Устройство для вычисления массы нефти и нефтепродуктов в резервуарах

Устройство для вычисления массы нефти и нефтепродуктов в резервуарах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МАССЫ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В РЕЗЕРВУАРАХ, содержащее два коммутатора , первый переключатель, первый аналого-цифровой преобразователь , первый реверсивш 1й счетчик, два блока памяти, два блока памяти констант, первый сумматор, цифроаналоговый преобразователь, делитель напряжения, блок определения номера участка, включающий сумматор , регистр, узел постоянной памяти, счетчик, узел определения знака , элемент И, дешифратор кода команд и генератор прямоугольных импульсов, блок управления , включающий генератор тактовых импульсов, формирователь пачки прямоугольных импульсов, два деши45 атора , счетчик адреса команд, три триггера, три одновибратора, узел постоянной памяти и счетчик номера резервуара , выходы разрядов которого и информационнь1й выход узла постоян - f ной памяти блока управления подключены к вkoдaм кода команды первого и второго коммутаторов, первого и второго.блоков памяти, первого и второго блоков памяти констант и дешифратора кода команд, выход сумматора подключен к первым информационным входам регистра и делителя напряжения , к информационному входу первого блока памяти и к выходу устройства , входы cyi iaTopa соединены соответственно с информационными выходами первого .блока памяти, второго коммутатора и второго блока памяти констант, информацион1й1й вход которого соединен с информационным тгходом второго блока памяти, информационные входы первого блока памяти констант и второго блока памяти соединены с выходами разрядов счетчика, выход первого блока памяти констант подключен к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым информационным входом делителя напряжения, выход которого подключен к первому Од информационному входу первого переел ключателя, втор рй информационный вхоп О9 которого соединен с выходом первого коммутатора, информационные входы которого являются информациошоамн входами устройства, :выход первого переключателя соединен с информационным входом первого аналогоцифрового преобразователя, выход которого подключен к счетному зходу первого реверсивного счетчика, выходы разрядов которого соединены с первой rpynncrii информационных входов второгокоммутатора, установочный вход первого реверсивного счетчи

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Х ИЛ%

РЕСПУБЛИК (1И (ll) SU зЮ 6F1 цй НОМИТЕ Г СССР (21 ) 3593582 /1 8-24 (22) 16. 05. 83 (46) 07.10. 84. Бюл. № 37 (72) Т.М.Алиев, Д.И.Дамиров, Х.А.Исмайлов, Т,А.Летов, А.А.Тер-Хачатуров и Ф.Д.Агадав (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. M.Азизбекова (53) 681, 325. 22 (088. 8) (56) 1. Алиев Т. M., Тер-Хачатуров А.А. Информационно-измери-тельные системы количественного учета нефти и нефтепродуктов. N., "Недра", 19 76.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 767786, кл. G 06 G 7/48, 1978 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

МАССЫ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В

РЕЗЕРВУАРАХ, содержащее два коммутатора, первый переключатель, первый аналого-цифровой преобразователь, первый реверсивный счетчик, два блока памяти, два блока памяти констант, первый сумматор, цифроаналоговый преобразователь, делитель напряжения, блок определения номера участка, включающий сумматор, регистр, узел постоянной памяти, счетчик, узел определения знака сужы, элемент И, дешифра» тор кода команд и генератор прямоугольных импульсов, блок управления, включающий генератор тактовых импульсов, формирователь пачки прямо" угольных импульсов, два дешифра" тора, счетчик адреса команд, три триггера, три одновибратора, узел постоянной памяти и счетчик номера ре зервуара, выходы разрядов которого и информационный выход. узла постоянной памяти блока управления подключены к входам кода команды первого и второго коммутаторов, первого и второго блоков памяти, первого и второго блоков памяти констант и дешифратора кода команд, выход сумматора подключен к первым информационным входам регистра и делителя напряжения, к информационному входу первого блока памяти и к. выходу устройства, входы сумматора соединены

