88799

АНАЛИЗ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ В РЕЗЕРВУАРАХ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Курсовая

География, геология и геодезия

Цель работы – анализ и выбор уровнемера для контроля текущего значения уровня. В результате исследования рекомендован к использованию радарный уровнемер УР203Ех. Новизна работы заключается в использовании метода многофакторного анализа при выборе уровнемера.

Русский

2015-05-04

1.31 MB

30 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра автоматизации технологических процессов и производств

УДК 681.128:622.692.26

К ЗАЩИТЕ ДОПУЩЕН

Зав. кафедрой АТПП,

проф. ______________ А.П. Веревкин

___________________

Бакалаврская работа

по направлению подготовки

220200 Автоматизация и управление

АНАЛИЗ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ В РЕЗЕРВУАРАХ

ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Студент гр. БАГ 08-01         Р.Д. Ахметьянов

Руководитель,

канд. техн. наук, доц.          С.В. Щербинин

Нормоконтролер            М.Ю. Прахова

Уфа

2012

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение                             высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра автоматизации технологических  процессов и производств

ЗАДАНИЕ

НА ВЫПОЛНЕНИЕ  ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ (ВКР) БАКАЛАВРА

Студент _________________________________________________ группа ______________

                                             (Фамилия, имя, отчество)

1 Тема ВКР ___________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

утверждена приказом по УГНТУ от ______________ № ____________

2 Срок сдачи законченной ВКР _________________30 мая 2012 г._____________________

3 Исходные данные к выполнению ВКР ___________________________________________

4 Объем текстовой части 50 – 60 листов формата А4  

5 Содержание расчетно-пояснительной записки (вопросов, подлежащих разработке)

Основной раздел ______________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Специальный раздел___________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

6 Объем и перечень графической  части (с указанием обязательных чертежей)

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Задание выдал:

Руководитель ВКР _____________  _________________   Дата выдачи задания ___________

                                             (Подпись)            (Инициалы, фамилия)

Задание получил:

Студент ___________________  _________________   Дата получения задания __________

                                             (Подпись)       (Инициалы, фамилия)

РЕФЕРАТ

Бакалаврская работа 51 с., 24 рисунка, 7 таблицы, 8 использованных источников, 1 приложение.

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ УРОВНЕМЕРОВ,  АКУСТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР, РЕЖИМ РАБОТЫ НЕФТЕБАЗЫ, РАДАРНЫЙ УРОВНЕМЕР УР203Ех.

 

Объектом исследования является резервуар РВСП – 1000 для хранения светлых нефтепродуктов.

В процессе исследования обоснована необходимость замены уровнемера и выполнен анализ средств измерения уровня.

Цель работы – анализ и выбор уровнемера для контроля текущего значения уровня.

В результате исследования рекомендован к использованию радарный уровнемер УР203Ех.

Новизна работы заключается в использовании метода многофакторного анализа при выборе уровнемера.

Практическая значимость результатов работы состоит в составлении подробной сравнительной таблицы большого количества уровнемеров, полезной для проектировщиков систем автоматизации.

СОДЕРЖАНИЕ

С.

