Устройство для вычисления массы нефте-продуктов b резервуарах

Устройство для вычисления массы нефте-продуктов b резервуарах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социааистиыеск ни

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<>845159

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, сеид-ву

Р11М. К . (22) Заявлено 25.06.79 (21) 2787814/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 06 F 15/20

Государственный комитет

СССР по деяам изобретений и открытий

Опубликовано 070781. Бюллетень N9 25 (53) УДК 681 325.22 (088.8) Дата опубликования описания 07. 07. 81

Научно-исследовательский институт и проектный институт по комплекснои автоматизации нефтяной и химической п омышленности (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МАССЫ НЕФТЕПРОДУКТОВ

В РЕЗЕРВУАРАХ

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в информационно-измерительных и телемеханических системах для количественного учета нефти и нефтепродуктов.

Известно устройство (1), содержащее блок памяти, счетчик приема информации, распределитель, дешифратор, блок вычислений, блок вывода данных, узел управления и узел сравнения.

В этом устройстве известная числовая зависимость массы от гидростатического давления в вертикальном резервуаре представляет собой ломанную 1 линию, состоящую из ряда отрезков разной крутизны. Для определения массы в память устройства записыва тся ряд значений гидростатических давлений, соответствующих точкам излома 2О зависимости массы от давления, и приращение массы (квант массы) на каждом отрезке ломаной, соответствующем кванту давления каждого пояса резервуара.

Преобразование измеренного давления в массу происходит путем последовательного извлечения иэ блока памяти данных каждого пояса резервуара и вычислением массы путем их 30 умножения (начиная с первого пояса).

Вычисление массы .осуществляется интегрированием кванта массы по кванту давления до заданного гидростатического давления.

Недостатками устройства являются большой объем памяти для запоминания двух констант для каждого пояса резервуара, малое быстродей- . ствие при определении веса нефтепродукта, многократное обращение К памяти, большой объем аппаратуры и относительно большая методическая погрешность.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство (2), содержащее блок памяти, выход которого подключен к первому входу блока вычислений, вход — к выходу дешифратора, адресный .вход — первому входу устроиства, блок вывода данных, счетчик приема информации, вход которого соединен со вторым входом устройства, генератор, соединенный входом с управляющим входом устройства, триггер, соединенный выходом с первым входом распределителя тактов, три ключа, выход первого ключа соединен со вторым входом

845159

15 блока вычислений, выход второго ключа — с третьим входом блока вычислении и первым входом блока вывода данных, второй и третий входы которого соответственно соединены с выходом третьего ключа и выходом блока памяти, входы первого и второго ключей и второй вход распределителя тактов соединены с выходом генератора, вход третьего ключа соединен с первым выходом блока вычислений,второй выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход которого подключен к выходу блока вывода данных, выходы старшего и младшего разрядов счетчика приема информации подключены соо;ветственно ко входу дешифратора и четвертому входу блока вычислений, управляющие входы счетчика приема информации а также блока памяти, блока вывода. данных, блока вычислений, генератора, триггера и ключей соединены с соответствующими выходами распределителя тактов.

В этом устройстве ломаная кривая зависимости массы от давления аппроксимируется другой ломаной с углами в точках, в которых код соответcTBующего давления содержит нули во всех разрядах, кроме старшего. B память устройства записываются заранее вычисленные значения массы нефтепродукта, т.е. значения угловых точек аппроксимации ломаной зависимости массы от давления G„...G G>, соответствующей участку по давлению 1000, j 1000 мм вод.ст.

Каждому участку по давлению (условному поясу) соответствует изменение давления на 1000 вод.ст. Значения массы нефтепродукта в резервуаре интегрируются, начиная с массы, соответствующеи угловой точке G, ближайшей слева от рабочей

1 точки аппроксимирующей ломаной.Значения участков соответствуют ближайшему максимальному значению старшего разряда числового эквивалента статического давления Р, представленного в десятичном исчислении.

Остаточная масса Ь G, соответствующая младшему разряду числового эквивалента P H TKe Me G G,+ определяется по интерполяцйи. При этом в качестве кванта массы используется разность значений масс угловых точек G + и G аппроксимирующей ломаной. Результат преобразования измеренного давления P в массу G производится суммированием числа G„„ соответствующего коду старшего разряда десятичного представления давления P и числа Ь G, найденного по интерполяции.