I соответственно с информационными выходами первого .блока памяти, второго коммутатора и второго блока памяти констант, информационный вход ко,торого соединен с информационным Е

1выходом второго блока памяти, информационные входы первого блока памяти констант и второго блока памя.ти соединены с выходами разрядов счетчика, выход первого блока памя- Я ти констант подключен к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым информационным входом делителя напряжения, выход которого подключен к первому информационному входу первого переключателя, второй информационный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, информационные входы которого являются информациоюыми входами устройства, выход первого переключателя соединен с информационным входом первого аналогоцифрового преобразователя, выход которого подключен к счетному входу первого реверсивного счетчика, выходы разрядов которого соединены с первой группой информационных входов второго коммутатора, установочный вход первого реверсивного счетчиll ка соединен с выходом первого одновибратора, управляющие входы реверса первого переключателя и первого реверсивного счетчика подключены к нулевому выходу первого триггера, управляющий вход запуска первого ана= лого-цифрового преобразователя соединен с выходом второго одновибратора, управляниций вход запуска делителя напряжения соединен с выходом первого дешифратора, информационный вход которого соединен с информационным выходом узла постоянной памяти блока управления, адресный вход которого соединен с выходом счетчика адреса команд, а управляющий вход — с единичным выходом второго триггера, единичный вход которого подключен к выходу второго дешифратора, информационные входы которого соединены соответственно с выходами разрядов счетчика номера резервуара, счетный вход которого, входы формирователя пачки прямоуголь ных импульсов, второго одновибратора и счетный вход первого триггера соединены с выходом генератора тактовых импульсов, выход формирователя пачки прямоугольных импульсов, подключен к счетному входу счетчика адреса команд, единичный выход первого триггера соединен со счетным входом третьего триггера, единичный и нулевой выходы которого подключены соответственно к входам .третьего и первого одновибраторов, выход- второго сумматора блока определения номера участка соединен с вторым информационным входом регистра и с входом узла определения знака суммы, выход которого подключен к первому входу. элемента И, втоh7653 рой вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, выход элемента И подключен к тактовому входу регистра и к счетному входу счетчика, входы сумматора блока определения номера участка соединены соответственно с выходами регистра и узла постоянной памяти блока определения номера участка, выходы разрядов счетчика подключены к адресному входу узла постоянной памяти блока определения номера участка, управляющий вход которого подключен к выходу дешифратора кода команд, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены вторые аналого-цифровой преобразователь, реверсивный счетчик и переключатель, первый информационный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, второй информационный вход подключен к выходу делителя напряжения, выход второго переключателя соединен с информационным входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к счетному входу второго реверсивно-.

1 го счетчика, выходы разрядов которого соединены с второй группой информационных входов второго коммутатора, установочный вход второго реверсивного счетчика соединен с выходом третьего одновибратора, единичный выход первого триггера подключен к управлякщим входам ревер" са второго переключателя и второго реверсивного счетчика, управляю" щий вход запуска второго аналого-цифрового преобразователя соединен с в ыходом второго одн овнбратора, 1

Изобретение относится к вычислительной и информационно-измерительной технике и может найти при" ,менение в системах количественного учета нефтепродуктов, использующих пьезометрический метод взвешивания жидкостей в резервуарах.

Известно устройство .количественного учета, содержащее датчики и

2 спецвычислитель для представления информации о давлении жидкости в виде массы жидкости (I ).

Недостатком такого устройства количественного учета является его сложность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст. ройство, которое содержит последовательно соединенные датчик давления, двухпозиционный входной переключатель, ключ, фильтр, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор цифровых сигналов, реверсивный счет- чик, регистр. памяти, цифроуправляемый широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен с вторым входом ключа, а также блок опорных напряжений, соединенный через коммута- щ тор аналоговых сигналов с вторым входом переключателя, блок задания корректирующих сигналов, соединенный с коммутатором. цифровых сигналов, схему сравнения кодов, входы которой соединены с реверсивным счетчиком и блоком з адания начальных пара метров, а выход — с входом блока синхронизации, управляющего работой коммут аторов, переключателя, широтно-импульсного модулятора, реверсивного счетчика и регистра памяти f23.

