Спосіб визначення витрати газоподібних і рідких середовищ

Спосіб визначення витрати газоподібних і рідких середовищ, що включає визначення поточної витрати, приведеної до стандартних умов, її запам'ятовування й визначення сумарної витрати за встановлені інтервали часу, який відрізняється тим, що попередньо всі датчики, які використовуються для одержання інформації, необхідної для визначення витрати у всіх точках виміру витрати контрольних точках технологічного процесу, розбивають на дві групи - першу групу датчиків, що вимірюють безпосередньо витрату, і другу групу датчиків, що вимірюють параметри, по яких обчислюють витрату, і формують базу нормативнодовідкових даних, що характеризують контрольні точки й способи визначення витрати в них, групи датчиків і окремі датчики в кожній групі, збір первинної інформації здійснюють за заданою програмою усередині кожної групи датчиків, у першій U 2 17826 1 3 можливості відомого способу визначення витрати, тому що він призначений для визначення витрати тільки при використанні звужуючих пристроїв і тільки в одній точці технологічного процесу. Відомий спосіб визначення витрати й кількості, використаний в обчислювачі витрати й кількості [Патент РФ №2062448, кл. G 01F 1/00, Бюл. №17. 1996], що включає перетворення витрати в імпульсний сигнал основними й резервним первинними перетворювачами, градуіровочні характеристики яких записані в пам'яті обчислювача, визначення від якого первинного перетворювача надійшов імпульсний сигнал і обчислення витрати й кількості згідно з градуіровочною характеристикою того первинного перетворювача, від якого надійшов імпульсний сигнал. Даний спосіб обчислення витрати й кількості так само, як і спосіб визначення витрати, що заявляється, включає перетворення вимірюваної величини - витрати в імпульсний сигнал за допомогою датчиків витрати й обчислення витрати з використанням градуіровочної характеристики кожного датчика. Однак, вимір втрати тільки у двох точках - основній і резервній різко обмежує функціональні можливості відомого способу визначення витрати, тому що він призначений для визначення витрати тільки при використанні турбінного датчика витрати й тільки в одній точці технологічного процесу. Найбільш близьким по технічній сутності є спосіб визначення витрати, реалізований в обчислювачі для витратоміра змінного перепаду тиску [Патент України №53568, кл. G 01F 1/00, Бюл. №1, 2003] і в обчислювачі газоподібних продуктів [Патент України №53557, кл. кл. G 01F 1/00, Бюл. №1, 2003]. що включає установку датчиків і первинне перетворення датчиками в аналоговий сигнал величин тиску й температури продукту в трубопроводі й (N-2)-x величин перепадів тиску на звужуючому пристрої в трубопроводі, при цьому датчики перепаду тиску мають різні верхні границі виміру, аналого-цифрове перетворення всіх отриманих аналогових сигналів, вибір датчика перепаду тиску, у діапазоні вимірів якого перебуває обмірюване значення перепаду тиску, і обчислення поточної витрати, приведеної до стандартних умов, за діючою методикою розрахунку витрати за результатами виміру тиску, температури й перепаду тиску, обмірюваного обраним датчиком, запам'ятовування отриманого значення витрати, визначення витрати за задані інтервали часу. Даний спосіб визначення витрати так само, як і спосіб визначення витрати, що заявляється, включає використання декількох датчиків, що характеризують витрату в заданій точці технологічного процесу, визначення поточної витрати, приведеної до стандартних умов, її запам'ятовування й визначення сумарної витрати за встановлені інтервали часу. Однак вимір перепаду тиску в (N-2)-x точках тільки в зоні дії одного звужуючого пристрою різко обмежує функціональні можливості відомого способу визначення витрати, тому що він призначений для визначення витрати тільки при використанні звужуючих пристроїв і тільки в одній точці технологічного процесу. 17826 4 В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу визначення витрати шляхом розширення його функціональних можливостей, що веде до одержання можливості працювати з різними типами датчиків, підвищенню продуктивності пристроїв, що реалізують пропонований спосіб, зокрема, дозволяє використати один обчислювач витрати для визначення витрат на багатониточному газовимірювальному пункті, на установці комплексної підготовки газу й на інших подібних об'єктах, де витрата визначається в декількох точках технологічного процесу різними типами засобів виміру. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі визначення витрати, що включає визначення поточної витрати, приведеної до стандартних умов, її запам'ятовування й визначення сумарної витрати за встановлені інтервали часу. Відповідно до корисної моделі попередньо всі датчики, що використовуються для одержання інформації, необхідної для визначення витрати у всіх точках виміру витрати - контрольних точках технологічного процесу, розбивають на дві групи - першу групу датчиків, що вимірюють безпосередньо витрату, і другу групу датчиків, що вимірюють параметри, по яких обчислюють витрату, формують базу нормативно-довідкових даних, що характеризують контрольні точки й способи визначення витрати в них, групи датчиків і окремі датчики в кожній групі, збір первинної інформації здійснюють по заданій програмі усередині кожної групи датчиків, у першій групі датчиків по кожному датчику протягом установленого інтервалу часу здійснюють накопичення величини витрати й запам'ятовування цієї величини в першій локальній базі даних, у другій групі датчиків циклічно перетворюють вихідну величину кожного датчика в значення параметра, вимірюваного цим датчиком, яке запам'ятовують у кожному циклі перетворення в базі первинних даних, при одержанні заданого числа вимірів параметра, виконують усереднення його значень і запам'ятовують отримане значення параметра в другій локальній базі даних, на основі даних першої і другої локальних баз даних і бази нормативно-довідкових даних, опитуючи їх по заданій програмі, формують базу вихідних даних, у якій значення параметрів розподіляють по осередках контрольних точок, у яких установлені датчики, що вимірюють ці параметри, визначення поточної витрати здійснюють по контрольних точках, циклічно опитуючи базу вихідних даних і базу нормативнодовідкових даних із установленим періодом, при цьому по контрольних точках, у яких установлені датчики першої групи виконують визначення поточної витрати шляхом приведення отриманих з першої локальної бази значень витрати до стандартних умов, а по інших контрольних точках виконують визначення поточної витрати шляхом її обчислення за методикою, прийнятою для способу виміру витрати, використаної в даній контрольній точці, отримані значення витрат для кожної контрольної точки запам'ятовують. Введення попередньої розбивки всіх датчиків на дві групи - першу групу датчиків, що вимірюють витрату, і другу групу датчиків, що вимірюють па 5 раметри, по яких обчислюють витрату, формування бази нормативно-довідкових даних, що характеризують контрольні точки й способи визначення витрати в них, групи датчиків і окремі датчики в кожній групі, збір первинної інформації по заданій програмі усередині кожної групи датчиків, її первинна обробка, підготовка до використання й запам'ятовування в першій і другій локальних базах даних, формування бази вихідних даних, у якій значення параметрів розподіляють по осередках контрольних точок, у яких установлені датчики, що вимірюють ці параметри, визначення поточної витрати в кожній контрольній точці на основі даних перших і других локальних баз даних і бази нормативно-довідкових даних шляхом її обчислення за методикою, прийнятою для способу виміру витрати, використаного в даній контрольній точці, запам'ятовування отриманих значень поточних витрат для кожної точки істотно розширює функціональні можливості способу, який пропонують, що дозволяє використати один обчислювач для визначення витрат на технологічних об'єктах, на яких треба визначати витрату в декількох точках різними типами засобів виміру. На кресленнях наведені: Фіг.1 - схема алгоритму збору інформації про значення параметрів другої групи; Фіг.2 - схема алгоритму формування бази вихідних даних; Фіг.3 - схема алгоритму обчислення витрат у контрольних точках. Попередньо на об'єкті визначають контрольні точки - точки технологічного процесу, у яких потрібно визначати витрату продукції, для забезпечення вимог, установлених алгоритмом контролю й