Это устройство для определения массы нефтепродукта в в ртикальном резервуаре по гидростатическому давлению имеет

60 большой объем постоянной памяти за счет запоминания полного значения (со всеми разрядами) массы угловых точек изломов, соответствующих давлению 1000, 2 1000,...

i 1000 (мм вод.ст) угловых поясов; — малое быстродействие за счет последовательного действия устройства при определении массы нефтепродуктов; большой объем аппаратуры из-за последовательного счета устройства и вычислений над многоразрядными, числами; — относительно большую методическую погрешность за счет вычислений последовательным кодом.

Целью изобретения является экономия оборудования, повышение точности работы и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок памяти, входы которого соединены соответственно с выходами дешифратора, адресные входы блока памяти являются адресными входами устройства, коммутаторы, счетчик приема информации, вход которого является информационным входом устройства, а выход старшего разряда подключен к входу дешифратора, генератор, вход которого является управляющим входом устройства, триггер, соединенный выходом с первым входом распределителя тактов, второй вход которого соединен с выходом генератора, синхронизирующие входы блока памяти, счетчика приема информации, коммутаторов, дешифратора и генератора соединены с соответствующими выходами распределителя тактов, введены буферный регистр, сумматор, регистр сдвига, формирователь тактов и сдвигов и элементы

ИЛИ. Выходы счетчика приема информации, регистра сдвига и буферного регистра соединены соответственно с входом сумматора. Выходы сумматора соединены соответственно с входами первой группы регистра сдвига, входы буферного регистра соединены соответственно с выходами регистра сдвига и блока памяти. Первый управляющий выход формирователя тактов и сдвигов соединен с первым управляющим входом сумматора и управляю-, щими входами первого коммутатора, второй управляющий вход — с вторым управляющим входом сумматора и с входами второго и третьего коммутаторов. Входы первого коммутатора соединены соответственно с выходами регистра сдвига, выходы соответственно с входами второй группы регистра сдвига, управляющий вход которого соединен с третьим управляющим выходом формирователя тактов и сдвигом, четвертый управляющий

845159

И - -

1000 выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены соответственно.с выходами третьего комму-. татора и регистра сдвига. Выход элемента ИЛИ подключен к входу триггера и к первому входу формирователя тактов и сдвигов, второй вход которого соединен с выходом генератора.

Выход второго коммутатора под. ключен к входу регистра сдвига.Синхронизирующие входы сумматора,формирователя тактов и сдвигов, буферного регистра, регистра сдвига и триггера соединены соответственно с выходами распределителя тактов.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 графическая зависимость массы от гидростатического давления.

В состав устройства входят младший разряд 1 и старший 2 разряды счетчика приема информации 3 сумматор 4, дешифратор 5, блок б памяти, буферный регистр 2, формирователь 8 тактов и сдвигов, регистр сдвига 9, ко @мутаторы 10, 11, генератор 12, распределитель 13 тактов, триггер

14, коммутатор 15, элемент ИЛИ 16, управляющий вход 17 устройства, адресный вход 18 и информационный вход 19 устройства.

Для определения массы нефтепродуктов в вертикальном резервуаре с помощью устройства .по гидростатическому давлению заданная ступенчатая зависимость F (f ) с константами Я„...P„...P и F„...F„...F представляется в виде суммы постоянной Г и переменной Г(Р), составляющих (см.фиг.2). По аналогии с зависимостью Р(Р) переменная составляющая задается константами причем f„ = f - FO .

Определение массы нефтепродуктов графически представляет собой сумму двух площадей. Второй член, представляющий площадь, ограниченную ступенчатой линией F(g) и линией (F<) по абсолютной величине, незначителен по сравнению с первым членом, графически представляющим площадь, равную произведению Fo p. При этом объем пассивной памяти уменьшается за счет исключения m констант кванта давлений и разбиения резервуара на и условных поясов равной высоты д р (Ь P = 1000 мм вод.ст.) с константаи Р„-- Р1 --. РпКроме того, константы кванта весов Р1...F„...F„„,çàìåíåíû новыми константами S 5 ... S„, имеющими зна-. чительно меньшие абсолютные "íà÷åíèÿ.

При таком разбйении резервуара нахождение массы нефтепродукта представляется в виде

РЛ 1 9 й= (Г Р+ (Р) ЛР+ %(P)6 Р), о

1 где К—

Ч вЂ” местное ускорение свободного падения;

Р— гидростатическое давление

5 жидкости в резервуаре.

При использовании устройств для пьезометрического измерения массы нефтепродукта измеряемый параметрс имеет размерность, распределяемую кг !

О по площади массы —, что сокращает при вычислении массы деление на q.