Определения, обозначения и сокращения…………………………………………….5

Введение………………………………………………………………………………...6

1  Описание технологического процесса Иглинской нефтебазы……………………8

1.1  Назначение Иглинской нефтебазы……………………………………………….8

1.2 Технологическое описание Иглинской нефтебазы………………………………9

2  Режимы работы нефтебазы………………………………………………………...12

2.1   Подсистема резервуарного парка……………………………………………….13

2.2   Подсистема защиты от переливов в емкостях резервуарного    парка……….14

2.3   Подсистема автоматизированного управления наливом нефтепродуктов…..14

2.4   Подсистема контроля и сигнализации загазованности………………………..15

2.5 Подсистема автоматизированного управления насосами, задвижками,

вытяжной вентиляцией, сигнализации верхнего аварийного уровня в ёмкостях...17

2.6  Буйковый уровнемер BA – R…………………………………………………….21

3 Средства измерения уровня………………………………………………………...23

3.1  Классификация уровнемеров ……………………………………………………23

3.2  Визуальные средства измерений уровня………………………………………..25

3.3 Поплавковые уровнемеры………………………………………………………..26

3.4 Буйковые уровнемеры…………………………………………………………….29

3.5  Емкостные уровнемеры………………………………………………………….30

3.6 Радарные волноводные уровнемеры…………………………………………….33

3.7 Гидростатические уровнемеры…………………………………………………..34

3.8 Ультразвуковые уровнемеры…………………………………………………….36

3.9  Радарные уровнемеры……………………………………………………………37

4  Анализ  и выбор уровнемера………………………………………………………40

4.1 Анализ технических характеристик уровнемеров……………………………...40

4.2 Обоснование выбора уровнемера………………………………………………..45

Заключение…………………………………………………………………………….50

Список использованных источников………………………………………………...51

Приложение А. Перечень демонстрационных листов……………………………...52

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

УСН        – устройство нижнего слива

ЕД           – дренажная емкость

ДСТ         – дистанционный режим управления

МСТ        – местный режим управления

АСН        – автоматизированная система налива

ВУ           – верхний уровень

НУ           – нижний уровень

ВАУ        – верхний аварийный уровень

НКПР      – нижний концентрационный предел распространения

АРМ        – автоматизированное рабочее место

РП           – резервуарный парк

АВР         – автоматическое включение резервуара

ПУ           – поплавковый уровнемер

ЧЭ           – чувствительный элемент

ГУ           – гидростатический уровнемер


ВВЕДЕНИЕ

В данной работе рассматривается работа Иглинской нефтебазы               ООО «ЛУКОЙЛ-Уралнефтепродукт».

ЛУКОЙЛ является одной из лидирующих мировых вертикально-интегрированных нефтегазовых компаний. Основными видами деятельности Компании являются разведка и добыча нефти и газа, производство нефтепродуктов и нефтехимической продукции, а также сбыт произведенной продукции.

ЛУКОЙЛ-Уралнефтепродукт является крупнейшим оператором рынка нефтепродуктов в Башкортостане и Татарстане, на территории Оренбургской, Самарской, Курганской, Тюменской, Челябинской и Ульяновской областей, а также в Ханты-Мансийском автономном округе.

Главным преимуществом компании является высокое качество нефтепродуктов - на всех АЗС «ЛУКОЙЛ» применяется метод двойного внешнего и внутреннего контроля характеристик топлива.

Назначение Иглинской нефтебазы – прием нефтепродуктов с железнодорожного транспорта, налив нефтепродуктов в железнодорожные цистерны и автоцистерны, хранение.

Уровень нефтепродуктов в резервуаре является основным контролируемым параметром при эксплуатации резервуарного парка. С его помощью производится оперативный учет и контроль хранимых нефтей, а также обеспечивается безопасная эксплуатация резервуара путем сигнализации предельно допустимых значений уровня.

В наше время актуальным вопросом является выбор уровнемера для более точного измерения нефтепродуктов в резервуарах. Для этого надо произвести анализ средств измерения уровня, применяемых в резервуарах для хранения нефтепродуктов.

Цель данной бакалаврской работы – совершенствование системы автоматизации в результате замены существующего уровнемера на Иглинской нефтебазе путем подбора и сравнения современных уровнемеров, используемых для определения уровня в резервуарах.

Задачами бакалаврской работы являются:

- ознакомление с технологическим объектом;

-  рассмотрение используемого уровнемера на Иглинской нефтебазе;

- изучение теоретических основ различных методов измерения уровня;

- анализ средств измерения уровня и выбор прибора из предложенных альтернатив на основе сводной таблицы основных характеристик.