керування технологічним процесом і алгоритмом обліку продукції, прийнятими на об'єкті. Для контрольних точок по характеру й особливостям протікання технологічного процесу в кожній з них визначають способи виміру витрати продукції й можливі типи датчиків для кожної точки, а по технічних і вартісних характеристиках датчиків вибирають конкретні типи датчиків для кожної із точок, у якій необхідно вимірювати витрату. У тому випадку. якщо на об'єкті, на якому планується застосувати пропонований спосіб, уже є в деяких точках необхідні датчики, то їх можна використати при реалізації способу. Всі датчики, використовувані при реалізації способу, розбивають на дві групи. У першу групу включають датчики, що вимірюють безпосередньо витрату. У другу групу включають датчики, що вимірюють параметри, по яких обчислюють витрату. Для кожної контрольної точки визначається затверджена методика обчислення витрати, наприклад, для визначення витрати за допомогою звужуючих пристроїв використовується міждержавний стандарт [«ГОСТ 8.563.2-97. Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств. Минск»], для визначення витрати при застосуванні осередняючих напірних трубок використовується [«Методика виконання вимірів із застосуванням осередняючих напірних трубок. МВИ 081/24.123-0. Київ. 2000р»], для визначення витрати при застосуванні датчиків витрати різних 17826 6 типів, наприклад, турбінних, ультразвукових, теплових і тому подібних використовується тільки формула приведення до стандартних умов згідно міждержавного стандарту [«ГОСТ 30319.1-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Минск»]. Для кожної з використовуваних методик складається програма обчислення витрати - програмний модуль, при цьому по всіх методиках витрата обчислюється за встановлений інтервал часу, наприклад, за одну секунду. Всі програмні модулі записують у пам'ять пристрою, що реалізує пропонований спосіб. Для зберігання необхідних для обчислення витрат постійних даних про використовувані технічні засоби й значень умовно-постійних параметрів, тобто параметрів, значення яких змінюються не частіше, ніж один раз на добу, у пам'яті пристрою, що реалізує пропонований спосіб, складається база нормативно-довідкових даних, у яку записуються наступні дані: - про контрольні точки, наприклад, кількість точок, використаний на конкретній точці спосіб визначення витрати, адреси програмного модуля для розрахунку витрати, кількість і типи застосованих датчиків тощо; - про групи датчиків, наприклад, кількість датчиків у групі, типи й кількість датчиків кожного типу в групі, адреси бази первинних даних для цих датчиків тощо: - про датчики, наприклад, вимірювана датчиком фізична величина, межі виміру. градуіровочна характеристика, забезпечувана точність тощо; - дані про ув'язування конкретних датчиків і контрольних точок, датчиків і номерів осередків першої або другої локальних баз даних, дані про адреси осередків програмних модулів, які використовуються для запису в них інформації, тощо; - значення необхідних для обчислення витрат умовно-постійних параметрів. При цьому, при одержанні нових значень умовно-постійних параметрів вони записуються в базу нормативно-довідкових даних за допомогою пульта керування пристрою, що реалізує спосіб, а звідти, при необхідності, переписуються у відповідні осередки програмних модулів, що їх використовують. Для зберігання значень параметрів у пристрої, що реалізує пропонований спосіб, створюються: - база первинних даних, що призначена для зберігання значень змінних параметрів, вимірюваних датчиками другої групи й складається з І2; груп осередків по N осередків у кожній, де І2 - число датчиків у другій групі, а N - число значень кожного параметра, по якому здійснюється його усереднення; - перша локальна база даних, що призначена для запам'ятовування накопичених значень витрати, вимірюваних датчиками першої групи, і складається з І1 осередків, де І1 - число датчиків у першій групі; - друга локальна база даних, що призначена для запам'ятовування усереднених значень параметрів, вимірюваних датчиками другої групи, і складається з І2 осередків; 7 - база вихідних даних, що складається з К груп осередків, де К - кількість контрольних точок, і