В формуле первой интеграл правой .части не зависит от аргумента и при вычислении массы нефтепродукта используется как константа, записанная.в виде ряда чисел S где =1 Ъ

20 Sq. - площадь,,ограниченная кривой 1(Р} в j ì условном поясе.

Значение констант S> незначительно по сравнению с FgP . По числам

S второй интеграл, входящий в форр мулу и зависящий от заданного аргумента P вычисляется по интерполяционнай формуле

J4(Р)8P — — о .ЬР

5 -530 Р

3-1 где ЬР3 Р Р Р 1000 (1 1)Такое разбиение резервуара (по горизонтали зависимость F(p) разби35 вается по Fo, по вертикали — по

P ... Р.... Р при вычислении мас2" П сы нефтепродукта дает возможность не запоминать ступенчатой зависимости F (p) с константами р;. и F;,,@ имеющими для каждого пояса четерехразрядное или заранее вычисленное значение массы нефтепродукта условий поясов, а запоминать. заранее вычисленные незначительные значения первого интеграла в формуле, не зависящие

45 от заданного Р в виде S ...5 ...S<

" FFo.

Устройство определяет массу нефтепродукта в три этапа.

На первом этапе вычисляется по

$O интерполяционной формуле, остаточная часть массы нефтепродукта д Sj, соответствующая давлению р р< н. равная давлению, записанному в младший разряд счетчика приема информации 1

Значение первого интеграла Б в формуле, соответствующей давлению

dO (j-1) 1000 (мм вод.ст., которое записано в старший разряд 2 счетчика 3 приема информации, и влекается из памяти устройства на втором этапе. На третьем этапе опреде845159 ляется масса, графически представляющая постоянную площадь, равную F p о устройство работает следующим образом.

После пуска генератора 12 нулевым тактом распределителя тактов 13 все счетчики сбрасываются в нулевое состояние. В первом такте распределителя тактов 13 добавляется "1" в старший разряд 2 счетчика 3 приема информации, имеющий десятичное значение (j-1). С помощью дешифратора 5 на втором такте распределителя старший разряд счетчика приема информации автоматически выбирает число Sj, заранее записанное в блок памяти 6.

Одновременно со вторым тактом распре- 15 делителя из памяти 6 считывается число S, которое параллельно записывается в буферный регистр 7, и запускается формирователь 8 тактов и сдвигов. На втором такте триггер 14 запре- gg щает вход распределителя 13 и за счет тактов Т1 и Т2, выдаваемых формирователем 8 тактов и сдвигов, обеспечивает запись числа Sj из буферного регистра 7 в сумматор 4. В такте Т2 через коммутатор 10 при наличии раэре25 шения с третьего выхода распределителя 13 останавливается формирование тактов на выходе формирователя 8 тактов и сдвигов и запускается распределитель, тактов 13. B третьем такте распределителя включается на обратном реверсе старший разряд счетчика 3 и вычитается "1". При этом содерх<имое счетчика равно j-- 1,,B четвертом такте распределителя 13 сбрасывается буферный регистр 7 в нулевое состояние.

В пятом такте распределителя число

S< „ с помощью дешифратора 5 выбирается и одновременно считывается из блока 6 памяти и записывается в бу- Щ ферныи регистр 7. На пятом такте триггер 14 запирает вход распределителя 13 и запускает формирователь 8.

С помощью тактов Т1 и Т2, выдаваемых формирователем 8 тактов и сдви- 45 гов от содерх<имого в сумматоре 4 вычитается число, содержащееся в регистре 7. При этом шесток выход распределителя тактов 13 переключает сумматор 4 в режим "вычитания", а выходы регистра 7 во время "вычитания" получают разрешение для обеспечения на входе сумматора 4 информации Sj . В такт Т2 через коммутатор

10 прй наличии разрешения на шестом выходе распределителя 13 запрещается формирование тактов на выходе формирователя 8 тактов и сдвигов и запускается распределитель 13 тактов.

На шестом такте результат вычис- ) ления, содержащийся в сумматоре 4, записывается в обратном коде в регистре 9. После этого на седьмом такте распределителя 13 сбрасывается сумматор 4 в "нулевое" состояние и добав% ляется "1" н регистр 9. При этом содержимое регистра 9 равно дополнительному коду S . Еа седьмом такте распределителя запускается формиронатель 8 тактов и сдвигов и закрывается с помощью триггера 14 вход распределителя 13 тактов. Сигнал с восьмого выхода регистра тактов дает разрешение переключить выход младшего разряда 1 счетчика 3 на вход сумматора 4.