Однако известное устройство обладает недостаточным быстродейстI вием вычисления массы при большом количестве обслуживаемых резервуаров.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два коммутатора, первый переключатель, первый аналого-цифровой преобразователь, первый реверсивный счетчик, два блока памяти, два блока памяти констант, первый сумматор, цифроаналоговый преобразователь, делитель напряжения, блок определения номера участка, включающий второй сумматор, ре40 гистр, первый. узел постоянной памяти, счетчик, узел определения знака суммы, элемент И, дешифратор кода команд и генератор прямоугольных импульсов, блок управления, включающий генератор тактовых импульсов, формирователь пачки йрямоугольных импульсов, два дешифратора, счетчик адреса команд, три триггера, три одновибратора, второй узел постоянной памяти и счетчик номера резервуара, выходы раз-. рядов которого и информационный выход второго узла постоянной памя-. ти подключены к входам кода коман- зз ды первого и второго коммутаторов, первого и второго. блоков памяти, первого и второго блоков памяти кон-

1117653 4 стант и дешифратора кода команд, выход первого сумматора подключен к первым информационым входам регистра и делителя напряжения, к информацион>;ому входу первого блока памяти и к выходуустройства, входы первого сумматора соединены соответственно. с информационными выходами первого блока памяти, второго коммутатора и второго блока памяти констант, информационный вход которого соединен с информационным выходом второго блока памяти, информационные входы первого блока памяТИ Констайт и второго блока памяти соединены с выходами разрядов счетчика, выход первого блока памяти констант подключен к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым информационным входом делителя напряжения, выход которого подключен к первому информационному входу первого переключателя, второй информационный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, информационные входы которого являются информационными входами устройст- ва, выход первого переключателя соединен с информационным входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к счетному входу первого реверсивного счетчика, выходы разрядов которого соединены с первой группой информационных входов второго коммутатора, установочный вход первого реверсивного счетчика соединен с выходом первого одновибратора, управляющие входы реверса первого переключателя и первого реверсивного счетчика подключены к нулевому выходу первого триггера, управляющий вход запуска первого аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом второго одновибратора, управляющий вход запуска делителя напряжения соединен с выходом первого дешифратора, информационный вход которого соединен с информационным выходом второго узла ilo| ToHHHoA памяти блока управления, адресный вход которого соединен с выходом счетчика адреса команд, а управляющий вход — с единичным выходом второго триггера, единичный вход которого подключен к выходу второ" го дешифратора, информационные входы которого соединены соответ-.

111 7653

50 ственно с выходами разрядов счетчика номера резервуара, счетный вход которого, входы формирователя пачки прямоугольных импульсов второго одновибратора и счетный вход первого триггер,1 соединены с выходом генератора тактовых импульсов, вы- . ход формирователя пачки прямоугольных импульсов подключен к счетному входу счетчика адреса команд, еди- 10 ничный выход первого триггера соединен со счетным входом третьего триггера, единичный и нулевой выходы ко- торого подключены соответственно к входам третьего и первого одновиб- 15 раторов, выход второго сумматора блока определения номера участка соединен с вторым информационным входом регистра и с входом узла определения знака суьжы, выход которого подключен 20 к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, выход элемента И подключен к тактовому входу регистра и к 25 счетному входу счетчика, входы сумматора блока определения номера

° участка соединены соответственно с выходами регистра и первого узла постоянной памяти блока определения омера участка, выходы разрядов счетчика подключены к адресному . входу первого узла постоянной памяти блока определения, номера участка, управлякнций вход которого подключен к выходу дешифратора кода команд, введены вторые аналого-цифровой преобразователь, реверсивный счетчик и переключатель, первый информационный вход которого соединен с .выходом первого коммутатора, второй информационный вход подключен к выходу делителя напряжения, выход второго переключателя соединен с информационным вхо45 дом второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к счетному входу второго реверсивного счетчика, выходы разрядов которого соединены с второй . группой информационных входов второго коммутатора, установочный вход второго реверсивного счетчика соединен с выходом третьего одновибратора, единичный выход первого триггера подключен к управляющим входам реверса второго переключателя и второго реверсивного счетчика,, уйравляющий вход запуска второго: аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом второго одновибратора.