При работе были использованы материалы                                                  ООО «ЛУКОЙЛ-Уралнефтепродукт» (Комплекс технических средств АСУТП верхнего уровня, нефтебаза  «Иглино»).


1  Описание технологического процесса Иглинской нефтебазы

1.1  Назначение Иглинской нефтебазы

Назначение базы – прием нефтепродуктов с железнодорожного транспорта, налив нефтепродуктов в железнодорожные цистерны и автоцистерны, хранение.

В резервуарном парке базы хранятся и отпускаются четыре вида нефтепродуктов: дизельное топливо ГОСТ 305-82, неэтилированные бензины по ГОСТ 51105-97:  нормаль-80,  Регуляр-92,  Премиум-95.

Грузооборот резервуарного парка – 120 тыс. т/год.

Размещение площадок обусловлено технологическими требованиями, наименьшей протяженностью коммуникаций, санитарно-гигиеническими требованиями.

Иглинская нефтебаза имеет следующие сооружения:

- резервуарный  парк с резервуарами для хранения и отпуска нефтепродуктов общей емкостью 1000 ;

- односторонняя железнодорожная сливная эстакада для одновременного приема восьми железнодорожных цистерн;

- насосной с насосами налива-слива нефтепродуктов;

- резервуар очищенных стоков объемом 100 ;

- операторная;

- узлы задвижек;

- пост налива бензинов Аи-92 и Аи-95 и пост налива А-76 и дизтоплива в автоцистерны с измерительным комплексом АСН-5ВГ (1-ГУ) У2;

- аварийные емкости объемом 63 ;

- емкость сбора утечек объемом 16 ;

- емкость сбора утечек объемом 40 ;

Оборудование располагается на открытой площадке.

Все перечисленные аппараты и объекты являются  потенциальными источниками загрязнения окружающей природной среды, выбросы вредных веществ в атмосферу  происходят  в результате нарушения герметичности или через дыхательные клапаны.

1.2 Технологическое описание Иглинской нефтебазы

Технологическая схема Иглинской нефтебазы изображена на рисунке 1.1. Нефтепродукты  в железнодорожных цистернах поступают на пост слива-налива. Для слива поступающего продукта предусмотрено 8 сливных устройств  нижнего слива УСН 175, предусмотрено 4 установки для слива дизельного топлива и бензина А-80 и 4 установки для слива бензинов Аи-92 и Аи-95. Слив указанных двух групп нефтепродуктов производится в общий коллектор, после каждой операции слива и налива коллекторы опорожняются в дренажные аварийные емкости ЕД1, ЕД2.   

Нефтепродукт  из коллектора слива  по отдельному трубопроводу направляется на прием насоса Н1.1, Н.1.2 (бензин Аи-92, Аи-95) или Н1.3, Н1.4 (бензин А-76, ДТ).  

Насосами Н1.1…Н1.4 нефтепродукты подаются на хранение в резервуарный парк: дизельное топливо в резервуары № 30, 31, 32, 36, бензин А-80 в резервуары № 1, 2, 29, бензин Аи-92 в резервуары № 28, 33, 37, бензин Аи-95 в резервуар № 34. Для аварийного освобождения и дистанционного отключения при наполнении резервуара коллекторы каждой группы резервуаров оснащены электроприводными задвижками, установленными на узле задвижек № 2.

Для сокращения потерь от испарения нефтепродуктов резервуары хранения бензинов № 29, 28, 33, 37 установлены понтоны, проектирование, монтаж которых выполняет фирма «Нефтемонтаждиагностика» (г. Уфа).

Налив нефтепродуктов  из резервуаров в железнодорожные цистерны  осуществляется насосами Н1.1…Н1.4 через верхние устройства налива типа АСН-14ЖД, оснащенные измерительным комплексом и   автоматическими ограничителями уровня.  Для аварийного отключения наливных и сливных

коллекторов предусмотрен узел задвижек № 1 с  электроприводными задвижками.