При этом каждый раз с помощью тактов Т1 и Т2, выдаваемых формирователем 8, обеспечивается сложение содержимого сумматора 4 с младшим разрядом 1 счетчика приема информации. Сложение н сумматоре Ь про1 должается no Sp раз. Количество сложений при этом фиксируется на регистре 9. При наличии разрешения от восьмого выхода распределителя 13 коммутатор 15 с помощью такта Т1 записывает число шесть в тот разряд регистра 9, который при счете начинается с нуля. Считая количество тактов Т2, с помощью комму-атора 11 регистр 9 переполняется и останавливается формирование тактов Т1 и Т2.

Сигналом "Переполнение" запускается распределитель 13 тактон и на девятом такте записывается Sg — результат умножения Ь на 65, из сумматора 4 в регистр 9. На десятом такте распределителя 13 сбрасываются на

"нуль" сумматор 4 и запускается формирователь 8, который обеспечивает ° выдачу тактов сдвига на регистр 9.

Сформиронанные такты сдвигают на три порядка влево содержимое регистра 9, обеспечивая при этом деление S на 1000.

От четвертого выхода формирователя 8 тактов и сдвигов сигналом

"Конец сдвига" запускается распределитель тактов 13 и останавливается выдача тактов. В одиннадцатом такте распределителя 13 обеспечивается формирование тактов Т1 и Т2. С помощью тактов Т1 и Т2 содержимое регистра 9 записывается в сумматор 4.

Двенадцатый выход распределителя 13 тактов при этом дает разрешение на выдачу информации, содержащейся в регистре 9. Коммутатор 10 при разрешении от двенадцатого выхода распределителя 13 тактов останавливает формирование тактов Т1 и Т2 и запускает распределитель тактов. В двенадцатом такте распределителя 13 запускается формирователь 8 и останавливается с помощью триггера 14 вход распределителя 13 тактов. С помощью тактов Т1 и Т2 содержимое сумматора суммируется с содержимым регистра 7.

При этом тринадцатый выход распределителя 13 тактов дает разрешение на выдачу информации, содержащейся в регистре 7. Коммутатор 10 тактом

845159

30

Т2 останавливает выдачу тактов Т1 и Т2 и запускает распределитель 13.

В четырнадцатом такте сбрасывается в "нулевое" состояние буферный регистр 7, при этом содержимое сумматора 4 записывается в регистр 9. 5

В пятнадцатом такте считывается из блока памяти константа и записывается в регистр 7. При этом "нулевой" выход дешифратора 5 выбирает из блока 6 памяти константу дан10 ного резервуара. Старший разряд 2 счетчика 3 в этом случае не действует на дешифратор, так как общую шину деШифратора в данном такте разрешающий сигнал не поступает. В пятнадцатом такте сбрасывается в "нулевое" состояние сумматор 4, запускается формирователь 8 и останавливается распределитель 13. При помощи тактов Т1 и Т2 содержащаяся в регистре 7 константа записывается в 20 сумматор 4. Пятнадцатый выход распределителя при этом дает разрешение на.выдачу информации, содержащейся в регистре 7. Коммутатор 10 при разрешении от шестнадцатого выхода распределителя 13 тактов останавливает формирование тактов Т1 и Т2 и запускает распределитель.Шестнадцатым тактом сбрасывается в

"нулевое" состояние регистр 7.

Семнадцатым тактом содержимое регистра 9 записывается в регистр 7.

Восемнадцатым тактом сбрасывается в "нулевое состояние" регистр 9.

На девятнадцатом такте содержимое сумматора записывается в обратном коде в регистр 9. На двадцатом такте сумматор 4 сбрасывается в "нулевое" состояние и одновременно добавляется "1" в регистр 9. При этом содержимре регистра 9 равно допол- 40 нительному коду константы. На этом такте распределителя запускается формирователь 8 и останавливается распределитель 13. Двадцать первый выход распределителя 13 при этом дает 4 разрешение на выдачу информации, содержащейся в счетчике 3, на вход сумматора 4. Каждый раз с помощью тактов Т1 иТ2, выдаваемых формирователем 8, обеспечивается сложение содержимого сумматора 4 с содержимым счетчика 3. Количество сложений фиксируется в регистре 9, считая при этом, количество тактов Т2. При получении в регистре 9 значения,. равного дополнительному коду константы плюс константа, регистр 9 переполняется и останавливает формирование тактов Т1 и Т2. Сигналом "переполнение" распределитель 13 формирует двадцать второй такт, который запи- ф) сывает содержимое сумматора 4 в . регистр 9 и запускает формирователь

