использование емкостных датчиков уровня, не менее пяти, подвешенных шарнирно для поддержания их вертикального положения при колебаниях резервуара в двух плоскостях, что снижает быстродействие измерения и требует дополнительного обслуживания шарнирных соединений для снижения трения; отсутствие коррекций по температуре и плотности жидкости, необходимых для вычисления массы.

Задачей изобретения является создание нового подхода к измерению уровня и массы жидкости с использованием упрощенной схемы построения фазирующей цепочки генератора, позволяющей измерять частотным способом нестационарные уровни с автоматической коррекцией программы вычисления от датчиков температуры, диэлектрической проницаемости и плотности, поступающих на вход контроллера.

Поставленная задача решается использованием способа измерения уровня жидкости и массы в топливных баках и танках при качке и наклонах, включающий использование трехзвенной фазирующей RC-цепочки, содержащей емкостные датчики уровня и внешние сопротивления и образующие совместно с усилителем генератор, по частоте которого определяют уровень и массу жидкости, отличающий тем, что емкостные датчики уровня выполняют в виде плоских конденсаторов из пластин фольгированного стеклотекстолита, верхние пластины которых располагают на плавающей крыше или вверху резервуара, а нижнюю общую пластину - на дне резервуара, причем верхняя пластина центрального конденсатора емкостного датчика имеет площадь в два раза больше площади каждой из четырех остальных пластин, расположенных равномерно симметрично по осям симметрии резервуара, причем, в одно звено трехзвенной фазирующей RC-цепочки входит верхняя пластина центрального конденсатора с внешним сопротивлением, а в два других звена - параллельно соединенные верхние пластины конденсаторов, расположенных равномерно симметрично по одной оси, и внешние сопротивления, при этом массу жидкости определяют с учетом формы внутренней полости резервуара и корректируют вычисления в зависимости от температуры, диэлектрической проницаемости и плотности жидкости.

Поставленная задача решается также устройством для измерения уровня жидкости и массы в топливных баках и танках при качке и наклонах, содержащее трехзвенную фазирующую RC-цепочку, включающую емкостные датчики уровня и внешние сопротивления и образующую совместно с усилителем генератор, соединенный через микроконтроллер с цифровым индикатором, отличающееся тем, что емкостные датчики выполнены в виде плоских конденсаторов из пластин фольгированного стеклотекстолита, верхние пластины которых расположены на плавающей крыше или вверху резервуара, а нижняя общая пластина - на дне резервуара, верхняя пластина центрального конденсатора емкостного датчика имеет площадь в два раза больше площади каждой из четырех остальных пластин, расположенных равномерно симметрично по осям симметрии резервуара, причем, в одно звено трехзвенной фазирующей RC-цепочки входит верхняя пластина центрального конденсатора с внешним сопротивлением, а в два других звена - параллельно соединенные верхние пластины конденсаторов, расположенных равномерно симметрично по одной оси, и внешние сопротивления, а программа микроконтроллера снабжена градуированной характеристикой зависимости частоты от массы жидкости, учитывающей форму внутренне полости резервуара, а также коррекцией вычислений уровня и массы от поступающих на его вход датчиков температуры, диэлектрической проницаемости и плотности жидкости.

Технический результат, достигаемый от реализации заявленной группы изобретений, заключается в непрерывном измерении уровня жидкости при изменении положения резервуара в пространстве использованием оригинальной схемы емкостных датчиков уровня и микроконтроллера, рассчитывающего массу с учетом поправок по температуре, плотности и диэлектрической проницаемости, и градуированной характеристикой формы внутренней полости резервуара; в упрощении требований к конструкции объекта измерения, что расширяет возможности использования датчиков и удешевляет их установку.

Кроме того, сущность технического решения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 представлена принципиальная схема фазирующей цепочки;

- на фиг.2 представлена схема расположения пластин конденсаторов в резервуаре;

- на фиг.3 представлена блок-схема уровнемера.

