Подсистема обеспечивает управление и сигнализацию состояния электрифицированных задвижек № 9, 10, 13, 14, 39, 40, 43, 44 (задвижки РП), № 15, 16, 45, 46 (задвижки эстакады налива в автомобильные цистерны), № 11, 12, 41, 42 (задвижки эстакады налива/слива железнодорожных цистерн).

Сигналами управления являются:

открыто (НО контакт);

закрыта (НО контакт);

стоп (НЗ контакт).

сигналами сигнализации состояния являются:

открыто (концевой выключатель задвижки);

закрыто (концевой выключатель задвижки);

открывается (с пускателя);

закрывается (с пускателя).

Программно формируется сигнал "Контроль напряжения в цепи управления задвижкой", на основе сигналов "открыто" и "закрыто". В любом положении задвижки хотя бы один из этих сигналов должен быть активен, кроме кратковременного периода (до 2 секунд) нажатия кнопки "стоп" на посте управления задвижкой "по месту". В случае неактивности сформированного сигнала "контроль напряжения" на период времени более 2 секунд задвижка переводится в состояние "обесточена". После появления напряжения в схеме управления задвижка снова возвращается в рабочее (управляемое дистанционно) состояние.

Вид защиты по задвижкам:

несрабатывание магнитного пускателя на открытие/закрытие задвижки. Защита формируется в случае, если при подаче сигнала "открыть/закрыть" от магнитных пускателей в течение заданного времени не поступает сигнал "открывается/закрывается";

превышение времени схода задвижки с концевого выключателя. Защита формируется в случае, если после поступления сигнала "открывается/закрывается" прошло больше времени, чем задано при конфигурации, а сигналы изменения состояния с концевых выключателей не поступили;

превышение времени хода задвижки с полного открытия/закрытия до полного закрытия/открытия. Защита формируется в случае, если после подачи сигнала "открыть/закрыть" прошло больше времени, чем задано при конфигурировании, а соответствующие сигналы "открыто/закрыто" не поступили.

При срабатывании вышеперечисленных защит задвижка останавливается и переводится в неисправимое/ремонтное состояние, блокирующее работу с задвижкой до момента деблокировки (снятия блокировки).

Подсистема обеспечивает управление и сигнализацию состояния вытяжных вентиляторов помещения насосной и блока задвижек (две пары вентиляторов).

Сигналами управления являются:

пуск;

стоп.

Сигналами состояния являются:

контроль напряжения в цепи управления;

включен/выключен.

При неактивности сигнала "Контроль напряжения в цепи управления" вентилятор переводится в состояние "обесточен". При последующем появлении напряжения вентилятор возвращается в рабочее (управляемое дистанционно) состояние.

Виды защиты по вытяжным вентиляторам:

несрабатывание магнитного пускателя на пуск вентилятора. Защита формируется в случае, если при подаче сигнала "пуск" от магнитного пускателя вентилятора в течение заданного времени не поступает сигнал "включен". При срабатывании этой защиты вентилятор должен быть остановлен (подачей импульса "стоп") и переведен в неисправное/ремонтное состояние, блокирующее работу с вентилятором до момента деблокировки (снятие блокировки);

автоматическое включение резервуара (АВР) вытяжных вентиляторов: в каждой паре вытяжных вентиляторов один должен являться основным, а второй - резервным. При отказе (невозможности) в пуске основного вентилятора, автоматически должен быть запущен резервный. В случае последующего отказа (невозможности) пуска резервного вентилятора вытяжная вентиляция должна быть переведена в состояние неисправное/ремонтное, блокирующее работу с вытяжной вентиляцией до момента деблокировки (снятия блокировки).

Подсистема обеспечивает управление и сигнализацию состояния насосов Н1.1…Н1.5 (пять насосов). Схема управления насосом Н1.5, аналогична схеме управления насосами Н1.1…Н1.4., за исключением возможности управления от контроллера.

Сигналами управления являются:

пуск/стоп (один сигнал на один насос);

Сигналами состояния являются:

контроль напряжения в цепи управления;

включен/выключен;

высокое давление на выкиде насоса;

низкое давление на выкиде насоса.

При неактивности сигнал "контроль напряжения в цепи управления" переводится в состояние "обесточен". При последующем появлении напряжения насос возвращается в рабочее (управляемое дистанционно) состояние.