Налив нефтепродуктов  из резервуаров в автоцистерны  осуществляется с помощью установки АСН-5ВГ (1-ГУ) У2, в состав которых входит насос, счетчик наливаемых нефтепродуктов, фильтр, газоотделитель.

Насосами Н1.1…Н1.4 предусмотрена внутрипарковая перекачка нефтепродуктов, включая перекачку в аварийные резервуары  № 35, 31.

Утечки с сальников насосов собираются в емкость ЕД-3. Дренаж с технологических трубопроводов и оборудования, аварийный разлив нефтепродуктов с  площадки поста слива-налива, освобождение коллекторов слива и налива в железнодорожные цистерны собираются в емкости ЕД1, ЕД2, аварийный разлив нефтепродуктов с  площадок поста налива в автоцистерны - в емкость ЕД4. Откачка из  подземных емкостей выполняется передвижными средствами, затем с помощью установки верхнего налива отработанных нефтепродуктов УНВ9 наливается в железнодорожную цистерну.


2  Режимы работы нефтебазы

Для технологического оборудования нефтебазы предусматриваются следующие режимы управления:

- дистанционный (ДСТ) – режим управления от рабочей станции оператора по управляющим каналам, назначается оператором. Диспетчеру разрешается управление объектами нефтебазы в объеме, предусмотренном системой управления и автоматики;

- местный (МСТ) – режим управления от местного поста управления, назначается оперативным персоналом. Режим не допускает управление от рабочей станции оператора.

Состояние технологических узлов станции – резервуары, насосы, АСН, вентиляции, узлы управления задвижек, отображается подсветкой надписи в соответствующей строке. Состояние технологических узлов (состояние задвижек) определяется флагами.

Проектом предусмотрены следующие технологические операции на нефтебазе «Иглино»:

- измерение количества нефтепродуктов в резервуарном парке;

- защита от переливного в резервуарах резервуарного парка;

- управление и сигнализацию состояния насосов и электрифицированных задвижек;

- контроль и сигнализации загазованности на объектах автоматизации нефтебазы;

- контроль и сигнализацию состояния вытяжной вентиляции помещения насосной и узла управления задвижек;

- управление и измерение количества налива нефтепродуктов в автомобильные  цистерны;

- управление налива и слива железнодорожных цистерн.

Автоматизированная система управления технологическими процессами на нефтебазе имеет иерархическую структуру, состоящую из следующих подсистем:

- резервуарный парк;

- защита от переливов;

- налив нефтепродуктов в автомобильные цистерны автоматизированной системой налива (АСН);

- контроль загазованности;

- блокировка оборудования,

- управление насосами;

- управление задвижками;

- управление вентиляцией;

- управление сливом/наливом нефтепродуктов в ж/д цистерны.

Функции подсистем:

- подсистема резервуарного парка – измерение количество (объема и массы) нефтепродуктов в резервуарном парке;

- подсистема защиты от переливов в емкостях резервуарного парка – сигнализация верхнего аварийного уровня в резервуарах;

- подсистема автоматизированного управления налива нефтепродуктов в автомобильные цистерны – управления налива, измерения количества (объема и массы) налитого нефтепродукта;

- подсистема контроля и сигнализации загазованности – контроль и сигнализация (световая и звуковая) загазованности в резервуарном парке, эстакаде налива в автомобильные цистерны, помещении насосной и узлов задвижек;

- подсистема автоматизированная управления насосами, задвижками и вытяжной вентиляцией в помещении насосной, сигнализации верхнего аварийного уровня в емкостях ЕД1…ЕД4.

2.1   Подсистема резервуарного парка

Подсистема обеспечивает:

- измерение верхнего уровня нефтепродукта;

- измерение межфазного уровня;

- измерение температуры в трех точках;

- измерение плотности в трех точках.

Расчет количества нефтепродукта в резервуаре по объему с помощью градуировочных таблиц.