Сущность: способ реализуется использованием в фазирующей цепочке RC-генератора плоских конденсаторов из фольгированного стеклотекстолита, верхние пластины которых располагают на плавающей крыше или вверху резервуара, а нижняя общая пластина - на дне резервуара, и соединенные с тремя внешними сопротивлениями, частота которого устанавливается в соответствии с измеренным уровнем, затем через микроконтроллер результат подают на цифровой индикатор.

Рекомендуемая схема расположения по резервуару пластин конденсаторов емкостного датчика уровня, являющихся элементами фазирующей цепочки RC-генератора, и ее электрическая схема представлены на фиг.1 и фиг.2 соответственно. Пластины располагают по осям симметрии резервуара. При наклонах резервуара в различных плоскостях суммарные емкости конденсаторов, соединенных попарно параллельно

С2-12-26-16-24

не меняются, т.к. насколько емкость конденсатор, например, С2-1 от наклона увеличится из-за уменьшения уровня h настолько же емкость конденсатора С2-2 уменьшится, сохраняя суммарную емкость, равной С2=С при данном наклоне танка или топливного бака.

Частота квазирезонанса трехзвенной фазирующей цепочки определяется из выражения

где R - сопротивление фазирующей цепочки.

Определим зависимость частоты генератора от уровня жидкости в резервуаре. Емкость плоского конденсатора С уровне мера равна

где ε0 - электрическая постоянная;

ε - относительная диэлектрическая проницаемость жидкости;

S - площадь пластины конденсатор С;

h - уровень жидкости.

Подставив в (1) значение (2), получим

из которого выведем зависимость нестационарного уровня жидкости от частоты генератора

Зная площадь основания танка или резервуара, а также плотность и температуру жидкости, вводимые от соответствующих датчиков в микроконтроллер, он вычисляет массу и выводит на цифровой индикатор.

Устройство для измерения уровня жидкости и массы в топливных баках и танках при качке и наклонах (фиг.3) содержит фазирующую цепочку 1 из внешних сопротивлений и емкостных датчиков уровня в виде плоского конденсатора, образующую совместно с усилителем 2 генератор 3, соединенный через микроконтроллер 4 с цифровым индикатором 5.

Программу микроконтроллера снабжают градуированной характеристикой, учитывающей форму внутренней полости танка или топливного бака, а также коррекцией вычислений уровня и массы от поступающих на его вход датчиков температуры, диэлектрической проницаемости и плотности жидкости.

Устройство работает следующим образом. При изменениях и колебаниях уровня жидкости в танке или топливном баке меняются значения емкостей датчиков уровня, причем суммарные емкости попарно соединенных датчиков неизменны, и образуют с центральной емкостью и внешними сопротивлениями однородную фазирующую цепочку 1 генератора 3. В соответствии с уровнем устанавливаются величины этих емкостей, определяющих частоту генератора 3, которая обрабатывается микроконтроллером 4 в единицы уровня и массы и индицируется на цифровом индикаторе 5.

Итак, заявляемое изобретение позволяет непрерывно измерять уровень и массу жидкости при изменении положений танка или топливного бака в пространстве с использованием плоских конденсаторов в качестве емкостных датчиков уровня, что обеспечивает высокую надежность способа и низкую себестоимость.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 91-100 из 167.
24.05.2019
№219.017.5f65

Способ отбора попутного нефтяного газа и комплекс агрегатов для его осуществления

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для повышения эффективности и надежности механизированной добычи газированных нефтяных флюидов из скважин снятием избыточного давления попутного нефтяного газа в затрубном пространстве. Технический результат - повышение дебита...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688818
Дата охранного документа: 22.05.2019
24.05.2019
№219.017.5f7b

Станок-качалка

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для привода скважинных штанговых насосов. Станок-качалка содержит основание, опорную стойку, балансир с шарнирно прикрепленной к нему головкой, связанный с подшипником, электродвигатель. Дополнительная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688598
Дата охранного документа: 21.05.2019
06.06.2019
№219.017.73df