призначена для зберігання параметрів, які використовуються для визначення значення витрати, приведеної до стандартних умов у кожній контрольній точці, при цьому, кількість осередків у групах мінливо, тому що воно залежить від числа використовуваних для обчислення витрати параметрів, що по-різному в різних методиках. Крім того, для зберігання значень обчислених витрат у пам'яті пристрою, що реалізує спосіб, створюються: - база поточних витрат, тобто витрат за інтервал часу від попереднього розрахунку до поточного: - база сумарних витрат по заданих контрольних точках, наприклад, на замірному пункті виміри витрати виробляються за допомогою декількох вимірювальних трубопроводів, а загальну витрату одержують підсумовуванням витрат по всіх вимірювальних трубопроводах; - база сумарних витрат за встановлені інтервали часу, наприклад, за годину або добу; - база архівних даних. Спосіб визначення витрати реалізують у такий спосіб. Збір первинної інформації, тобто значень параметрів, вимірюваних датчиками, здійснюється по заданій програмі усередині кожної із груп датчиків. Порядок збору первинної інформації усередині кожної із груп датчиків визначається видом вихідного сигналу датчиків і способом його перетворення в значення фізичної величини. Так наприклад, у першій групі турбінний датчик як вихідний сигнал видає імпульси, кожний з яких фіксує проходження через контрольну точку встановленої кількості продукції, тому для збору інформації від датчиків цього типу в першій групі датчиків організовують підрахунок числа імпульсів, що надійшли від кожного з датчиків, наприклад за допомогою лічильника імпульсів, за встановлений інтервал часу, наприклад за одну секунду. Накопичене кожним лічильником число імпульсів після надходження кожного імпульсу датчика перетворюється за допомогою градуіровочної характеристики в значення витрати й запам'ятовується у відведеному для цього датчика осередку в першій локальній базі даних. Аналогічно, але, з урахуванням виду вихідного сигналу датчика й способу його перетворення в значення фізичної величини, визначають витрати, вимірювані іншими типами датчиків витрати, значення яких записують в інші осередки першої локальної бази. У другій групі датчики мають вихідний сигнал у вигляді аналогової величини, наприклад, напруги, струму або опору, величина якого відповідає миттєвому значенню вимірюваного параметра. У цьому випадку, значення параметра одержують шляхом аналого-цифрового перетворення вихідної величини датчика в цифровий код вихідної величини й перетворення отриманого цифрового коду за допомогою градуіровочної характеристики відповідного датчика в код значення параметра, що запам'ятовують. Крім того, для підвищення вірогі 17826 8 дності кожного з параметрів застосовують усереднення його значень на заданому числі вимірів. Збір інформації про значення параметрів другої групи й усереднення цих значень виконують циклічно. наприклад, відповідно до алгоритму, представленому на Фіг.1. Для цього датчикам усередині групи привласнюються номери по порядку, наприклад, від 1-го до І2-го, і задають початковий номер циклу опитування (це також номер значення параметра в його групі осередків бази первинних даних) n=1 і номер датчика і=1. з якого починається опитування. При опитуванні прямий і зворотний ланцюги і-го датчика підключаються до нормуючого підсилювача, вихід якого з'єднаний із входом аналого-цифрового перетворювача й починається перетворення вихідного сигналу датчика в цифровий код. Після закінчення перетворення за значенням отриманого цифрового коду і по градуіровочній характеристиці і-го датчика визначають значення фізичної величини, вимірюваної цим датчиком - значення і-го параметра, що записують в n-ий осередок групи, виділеної для і-го параметра, у базі первинних даних другої групи датчиків. Далі перевіряють дорівнює чи ні номер циклу опитування заданому для усереднення числу циклів N, якщо номер дорівнює, то обчислюють усереднене значення опитаного і-го параметра, записують його в і-ий осередок другої локальної бази даних і збільшують на «1» номер опитуваного датчика, якщо номер циклу опитування не дорівнює заданому для усереднення числу циклів - N, то відразу збільшують на «1» номер