Расчет количества нефтепродукта в резервуаре по массе с помощью градуировочных таблиц и показаний датчиков плотности.

По показаниям датчиков уровня формируются сигналы достижения верхнего (ВУ), нижнего (НУ) и верхнего аварийного (ВАУ), предупредительного технологического уровня, методом сравнения показаний датчиков с установками. При достижении сигнала нижнего уровня, происходит автоматический останов процесса опорожнения резервуара (останов АСН или насосов Н1.1…Н1.4 и закрытие соответствующих задвижек).

2.2   Подсистема защиты от переливов в емкостях резервуарного    парка

Подсистема обеспечивает сигнализацию (формирование сигнала) превышения верхнего уровня в резервуарах. По достижению значения уровня в резервуаре равному аварийному значению автоматически прекращается заполнение резервуара (остановка насосов Н1.1…Н1.4 и закрытие соответствующих задвижек).

На резервуарах предусмотрен, в дополнение к уровнемеру, один (или два) сигнализатора уровня.

2.3   Подсистема автоматизированного управления наливом нефтепродуктов

Подсистема обеспечивает управление налива в автомобильные цистерны с помощью существующих установок АСН. Управление пускателем электропривода консольного насоса, соленоидом клапана минимального и максимального расхода, прием сигналов и отработку защит по датчику предельного уровня и устройства заземления автомобильной цистерны, прием и обработку сигналов с поста управления «по месту» осуществляет контроллер, входящий в состав комплекта АСН. Также данный контроллер обеспечивает измерение количества (методом подсчета импульсов со счетчика) наливаемого продукта по объему.

Налив в автомобильные цистерны осуществляется в двух режимах, по выбору:

- налив «по счетчику». При этом останов налива должен происходить при достижении показания счетчика АСН заданной для налива дозе. В качестве значения количества налитого продукта по объему принимаются показания счетчика АСН-5;

- налив «по предельному сигналу уровня» автомобильной цистерны. В этом режиме останов налива происходит либо по сигналу датчика предельного уровня, либо по сигналу с кнопочного поста «стоп» «по месту». Показания счетчика АСН в этом режиме не учитываются, а в качестве значения количества налитого продукта по объему принимается емкость автомобильной цистерны (согласно документации на автомобильную цистерну);

Подсистема обеспечивает измерение плотности и температуры наливаемого продукта с помощью поточного плотномера.

Значение количества наливаемого продукта по массе рассчитывается на основе показаний значения количества наливаемого продукта по объему и показаний плотномера.

2.4   Подсистема контроля и сигнализации загазованности

Подсистема обеспечивает сигнализацию уровня загазованности в непосредственной близости от объектов.

При превышении концентрации паров нефтепродуктов на пунктах (эстакадах) налива более 20% нижнего концентрационного предела распространения (НКПР) пламени приостанавливаются операции налива – выключаются насосы и закрываются задвижки на подводящих трубопроводах. При этом формируется управляющий сигнал на срабатывание (включение) световой и звуковой сигнализации «по месту». На экране АРМ оператора  при этом появляется знак «датчик загазованности – предупреждающий сигнал» и отключается световая и звуковая сигнализация в помещении операторной.

При повышении концентрации более 20% в непосредственной близости от резервуаров подсистемой выдается сигнал на включение световой и звуковой сигнал «по месту». АРМ оператора сформирует световую и звуковую сигнализацию в помещении операторной. Работающее оборудование нефтебазы, входящее в перечень объектов автоматизации при этом может не отключаться и задвижки не закрываться.

При превышении концентрации более 20% в непосредственной близости от емкостей ЕД1…ЕД4 срабатывает (включается) световой и звуковой сигнал по «по месту». АРМ оператора при этом также сформирует световую и звуковую сигнализацию в помещении операторной. Работающее оборудование нефтебазы, входящее в перечень объектов автоматизации при этом может не отключаться и задвижки не закрываться.