На фиг. I представлена схема устройства, на фиг. 2 — схема блока определения номера участка; на фиг. 3 — схема блока управления; на фиг. 4 .— временная диаграмма работы устройства.

Устройство (фиг.l) содержит датчики I давления, коммутатор 2, переключатели 3 и 4, -аналого-цифровые преобразователи 5 и 6, реверсивные счетчики 6 и 7, коммутаторы 9, блок

10 управления, делитель 11 напряжения, блок !2 памяти, цифро-аналоговый преобразователь 1 3, сумматор 14, блок l5 памяти констант, блок 16 памяти констант, блок 17 определения номера участка, блок 18 памяти.

Блок определения номера участка (фиг.21 содержит сумматор 19,. узел 20 постоянной памяти, узел 21 определения знака сумма, регистр 22 счетчик 23, элемент И 24, генератор 25 прямоугольных импульсов, дешифратор 26.

Блок управления (.фиг.3) содержит генератор 27 тактовых импульсов, формирователь 28 пачки прямоугольных импульсов, счетчик 29 адреса команд;. узел 30 постоянной памяти„счетчик 31 номера резервуара, дешифраторы 32 и 33, триггеры 34 — 36 и одно ви бр аторы 37 — 39.

Устройство работает следующим образом.

В первом такте блок 10 управления выставляет код-команду, котора воспринимается коммутатором 2. IIoae кода-команды разбито таким об" разой, что одна его часть несет информацию о номере обслуживаемого резервуара, вторая — определяет выбор оперируемого блока, третья предписывает выполнение заданной операции (считывание, запись и т.п. I.

Расшифровка кода-команды осущест вляется с помощью дешифраторов (не показаны), установленных в каждом блоке, к которому адресованы эти команды.

Коммутатор 2 подключает выход первого датчика 1 давления к входу переключателя 3, посредством которого сигнал датчика подводится к входу аналого-цнфрового преобразователя (АЦП1 5. Реверсивный счетчик 7 настраивается в режим сложения и за11176

25 пускается АЦП 5. Производится цифровое измерение сигнала датчика. Результат измерения, фиксируемый счетчиком 7, в соответствии с кодамикомандами блока 10 через коммутаI. тор 9 подается на сумматор 14 и далее последовательно записывается в регистр делителя 11 напряжения, регистр блока 17 определения номера участка и первую ячейку памяти блока 12 памяТНе

Зависимость количества продукта в езервуаре от гидростатического давения столба жидкости имеет вид кусочно-линейной функции. Ординаты узлов аппроксимации этой функции мо" гут быть определены по значениям кон: стант иэ калибровочной таблицы для данного резервуара, а число участков аппроксимации соответствует 20 числу поясов резервуара (равно 8).

Номер рабочего участка аппроксимацин определяется с помощью блока 17.

В приведенном варианте реализации блока 17 используется последовательный способ сравнения кодов результата аналого-цифрового преобразования сигналов, записанного в регистр 22, н значения соответствующей ординаты узлов аппроксимации, хранящихся в узле 20 постоянной памяти. Значения этих ординат последовательно вычитаются из результата, записанного в регистре 22, до тех пор, пока знак кода на выходе сумматора 19, определяемый с по35 .мощью узла 21, не станет отрицательным или равным нулю. По этому признаку элемент И 24 перекрывает доступ импульсов генератора 25 на вход счетчика 23. Последний фикси40 рует номер рабочего участка аппроксимации.