Виды защиты по насосам:

несрабатывание магнитного пускателя на пуск насоса. Защита формируется в случае, если при подаче сигнала "пуск" от магнитного пускателя насоса в течение заданного времени не поступает сигнал "включен". При срабатывании этой защиты насос должен быть остановлен (снятием сигнала "пуск") и переведен в неисправимое/ремонтное состояние, блокирующее работу с насосом до момента деблокировки (снятия блокировки);

входная электрифицированная задвижка (задвижки) закрыта (закрыты). При срабатывании этой защиты должен формироваться запрет пуска насоса. Если насос находиться в работе (пущен), и сработала эта защита, то насос должен быть автоматически остановлен;

выходная электрифицированная задвижка (задвижки) закрыта (закрыты). При срабатывании этой защиты должен формироваться запрет пуска насоса. Если насос находиться в работе (пущен), и сработала эта защита, то насос должен быть автоматически остановлен;

отсутствие минимального давления на выкиде насоса. Защита формируется в случае, если в течение заданного времени после запуска насоса давление на выкиде насоса не превысило значение установки, заданной на сигнализаторе давления (например, из-за порыва трубопровода). Также эта защита должна формироваться, если при уже работающем насосе давление на выкиде насоса упало ниже минимального. При срабатывании этой защиты насос должен быть остановлен (снятием сигнала "пуск") и переведен в неисправное/ремонтное состояние, блокирующее работу с насосом до момента деблокировки (снятие блокировки);

длительное (более 1 минуты) превышение давления на выкиде насоса. При срабатывании этой защиты насос должен быть остановлен (снятием сигнала "пуск") и переведен в неисправное/ремонтное состояние, блокирующее работу с насосом до момента деблокировки (снятие блокировки). Примечание: защитой от кратковременного превышения давления должно служить открытие отсечного клапана на байпасном трубопроводе насоса. Напряжение 220 В, подаваемое на клапан и необходимое для открытия клапана, должно коммутироваться непосредственно контактами сигнализатора давления на выкиде насоса. Это же коммутированное напряжение должно подаваться на выходные клеммы шкафа УСО 2 и служит сигналом "высокое давление на выкиде насоса (клапан байпаса открыт)".

Подсистема обеспечивает сигнализацию на АРМ оператора верхнего аварийного уровня емкостей ЕД1…ЕД4. С каждой емкости поступает один дискретный сигнал (итого 4 дискретных сигнала), даже если на каждой емкости установлено более одного сигнализатора верхнего аварийного уровня.

2.6 Буйковый уровнемер BA - R

На Иглинской нефтебазе измерение уровня нефтепродуктов в резервуарах осуществляется при помощи буйкового уровнемера ВА-R производства KOBOLD (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Буйковый уровнемер ВА-R

Буйковый преобразователь уровня ВА-R производства KOBOLD применяется для измерения уровня жидкостей как в открытых резервуарах, так и в емкостях под давлением. Основные технические характеристики уровнемера приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Основные технические характеристики уровнемера

Предел измерения, м, не более	35
Температура измеряемой среды,°С	от минус 40 до плюс 250
Погрешность измерения, мм	±5
Средний срок службы, лет	9
Стоимость, руб.	45200

Буйковые уровнемеры используются для измерения уровня, уровня границы раздела двух сред и плотности. В каждом из этих случаев принцип измерения основывается на плавучести буйка в жидкости. Таким образом, плотность жидкости - это ключевой фактор, от которого зависит размер буйка и стабильность показаний уровнемера. Любое отклонение от начального значения плотности среды (по которой подбирается буек) может влиять на погрешность измерений.

Буйковые уровнемеры подвержены воздействию вибрации и турбулентности, а также имеют подвижные части, периодического обслуживания или замены, которые могут изнашиваться в процессе работы, деформироваться, загрязняться, что может привести к неверным показаниям переменных процесса. Затраты на техническое обслуживание таких уровнемеров могут быть достаточно высоки. Потому этот уровнемер необходимо заменить другим, более надежным, точным и дешёвым.

3. Средства измерения уровня

3.1 Классификация уровнемеров

Уровнем называют высоту заполнения технологического аппарата рабочей средой - жидкостью или сыпучим телом. Уровень рабочей среды является технологическим параметром, информация о котором необходима для контроля режима работы технологического аппарата, а в ряде случаев для управления производственным процессом.