При превышении концентрации более 20% в помещении насосной и/или помещении блока задвижек срабатывает (включается) световой и звуковой сигнал по «по месту». АРМ оператора при этом генерирует световую и звуковую сигнализацию в помещении операторной, а также автоматически отключает вытяжную вентиляцию помещения насосной и блока задвижек. При отказе (невозможности) пуска вытяжных вентиляторов все оборудование нефтебазы, входящее в перечень объектов автоматизации, автоматически отключается и задвижки закрываются. Операцию автоматического отключения оборудования выполняет программное обеспечение АРМ оператора.

При длительности (более 15 минут) загазованности более 20% в любой контролируемой подсистемой точке нефтебазы парке все оборудование нефтебазы, входящее в перечень объектов автоматизации, автоматически отключается и задвижки закрываются. Операцию автоматического отключения оборудования выполняет программное обеспечение АРМ оператора.

При сигнализации превышении концентрации более 50% любым сигнализатором загазованности, независимо от места его расположения, все оборудование нефтебазы, входящее в перечень объектов автоматизации, автоматически отключается и задвижки закрываются. Операцию автоматического отключения оборудования выполняет программное обеспечение АРМ оператора.

2.5 Подсистема автоматизированного управления насосами, задвижками, вытяжной вентиляцией, сигнализации верхнего аварийного уровня в ёмкостях

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 BAR

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, …, Кn и резисторов R1, …, Rn. 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 Сп 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

12

Стоимость, руб.

25200

4.1.3 Радарный уровнемер УР203Ех.

Уровнемер УР 203Ех (рисунок 4.5) предназначены для бесконтактного непрерывного измерения уровня жидких, сыпучих и кусковых продуктов, в технологических резервуарах, танках, силосах, бункерах, стационарных объектах, а также для обмена информацией с другими техническими средствами автоматизированных систем управления (АСУ).

Рисунок 4.5 – Радарный уровнемер УР203Ех

Работает вне зависимости от изменений температуры и давления, в условиях, когда невозможно использование других методов [7]. Основные технические характеристики предоставлены в таблице 4.6.

Таблица 4.6 – Основные технические характеристики уровнемера УР203Ех

Предел измерения, м, не более

30

Температура измеряемой среды, °С

от минус 40 до плюс 150

Погрешность измерения, мм

±1

Средний срок службы, лет

14

Стоимость, руб.

37500

4.1.4 Уровнемер акустический ЭХО – АС – 01.

Уровнемер акустический ЭХО – АС – 01 (рисунок 4.7) предназначен для бесконтактного автоматического дистанционного измерения уровня жидких сред (в том числе взрывоопасных, агрессивных, вязких, неоднородных, выпадающих в осадок) и сыпучих материалов.

Рисунок 4.7 – Уровнемер акустический ЭХО – АС – 01

Датчик уровня акустический «ЭХО-АС-01» имеет жидкокристаллический дисплей, на который выводится следующая информация:

- текущие значения измеряемых величин;

- уровня в процентах и метрах;

- объема контролируемого вещества в резервуаре;

- температуры воздуха в зоне АП;

- диагностические сообщения о возможных неисправностях [6].

Основные технические характеристики предоставлены в таблице 4.8.

Таблица 4.8 – Основные технические характеристики уровнемера ЭХО – АС – 01

Предел измерения, м

от 0,1 до 20

Температура измеряемой среды, °С

от минус 30 до плюс 120

Погрешность измерения, мм

±3

Средний срок службы, лет

12

Стоимость, руб.

22800

4.1.5 Радарный уровнемер Rosemount 5600.

