RU2619810C1 - Method for determining parameters of liquid in tank - Google Patents
Method for determining parameters of liquid in tank Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619810C1 RU2619810C1 RU2015149811A RU2015149811A RU2619810C1 RU 2619810 C1 RU2619810 C1 RU 2619810C1 RU 2015149811 A RU2015149811 A RU 2015149811A RU 2015149811 A RU2015149811 A RU 2015149811A RU 2619810 C1 RU2619810 C1 RU 2619810C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- liquid
- tank
- media
- levels
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к измерительной технике, а именно к способам для определения различных параметров жидкостей, в частности нефтепродуктов, хранимых или перевозимых в резервуарах, например железнодорожных цистернах, и может быть использовано в системах определения объема и массы жидкостей.The invention relates to measuring equipment, and in particular to methods for determining various parameters of liquids, in particular petroleum products stored or transported in tanks, such as railway tanks, and can be used in systems for determining the volume and mass of liquids.
Известен способ контроля уровня жидкости в емкости [1] и для определения плотности и вязкости измеряемой среды, заключающийся в возбуждении колебаний в виброузле, который размещен в измеряемой среде на определенной глубине. Виброузел колеблется с заданной частотой, и по изменению его колебаний определяется плотность или вязкость измеряемой среды. Одновременно с измерением плотности и вязкости измеряют и температуру среды с помощью дополнительного температурного датчика.A known method of controlling the liquid level in the tank [1] and to determine the density and viscosity of the measured medium, which consists in the excitation of vibrations in a vibrating unit, which is placed in the measured medium at a certain depth. The vibrating unit oscillates with a given frequency, and the density or viscosity of the medium being measured is determined by a change in its vibrations. Simultaneously with the measurement of density and viscosity, the temperature of the medium is also measured using an additional temperature sensor.
Недостатком известного способа являются его ограниченные функциональные возможности, т.к. известное решение обеспечивает определение параметров среды только на заданном уровне, а не по всей глубине измеряемой среды. Кроме того, известное решение имеет ограниченную область применения, т.к. оно может применяться только для измерения плотности или вязкости среды, наряду с ее температурой и на основании этих измерений для вычисления заданного уровня среды в емкости, и не может использоваться для измерения таких параметров, как границы раздела различных слоев измеряемой среды, т.е. известным способом нельзя определить, например, уровни различных слоев нефтепродукта, которые образуются в результате его неизбежного расслоения.The disadvantage of this method is its limited functionality, because the known solution provides the determination of environmental parameters only at a given level, and not over the entire depth of the measured medium. In addition, the known solution has a limited scope, because it can only be used to measure the density or viscosity of the medium, along with its temperature and based on these measurements to calculate a given level of the medium in the tank, and cannot be used to measure parameters such as the interface between different layers of the medium being measured, i.e. in a known manner it is impossible to determine, for example, the levels of various layers of the oil product, which are formed as a result of its inevitable separation.
Вышеуказанные недостатки устранены в способе определения параметров жидкости в резервуаре [2], заключающемся в перемещении вибрационного датчика с термопреобразователем в исследуемой жидкости с помощью шагового двигателя, измерении характеристик плотности, вязкости и температуры сред в резервуаре на различных глубинах погружения датчика за определенную длину его перемещения и определении на основании измеренных характеристик сред параметров уровней расслоения жидкостей и уровней границ раздела сред жидкость/воздух, нефтепродукт/подтоварная вода.The above disadvantages are eliminated in the method of determining the parameters of the liquid in the tank [2], which consists in moving the vibration sensor with a thermal converter in the test liquid using a stepper motor, measuring the characteristics of the density, viscosity and temperature of the media in the tank at various depths of immersion of the sensor for a certain length of its movement and determination of parameters of levels of separation of liquids and levels of interfaces between liquids / air, oil product / p based on the measured characteristics of the media product water.
Недостатком известного способа определения параметров жидкости в резервуаре является низкая достоверность полученных измерений, обусловленная тем, что при используемой конструкции вибродатчика [3] получение точных измерения при однократном безостановочном прохождении датчика через всю толщу исследуемой среды проблематично. Это вызвано тем, что вибродатчик работает на резонансной частоте, а при быстром безостановочном прохождении через слои среды с различными плотностями может происходить срыв генерации резонансной частоты и при этом измерения характеристик сред, через которые проходит вибродатчик, не будет произведено.The disadvantage of this method of determining the parameters of the liquid in the tank is the low reliability of the measurements, due to the fact that with the design of the vibration sensor [3], obtaining accurate measurements with a single non-stop passage of the sensor through the entire thickness of the investigated medium is problematic. This is due to the fact that the vibration sensor operates at a resonant frequency, and with fast non-stop passage through the layers of the medium with different densities, the generation of the resonant frequency can be disrupted and measurement of the characteristics of the media through which the vibration sensor passes will not be made.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение достоверности измерений.The problem to which the present invention is directed, is to increase the reliability of measurements.
