СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ГРАДУИРОВОЧНОЙ ДИАГРАММЫ ДЛЯ ПОДЗЕМНЫХ ТОПЛИВНЫХ БАКОВ
METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING CALIBRATION CHART OF UNDERGROUND FUEL TANKS

Область техники
Изобретение относится к определению уровня топлива и его количества в подземных жидкостных топливных баках на топливозаправочных станциях.
Изобретение относится, в частности, к формированию градуировочных диаграмм, используемых для определения уровня топлива и его количества в подземных жидкостных топливных баках на топливозаправочных станциях, причем с минимизированными пределами ошибки.
Уровень техники
Для измерения уровня нефтепродуктов в подземных топливных баках на топливозаправочных станциях используются различные способы. Эти способы могут быть реализованы вручную, погружением измерительного щупа в бак, а также автоматически с помощью электронных измерительных сенсоров, помещаемых в бак.
Во всех упомянутых способах расчет выполняется для количества литров, которому соответствует измеренный уровень в миллиметрах. Упомянутый расчет выполняется с использованием градуировочной диаграммы, предварительно полученной для топливного бака. Градуировочная диаграмма показывает высоту топлива в баке и соответствующее его объемное значение. Высота топлива в баке рассчитывается посредством вышеупомянутых способов и соотносится с объемом бака, чтобы определить количество (объем) топлива.
Чтобы выполнить это расчет точно, градуировочная диаграмма (мм/л) топливного бака должна быть правильной. В противном случае измеренное значение в миллиметрах не даст правильное значение в литрах.
Градуировочные диаграммы для топливных баков обычно составляются при их изготовлении. Однако диаграмма пригодна для идеальных условий, а когда бак помещается под землю, имеет место отклонение от идеальных условий, и градуировочная диаграмма бака становится ошибочной.
В этом случае необходимо выполнять градуировку бака заново, чтобы получить точный результат, когда система измерения уровня установлена в баке или когда выполняется ручное измерение. Это представляет собой трудную и дорогостоящую работу.
Чтобы выполнить градуировку, бак освобождается от топлива и на этапе заполнения топлива по миллиметру выполняется измерение. Для этой системы на станции используется такое оборудование, как одна или две топливных цистерны и топливный перекачивающий насос, и при этом, чтобы закончить градуировку одного бака, могут потребоваться часы.
В течение промежутка времени работу станции необходимо поэтапно прекратить и при этом невозможно продолжение сбыта топлива. Ручная градуировка является трудоемкой и дорогостоящей в дополнение к создаваемым затруднениям для функционирования станции в целом.
Другой способ градуировки выполняется автоматическим образом посредством программного обеспечения для градуировки и автоматических систем в системах, имеющих систему автоматизации для бака и систему автоматизации насоса. Для приготовления градуировочной диаграммы бака при автоматической градуировке, начатой после того, как баки полностью заполнены, система сравнивает значение в миллиметрах, которое она получает от системы автоматизации для бака, с количеством топлива, реализуемого насосами.
Для того чтобы эта система функционировала точно, необходимо ждать, чтобы баки стали полностью пустыми, и в то же время не должно быть никакого вмешательства; также, чтобы сформировать правильную и полную диаграмму, требуется несколько раз провести заполнение и опорожнение бака.
В таких автоматизированных системах необходимо полностью заполнить несколько раз дорогие баки средней вместимостью 20.000 длинных тонн. Эта ситуация приводит к высокой стоимости и большой продолжительности процесса. Кроме того, поскольку продолжительности процессов на станциях с низким уровнем сбыта становятся очень большими, возникают трудности с получением правильных результатов.
К настоящему времени в PCT документе WO 2007078221, озаглавленном "Способ градуировки и устройство для определения количества жидкости внутри бака", раскрытое изобретение относится к измерению и градуировке уровня топлива в топливном баке посредством топливного сенсора. В упомянутой заявке количество топлива внутри бака измеряется в соответствии с градуировочным значением, которое соответствует упомянутому уровню топлива.
Однако, когда упомянутый бак помещен на площадку, которая может оказаться неровной, упомянутые уровни топлива при некотором наклоне могут иметь значения ниже или выше фактического, и требуемое фактическое количество топлива может не определяться.
Аналогично, заявка EP 1603826, озаглавленная "Система измерения для подземных жидкостных топливных баков на топливозаправочных станциях", относится к системе, которая измеряет количество топлива, отбираемого из жидкостных топливных баков, расположенных под землей топливозаправочных станций. Здесь процедура измерения выполняется посредством турбинного насоса, опускаемого в бак. Количество выводимого топлива газовым насосом измеряется и, таким образом, может быть рассчитано количество остающегося топлива.
К сожалению, на практике при этом также необходимо ждать полного опорожнения баков, и в это время не должно быть никакого вмешательства в систему, чтобы она функционировала правильно.