Радарный уровнемер Rosemount 5600 - это интеллектуальный прибор для бесконтактных измерений уровня различных продуктов в резервуарах различных типа и размеров. Общий вид уровнемера Rosemount 5600 на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 – Радарный уровнемер Rosemount 5600

Благодаря высокой чувствительности уровнемер серии 5600 обеспечивает надежные и точные измерения в сложных условиях технологического процесса и может применяться для измерений уровня продуктов с низкой диэлектрической проницаемостью, работать в широком диапазоне значений температур и давлений, а также обеспечивают высокую гибкость измерений благодаря широкому выбору антенн и материалов. Уровнемеры серии 5600 просты в обслуживании и управлении, что в совокупности снижает затраты на ввод в эксплуатацию и обслуживание [8]. Основные технические характеристики предоставлены в таблице 4.10.

Таблица 4.10 – Основные технические характеристики уровнемера

Предел измерения, м, не более

50

Температура измеряемой среды, °С

от минус 40 до плюс 400

Погрешность измерения, мм

±5

Средний срок службы, лет

15

Стоимость, руб.

90000

4.2 Обоснование выбора уровнемера

Все основные характеристики рассмотренных уровнемеров сведем в одну таблицу 4.11.

Таблица 4.11 – сводная таблица основных характеристик уровнемеров

Характеристика

Тип уровнемера

БАРС352И

ПМП-201

УР203Ех

ЭХО-АС-01

Rosemount 5600

Предел измерения, м

0…30

0…23

0…30

0,1…20

0…50

Температура измеряемой среды, °С

-40…+100

-50…+60

-40…+150

-30…+120

-40…+400

Погрешность измерения, мм

±1

±2

±1

±3

±5

Средний срок службы, лет

14

12

14

12

15

Стоимость, руб.

98900

25200

37500

22800

90000

Из таблицы видно, что из всех уровнемеров БАРС352И и Rosemount 5600 самые дорогие, следовательно они не подходят, так как нам нужен уровнемер не дорогой. Из трёх оставшихся наилучшим будет радарный уровнемер УР203Ех фирмы «Ольвия», он обладает рядом преимуществ перед магнитострикционным уровнемером ПМП – 201 и акустическим ЭХО – АС – 01.

Во-первых, диапазон  измерения уровня больше и вполне достаточен для применения на больших резервуарах. Диапазон измерения уровня уровнемеров показана на рисунке 4.12.

Рисунок 4.12 – Диапазон измерения уровня уровнемеров

Во-вторых, погрешность измерения очень мала по сравнению с остальными, что обеспечит наиболее точное измерение уровня в резервуаре. Погрешность измерения уровнемеров представлена на рисунке 4.13.

Рисунок 4.13 – Погрешность измерения уровнемеров

В-третьих, уровнемер УР203Ех имеет широкий диапазон температур измеряемой среды, благодаря чему прибор может использоваться в разных температурных условиях.  Диапазон температур измеряемой среды уровнемеров представлена на рисунке 4.14.

Рисунок 4.14 – Диапазон температуры измеряемой среды уровнемеров

В-четвёртых, УР203Ех более надёжен, о чём свидетельствует наибольший средний срок службы. Средний срок службы уровнемеров показан на рисунке 4.15.

В-пятых, стоимость уровнемера приемлема, соответствующая понятию «цена – качество». Цена радарного уровнемер УР203Ех немного выше магнитострикционного ПМП-201 и акустического ЭХО-АС-01. Разность в цене компенсируется качеством основных характеристик уровнемера УР203Ех, приведенных выше.  Стоимость уровнемеров показана на рисунке 4.16.

Как видно по диаграммам из всех представленных уровнемеров, приемлемая цена, наибольший предел измерения, наилучший температурный диапазон и хороший средний срок службы имеет уровнемер УР203Ех.

Рисунок 4.15 – Средний срок службы уровнемеров

Рисунок 4.16 – Стоимость уровнемеров

По результатам анализа выбран радарный уровнемер УР203Ех фирмы "Ольвия". К достоинствам этого уровнемера можно отнести меньшую чувствительность к температуре и давлению в емкости, устойчивость к запыленности, высокую точность.

