ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС СБОРА И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ СИСТЕМ УЧЕТА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ "ОКТОПУС-Л"

Полезная модель относится к измерительно-вычислительным комплексам (далее - ИВК), предназначенным для работы в составе систем измерения количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов, и может быть использована в нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслях, на предприятиях транспортировки и хранения жидких продуктов.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков устройством того же назначения, что и заявленная полезная модель, является известный (RU, 27699, U1) измерительно-вычислительный комплекс сбора и обработки информации систем учета нефти и нефтепродуктов «ОКТОПУС», содержащий блок обработки частотных сигналов, входы которого соединены с выходами преобразователей расхода контролируемого объекта, блок обработки импульсных сигналов, входы которого соединены с выходами преобразователей плотности контролируемого объекта, блок обработки аналоговых сигналов, входы которого соединены с выходами токовых датчиков контролируемого объекта, блок проведения поверки преобразователей расхода по трубопоршневой установке (далее - ТПУ), входы которого соединены с детекторами ТПУ, и блоки приема статусных сигналов и обработки состояния статусных входов, входы которого соединены с выходами контролируемых линий объекта, а также блок выработки управляющих сигналов.
К причинам, препятствующим достижению нижеуказанного технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство представляет собой сложную систему в виде промышленный компьютера, окруженного многочисленной и громоздкой периферией (монитор, клавиатура, мышь, периферийные платы и т.д.).
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит модернизации существующих измерительно-вычислительных комплексов, предназначенных для работы в составе систем измерения количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в создании мобильного ИВК упрощенной конструкции.
Указанный технический результат достигается за счет того, что измерительно-вычислительный комплекс сбора и обработки информации систем учета нефти и нефтепродуктов, содержит устройство сопряжения с объектом (УСО), состоящее из блока обработки частотных, импульсных и аналоговых сигналов, выполненного в виде платы, входы которой соединены с выходами преобразователей расхода, преобразователей плотности и токовых датчиков контролируемого объекта, и блока обработки сигналов детекторов ТПУ, приема и обработки состояний статусных сигналов, выполненного в виде платы, входы которой соединены с детекторами трубопоршневой установки и статусными входами/выходами, при этом с помощью УСО производится преобразование и оцифровка сигналов первичных преобразователей и последующая передача результатов преобразования по интерфейсу в выполненный на основе промышленного компьютера блок обработки информации (БОИ), в котором происходит преобразование поступающих от УСО кодов сигналов в физические величины; выработка и передача управляющих сигналов в блок обработки сигналов детекторов ТПУ, приема и обработки состояний статусных сигналов устройства сопряжения с объектом; отображение при помощи терминала ввода/вывода на дисплее текущих значений тока по выбранному каналу с возможностью калибровки токового входа и сменой номера канала, текущих значений частоты и количества импульсов по выбранному каналу с возможностью смены номера канала и сброса числа импульсов, текущего значения периода по каналам с возможностью калибровки частотного входа и смены номера канала, текущего значения статусных входов/выходов с возможностью ручного включения/выключения управляющего выходного сигнала, мгновенных параметров по трубопоршневой установке и выбранному преобразователю расхода (ПР) и данных последнего замера; настройка диапазонов, номеров каналов и пределов сигнализации и константы плотномера первичных преобразователей с возможностью смены датчика; настройка диапазонов, номеров каналов и пределов сигнализации датчиков на ТПУ с возможностью выбора линии замера; контроль текущих параметров по контрольному и рабочему преобразователю с возможностью задания номера линии контрольного и рабочего ПР и числа импульсов для проведения замеров; хранение получаемых параметров и формирование отчетов.
Таким образом, создан малогабаритный (можно устанавливать в шкаф и вне его) мобильный ИВК с удобным форм-фактором для использования на небольших узлах учета нефти и газа: заявленный в качестве полезной модели ИВК содержит всего два модуля (УСО и БОИ), соединенных между собой двухпроводным интерфейсом, которые можно устанавливать на расстоянии до 1000 метров друг от друга.
На чертеже, поясняющем сущность полезной модели, представлена структурная схема устройства.
Ниже на конкретном примере ИВК «ОКТОПУС-Л» приводятся сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата.
ИВК «ОКТОПУС-Л» состоит (см. чертеж) из следующих основных частей, конструктивно выполненных в виде отдельных модулей в штампованных металлических корпусах: устройства сопряжения с объектом (УСО) 1 и блока обработки информации (БОИ) 2. УСО состоит из выполненного в виде платы 3 блока обработки частотных, импульсных и аналоговых сигналов и выполненного в виде платы 4 блока обработки сигналов детекторов трубопоршневой установки, приема и обработки статусных сигналов и выполняет следующие функции:
- сопряжение с первичными преобразователями, подключенными к комплексу;
- преобразование и оцифровка сигналов с первичных преобразователей;
- передача результатов преобразования в блок обработки информации по интерфейсу RS-485.