Тепловой агрегат для совместного получения цементного клинкера, сернистого газа, тепловой и электроэнергии

Изобретение относится к тепловому агрегату для производства строительных материалов, в частности цементного клинкера, и безотходного производства тепловой и электрической энергии. Тепловой агрегат содержит паровой энергетический котел, работающий на твердом топливе горючих промышленных и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690553
Дата охранного документа: 04.06.2019
13.06.2019
№219.017.80d9

Способ определения давления насыщения нефти газом

Изобретение относится к способам определения давления насыщения нефти газом Р во внутрискважинной зоне. Способ реализуется на скважинах, оборудованных электроцентробежным насосом (ЭЦН) и частотным преобразователем электрического тока погружного электродвигателя. С помощью двух датчиков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691256
Дата охранного документа: 11.06.2019
03.07.2019
№219.017.a3e5

Способ получения горячей асфальтобетонной смеси

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления асфальтобетонных смесей на основе нефтяных органических связующих, и может быть использовано при строительстве, ремонте и эксплуатации дорожных покрытий во всех дорожно-климатических зонах. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693170
Дата охранного документа: 01.07.2019
06.07.2019
№219.017.a6f6

Кожухотрубчатый теплообменный аппарат

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Предложен кожухотрубчатый теплообменный аппарат с трубным пучком, размещенным в кожухе, в котором в зазоре между трубным пучком и кожухом аппарата расположен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693804
Дата охранного документа: 04.07.2019
10.07.2019
№219.017.a987

Способ заделки трещин в стенке трубопровода и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к трубопроводному транспорту. Способ включает очистку наружной поверхности восстанавливаемого участка трубопровода, разделку трещин, установку полумуфты или муфты вокруг восстанавливаемого участка трубопровода с образованием полости между ее внутренней поверхностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693940
Дата охранного документа: 08.07.2019
16.08.2019
№219.017.c012

Способ добычи сланцевой нефти

Изобретение относится к области нефтедобычи. Технический результат – обеспечение плавных изменений капилярно-пористой структуры пласта и текучести углеводородного сырья, использование одной скважины, облегчение доставки оборудования к месту прогрева, в части разработки эффективных способов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697339
Дата охранного документа: 13.08.2019
29.08.2019
№219.017.c45f

Способ получения этил(2e,4z)-5-хлорпента-2,4-диеноата

Изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения этил(2E,4Z)-5-хлорпента-2,4-диеноата. Этил(2E,4Z)-5-хлорпента-2,4-диеноат является перспективным исходным соединением в синтезе практически важных (2E,4Z)-диеновых кислот и их производных. Задачей изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698452
Дата охранного документа: 27.08.2019
02.09.2019
№219.017.c5e8

Насосный агрегат для газированных нефтяных флюидов

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для откачки газированных нефтяных флюидов при любом механизированном способе эксплуатации скважины. Технический результат - снижение отрицательного влияния затрубного попутного газа на производительность установок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698788
Дата охранного документа: 29.08.2019
Показаны записи 11-12 из 12.
04.07.2018
№218.016.6a9a

Дифференциальная система измерения температуры газов газотурбинного двигателя

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения быстропротекающих высокотемпературных процессов в газодинамике и построения систем автоматического регулирования температуры газов газотурбинного двигателя. Предложена дифференциальная система измерения температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659612
Дата охранного документа: 03.07.2018
24.11.2019
№219.017.e625

Способ замера объема твердого осадка в резервуаре

Способ относится к измерительной технике и может быть использован для измерения объема твердых осадков, преимущественно нефтесодержащих шламов в резервуаре, накапливающихся в процессе эксплуатации. Способ заключается в измерении объема твердого осадка путем замера объема жидкости в резервуаре с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706817
Дата охранного документа: 21.11.2019
+ добавить свой РИД