Несмотря на все выше перечисленные достоинства уровнемер УР203Ех относительно других рассмотренных, обладают целым рядом отличительных особенностей:

- бесконтактное измерение в любых условиях процесса;

- высокая надежность и стабильность измерений в широком диапазоне температур, в присутствии агрессивных сред, пыли, испарений и конденсата;

- компактность, простота установки и эксплуатации;

- встроенная автоматическая диагностика;

- круговая поляризация. Возможность установки вблизи стенки резервуара;

- возможность демонтажа измерительной части прибора без разгерметизации емкости;

- привязка частоты излученного сигнала к частоте эталона;

- настройка и калибровка может осуществляться дистанционно через интерфейс цифровой коммуникации [7].

Радарные уровнемеры не имеют подвижных частей и уже вследствие этого могут снизить затраты на их обслуживание. Прямой метод измерений, обеспечиваемый данным типом уровнемеров, значительно уменьшают погрешность, увеличивает стабильность и безопасность проводимых измерений. Радарные уровнемеры не подвержены влиянию изменений плотности, механических вибраций или сильной турбулентности.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Во многих отраслях современной промышленности экономичная и безопасная работа с высокой производительностью технологических процессов диктует необходимость использования современных методов и приборов измерения, которые следят за состоянием оборудования и ходом процессов. Одной из таких задач является контроль за уровнем жидкости. В химическом, нефтехимическом, нефтеперерабатывающем производствах и во многих других отраслях измерение уровня жидкостей — один из ключевых моментов.

Цель бакалаврской работы - выбор уровнемера для замены работающего на данный момент буйкового уровнемера BA-R, для лучшего определения значения уровня и надёжной работы при технологических и коммерческих операциях, производимых в резервуарном парке Иглинской нефтебазы.

В бакалаврской работе представлена характеристика Иглинской нефтебазы и описание резервуарного парка. Была рассмотрена классификация уровнемеров, их принципы действия, проведен анализ технических характеристик различных уровнемеров.

В ходе проведения анализа были рассмотрены наиболее распространенные  уровнемеры, используемые в резервуарных парках, проведен их сравнительный, многофакторный анализ.

По результатам анализа выбран радарный уровнемер УР203Ех фирмы «Ольвия». К достоинствам радарного уровнемера можно отнести наиболее высокую точность измерения, наилучшая надёжность, меньшую чувствительность к температуре и давлению в емкости, устойчивость к запыленности, пенообразованию, высокую точность. Радарные датчики удобны в монтаже и просты в обслуживании.

Данный уровнемер повысит эффективность контроля и регулирования параметров технологического объекта, обеспечит наиболее точным определением уровня нефтепродуктов в резервуарах.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Перечень демонстрационных листов

1 Титульный слайд

2 Цели и задачи выпускной квалификационной работы

3 Технологическая схема Иглинской нефтебазы

4 Буйковый уровнемер BA-R 

5 Классификация уровнемеров

6 Радарный уровнемер БАРС 352И

7 Магнитострикционный уровнемер ПМП-201

8 Радарный уровнемер УР203Ех

9 Уровнемер акустический ЭХО – АС – 01

10 Радарный уровнемер Rosemount 5600

11 Сводная таблица основных характеристик приборов

12 Диапазон измерения уровня уровнемеров

13 Погрешность измерения уровнемеров

14 Диапазон температуры измеряемой среды уровнемеров

15 Средний срок службы уровнемеров

16 Стоимость уровнемеров

17 Выводы проделанной работы

PAGE   \* MERGEFORMAT 1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62028. Педагогический анализ урока физической культуры и здоровья 26.63 KB
  Развитие координации гибкости силы Подготовленность учителя к уроку Конспект урока:учебный материал соответствует задачам урока последовательность и дозировка упражнений соответствуют полу возрасту уровню физической подготовленности занимающихся; продуманны организационно-методические моменты урока: методы обучения воспитания и организации занимающихся.