Путем измерения уровня можно получать информацию о массе жидкости в резервуарах. Подобная информация широко используется для проведения товароучетных операций и для управления производственным процессом. Уровень измеряют в единицах длины. Средства измерений уровня называют уровнемерами.

Различают уровнемеры, предназначенные для измерения уровня рабочей среды; измерений массы жидкости в технологическом аппарате; сигнализации предельных значений уровня рабочей среды - сигнализаторы уровня.

По диапазону измерения различают уровнемеры широкого и узкого диапазонов. Уровнемеры широкого диапазона (с пределами измерений 0,5-20 м) предназначены для проведения товароучетных операций, а уровнемеры узкого диапазона (пределы измерений (0±100) мм или (0±450) мм) обычно используются в системах автоматического регулирования [1].

В настоящее время операция измерения уровня является ключевой для организации контроля и управления технологическими процессами во многих отраслях промышленности. К приборам для измерения уровня заполнения ёмкостей и сосудов, или уровнемерам, предъявляются различные требования: в одних случаях требуется только сигнализировать о достижении определённого предельного значения, в других необходимо проводить непрерывное измерение уровня заполнения.

Современные системы автоматизации производства требуют статистических и информационных данных, позволяющих оценить затраты, предотвратить убытки, оптимизировать управление производственным процессом, повысить эффективность использования сырья. Этот постоянно возрастающий спрос на информацию приводит к необходимости применения в системах контроля не простых сигнализаторов, а средств, обеспечивающих непрерывное измерение [2].

В настоящее время измерение уровня во многих отраслях промышленности осуществляют различными по принципу действия уровнемерами, из которых распространение получили поплавковые, буйковые, гидростатические, электрические, ультразвуковые и радиоизотопные. Применяются и визуальные средства измерений [1].

По взаимодействию с измеряемой средой уровнемеры делятся на контактные и бесконтактные (рисунок 3.1). Контактные в свою очередь разделяются на уровнемеры с подвижным чувствительным элементом и уровнемеры с неподвижным чувствительным элементом.

Рисунок 3.1 - Классификация уровнемеров

К уровнемерам с подвижным чувствительным элементом относятся поплавковые, буйковые и магнитострикционные (ультразвуковые) уровнемеры. К уровнемерам с неподвижным чувствительным элементом - емкостные, радиоволновые (микроволновые) и гидростатические.

3.2 Визуальные средства измерений уровня

К визуальным средствам измерений уровня относятся мерные линейки, рейки, рулетки с лотами (цилиндрическими стержнями) и уровнемерные стекла.

В производственной практике широкое применение получили уровнемерные стекла. Измерение уровня с помощью уровнемерных стекол (рисунок 3.2, а) основано на законе сообщающихся сосудов.

Рисунок 3.2 - Уровнемерные стекла

Указательное стекло с помощью арматуры соединяют с нижней и верхней частями емкости. Наблюдая за положением мениска жидкости в трубке, судят о положении уровня жидкости в емкости. Для исключения дополнительной погрешности, обусловленной различием температуры жидкости в резервуаре и в стеклянной трубке, перед измерением осуществляют промывку уровнемерных стекол. Арматура уровнемерных стекол оснащается предохранительными клапанами, обеспечивающими автоматическое перекрывание каналов, связывающих указательное стекло с технологическим аппаратом при случайной поломке стекла. Из-за низкой механической прочности уровнемерные стекла обычно выполняют длиной не более 0,5 м.

Поэтому для измерения уровня в резервуарах (рисунок 3.2, б) устанавливается несколько уровнемерных стекол с тем расчетом, чтобы они перекрывали друг друга. Абсолютная погрешность измерения уровня уровнемерными стеклами ± (1-2) мм. При измерении возможны дополнительные погрешности, связанные с влиянием температуры окружающей среды [1].

3.3 Поплавковые уровнемеры

Измерение уровня данными уровнемеров основано на определении положения поплавка, плавающего на поверхности жидкости или находящегося на границе раздела двух сред. В зависимости от способа определения положения поплавка различают следующие разновидности поплавковых уровнемеров (ПУ): механические, магнитные и магнитострикционные.

Схема механического ПУ показана на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема механического поплавкового уровнемера

Поплавок 1, перемещаясь с изменением уровня жидкости, изменяет угол отклонения жестко связанного с ним рычага. С помощью преобразователя угловых перемещений в корпусе уровнемера 2 угол отклонения рычага преобразуется в электрический сигнал.