Кроме того, в соответствии с состоянием техники в патентном документе US 2003230141, озаглавленном "Оптический сенсор уровня топлива", изменение уровня топлива определяется посредством электронного сенсора определения уровня.
В упомянутой практике встречаются также трудности при устранении вышеупомянутых недостатков.
Вследствие вышеупомянутых недостатков прилагались усилия в поисках усовершенствования способа градуировки, используемого для измерения количества топлива в жидкостных топливных баках.
Описание изобретения
Исходя из упомянутого состояния техники цель изобретения заключается в том, чтобы предложить способ, который, независимо от угла, под которым жидкостной топливный бак помещен в грунт, пригоден для градуировки по фактическому значению количества топлива в баке, причем быстрее и точнее по сравнению с другими системами.
Другая цель изобретения заключается в том, чтобы предложить конструкцию, которая обеспечивает намного более точную и надежную градуировку благодаря лазерному измерителю.
Другая цель изобретения заключается в том, чтобы предложить конструкцию, которая позволит выполнить процедуру градуировки за очень короткое время и легко изготовить градуировочную диаграмму.
Другая цель изобретения заключается в том, чтобы предложить конструкцию с намного более низкой стоимостью формирования градуировочной диаграммы.
Еще одна цель изобретения заключается в том, чтобы обеспечить изготовление градуировочной диаграммы посредством формирования 3D (трехмерных) пространственных точек с помощью лазерного измерения в баке и 3D моделирования внутренней части бака.
Еще одна цель изобретения заключается в том, чтобы позволить также обнаружить вмятины и искажения формы бака благодаря упомянутому 3D моделированию, что невозможно реализовать с помощью существующих систем градуировки.
Еще одна цель изобретения заключается в том, чтобы предложить конструкцию, которая на длительных интервалах времени не затрудняет работу жидкотопливной станции, при которой градуировка выполняется быстро и станция не подвергается материальным убыткам.
Описание чертежей
Фиг.1: Вид сбоку устройства формирования градуировочной диаграммы для подземных баков.
Цифровые обозначения
1. Топливный бак
2. Лазерное средство измерения расстояния
3. Луч лазерного средства
4. Инклинометр
5. Двигатель
6. Двигатель B
7. Отверстие
8. Управляющий блок
9. Поверхность
10. Ременный или зубчатый привод А
11. Ременный или зубчатый привод B
12. Горловина
13. Крышка бака
14. Главный вал
15. Зона земли
16. Соединительные кабели
17. Стальная защитная труба
18. Компьютер
X - угол, который может образоваться из-за того, что бак был не вполне параллелен земле.
A - Ось вращения вверх-вниз лазерного устройства
B - Ось вращения по окружности главного вала
Подробное описание изобретения
Изобретение относится к способу и устройству для формирования градуировочной диаграммы, используемой для измерения количества топлива в топливных баках (1).
На Фиг.1 показан вид сбоку устройства для формирования градуировочной диаграммы, используемой для измерения количества топлива в топливных баках (1) в соответствии с изобретением.
Упомянутое устройство содержит главные компоненты топливного бака (1), где хранится топливо, лазерное средство (2) измерения расстояния, расположенное внутри топливного бака (1), инклинометр (4), который определяет угол между баком и грунтом, главный вал (14), который обеспечивает движение вверх-вниз лазерного устройства (2) измерения расстояния, двигатель А (5), который приводит в движение главный вал (14) с помощью ременного или зубчатого привода А (10), двигатель B (5), который приводит в движение главный вал (14) с помощью ременного или зубчатого привода B (10), управляющий блок (8), который управляет упомянутым устройством и компьютером (18), в котором собирается информация, выходящая из блока (8) управления, и выполняется градуировочная диаграмма.
Способ для формирования градуировочной диаграммы, используемой для измерения количества топлива в топливных баках (1), содержит следующие этапы:
- вращения посредством, по меньшей мере, одного главного вала (14) лазерного средства (2) измерения расстояния, расположенного внутри топливного бака (1) в пределах 360 градусов по окружности в направлении B и в пределах 270 градусов вверх-вниз в направлении A, и определения его расстояния от внутренних стенок топливного бака (1) для отдельных точек с помощью луча (3) лазерного средства,
- определения посредством, по меньшей мере, одного инклинометра (4) угла X между топливным баком (1) и плоскостью, на котором он расположен,
- передачи значений расстояния между лазерным средством (2) измерения расстояния и внутренней стенкой топливного бака (1), измеренных в отдельных точках, и значения угла X, по измерениям инклинометром (4), на компьютер посредством, по меньшей мере, одного управляющего блока (8) и
- формирования градуировочной диаграммы, используя полученные значения расстояния и значение угла X.
Градуировочная диаграмма изготавливается посредством формирования 3D (трехмерных) пространственных точек с помощью лазерного измерения внутри топливного бака (1) и 3D моделирования внутренней части бака.