Код номера участка аппроксимации с выхода блока 17 переписывается в первую ячейку памяти блока 18 па45 мяти и поступает на входы блока 15 памяти, в котором хранятся константы, задающие угловой коэффициент наклона данного участка аппроксимации. Одновременно на другие вхо-. ды блока..15 подается код первого резервуара. 1Ьбраииое эначениа наклона участка апйроксимации с выхода блока 15 поступает на вход циф-. ро-.аналогового преобразователя (ЦАП l 13. Выходной аналоговый сигнал ЦАП 13 поступает на вход делителя !I, на выходе последнего обра53 8 зуется налряжение, пропорциональное коду, записанному в регистр делителя 11, и выходному напряжению ЦАП 13.

Во втором такте к первому каналу подводится сигнал делителя 11, а к второму каналу (одновременно )— выходной сигнал второго датчика.

Результат измерения вторым каналом (АЦПI Ь. сигнала второго дат" чика с выхода реверсивного счетчика 8, куда он записан в прямом коде, посредством коммутатора, 9 через сумматор 14 записывается во вторую ячейку памяти блока 12, регистр делителя 1! и поступает на входы блока 17. Полученный с помощью блока 17 код номера соответствующего участка аппроксимации переписывается во вторую ячейку памяти блока 18 и одновременно поступает на входы блока 15. Выбранное значение наклона участка для второго резервуара с выхода блока 15 подается на вход ЦАП 13. На выходе делителя I! образуется напряжение, пропорциональное коду, записанному в регистре делителя 11, и выходному напряжению ЦАП 13, соответствующему значению выбранного наклона участка аппроксимации.Результат же измерения первого канала (АЦП 5 ) вычитается в ре- версивном счетчике 7 из зафиксированного в нем ранее результата измерения сигнала первого датчика.

Полученная на выходе счетчика 7 разность посредством коммутатора 9 подается на сумматор 14, где она алгебраически складывается с кодом, извлеченным из первой ячейки памяти блока 12. Таким образом, на выходе сумматора образуется результат первого приближения для сигнала первого датчика, который записывается в первую ячейку памяти блока 12 ° Реверсивный счетчик 7 сбрасывается в нуль.

В следующем такте выходной сигнал третьего датчика подключается к первому, а .сигнал делителя II к второму каналу измерения. Ход дальнейших операций повторяется, как и в предыдущем такте измерения.

Число тактов измерения в первом .цикле коррекции зависит от чйсла обслуживаежх резервуаров. К моменту окончания опроса всех датчиков

1117653 давления в и-1 ячейках памяти блока 12 (где n — число резервуаров хранятся результаты первого приближения,.в то время как в и -й ячейке записан результат непосредствен- 5 ного (без коррекции) измерения сигнала и-го датчика.

В,.n +1 такте для первого датчика начинается второй цикл коррек ции, а для датчика и завершается . 10 только первый цикл.

Выходной сигнал первого датчика подключается к первому каналу измерения, в то время как к второму канапу подводится выходное нагфяже- 15 ние делителя 11, пропорциональное коду, записанному в и-ю ячейку блока 12, и аналоговому выражению наклона рабочего участка аппроксима ции. и-ro резервуара. 20

В первом такте второго цикла коррекции результат повторного измерения сигнала первого датчика, осуществляемого АЦП 5, остается в реверсивном счетчике. 7 без передачи его на сумматор 14.

Блок 10 управления подает команду считывания результата первого приближения для сигнала первого датчика. из первой ячейки памяти блока 12.

Извлеченный код поступает на сумматор 14 и записывается в регистр.

Далее из памяти блока 18 извлекается номер участка, которому в предыдущем цикле коррекции принадлежал результат непосредственного измерения сигнала первого датчика, извлеченный код подается на входы блока 16, последний выдает на 4 сумматор 14 код поправки на несоответствие начала данного участка аппроксимации его расчетному значению.