Данный уровнемер может работать как сигнализатор уровня. При этом в корпусе уровнемера при достижении предельных значений уровня замыкаются соответствующие контакты.

Магнитные и магнитострикционные поплавковые уровнемеры похожи по своей конструкции. И в тех и в других поплавок с установленным в нем магнитом перемещается вместе с изменением уровня жидкости по трубе.

Магнитные поплавковые уровнемеры существуют двух видов. В первых (см. рисунок 3.4, а) при перемещении поплавка с магнитом 1 перемещается ведомый магнит, расположенный внутри трубы и подвешенный на тросе. Трос наматывается на барабан, связанный с преобразователем угловых перемещений и расположенный в корпусе уровнемера 2.

Другой разновидностью магнитных поплавковых уровнемеров являются уровнемеры (см. рисунок 3.4, б), в трубе 1 которых находится измерительная цепь, состоящая из герметизированных магнитоуправляемых контактов (герконов) К₁, …, К_n и резисторов R₁, …, R_n. Магнитное поле поплавка (на рисунке 3.4, б; 2 - поплавок, 3 - магнит) переключает герконы, и при срабатывании они включаются между последовательно включёнными резисторами. Таким образом, при перемещениях поплавка общее значение сопротивления цепи, а, следовательно, и выходное напряжение, пропорциональное измеряемому уровню, изменяется квазинепрерывно (т.е. условно непрерывно). Верхний предел измерения таких ПУ достигает 3 м.

а) б)

Рисунок 3.4 - Схемы магнитных поплавковых уровнемеров

Данные уровнемеры также могут работать в качестве сигнализаторов уровня. При этом цепь состоит только из герконов, установленных в направляющей трубе на соответствующих уровнях. При перемещении поплавка магнит переключает соответствующие контакты, и на выходе сигнализатора образуется дискретный сигнал.

Принцип действия магнитострикционных ПУ основан на магнитострикционном (или магнитоакустическом) эффекте, в основе которого лежит комбинация из эффектов магнетизма и ультразвука. Схема магнитострикционного ПУ показана на рисунке 3.5.

Направляющая труба 1 содержит в себе волновод 2 (тонкая проволока из никелевого сплава), по которому через фиксированные промежутки времени проходят короткие импульсы тока. При перемещении импульса тока возникает радиальное магнитное поле вокруг волновода. Поплавок 3 с постоянным магнитом 4, как и в магнитных ПУ, перемещается вместе с изменением уровня по трубе. При пересечении магнитного поля токового импульса с магнитным полем постоянного магнита в месте нахождения поплавка в волноводе возникает крутильная деформация, которая в виде механической (ультразвуковой) волны распространяется вдоль волновода с известной скоростью в оба конца. Пьезоэлемент, размещённый в корпусе 5 прибора, преобразует полученные механические волны в электрический импульс. С помощью микропроцессорной электроники измеряется интервал времени между отправленным и принятым импульсами, который пропорционален измеряемому уровню.

Магнитострикционные уровнемеры являются наиболее точными ПУ. Абсолютная погрешность у них может достигать 10 мкм, а верхний предел измерений - 12 м и более. В качестве штока, по которому перемещается поплавок, может быть использован гибкий трос.

ПУ - одни из самых недорогих и, вместе с тем, надежных СИ уровня различных жидкостей, в том числе и агрессивных. Их показания не зависят от физико-химических свойств среды, таких как: образование пены или пузырей, электропроводности, вибрации, давления и температуры в указанных пределах.

Рисунок 3.5 - Схема магнитострикционного поплавкового уровнемера

Поплавковые уровнемеры не пригодны для вязких жидкостей (дизельного топлива, мазута, смол) из-за залипания поплавка, обволакивания его вязкой средой. При измерении уровня криогенных жидкостей из-за кипения верхнего слоя возникает вибрация поплавка, что приводит к искажениям результатов измерения.

Наиболее часто поплавковые уровнемеры используют для измерения уровней в больших открытых резервуарах, а также в закрытых резервуарах с низким давлением [3].

3.4 Буйковые уровнемеры

Принцип действия буйковых уровнемеров (БУ) основан на силовой компенсации выталкивающей силы, действующей на неподвижный погруженный в жидкость буек при изменении уровня контролируемой среды.

