Спосіб визначення маси окремих компонентів двошарової рідини у резервуарі

Спосіб визначення маси окремих компонентів двошарової рідини у резервуарі, при якому поплавець визначеної форми та постійної маси поміщують у досліджувальну рідину, вимірюють датчиком виштовхуючу силу, яка дорівнює масі рідини, що витискається поплавцем, обчислюють густину як масу у фіксованому об'ємі, який відрізняється тим, що поплавець жорстко зв'язаний з відкалібруваним силовимірювальним датчиком, занурюють у досліджувальну рідину по всій глибині шару (без контакту його нижньої торцевої частини з дном резервуара), визначають інтегральну густину рідини, відповідну виштовхуючому зусиллю, яке діє на поплавець, визначають відомими способами (наприклад, за допомогою рівнеміра та калібруючих пристосувань) об'єм рідини у резервуарі, і вводять дані у пам'ять комп'ютера, визначають масу рідини у резервуарі, вводять у пам'ять комп'ютера відомі величини густини кожного з компонентів рідини та визначають масу кожного компонента за формулами: r (r v - m ) m1 = 1 2 r 2 - r1 Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використаний для визначення маси окремих компонентів двошарової рідини, яка міститься у резервуарі (наприклад, для вимірювання окремих компонентів продукції нафтових свердловин). Відомі способи вимірювання рівнів та маси окремих компонентів рідини з густиною, що змінюється, яка знаходиться у резервуарі, при яких поплавець-вантаж, зв'язаний гнучким елементом, намотаним на розташований над резервуаром барабан з приводом, занурюють у досліджувальну рідину на різну глибину, вимірюють величину сили, що виштовхує поплавець, вимірюють рівень, густину та масу окремих компонентів рідини у резервуарі (див., наприклад, спосіб визначення рівня густини та маси окремих компонентів рідини зі змінною густиною, яка знаходиться у резервуарі, що реалізується у пристрої для визначення рівня рідини за а.с. 1651159 - прототип). Недоліком цього способу є неможливість вимірювання маси окремих компонентів рідини (наприклад, продукції нафтових свердловин) без її попереднього відстоювання і поділу на окремі компоненти, складність визначення маси компонентів рідини у резервуарах зі змінним поперечним або поздовжнім перерізом, а також складність пристрою для реалізації даного способу, який містить барабан з моментним приводом, датчик кута повороту барабана, датчик руху вантажу, блоки формування електричних сигналів на моментний привод, інвентор, комутатор, блоки ділення та підсумовування. Метою даного винаходу є визначення маси окремих компонентів рідини, яка знаходиться у резервуарах різних типів та будь-якої конфігурації без її попереднього відстоювання та розшарування, підвищення точності вимірювання та рівня автоматизації. В основу винаходу поставлено завдання створення способу визначення маси окремих компонентів рідини, яка знаходиться у резервуарах різних типів та будь-якої конфігурації, який дозволяє за допомогою конструктивно простих засобів для його реалізації визначати масу компонентів рідини без її попереднього відстоювання та розшарування з високою точністю та мірою автоматизації (наприклад, визначати масу окремих компонентів продукції нафтових свердловин). Поставлене завдання вирішується тим, що згідно із запропонованим способом, який включає занурення у досліджувану рідину поплавця визна (19) UA (11) 40176 (13) A m2 = m - m1 ; де m 1 - маса першого компонента двошарової рідини; m 2 - маса другого компонента двошарової рідини; m - маса рідини у резервуарі; V - об'єм рідини у резервуарі; r 1 - густина першого компонента рідини; r 2 - густина другого компонента рідини. 40176 ченої форми та постійної маси, підвішеного до силовимірювального датчика, вимірювання ним сили, що виштовхує, яка дорівнює масі рідини, що витискається поплавцем, - поплавець жорстко зв'язаний з відкаліброваним силовимірювальним датчиком занурюють у досліджувальну рідину по всій глибині шару (без контакту його нижньої торцевої частини з дном резервуара), визначають інтегральну густин у рідини, яка відповідає виштовхуючому з усиллю, яке діє на поплавець, визначають відомими способами (наприклад, за допомогою рівнеміра та калібруючих пристосувань) об'єм рідини у резервуарі та вводять дані у пам'ять комп'ютера, визначають масу рідини у резервуарі, вводять у пам'ять комп'ютера відомі величини густини кожного з компонентів рідини та визначають масу кожного компонента за формулами: r (r v - m ) m1 = 1 2 r 2 - r1 вим значенням зусиль, які сприймають силовимірювальні датчики 5, далі встановлюють