Поставленная задача решается за счет того, что при реализации способа определения параметров жидкости в резервуаре, заключающегося в перемещении вибрационного датчика с термопреобразователем в исследуемой жидкости с помощью шагового двигателя, измерении характеристик плотности, вязкости и температуры сред в резервуаре на различных глубинах погружения датчика за определенную длину его перемещения и определении на основании измеренных характеристик сред параметров уровней расслоения жидкостей и уровней границ раздела сред жидкость/воздух, нефтепродукт/подтоварная вода, согласно заявленному решению датчик погружают в исследуемую жидкость до самого дна резервуара и получают на основе измерений плотности, вязкости и температуры грубую информацию об уровнях границ раздела сред, а затем поднимают датчик до его выхода из жидкости, при этом однократно/несколько раз останавливая его и производя точные измерения характеристик сред.The problem is solved due to the fact that when implementing the method of determining the parameters of the liquid in the tank, which consists in moving a vibration sensor with a thermal transducer in the test fluid using a stepper motor, measuring the characteristics of the density, viscosity and temperature of the media in the tank at various depths of immersion of the sensor for a certain length its movement and determination based on the measured characteristics of the media parameters of the levels of separation of liquids and levels of interfaces between liquids / air, oil / commercial water, according to the claimed solution, the sensor is immersed in the test liquid to the very bottom of the tank and, based on measurements of density, viscosity and temperature, crude information is obtained on the level of the interface between the media, and then the sensor is lifted until it exits the liquid, while stopping it once / several times and making accurate measurements of media characteristics.
Кроме того, при подъеме датчика в месте раздела сред нефтепродукт/подтоварная вода датчик однократно или при необходимости несколько раз перемещают возвратно-поступательно, производя одновременно измерения.In addition, when the sensor is lifted at the point of separation of the oil / product water medium, the sensor is moved once or, if necessary, several times, back and forth, while making measurements.
Основным существенным отличием предложенного способа от известного является то, что процесс измерения характеристик сред из однократного разделяется на два этапа: при первом этапе, погружении, получают грубую предварительную информацию об измеряемых характеристиках, а на втором этапе, подъеме с остановками, полученная информация уточняется. Кроме того, при необходимости, для получения совершенно точной информации о месте расположения раздела сред нефтепродукт/подтоварная вода датчик однократно или несколько раз перемещают вверх-вниз через предварительно определенную на первом этапе границу раздела сред. За счет такого усовершенствования способа производства измерений значительно повышается их достоверность.The main significant difference between the proposed method and the known one is that the process of measuring the characteristics of media from a single is divided into two stages: at the first stage, immersion, get rough preliminary information about the measured characteristics, and at the second stage, lifting with stops, the information is specified. In addition, if necessary, in order to obtain completely accurate information about the location of the oil-product / produced water interface, the sensor is moved up or down once or several times through the media interface determined at the first stage. Due to such an improvement in the method of producing measurements, their reliability is significantly increased.
Предложенный способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.
Датчик опускается в исследуемый резервуар. Его чувствительный элемент вибрирует с резонансной частотой f0, которая соответствует плотности воздуха, а термопреобразователь измеряет температуру этой среды t0. Одновременно по добротности Q1 вибрации чувствительного элемента определяется вязкость исследуемой среды. При дальнейшем опускании датчика он погружается в жидкость, наполняющую резервуар. Скорость, с которой датчик опускается, составляет примерно 100 мм/с. Поскольку плотность жидкости отличается от плотности воздуха, резонансная частота колебаний датчика меняется и становится равной f1 при соответствующей добротности Q1 и температуре t1. Полученные данные обрабатываются, и на их основании получают информацию о разделе сред воздух-жидкость. Затем датчик опускается еще ниже и постепенно достигает слоя подтоварной воды. Его резонансная частота и добротность опять меняются и становятся равными f2 и Q2 при температуре t2. Определив плотность и вязкость этой среды, можно сделать вывод о наличии расслоения сред и об уровне границы раздела сред. Подобным образом определяется и расслоение исследуемого нефтепродукта на различные фракции.The sensor is lowered into the test tank. Its sensitive element vibrates with a resonant frequency f 0 , which corresponds to the density of air, and a thermal converter measures the temperature of this medium t 0 . At the same time, the quality factor Q 1 of the vibration of the sensing element determines the viscosity of the medium under study. With further lowering of the sensor, it is immersed in the liquid filling the tank. The speed at which the sensor lowers is approximately 100 mm / s. Since the density of the liquid differs from the density of air, the resonant frequency of the oscillations of the sensor changes and becomes equal to f 1 with the corresponding Q factor Q 1 and temperature t 1 . The data obtained are processed, and on their basis, information is obtained on the separation of air-liquid media. Then the sensor drops even lower and gradually reaches a layer of produced water. Its resonant frequency and Q factor again change and become equal to f 2 and Q 2 at a temperature of t 2 . Having determined the density and viscosity of this medium, we can conclude that there is a stratification of the media and the level of the interface. Similarly, the stratification of the studied oil product into various fractions is determined.
Резонансная частота колебаний датчика меняется в зависимости от плотности среды, через которую он проходит в каждый данный момент времени, и составляет 3:5 кГц. Датчик опускается до самого дна резервуара, непрерывно производя измерения плотности, вязкости и температуры исследуемых сред, и на основании полученных данных можно получить приблизительную грубую информацию о разделе различных сред, составляющих содержимое резервуара, и об уровнях границ раздела между этими средами. Одновременно при перемещении датчика в жидкости производится подсчет количества сигналов, поступивших за время этого перемещения. Преобразуя количество сигналов в линейную величину, можно получить информацию об уровне погружения датчика, т.е. об уровне жидкости в резервуаре.The resonant frequency of oscillations of the sensor varies depending on the density of the medium through which it passes at each given moment in time, and is 3: 5 kHz. The sensor descends to the very bottom of the tank, continuously making measurements of the density, viscosity and temperature of the studied media, and based on the data obtained, you can get rough rough information about the separation of the different media that make up the contents of the tank, and about the level of interfaces between these media. At the same time, when moving the sensor in the liquid, the number of signals received during this movement is counted. By converting the number of signals to a linear value, one can obtain information about the level of immersion of the sensor, i.e. about the liquid level in the tank.
Как отмечалось выше, полученные данные об уровнях границ раздела между средами является приблизительными, что обусловлено довольно высокой скоростью прохождения датчика через исследуемые среды, т.к. при резком изменении плотности среды генерация резонансной частоты может срываться и полученная информация будет недостоверной. Кроме того, при непрерывном быстром прохождении термодатчика через среды с различными температурами его показаниям также будет не хватать достоверности.As noted above, the obtained data on the levels of interfaces between the media is approximate, which is due to the rather high speed of the sensor passing through the studied media, because with a sharp change in the density of the medium, the generation of the resonant frequency can be disrupted and the obtained information will be unreliable. In addition, with the continuous rapid passage of the temperature sensor through media with different temperatures, its readings will also lack reliability.
Для устранения этих недостатков предусмотрен второй этап производства замеров. Для этого датчик поднимается со дна резервуара до его выхода из жидкости с прежней скоростью, но во время его подъема производятся остановки на 102 минуте, во время которых продолжают производиться измерения. Количество остановок зависит от уровня жидкости в резервуаре и определяется согласно [4], составляя в среднем величину от 1 до 3. Остановки рекомендуется производить в местах, где во время первого этапа грубых измерений было отмечено резкое изменение плотности, т.е. на уровнях границ раздела сред. Во время остановок происходит гарантированное возобновление генерации резонансной частоты, а термодатчик получает возможность произведения точных замеров.To eliminate these shortcomings, a second stage of measurement is provided. To do this, the sensor rises from the bottom of the tank until it exits the liquid at the same speed, but during its rise stops at 102 minutes are made, during which measurements are continued. The number of stops depends on the liquid level in the tank and is determined according to [4], averaging from 1 to 3. It is recommended to make stops in places where during the first stage of rough measurements a sharp change in density was noted, i.e. at the level of the interfaces. During stops, a guaranteed resumption of the generation of the resonant frequency occurs, and the thermal sensor gets the opportunity to make accurate measurements.
Для уточнения информации об уровнях границ раздела сред датчик может не только останавливаться, но и однократно или несколько подниматься и опускаться на пониженной скорости около 50 мм/с, проходя при этом через границу раздела сред и производя одновременно сопутствующие измерения.To clarify information about the levels of the interfaces between the media, the sensor can not only stop, but also rise up and down once or several times at a reduced speed of about 50 mm / s, passing through the media interface and simultaneously taking related measurements.
Таким образом, с высокой точностью определяются все основные параметры жидкости в резервуаре, в число которых входят:Thus, all the main parameters of the liquid in the tank are determined with high accuracy, which include:
1. Базовая высота.1. The base height.
2. Плотность.2. Density.
3. Температура.3. Temperature.
4. Вязкость.4. Viscosity.
5. Уровень.5. Level.
6. Расслоение.6. Stratification.
7. Раздел сред нефтепродукт/подтоварная вода.7. Medium oil / product water section.
8. Раздел сред нефтепродукт/воздух.8. The section of the media oil / air.
Устройство, реализующее данный способ, подробно описано в [2], а применяемый вибрационный датчик в [3].A device that implements this method is described in detail in [2], and the vibration sensor used in [3].