По закону Архимеда указанная выталкивающая сила равна весу жидкости, вытесненной буйком. Количество вытесненной жидкости зависит от глубины погружения буйка, т.е. от уровня в емкости. Таким образом, в БУ измеряемый уровень преобразуется в пропорциональную ему выталкивающую силу.

Схема буйкового уровнемера показана на рисунке 3.6 Буек 1 передает через трос усилие на силовой пневматический или электрический преобразователь, находящийся в корпусе уровнемера 2.

Рисунок 3.6 - Схема буйкового уровнемера

Принцип действия БУ позволяет в широких пределах изменять их диапазон измерения. В основном это достигается заменой буйка. БУ могут измерять уровень в пределах от 0-40 мм до 0-16 м.

Буйковые уровнемеры наиболее часто применяются для измерения уровня однородных, в том числе агрессивных жидкостей, находящихся при высоких рабочих давлениях [4].

3.5 Емкостные уровнемеры

Принцип действия емкостных уровнемеров основан на зависимости электрической емкости чувствительного элемента первичного измерительного преобразователя от уровня жидкости. Конструктивно емкостные чувствительные элементы (ЧЭ) выполняют в виде коаксиально расположенных цилиндрических электродов или параллельно расположенных плоских электродов. Первые получили большее распространение.

Для неэлектропроводных жидкостей, применяют уровнемер, схема которого показана на рисунке 3.7, а). В этом уровнемере ЧЭ состоит из двух коаксиально расположенных электродов 1 и 2, частично погруженных в жидкость. Электроды образуют цилиндрический конденсатор, межэлектродное пространство которого до высоты h заполнено жидкостью, а пространство Н - h - парогазовой смесью.

а) б)

Рисунок 3.7 - Схемы измерения уровня емкостными уровнемерами

В общем виде электрическая емкость цилиндрического конденсатора определяется уравнением

, (3.1)

где

- относительная диэлектрическая проницаемость вещества, заполняющего межэлектродное пространство;

- диэлектрическая проницаемость вакуума;

Н - высота электродов, ;

D, d - диаметры соответственно наружного и внутреннего электродов, .

Для цилиндрического конденсатора, межэлектродное пространство которого заполняется веществами, обладающими различными диэлектрическими проницаемостями, полная емкость С_п определяется выражением:

, (3.2)

где - емкость проходного изолятора, ;

_- емкость межэлектродного пространства, заполненного жидкостью, ;

- емкость межэлектродного пространства, заполненного парогазовой смесью, .

Таким образом, полная емкость чувствительного элемента равна:

. (3.3)

Так как для паров жидкости и газов _г=1, выражение (3.3) можно преобразовать следующим образом:

, (3.4)

где - погонная геометрическая ёмкость системы.

Для измерения уровня электропроводных жидкостей применяют уровнемер, схема которого показана на рисунке 3.7, (б). Здесь ЧЭ представляет собой металлический электрод, частично погруженный в жидкость. В качестве второго электрода используется либо стенка резервуара, если она металлическая, либо специальный металлический электрод, если стенка резервуара выполнена из диэлектрика.

Преобразование электрической емкости в сигнал измерительной информации осуществляется неуравновешенным мостом переменного тока, в одно из плеч которого включается емкость первичного преобразователя.

Емкостные уровнемеры выпускаются классов точности 0,5; 1,0; 2,5. Их минимальный диапазон измерений составляет 0 - 0,4 м, максимальный 0 - 20 м; температура рабочей среды от минус 60 до плюс 100°С [4].

3.6 Радарные волноводные уровнемеры

В радарных волноводных уровнемерах используется метод направленного электромагнитного излучения. Принцип измерения напоминает ультразвуковой и радарный методы определения уровня. Только в системе с направленным электромагнитным излучением импульсы распространяются не равномерно в пределах границ диаграммы направленности, а локализованы вдоль стержня или троса датчика, играющего роль волновода. Таким образом, данный метод является, в отличие от ультразвукового и радарного методов, контактным методом измерения. Схема радарного волноводного уровнемера показана на рисунке 3.8.

Повторяющиеся электромагнитные импульсы наносекундного диапазона длительностей излучаются с интервалом 1 мкс. Импульсы распространяются по волноводу и отражаются от поверхности жидкости, обладающей более высоким значением диэлектрической проницаемости, чем воздух или пар. Схема синхронизации обеспечивает измерение времени распространения сигнала и вычисляет уровень жидкости методом совмещения прямого и отражённого испытательных сигналов.