опитуваного датчика. Якщо номер опитуваного датчика - і не перевищує значення – І2, то опитують наступний датчик, якщо номер датчика перевищує значення – I2, то збільшують на «1» номер циклу опитування і, якщо номер циклу опитування не перевищує заданого для усереднення числа циклів - N. то починають наступний цикл опитування датчиків. Якщо номер циклу опитування перевищує задане для усереднення число циклів - N, то номеру циклу - n присвоюють значення «1» і починають новий набір значень параметрів для усереднення. Аналогічно, але, з урахуванням виду вихідного сигналу датчика й способу його перетворення в значення фізичної величини, визначають усереднені значення параметрів, вимірювані іншими типами датчиків, які записують в інші осередки другої локальної бази даних. Формування бази вихідних даних виконують шляхом опитування перших і других локальних баз даних циклічно з періодом, рівним інтервалу часу. за який обчислюється витрата (тобто одній секунді), наприклад, по алгоритму, наведеному на Фіг.2. Для цього послідовно задають номера - j кожної групи датчиків і. відповідно, локальної бази даних, починаючи з першої, і номера - і кожного датчика групи, також починаючи з першого. По номеру групи й номеру параметра з бази нормативнодовідкових даних зчитують і запам'ятовують номер контрольної точки - k, у якій установлений цей датчик, і адреса осередку, в якому повинне запам'ятовуватися значення параметра, вимірюваного датчиком, у групі осередків, виділених для k-ої контрольної точки в базі вихідних даних. Після 9 цього опитують j-y локальну базу даних, з якої зчитують значення і-го параметра, що записують в осередок бази вихідних даних, адреса якої був зчитана з бази нормативно-довідкових даних. Якщо здійснювалося опитування першої локальної бази, то після запису зчитаного значення параметра в базу вихідних даних накопичувальний елемент, що відповідає опитаному осередку першої локальної бази, обнуляється. Далі змінюють номер опитуваного датчика, а, після опитування всіх датчиків групи, змінюють і номер групи та аналогічно, описаному вище, опитують і записують у базу вихідних дані значення інших параметрів. Обчислення витрат у контрольних точках здійснюється після закінчення циклу формування бази вихідних даних одним обчислювачем витрати, який входить до складу пристрою, що реалізує спосіб, відповідно до заданої програми визначення витрат у контрольних точках технологічного процесу, наприклад, циклічно, по алгоритму представленому на Фіг.3 Для цього задають початковий номер контрольної точки, допустимо «1», по якому зчитують із бази нормативно-довідкових дані адреси осередків програмного модуля - осередку пуску, осередків, у які необхідно заслати значення умовно-постійних параметрів і осередків, у які необхідно заслати значення параметрів з бази вихі 17826 10 дних даних. Далі по номеру контрольної точки зчитують із бази нормативно-довідкових даних значення умовно-постійних параметрів, які засилають в осередки програмного модуля, виділені для умовно-постійних параметрів. По номеру контрольної точки з бази вихідних даних зчитують значення параметрів, що характеризують витрату в цій контрольній точці, засилають ці значення параметрів у відповідні осередки програмного модуля й подають команду на запуск розрахунку. По цій команді виконується розрахунок витрати в заданій контрольній точці, що запам'ятовується в базі поточних витрат. Після цього, підсумовуючи поточні витрати, одержують витрату за годину та інші витрати в даній контрольній точці. Далі змінюють номер контрольної точки й аналогічно, описаному вище, обчислюють витрати в інших контрольних точках. Отримані значення витрати з відповідних баз результатів виводяться оперативному персоналу об'єкта в заданих місцях, наприклад, на щит диспетчера, по запиту можуть виводитися на табло самого обчислювача й видаються по встановленому регламенту в системи збору інформації й керування вищого рівня. Крім того, отримані значення витрати з відповідних баз результатів із прив'язкою за часом і датами по встановленому алгоритму пересилаються в базу архівних даних. 11 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 17826 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601