8. Содержимое регистра 9 сдвигается на три порядка влево, что обеспечивает при этом деление на 1000. Сигна- 45 лом "Конец сдвига" запускается распределитель 13, который выдает двадцать третий такт для формирования

Т1 и Т2. Содержимое регистра 9 записывается в сумматор 4. При этом цвадцать четвертый выход распределителя переключает выход регистра 9 на вход сумматора 4. Такты Т2 через коммутатор 10 останавливают .формирование тактов сдвигов и формируют такт распределителя. Двадцать четвертым тактом распределителя 13 запускается формирователь 8 и останавливается распределитель 13. Двадцать пятый выход распределителя 13 переключает выход регистра 7 на вход сумматора 4. С помощью тактов Т1 и

Т2 содержимое сумматора суммируется с содержимым регистра 7. Коммутатор 10 по такту Т2 останавливает формирование тактов Т1 и Т2 и запускает распределитель 13. На последнем двадцать шестом такте распределителя 13 содержимое сумматора 4 записывается в регистр 9 и останавливается генератор 12 .

Данное устройство, предназначенное для автоматического определения массы. нефтепродукта в вертикальном резервуаре по гидростатическому давлению в кодовой форме, дает возможность за 26 тактов распределителя

13 закончить определение массы нефтепродукта.

Погрешность определения массы нефтепродукта рассмотренным устройством уменьшается за счет вычисления массы параллельным счетом, а также за счет выполнения арифметических операций над константами, имеющими незначительные абсолютные значения.

Время определения массы нефтепродукта уменьшается за счет вычислений над константами, имеющими значительно меньшие значения по сравнению с известными константами известных устройств, и применения сумматора с параллельным действием в отличие от известных устройств.

Обращение к памяти в устройстве не зависит от количества поясов и равно трем. Объем памяти устройства для вычисления массы нефтепродук- та уменьшается

Формула изобретения

Устройство для вычисления массы нефтепродуктов в резервуарах, содержащее блок памяти, входы которого соединены соответственно с выходами дешифратора, адресные входы блока памяти являются адресными входами устройства, коммутаторы, счетчик приема информации, вход которого является информационным входом устройства, а выход старшего разря845159

12 да подключен к входу дешифратора, генератор, вход которого является управляющим входом устройства,триггер, соединенный выходом с первым входом распределителя тактов, второй вход которого соединен с выходом генератора, синхронизирующие входы блока памяти, счетчика приема информации, коммутаторов, дешифратора и генератора соединены с соответствующими выходами распределителя тактов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью экономии оборудования, повышения точности работы и быстродействия, в него введены буферный регистр, сумматор,. регистр сдвига, формирователь тактов и сдвигов и элемент ИЛИ, причем выходы счетчика приема информации, регистра сдвига и буферного регистра соединены соответственно с входами сумматора,вы- ходы сумматора соединены соответственно с входами первой группы регистра сдвига, входы буферного регистра соединены соответственно с выходами регистра сдвига и блока памяти, первый управляющий выход формирователя тактов и сдвигов соединен с первым управляющим входом сумматора и управляющими входами первого коммутатора, второй управляющий выход — соединен с вторым управляющим входом сумматора и с входами второго и третьего коммутаторов, входы первого коммутатора соединены соответственно с выходами регистра сдвига, выходы первого коммутатора подключены соответственно к входам второй группы регистра сдвига, управляющий вход которого соединен с третьим управляющим выходом формирователя тактов и сдвигов, четвертый управляющий выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ,второй и третий входы которого соЕдинены соответственно с выходами третьего коммутатора и регистра сдвига, выход элемента ИЛИ подключен к входу триггера и к первому входу формирователя тактов и сдвигов, второй вход которого соединен с выходом генера15 тора, выход второго коммутатора подключен к входу регистра сдвига,синхронизирующие входы сумматора,формирователя тактов и сдвигов, буферного регистра и регистра сдвига и

;ф триггера соединены соответственно с выходами распределителя тактов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Измерительно-информационный комплекс устройств для пьезометрического взвешивания жидкости.

"Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности". N., 9 6, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 561188, кл. G 06 F 15/20, 1975 (прототип).

845159

4 Фг Ри -/ Рг

Рр/ ф

Закаэ 4168/4 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам иэосретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент",. r. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель A. Жеренов

Редактор Л. Утехина . Техред З.фанта Корректор Л. Иван