Рисунок 3.8 - Схема радарного волноводного уровнемера

Радарные волноводные уровнемеры не чувствительны к налипаниям на волноводе и допускают изгибания под любым углом (т.е. возможна установка в боковой стенке резервуара). Кроме того, у них отсутствует опасность возникновения ложных отраженных сигналов от боковых стенок резервуара и внутренних конструкций, присущая радарным и ультразвуковым уровнемерам. Поэтому их можно устанавливать на любом расстоянии от боковых стенок резервуаров.

Однако, использовать радарный волноводный уровнемер не всегда удается. Он применим только для определения положения четкой, явно выраженной границы двух сред, имеющих достаточно большую разницу в значениях диэлектрической проницаемости.

В остальных случаях, когда имеются слои с разной диэлектрической проницаемостью, граница раздела сред размыта, и использовать данный метод не представляется возможным. Кроме того, данные уровнемеры имеют невысокую точность [4].

3.7 Гидростатические уровнемеры

Измерение уровня гидростатическими уровнемерами (ГУ) сводится к измерению гидростатического давления, создаваемого столбом жидкости постоянной плотности, согласно равенству:

, (3.5)

где - гидростатическое давление, ;

- плотность жидкости, ;

- столб жидкости ;

- 9,81 .

Измерение гидростатического давления может осуществляться несколькими способами. На рисунке 3.9 (а) приведена схема измерения уровня манометром М, подключаемым на высоте, соответствующей нижнему предельному значению уровня. Применяемый для этих целей манометр может быть любого типа с соответствующими пределами измерений.

Согласно схеме, показанной на рисунке 3.9 (б), измерение гидростатического давления осуществляется датчиком давления, находящегося в нижней части погруженного в измеряемую жидкость зонда 1. При этом датчик давления с одной стороны отделен от измеряемой среды разделительной мембраной, а с другой стороны к нему при помощи капилляра подводится атмосферное давление. Таким образом, производится измерение избыточного гидростатического давления.

а) б) в)

Рисунок 3.9 - Схемы измерения уровня гидростатическими уровнемерами

В преобразователе 2 измеряемое давление трансформируется в унифицированный сигнал. Погружаемый на кабеле зонд может находится в подвешенном на заданной глубине состоянии или лежать на дне резервуара. Капилляр для компенсации атмосферного давления проходит внутри кабеля.

Измерение гидростатического давления рассмотренными методами целесообразно в резервуарах, работающих при атмосферном давлении. В противном случае показания манометра складываются из гидростатического и избыточного давлений. Для измерения уровня жидкости в технологических аппаратах, находящихся под давлением, широкое применение получили дифференциальные манометры, подключаемые к резервуару на высоте, соответствующей нижнему предельному значению уровня, и к газовому пространству над жидкостью (смотри рисунок 3.9, в). С помощью дифманометров возможно также измерение уровня жидкости в открытых резервуарах, уровня раздела фаз и уровня раздела жидкостей.

3.8 Ультразвуковые уровнемеры

Принцип действия ультразвуковых уровнемеров (УУ) основан на принципе локации. В соответствии с этим принципом измерение уровня осуществляют по времени прохождения ультразвуковыми колебаниями расстояния от излучателя до границы раздела двух сред и обратно до приемника излучения. Локация границы раздела двух сред осуществляется либо со стороны газа, либо со стороны рабочей среды (жидкости или сыпучего материала).

Схема УУ показана на рисунке 3.10.

Функции источника и приемника ультразвуковых колебаний выполняет пьезоэлемент. Генератор с определенной частотой вырабатывает электрические импульсы, которые преобразуются пьезоэлементом в ультразвуковые колебания. Ультразвуковые колебания распространяются вдоль акустического тракта, отражаются от поверхности среды и воспринимаются тем же пьезоэлементом.

Рисунок 3.10 - Схема ультразвукового уровнемера

Уровень вещества определяется из выражения:

, (3.6)

где - скорость распространения ультразвука в данной среде, ;

- время прохождения ультразвуком расстояния от излучателя до границы раздела двух сред и обратно до приемника излучения, .

Преимуществом УУ является независимость их показаний от физико-химических свойств и состава рабочей среды. Это позволяет использовать их для измерения уровня агрессивных, абразивных клейких, вязких, неоднородных, кристаллизирующихся и выпадающих в осадок жидкостей. К недостаткам следует отнести влияние на показания уровнемеров температуры, давления и состава газа.