Алгебраическая сумма результата пер- вого приближения и кода поправки, полученная на выходе сумматора 14 и составляющая первый скорректированный результат измерения, вводится в блок

17, который уточняет номер участка аппроксимации для сигнапа первого: датчика. Уточненный номер участка

50 вводится в первую ячейку памяти блока !8 и в блок )5. С выхода последнего блока выбранное значение наклона уточненного участка аппроксима- . ции для первого резервуара подается на вход ЦАП I3. На выходе делителя I! при этом образуется напряжение, пропорциональное коду, записанному в первой ячейке блока 12, и выходному напряжению ЦАП 13.

Определение результата первого приближения для сигнала датчика р осуществляется также как и в предыдущих тактах первого цикла коррекции.

В следующем такте второго цикла коррекции к первому каналу измерения подводится выходной сигнал делителя 11, а к второму каналу — сигнал второго датчика. Ход дальнейших операций во втором и последующих циклах коррекции производится аналогично. При этом в отличие от первого цикла результат повторного измерения сигналов датчиков давления из реверсивных счетчиков не переписывается, скорректированный результат измерения определяется как сумма результата очередного приближения и соответствующего кода поправ(ки, извлекаемого из блока 16, а уточнение номера участка аппроксимации производится по значению соответствующего скорректированного результата.

По заднему фронту импульсов генератора 27, период следования которых определяет длительность измерительного такта, формирователь 28 выдает пачку импульсов, поступающих на вход счетчика 29. В соответствии с состоянием счетчика 29 и триггера 34 отмечающего момент перехода от первого к осуществлению второго и последующих циклов коррекции, на выходы узла 20 последовательно выводятся коды команд на выполнение описанных операций блоками 2,9,12,15,16,17 и 18.

Поскольку на указанные блоки эти коды-команды поступают одновременно, распознавание команды соответствующему блоку осуществляется с помощью дешифраторов.

Для получения N-го скорректированного результата измерения в устройствах с итерационной коррекцией погрешностей и, в частности, в известном устройстве, необходимо затратить

211+1 измерительных такта на опрос каждого резервуара, т.е. всего (2й+13 и тактов (и - число резервуаров 3., Реализация изобретения позволяет прн прочих равных условиях сократить общее число затрачиваемых тактов до Nn +I .

11 1117653

Таким образом, применение предлагаемого устройства обеспечит по меньшей мере вдвое большее быстродействие по сравнению с известным. . Так как погрешности используемых 5

АЦП 5 и 6 в цредлагаемом устройстве корректируются, в качестве последних могут быть использованы простейшие и, следовательно, надежные пре- ( образователи. Таким образом, введе- 10 ние второго канала измерения не приведет к существенному усложнению его схемы. (Проведем сравнение изобретения с серийно выпускаемой аппаратурой типа "Радиус". Однй комплект такой ап: паратуры позволяет осуществить опрос

10 резервуаров за 180 с с погрешностью 0,05Х. При этом определяется лишь информация о гидрос татическом давлении продукта в резервуаре.

Расчеты показывают, что для осуществления измерения с той же точностью предлагаемым устройством необходимо провести 3-5 циклов коррекции. Если время одного измерительного такта принять равным 40 мс такая длительность обусловлена требованием обеспечения помехоустойчи" вости измерений1, то время опроса IO резервуаров определится из расчета:

5 циклов 10 резервуаров + l l", х 40 мс 2,04 с. Как видно при тех же обеспечиваемой точности и числе обслуживаемых резервуаров быстродействие предлагаемого устройства существенно выше. Изобретение позволя" ет непосредственно определить код массы продукта, хранящегося в резервуаре.

11 7653

2, 15,16

17,И

np. pekp7 пр.рЯрсом В

Фса "0" 7

lip II

5,д

lllllllllll I i i i

1117653

Составитель А.Жеренов

Техред Т.Дубинчак Корректор И.Эрдейи

7 ю

Редактор, P.Öèöêêà

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 7222/34 Тираж 698 Подписное

BHHHIlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5