силовимірювальний датчик 5 на резервуар з рідиною із наперед відомою густиною, фіксують величину сигналу силовимірювального датчика 5 комп'ютером 10, проводять масштабування вимірювальної системи, тобто послідовно знімають з силовимірювального датчика 5 навантаження, які відповідають різним значенням густини даної рідини, і у низці точок, які регламентуються нормативними документами, визначають характер залежності величини сигналу, який виробляє силовимірювальний датчик 5 до величини навантаження, вводять цю залежність у пам'ять комп'ютера 10, проводять температурну корекцію та вводять її результат у пам'ять комп'ютера 10. Далі розміщують силовимірювальний датчик 5 на резервуарі і з досліджувальною рідиною 2. При цьому поплавець 3 занурюють у рідину по всій глибині (без контакту його нижньої торцевої частини з дном резервуара 2) та визначають інтегральну густину рідини Рінтегр., відповідну виштовхуючому з усиллю, діючому на поплавець з відомими засобами (наприклад, за допомогою рівнеміра та калібруючих пристосувань) визначають об'єм рідини V у резервуарі 1 та вводять дані у пам'ять комп'ютера; визначають масу рідини у резервуарі m: (1) m = r интегр × V m2 = m - m1 ; де m 1 - маса першого компонента двошарової рідини; m 2 - маса другого компонента двошарової рідини; m - маса рідини у резервуарі; V - об'єм рідини у резервуарі; r 1 - густина першого компонента рідини; r 2 - густина другого компонента рідини. Технічним результатом способу є визначення маси окремих компонентів рідини, яка знаходиться у резервуарах різних типів та будь-якої конфігурації без її попереднього відстоювання та розшарування шляхом визначення конструктивно простими засобами маси, об'єму рідини, густини окремих компонентів, введення вказаних даних у пам'ять комп'ютера та обчислювання маси окремих компонентів. Новизна способу полягає у тому, що масу окремих компонентів рідини, яка знаходиться у ємності будь-якої конфігурації, визначають без попереднього її відстоювання та розшарування за допомогою конструктивно простих засобів з високою точністю та рівнем автоматизації. Порівняльний аналіз винаходу з відомими із науково-технічної та патентної літератури дозволяє виявити ознаки, які відрізняють технічне рішення за винаходом від прототипу, що дає можливість автору зробити висновок про відповідність ознак, згідно з винаходом, критерію "суттєві відміни", який визначає новизну винаходу. На фігурі схематично представлений пристрій, який реалізує спосіб за винаходом. Пристрій складається з резервуара і з рідиною 2, що досліджується, в яку занурений поплавець 3 визначеної форми та постійної маси, жорстко зв'язаний тягою 4 з нерухомо встановленим: на резервуарі і високоточним відкаліброваним силовимірювальним датчиком 5. Резервуар 1 наділений рівнеміром 6. Опорами 7 резервуар встановлено на фундаменті 8. Силовимірювальний датчик 5 електрично зв'язаний з аналого-цифровим перетворювачем 9 та комп'ютером 10. Спосіб здійснюється таким чином. Попередньо у силовимірювальному датчику 5, жорстко зв'язаному тягою 4 з підвішеним поплавцем 3, створюють поза резервуаром 1 (у повітрі) попередній натяг Рмакс., фіксують величину сигналу, що ним виробляється апаратурою індикації, та встановлюють нульове значення, що є початко Далі вводять у комп'ютер 10 відомі величини густини кожного з компонентів (які визначаються, наприклад, відбором проб у стаціонарному режимі). Сприймаючи позначення: V1 - об'єм першого компонента двошарової рідини; V2 - об'єм другого компонента двошарової рідини, наводимо такі співвідношення: m1 r1 = (2) V1 m r2 = 2 (3) V2 V = V1 + V2 (4) m = m1 + m2 (5) Тоді, підставляючи у рівність (2) значення складових рівностей (3), (4), (5), неважко отримати вираження для визначення густини першого компонента двошарової рідини: m m1 = r 1 × v1 = r1 (v 1 - v2 ) = r1( v - 2 ) r2 m1 = r 1 × v1 - r1 (v m - m1 ) r2 r 2 m 1 - r 1r 2 v = -r 1m + r1m m1 (r 2 - r1 ) = r 1r 2 v - r 1m m1 = r 1( r 2 v - m ) ; r 2 - r1 (6) m2 = m - m1 ; (7) Таким чином, спосіб, згідно з винаходом, дає згідно з (5) та (6) можливість з високою точністю та рівнем автоматизації визначити масу компонентів рідини, яка знаходиться у резервуарі будь-якої конфігурації без попереднього її відстоювання та розшарування (наприклад, визначити вміст води у 2 40176 продукті нафтових свердловин, який знаходиться у резервуарі). Даний спосіб реалізований у робочому проекті системи вимірювання маси компонентів продуктів нафтових свердловин у резервуарах у місті Дрогобичі. Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3