3.9 Радарные уровнемеры

Принцип действия радарных уровнемеров основан на измерении времени распространения частотно-модулированных незатухающих колебаний от приемо-передающей антенны до поверхности измеряемой среды и обратно до антенны. Диапазон радиоволн составляет от нескольких ГГц до нескольких десятков ГГц.

Схема радарного уровнемера показана на рисунке 3.11 (а). Микроволновой генератор уровнемера формирует радиосигнал, частота которого изменяется во времени по линейному закону (линейный частотно-модулированный сигнал) - (см. рисунок 3.11, б). Этот сигнал излучается в направлении продукта, отражается от него, и часть сигнала через определенное время возвращается обратно в антенну. Излученный f1 и отраженный f2 сигналы смешиваются, в результате чего образуется новый сигнал, частота которого равна разности частот принятого и излученного сигналов и пропорциональна времени t распространения радиосигнала, следовательно, расстоянию от антенны до измеряемого продукта.

Отраженный сигнал, несущий в себе информацию об уровне продукта, содержит также и различные шумовые и паразитные составляющие (волнение продукта, неполное отражение радиосигнала и его частичное поглощение поверхностью измеряемого продукта). Поэтому результирующий сигнал подвергают спектральному анализу, в результате которого фильтруются паразитные составляющие сигнала.

Основное достоинство радарных уровнемеров по сравнению с ультразвуковыми - это независимость показаний от характеристик газо-воздушного пространства над измеряемой средой (температура, влажность, наличие пыли, паров и т.д.). Это связано с тем, что скорость распространения электромагнитных высокочастотных радиоволн, в отличие от ультразвука, практически не зависит от характеристик и состава воздушной среды. Кроме того, скорость распространения электромагнитных волн примерно в миллион раз выше, чем скорость ультразвука. Поэтому в некоторых применениях инерционность ультразвуковых уровнемеров оказывается слишком большой [4].

а) б)

Рисунок 3.11 - Схема радарного уровнемера

4. Анализ и выбор уровнемера

4.1 Анализ технических характеристик уровнемеров

На сегодняшнее время очень большой выбор уровнемеров, и на производстве остро стоит вопрос его выборе. Рассмотрим наиболее современные уровнемеры, принцип действия которых основан на различных методах измерения уровня. Самыми актуальными и распространенными уровнемерами в наше время, используемые в нефтяных отраслях, являются уровнемеры магнитострикционные, акустические и радарные. Поэтому будем рассматривать уровнемеры с данными принципами действия.

4.1.1 Радарный уровнемер БАРС 352И

Радарный уровнемер БАРС352И (рисунок 4.1) предназначен для непрерывного бесконтактного высокоточного измерения уровня различных жидких сред: светлые нефтепродукты, нефть и темные нефтепродукты, любые жидкости, едкие химические реагенты, растворители, краски, в технологических и товарных резервуарах, в том числе и в емкостях, находящихся под избыточным давлением, как автономно, так и в составе систем коммерческого учета.

Рисунок 4.1 - Радарный уровнемер БАРС 352И

Основные функции:

Высокоточное, непрерывное, бесконтактное измерение уровня контролируемой среды и преобразование результатов измерений в цифровой и аналоговый электрические сигналы;

Передача преобразованных значений уровня по линиям связи (цифровым и аналоговой) на внешние устройства, которые осуществляют использование полученной измерительной информации для целей индикации результатов измерений, инвентаризации или управления процессами загрузки/выгрузки резервуара [5]. Основные технические характеристики предоставлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Основные технические характеристики уровнемера БАРС 352И

Предел измерения, м, не более	30
Температура измеряемой среды,°С	от минус 40 до плюс 100
Погрешность измерения, мм	±1
Средний срок службы, лет	14
Стоимость, руб.	98900

4.1.2 Магнитострикционный уровнемер ПМП-201

Уровнемер "ПМП-201" (рисунок 4.3) предназначен для измерения параметров жидких сред в системах автоматизации производственных объектов нефтяной, газовой, химической, пищевой и других отраслей промышленности.

