Поверка измерительных систем СТРУНА+

Назначение: для непрерывных измерений уровня, температуры, плотности, массы и объёма светлых нефтепродуктов (далее — НП), сжиженных углеводородных газов(далее — СУГ) с учётом массы паровой фазы и других взрывоопасных, агрессивных и пищевых жидкостей, для измерений уровня или сигнализации наличия подтоварной воды в резервуарах, измерений объёмной доли горючих паров, газов (пары НП, СУГ и др.) и метана (кроме рудничного газа) в атмосфере промышленной зоны, избыточного давления в резервуарах и трубопроводах, контроля утечек.

Поверка измерительных систем СТРУНА+

Системы состоят из измерительных каналов уровня, плотности, температуры, массы, объема продукта, избыточного давления, уровня подтоварной воды, объёмной доли горючих паров, газов и метана.

В качестве измерительных компонентов систем применяют:

• первичные преобразователи параметров ППП;
• датчики уровня и температуры ДУТ;
• датчики давления ДД1;
• датчики загазованности оптические ДЗО (Г осреестр №57765-14).

В качестве связующих компонентов систем применяют:

• кабельные линии связи;
• конверторы интерфейсов КИ;
• клеммные коробки КК1;
• устройства распределительные УР;
• блок радиомодема БРМ3 .

В качестве вспомогательных компонентов систем применяют:

• блок индикации БИ1;
• блоки управления БУ2;
• программа «АРМ СТРУНА МВИ».

Системы применяют для учётно-расчётных (инвентаризация, хранение, приём, отпуск) и технологических операций в резервуарах автозаправочных станций (далее — АЗС), автогазоза-правочных станций (далее — АГЗС), нефтебаз (далее — НБ), объектов химической и пищевой промышленности(далее — АПЖ) и для градуировки резервуаров(далее — ГР).

В соответствии с областью применения, комплектностью и особенностями монтажа системы выпускаются в вариантах исполнения

ППП конструктивно выполнены в виде труб (измерительных секций) из нержавеющей стали (от 1 до 8 в зависимости от исполнения ППП), поплавков уровня и плотности, контроллера, расположенного на одной из секций в верхней части (рисунки 1 — 3). В трубах ППП размещены магнитострикционные датчики уровня и плотности, датчики температуры, сигнализаторы уровня подтоварной воды. Контроллер ППП осуществляет первичное преобразование уровня, температуры, плотности продукта и уровня подтоварной воды в цифровой код, вычисление массы и объёма (при загрузке в ППП градуировочных таблиц резервуаров).

Измерения уровня в ППП основаны на измерении времени распространения ультразвуковой волны в металлическом проводнике-волноводе. Г енерация ультразвуковой волны происходит по принципу магнитострикции непосредственно в проводнике-волноводе. При изменении напряженности магнитного поля происходит деформация кристаллической структуры проводника-волновода, что создает механическую волну, распространяющуюся с ультразвуковой скоростью. Точка измерений соответствует положению магнитного поля постоянных магнитов, расположенных на подвижном элементе — поплавке, который расположен концентрично относительно герметичной трубы ППП.

При взаимодействии кругового магнитного поля, вызванного токовым импульсом в проводнике-волноводе, и поля постоянных магнитов поплавка образуется винтовое магнитное поле и, вследствие эффекта магнитострикции, формируется ультразвуковой импульс, который распространяется в противоположных направлениях по волноводу в виде крутильной волны. Волна, бегущая к верхней части ППП, преобразуется в приёмном устройстве в электрический сигнал и поглощается демпфирующим устройством. Промежуток времени между моментом генерации ультразвукового импульса и его приемом прямо пропорционален измеряемому расстоянию от поплавка до приёмного устройства. На основе измерений времени распространения ультразвука в металлическом проводнике-волноводе рассчитывается уровень продукта. Измеренное значение уровня преобразуется в цифровой код.

Измерения температуры в ППП осуществляются с помощью интегральных кварцевых датчиков температуры, установленных по длине трубы ППП. Высокая точность измерений температуры достигается за счет индивидуальной градуировки каждого датчика. Датчики непосредственно преобразуют измеряемую температуру в цифровой код. Дискретность измерений температуры 0,1 °С. На одном ППП в зависимости от варианта исполнения может быть установлено от 2 до 21 датчика температуры.

Измерения плотности в ППП осуществляются двумя вариантами исполнения плотномеров (поверхностным или погружным).