Информация о высоте, полученная от сенсоров измерения уровня с использованием различных измерительных методик (магнитострикционной, ультразвуковой, емкостной и т.д.), указывает только высоту жидкости в мм от нижней точки бака.
Упомянутое устройство, так же как в жидкостном уровневом зонде, вводится в бак (1) предпочтительно через 2-дюймовое отверстие (7) и так же, как в жидкостном уровневом зонде, оно проходит через упомянутое отверстие (7) и приспособлено к топливному баку (1).
Главный вал (14) проходит через горловину (12) и затем через упомянутое отверстие (7), расположенное на крышке (13) бака, и, таким образом, вставляется в топливный бак (1). Стальная защитная труба (17) располагается вокруг главного вала (14), чтобы увеличить жесткость главного вала (14) и защитить его от внешних воздействий.
Топливный бак (1) помещен внутри грунтовой зоны (15) под углом X относительно грунта.
Инклинометр (4), расположенный на выступающей части устройства, находящейся выше поверхности (9), помещается на рассчитанный угол X наклона бака (1) или в точку присоединения, если таковая имеется. Эта информация используется затем для 3D расчетов. Поскольку двигатель не может быть вставлен в топливный бак (1), два серводвигателя (5, 6) располагаются на верхней секции поверхности (9).
Движения двигателей (5, 6) передаются на лазерное средство (2) измерения расстояния, расположенное внутри топливного бака (1), посредством главного вала (14). Когда упомянутое устройство начинает работать, главный вал (14) движется от 0 до 360 градусов в направлении B. Главный вал (14) выполняет движение по окружности посредством ременного или зубчатого привода А (10) и вследствие движения двигателя А (5).
Аналогично, лазерное средство (2) измерения расстояния движется предпочтительно от 0 до 270 градусов в направлении A. Лазерное измерительное средство (2) обеспечивает движение вверх-вниз благодаря ременной или зубчатой передаче B (11), перемещающей главный вал (14) вверх и вниз вследствие движения двигателя B (6).
Таким образом, лазерное средство (2) измерения расстояния измеряет расстояние от точки, где оно расположено, до различных точек вдоль внутренней стенки бака (1) в пределах 360 градусов в горизонтальном, и в пределах 270 градусов в вертикальном положении с помощью луча (3) лазерного средства.
Упомянутые измерения расстояния, выполненные много раз до различных точек, накапливаются в компьютере (18) и анализируются для расчета фактической 3-мерной формы бака. Кроме того, значение X, показывающее наклон бака (1), или точки присоединения относительно грунта, если таковые имеются, также используется при этих расчетах.
Дело в том, что жидкость внутри измеряемого бака всегда устанавливается перпендикулярно к гравитационной оси земли. Иначе говоря, если имеется угол (1) в баке, жидкость должна быть параллельна плоскости грунта, а не плоскости бака (1).
Управление вышеупомянутым устройством может быть обеспечено посредством, по меньшей мере, одного управляющего блока (8). Управляющий блок (8) передает измерения, проведенные лазерным средством (2) измерения расстояния и инклинометром (4), по меньшей мере, на один компьютер (18) посредством соединительных кабелей (16).
Как только все процедуры сбора данных завершаются, упомянутое устройство вынимается из топливного бака и зонд измерения уровня жидкости помещается на свое место. Полученные данные преобразуются в градуировочную диаграмму в компьютерной среде, и тогда становится возможным преобразовать данные по высоте, поступающие от зонда уровня жидкости, в информацию об объеме жидкости.
В соответствии с другим вариантом реализации изобретения в качестве лазерного средства (2) измерения расстояния используется ультразвуковой сенсор.
В соответствии с другим вариантом реализации изобретения в качестве лазерного средства (2) измерения расстояния используется ультрафиолетовый сенсор.
В соответствии с другим вариантом реализации изобретения в качестве лазерного устройства (2) измерения расстояния используется ультраширокодиапазонный сенсор.
В соответствии с другим вариантом реализации изобретения в устройстве может быть изменено положение лазерного средства (2) измерения расстояния, и оно может быть закреплено в верхнем положении (так, чтобы лазерный свет был направлен вниз). Аналогично возможности движения упомянутого лазерного средства (2) измерения расстояния используется зеркальная установка, которая перемещается вместе с устройством. Таким образом, расстояние измеряется посредством отражения от зеркала, имеющего ту же самую возможность движения, вместо движения самого сенсора.
Объем притязаний данной заявки определен формулами и он ни в коем случае не ограничивается приведенным описанием, предоставленным исключительно для примера. Очевидно, что специалист в данной области техники может предложить усовершенствование, вводимое в рамках изобретения, с использованием подобных вариантов реализации, и/или применить этот вариант реализации к другим областям с подобной же целью, применимой в соответствующей технике. Следовательно, такие варианты реализации, очевидно, характеризуются отсутствием изобретательного уровня.