Рисунок 4.3 - Магнитострикционный уровнемер ПМП-201

Измеряемая среда:

нефть и светлые нефтепродукты (бензин, дизельное топливо и др.);

сжиженные углеводородные газы;

пищевые среды (вода, молоко, растительное масло, этиловый спирт и др.);

аммиак, двуокись углерода, кислоты, щелочи [6]. Основные технические характеристики предоставлены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Основные технические характеристики уровнемера ПМП - 201

Предел измерения, м, не более	23
Температура измеряемой среды,°С	от минус 50 до плюс 60
Погрешность измерения, мм	±2
Средний срок службы, лет

Страница:

•  1 
•  2 

дипломная работа "Анализ средств измерения уровня в резервуарах для хранения нефтепродуктов" скачать

Подобные документы

• Техническое обслуживание и ремонт уровнемера VEGAPULS 61

  Прибор VEGAPULS 61 как микроволновый датчик для непрерывного измерения уровня и раздела фаз жидкостей. Подготовка изделия к включению в работу. Основные неисправности уровнемера и способы их устранения. Проверка технического состояния и ремонт прибора.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.01.2014
  

• Автоматизация системы слива гелия

  Расчет режимов резания, универсального трехкулачкового клинового патрона. Датчики для измерения уровня сжиженного гелия в накопительном сосуде. Автоматический преобразователь интерфейсов. Блок измерения уровня гелия дискретный, уровнемера линейного.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.02.2014
  

• Разработка измерительной системы уровня и концентрации жидкости

  Контроль уровня и концентрации жидкости. Структурное моделирование измерительных каналов. Разработка схемы автоматизации измерительной системы. Выбор передаточной функции. Анализ характеристик (временной, статистической, АЧХ, ФЧХ) средств измерения.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.12.2013
  

• Автоматизация резервуарного парка линейно-производственной диспетчерской службы "Черкассы"

  Функциональная схема автоматизации резервуарного парка. Технические характеристики контроллеров. Проектирование радарного уровнемера RTG 3940 REX. Расчет основных показателей надежности для системы защиты с радарным датчиком уровня от переполнения.
  
  дипломная работа [1,5 M], добавлен 22.04.2015
  

• Реконструкция нефтебазы ТОО "Алемтрансойл" в п. Чингирлау

  Характеристика нефтебазы. Слив нефтепродуктов из железнодорожных цистерн. Система их хранения в резервуарах. Технологический процесс очистки резервуарных емкостей. Гидравлический и силовой расчет гидромонитора. Технологический процесс зачистки резервуара.
  
  дипломная работа [211,2 K], добавлен 31.12.2015
  

• Разработка системы автоматизации технологического процесса дожимной насосной станции

  Автоматизация технологического процесса на ДНС. Выбор технических средств автоматизации нижнего уровня. Определение параметров модели объекта и выбор типа регулятора. Расчёт оптимальных настроек регулятора уровня. Управление задвижками и клапанами.
  
  курсовая работа [473,6 K], добавлен 24.03.2015
  

• Назначение, устройство, принцип работы технологического и товарного резервуаров и их оборудования

  Классификация и оборудование резервуаров. Элементы и технологическая характеристика вертикального стального резервуара. Принцип работы технологического и товарного резервуаров, уровнемера Ерошкина, радарного уровнемера. Средства пожаротушения резервуара.
  
  курсовая работа [2,2 M], добавлен 26.05.2015
  

• Выбор комплекса технических средств автоматизации процесса абсорбции

  Проект автоматической системы управления технологическим процессом абсорбции оксида серы. Разработка функциональной и принципиальной схемы автоматизации, структурная схема индикатора. Подбор датчиков измерения, регуляторов и исполнительного механизма.
  
  курсовая работа [4,7 M], добавлен 25.12.2010
  

• Проведение анализа характеристик и обеспечение надежности систем автоматизации

  Краткая характеристика предприятия, его организационная структура и история развития. Обзор технологического процесса и выявление недостатков. Описание и анализ существующей системы управления. Анализ технических средств автоматизации, его эффективность.
  
  отчет по практике [1,4 M], добавлен 02.06.2015
  

• Разработка информационно-управляющей системы автоматизации теплообменника

  Принцип повышения уровня автоматизации процесса подогревания продукта в теплообменнике. Применение в данном процессе современных средств автоматизации технологического процесса (микропроцессорные программируемые контроллеры, промышленные компьютеры).
  
  курсовая работа [463,7 K], добавлен 10.05.2017
  

Другие документы, подобные "Анализ средств измерения уровня в резервуарах для хранения нефтепродуктов"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам