33. Автоматизация нефтебаз. Регулятор давления без подвода дополнительной энергии. Устройства измерения уровня в резервуарах и одоризации продуктов

Измерение уровня жидких и вязких продуктов

Радарные уровнемеры БАРС отлично зарекомендовали себя при измерении уровня различных жидких продуктов. Радарный метод измерения, а также заложенные оригинальные алгоритмы измерения уровня, позволяют радарным уровнемерам БАРС устойчиво работать в самых сложных условиях эксплуатации. На работу уровнемеров БАРС и их точность измерения не влияют волнение продукта, агрессивный характер продукта, испарения, конденсат или возможные отложения продукта. Уровнемеры способны работать при высоких температурах и избыточном давлении.

Точность и стабильность измерений

Основным достоинством применения радарных уровнемеров БАРС для измерения уровня жидких продуктов является обеспечение высокой точности измерений (погрешность ±1 мм) в совокупности с простотой и удобством в использовании.

В радарных уровнемерах БАРС воплощены последние достижения микросхемотехники СВЧ и цифровой техники формирования и обработки сигналов. В алгоритмах измерения уровня заложены различные оригинальные программные и аппаратные фильтры.

Например, важной задачей при бесконтактном измерении уровня является обеспечение возможности работы радарных уровнемеров на продуктах с низкой диэлектрической проницаемостью (например, таких как нефть, светлые и темные нефтепродукты и т.п.). Такие продукты обладают свойством "прозрачности" для радиоволны. Особенно сильно это свойство проявляется, когда уровень продукта приближается к минимуму. В этот момент контролируемый продукт просто "пробивается" радиоволной и уровнемер "видит" дно, вместо реального уровня продукта.

Для решения этой задачи в радарных уровнемерах БАРС реализован алгоритм, который позволяет минимизировать эффект отраженного паразитного сигнала от дна емкости и тем самым обеспечивает стабильную работу уровнемера.

Благодаря уникальным запатентованным методикам и алгоритмам обработки сигнала, которые реализованы в наших радарных уровнемерах, приборы БАРС точно и стабильно измеряют текущий уровень, как проводящих сред, так и сред с низкой диэлектрической проницаемостью.

Универсальность применения

Радарные уровнемеры БАРС способны измерять текущий уровень практически любых продуктов в резервуарах и емкостях разных форм (горизонтальных, вертикальных, шаровых и т.д.) в регионах с самыми жесткими климатическими условиями – в Сибири, Урале, Башкортостане, Татарстане т.д.

Основные виды контролируемых продуктов уровнемерами БАРС:

Товарная нефть и нефтяной раствор из скважин;

Светлые и темные (мазут, битум и т.п.) нефтепродукты;

Авиационный керосин;

Растворители;

Спирты;

ЛВЖ;

Кислоты и щелочи;

Буровые растворы;

Химически очищенная вода;

Химические реагенты в цехах водоподготовки ТЭЦ, ГРЭС и АЭС;

Дренажные стоки нефтеперерабатывающих предприятий;

Пищевые жидкости и растительные масла.

Основные типы емкостей и резервуаров, на которых применяются уровнемеры БАРС:

резервуары вертикальные стальные (РВС), резервуары горизонтальные стальные (РГС), шаровые резервуары, газгольдеры, цилиндрические цистерны, прямоугольные емкости, резервуары с понтонами и плавающими крышами, железобетонные емкости и резервуары;

байпасы и обводные трубы резервуаров;

открытые емкости, шламохранилища, лотки Вентури.

Поплавковый уровнемер:

Длина чувствительного элемента L, м

от 1,5 до 4 (жесткий ЧЭ)

от 1,5 до 25 (гибкий ЧЭ)

Давление контролируемой среды, МПа

до 2,0 (жесткий ЧЭ)

до 0,15 (гибкий ЧЭ)

Плотность контролируемой среды, кг/м3 от 600 до 1500

ГОСТ Р 51330.9; Р 51330.10; Р 51330.11; Р 51330.0

Назначение

Уровнемер поплавковый ДУУ4М предназначен для измерения уровня различных жидкостей, уровней раздела сред многофазных жидкостей (нефть — эмульсия — подтоварная вода и т. п.), а также измерения температуры и давления контролируемой среды.

Уровнемер применяется в системах автоматизации производственных объектов нефтегазовой, нефтехимической, химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности в аппаратах с атмосферным или избыточным (до 2,0 МПа) давлением.

Уровнемер устанавливается на объектах в зонах класса 1 и класса 2 по ГОСТ Р 51330.9, где возможно образование смесей горючих газов и паров с воздухом категории ИВ по ГОСТ Р 51330.11 температурной группы Т5 включительно согласно ГОСТ Р 51330.0.

Уровнемер имеет взрывозащищенное исполнение, соответствует требованиям ГОСТ Р 51330.0, ГОСТ Р 51330.10, имеет вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь», уровень взрывозащиты «Взрывобезопасный» для взрывоопасных смесей категории ИВ по ГОСТ Р 51330.11 температурной группы Т5 по ГОСТ Р 51330.0, маркировку взрывозащиты «lExibllBTS X» по ГОСТ Р 51330.0.

Контролируемая среда

Нефть, нефтепродукты, растворители, сжиженные газы, кислоты, щелочи, другие агрессивные и неагрессивные среды. Стойкость уровнемеров к агрессивным средам ограничена применяемыми материалами, контактирующими с контролируемой средой: нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, 1.4435 (для уровнемеров ДУУ4М-05...ДУУ4М-08), фторопласт-4, сферопластик типа ЭДС-7АП ТУ6-05-221-625-82 (при использовании поплавков соответствующего типа).

Устройство и принцип работы

Измерение уровня продукта основано на измерении времени распространения короткого импульса упругой деформации в стальной проволоке. По всей длине проволоки намотана катушка, в которой протекает импульс тока, создавая магнитное поле. В месте расположения поплавка с постоянным магнитом, скользящего вдоль проволоки, в ней под действием магнитострикционного эффекта возникает импульс продольной деформации, который распространяется по проволоке и фиксируется пьезоэлементом, закрепленным на ней. Кроме того, возникает импульс упругой деформации, отраженный от нижнего конца чувствительного элемента датчика и фиксируемый пьезоэлементом датчика.

В датчике измеряется время с момента формирования импульса тока до момента приема импульсов упругой деформации, принятых и преобразованных пьезоэлементом. Это позволяет установить расстояние до местоположения поплавка, определяемого положением уровня жидкости.

Уровнемер ДУУ4М состоит из датчика ДУУ2М исполнения 1 с соответствующим номером разработки, обеспечивающего измерение текущих значений контролируемых параметров и выдающего информацию о результатах измерений, и блока БТВИЗ или БИИЗ (в зависимости от комплекта), обеспечивающего питание подключенного к нему датчика и формирование выходных информационных сигналов на основе полученных результатов измерений датчика.

Схема определения длины ЧЭ датчиков с поплавком тип I

В зависимости от типа выходного сигнала уровнемер выпускается в виде следующих комплектов:

Комплект ДУУ4М-ТВ включает в себя один из датчиков уровня ультразвуковых ДУУ2М исполнения 1, который обеспечивает непосредственное измерение текущих значений параметров, и блок токовых выходов искробезопасный БТВИЗ (далее БТВИЗ).

Комплект ДУУ4М-Р5 включает в себя один из датчиков уровня ультразвуковых ДУУ2М исполнения 1 и блок интерфейса искробезопасный БИИЗ (далее БИИЗ).

Датчик подключается к блокам БТВИЗ или БИИЗ с помощью четырехпроводного экранированного кабеля.

Комплект ДУУ4М-ТВ обеспечивает формирование токовых сигналов 4...20 мА, в величине которых содержится информация о значениях измеренных параметров (число токовых сигналов соответствует числу измеряемых датчиком параметров).

Комплект ДУУ4М-ВЗ имеет выходной сигнал в виде последовательного интерфейса RS-485, причем передача результатов измерений организована в формате протокола Modbus RTU.

Номенклатура выпускаемых уровнемеров определяется наименованием, числом и диапазоном измерения контролируемых параметров; типом выходного сигнала. В зависимости от наименования, числа и диапазона измерения контролируемых параметров уровнемеры отличаются номерами разработок, характеристики которых приведены в таблице.

Автоматические регуляторы прямого действия широко исполь­зуются в системах стабилизации расхода, давления, уровня, темпера­туры и других величин. Они не обеспечивают наилучшего качества регулирования, однако характеризуются низкой стоимостью, не требуют постоянного обслуживания и посторонних источников энер­гии. Регуляторы прямого действия, как правило, реализуют пропор­циональный закон регулирования, но в отдельных случаях использу­ют и И-регуляторы прямого действия.

Основными функциональными элементами регулятора прямого действия являются первичный измерительный преобразователь (ИП), рабочий орган РО (клапан) и элемент сравнения с органом настройки (задатчиком). Регуляторы давления, расхода, температуры, уровня различаются прежде всего измерительными преобразователями, чувствительный элемент (ЧЭ) которых используются и для привода клапана. Принцип действия регулятора давления основан на уравновеши­вании силы, создаваемой пружиной органа настройки, силой от дейст­вия регулируемого давления на ЧЭ, например мембрану. При отклоне­нии давления от заданного значения мембрана прогибается и переме­щает клапан в направлении, уменьшающем это отклонение.

В регуляторах расхода на мембрану воздействует перепад давле­ния, образующийся на сужающем устройстве. В регуляторах темпера­туры перемещение клапана осуществляется с помощью сильфона, входящего в термосистему манометрического термометра. Прямой клапан открывается при понижении температуры и предназначен для отопительных систем. Обратный клапан открывается при повышении температуры и применяется в системах охлаждения. В осталь­ном действие регуляторов расхода и температуры аналогично регуля­тору давления.

В регуляторах уровня переме­щение поплавка, служащего инди­катором уровня, передается на узел перестановки клапана меха­нической связью.

В качестве примера рассмот­рим конструкцию регулятора давления прямого действия (рис. 1). На мембрану 1 воздействует давление измеряемой среды и пружина 2. Заданное давление устанавливается вращением гайки 3, изменяющей натяжение пружины 2. При отклонении регулируемого давления от заданного значения мембрана прогибается и перемещает клапан 5, жестко соединенный штоком 4 с мембраной, в сторону уменьшения отклонения. В данном случае мембрана выполняет функ­ции ИП и элемента сравнения. ОУ является участок трубопровода с клапаном.

Рассмотренный регулятор предназначен для поддержания задан­ного значения давления среды в трубопроводе после клапана. Такие регуляторы называют регуляторами "после себя". Соответственно регуляторы, поддерживающие давление среды в трубопроводе до клапана, называют регуляторами "до себя".

Рис. 1. Клапан с мембранным приводом.

Выпускается широкая номенклатура регуляторов прямого дейст­вия: температуры - около 50 типов; давления и перепада давления - более 20 типов; расхода и уровня - около 10 типов; выпускаются регуляторы и других параметров.