Измерения плотности поверхностным плотномером осуществляется с помощью двух поплавков (верхнего и нижнего). Верхний поплавок, являющийся одновременно элементом системы измерений уровня, имеет форму, обеспечивающую минимально возможное погружение или всплытие при изменении плотности жидкости в рабочем диапазоне. Постоянные магниты, встроенные в верхний поплавок, всегда располагаются по вертикали выше магнитов нижнего поплавка. Нижний поплавок имеет конструкцию, обеспечивающую максимально возможное погружение или всплытие при изменении плотности жидкости. Поплавки располагаются концентрично друг относительно друга и вдоль несущей трубы ППП. Изменение рас-

стояния между магнитами, встроенными в поплавки, при изменении плотности жидкости фиксируется, как изменение разности времен прохождения ультразвуковой волны от верхнего и нижнего поплавков до приёмного устройства. По величине этой разности вычисляется плотность жидкости.

Измерения плотности погружным плотномером осуществляются с помощью погруженных в жидкость поплавка и уравновешивающих цепочек. Поплавок располагается концентрично относительно трубы ППП. Внутри поплавка располагаются постоянные магниты. При изменении плотности жидкости изменяется выталкивающая сила, которая уравновешивается силой тяжести в результате изменения длины цепочек, нагружающих поплавок. Величина перемещения поплавка пропорциональна изменению плотности. Измерения перемещения поплавка осуществляются аналогично измерениям уровня. На один ППП в зависимости от варианта исполнения может быть установлено от 1 до 7 погружных плотномеров. Измеренное значение плотности преобразуется в цифровой код.

Принцип измерений уровня подтоварной воды в ППП — магнитострикционный (аналогичен рассмотренному выше при измерении уровня), при этом поплавок уровня подтоварной воды находится на границе раздела сред воды и рабочей жидкости, например, нефтепродукта.

Принцип работы сигнализатора подтоварной воды в ППП кондуктометрический. При достижении уровнем воды порога срабатывания сигнализатора резко уменьшается сопротивление чувствительного элемента, которое преобразуется в соответствующий цифровой код. В зависимости от варианта исполнения ППП сигнализатор может отсутствовать, может иметь один или два порога сигнализации.

Датчик уровня и температуры ДУТ конструктивно выполнен в виде трубы из нержавеющей стали, поплавка и контроллера. Измерение уровня в ДУТ основано на использовании линейки герконов и поплавка с магнитами. При изменении уровня поплавок перемещается вдоль трубы, в которой размещена плата с герконами. В зоне размещения поплавка часть герконов замыкается. Контроллер ДУТ формирует цифровой код, пропорциональный уровню жидкости. Измерение температуры в ДУТ осуществляется с помощью интегрального кварцевого датчика, аналогичного описанному в ППП.

Датчики давления ДД1 (рисунок 5) конструктивно выполнены в корпусе из нержавеющей стали, внутри которого размещены тензопреобра-зователь и контроллер. Измерения давления в ДД1 осуществляются тензо-метрическим методом на основе тензорезисторов, нанесенных на мембрану тензопреобразователя ДД1, представляющих собой измерительный мост. Изменение давления приводит к разбалансу моста, значение которого далее преобразуется в цифровой сигнал. ДД1 может подключаться непосредственно к ППП или группами до 9 шт. через клеммные коробки КК1 (рисунок 6) к каналу УР.

Датчики загазованности оптические ДЗО (Госреестр №57765-14) конструктивно выполнены в виде корпуса с размещёнными внутри малогабаритными измерительными преобразователями (МИИ) и фильтром для защиты МИИ от пыли и влаги (рисунок 7). Принцип действия ДЗО основан на избирательном поглощении инфракрасного излучения молекулами углеводородов в области длин волн от 3,3 до 3,4 мм. ДЗО выдают измеренное значение объёмной доли взрывоопасных паров и газов по цифровому интерфейсу “UART”. ДЗО устанавливаются в конверторы интерфейсов КИ (рисунок 8) и подключаются группами до 5 штук на один канал УР. Конверторы интерфейсов КИ содержат контроллер, который преобразует интерфейс “UART” от ДЗО в интерфейс RS-485 для магистрального подключения КИ с ДЗО к УР.

Все датчики систем (ПИП, ДД1, ДУТ, ДЗО) выдают измеряемые параметры в цифровом коде, что позволяет размещать их на расстоянии до 1200 м от устройства УР.

Устройство УР осуществляет сбор информации от датчиков непосредственно или через клеммные коробки КК1 (от ДД1) или через конверторы интерфейсов КИ (от ДЗО).

Отображение измерительной информации от датчиков может осуществляться на экране БИ1 (рисунок 10) или на мониторе персонального компьютера.

Блоки управления БУ2 предназначены для выдачи управляющих сигналов на световую и/или звуковую сигнализацию, а также на другие исполнительные устройства при достижении измеряемыми параметрами запрограммированных пороговых значений с целью предупреждения аварийных ситуаций, в том числе утечек продукта из резервуара.