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2291403, МПК G01F 23/296, G01D 5/12, опубликован 10.01.2007 г.1. RF patent No. 2291403, IPC G01F 23/296, G01D 5/12, published January 10, 2007.
2. Акцептованная заявка на патент РФ №2013156897, приоритет 20.12.2013, опубликована 20.06.2015, МПК G01N 9/00, G01N 11/00, G01К 7/00 (прототип).2. Accepted application for a patent of the Russian Federation No. 2013156897, priority 12/20/2013, published on 06/20/2015, IPC G01N 9/00, G01N 11/00, G01K 7/00 (prototype).
3. Патент РФ №2024841, МПК G01N 9/32, опубликован 15.12.1994 г.3. RF patent No. 2024841, IPC G01N 9/32, published December 15, 1994.
4. ГОСТ 2517-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб».4. GOST 2517-85 “Oil and petroleum products. Sampling methods. "
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015149811A RU2619810C1 (en) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | Method for determining parameters of liquid in tank |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015149811A RU2619810C1 (en) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | Method for determining parameters of liquid in tank |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2619810C1 true RU2619810C1 (en) | 2017-05-18 |
Family
ID=58716185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015149811A RU2619810C1 (en) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | Method for determining parameters of liquid in tank |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2619810C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2281621A (en) * | 1993-09-06 | 1995-03-08 | Yamaichi Electronics Co Ltd | Measurement of liquid parameters using resonant vibration |
WO2004018974A2 (en) * | 2002-08-14 | 2004-03-04 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Device for monitoring a predetermined filling level of a measuring medium in a container |
RU104719U1 (en) * | 2010-12-03 | 2011-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Озерский приборный завод" | VIBROSONDE FOR MEASURING THE PHYSICAL PROPERTIES OF LIQUID MEDIA |
RU2557680C2 (en) * | 2013-12-20 | 2015-07-27 | Закрытое акционерное общество "Авиатех" | Method for determining parameters of liquid in tank and device for its implementation |
-
2015
- 2015-11-19 RU RU2015149811A patent/RU2619810C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2281621A (en) * | 1993-09-06 | 1995-03-08 | Yamaichi Electronics Co Ltd | Measurement of liquid parameters using resonant vibration |
WO2004018974A2 (en) * | 2002-08-14 | 2004-03-04 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Device for monitoring a predetermined filling level of a measuring medium in a container |
RU104719U1 (en) * | 2010-12-03 | 2011-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Озерский приборный завод" | VIBROSONDE FOR MEASURING THE PHYSICAL PROPERTIES OF LIQUID MEDIA |
RU2557680C2 (en) * | 2013-12-20 | 2015-07-27 | Закрытое акционерное общество "Авиатех" | Method for determining parameters of liquid in tank and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7278311B1 (en) | Liquid level and density measurement device | |
US5900547A (en) | Differential level hydrometer | |
CN101297182B (en) | Level gauge | |
KR101258482B1 (en) | Liquid level and density measurement device | |
JP7244182B2 (en) | Measurement of flow yield stress fluid properties | |
RU2619810C1 (en) | Method for determining parameters of liquid in tank | |
CN209247127U (en) | A kind of liquid level measuring system | |
Rabani et al. | The torsional waveguide viscosity probe: design and anomalous behavior | |
US11913968B2 (en) | Automatic liquid density measurement device | |
RU2707199C1 (en) | Method of determining article thickness at one-sided access | |
CN109556680A (en) | A kind of level measuring method and system | |
RU135117U1 (en) | SYSTEM FOR MEASURING THE HEIGHT OF INTERNAL WAVES IN THE SEA AT THE COURT OF THE VESSEL | |
CN110199178B (en) | Method for compensating for the Venturi effect on a pressure sensor in a flowing water | |
RU2520166C1 (en) | Ultrasonic method of monitoring concentration of magnetic suspensions | |
RU59831U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING HEAT VALUES | |
RU2610047C1 (en) | Method of measuring boundary of level of liquids with different densities or precipitate in liquid and measurement system | |
JP2008232890A (en) | Liquid specific gravity measuring instrument | |
WO2021038593A1 (en) | System and method for automatically determining and digitally rendering density of liquid | |
RU2827494C1 (en) | Apparatus for determining density of liquid media by measuring frequency of self-oscillating string system | |
RU2557680C2 (en) | Method for determining parameters of liquid in tank and device for its implementation | |
RU148278U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE TEMPERATURE CONDUCTIVITY OF THE UPPER LAYER OF BOTTOM SEDIMENTS (OPTIONS) | |
RU2735315C1 (en) | Liquid surface parameters gage | |
CN200986520Y (en) | Argillite density determination instrument | |
CN103674164B (en) | Weighing type detection object, device and method for detecting liquid level position | |
RU2057300C1 (en) | Method of determination of mass of petroleum product contained in reservoir |