БОИ состоит из промышленного компьютера с установленным прикладным программным обеспечением (ПО) и терминалом ввода/вывода информации и выполняет следующие функции:
- представление параметров в единицах измерения физических величин;
- аппроксимация характеристик первичных преобразователей;
- контроль значений параметров;
- формирование и предоставление отчетов (оперативный двухчасовой, сменный, суточный и по партии) и архивов отчетов;
- формирование, отображение и хранение журналов событий;
- ввод параметров (констант) по преобразователям;
- защита ПО от несанкционированного доступа;
- управление электроприводами крана-манипулятора двухдетекторной ТПУ;
- управление автоматическими пробоотборниками. Основные функции ИВК «ОКТОПУС-Л»:
- обработка сигналов, поступающих с первичных преобразователей;
- преобразование значений параметров входных сигналов в значения величин;
- аппроксимация характеристик измерительных преобразователей;
- контроль значений величин, звуковая сигнализация и печать сообщений о выходе значений за установленные пределы;
- автоматический (либо по запросу) вывод оперативных, сменных, суточных отчетов на принтер;
- определение и контроль метрологических характеристик преобразователей расхода;
- распечатка результатов измерений при поверке (контроле MX);
- управление приводом крана ТПУ;
- управление работой автоматического пробоотборника (АП).
- проведение контроля ПР по эталонному ПР.
- защита информации системой паролей.
- выдача информации в ПО верхнего уровня СИКН по протоколу Modbus ASCII через RS-232 интерфейс.
Основные измеряемые и рассчитываемые параметры:
- объемный расход в измерительных линиях и суммарный по узлу учета;
- массовый расход в измерительных линиях и суммарный по узлу учета;
- плотность нефти в блоке контроля качества, измерительных линиях и при нормальных условиях;
- температура нефти в блоке контроля качества, в измерительных линиях, во входном коллекторе, в выходном коллекторе, на входе и выходе ТПУ;
- давление нефти в блоке контроля качества, в измерительных линиях, во входном коллекторе, в выходном коллекторе, на входе и выходе ТПУ;
- объем через измерительные линии и суммарного по узлу учета;
- масса через измерительные линии и суммарной по узлу учета;
- вязкость нефти в блоке контроля качества;
- объемная доля воды в нефти в блоке контроля качества;
- коэффициент преобразования ПР.
Номенклатура подключаемого оборудования зависит от конфигурации узла учета и формируется из обобщенного перечня подключаемого оборудования. Обобщенный перечень подключаемого оборудования:
- турбинные ПР с частотным выходом;
- объемные (камерные) ПР с частотным выходом;
- МР с частотным выходом;
- индикаторы расхода с частотным или токовым выходом;
- преобразователи плотности с частотным или токовым выходом;
- преобразователи температуры с токовым выходом;
- преобразователи давления с токовым выходом;
- преобразователи дифференциального давления с токовым выходом;
- вискозиметры с токовым выходом;
- влагомеры с токовым выходом;
- серомеры с токовым выходом;
- трубопоршневая поверочная установка;
- преобразователи и датчики с контактным выходом. Технические характеристики устройства:
Рабочие условия применения в части климатических воздействий должны соответствовать группе 2 по ГОСТ 22261:
температура окружающего воздуха
от 10 до 35°С;
относительная влажность воздуха
80% при 25°С;
атмосферное давление
от 80 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт.ст.).
Питание УСО осуществляется напряжением (24±0,5)В от внешнего (пользовательского) источника питания с пульсациями не более 100 мВ и номинальным током не менее 0,5 А (без учета потребления первичных преобразователей).
Питание блока обработки информации осуществляется от сети переменного тока напряжением (220±22) В частотой (50±0,4) Гц по ГОСТ 13109.
Потребляемая мощность (без учета потребления первичных преобразователей) не более 100 ВА.
Полезная модель работает следующим образом.
В выполненный в виде платы блок обработки частотных, импульсных и аналоговых сигналов УСО поступают сигналы от преобразователей расхода, преобразователей плотности и токовых датчиков контролируемого объекта. В выполненный в виде платы блок обработки сигналов детекторов трубопоршневой установки, приема и обработки состояний статусных сигналов УСО, поступают сигналы от детекторов ТПУ и статусных входов контролируемых линий объекта. С помощью УСО производится преобразование и оцифровка сигналов указанных первичных преобразователей и последующая передача результатов преобразования по интерфейсу RS-485 с использованием протокола MODBUS в выполненный на основе промышленного компьютера блок обработки информации (БОИ).
В БОИ происходит преобразование поступающих от УСО кодов сигналов в физические величины, вырабатываются управляющие сигналы, которые через УСО передаются к внешним устройствам и могут быть отражены на дисплее БОИ или переданы далее в другое устройство по RS 232.
При помощи терминала ввода/вывода БОИ на дисплее отображаются текущие значения тока по выбранному каналу, текущие значения частоты и количества импульсов по выбранному каналу, текущие значения периода по каналам, текущие значения статусных входов/выходов, мгновенные параметры по трубопоршневой установке и выбранному преобразователю расхода (ПР) и данные последнего замера. При этом существует возможность калибровки токового входа, сброса числа импульсов, калибровки частотного входа и изменения номера канала привязанного к данному расходомеру, а также ручного включения/выключения управляющего выходного сигнала. Настройка диапазонов, номеров каналов и пределов сигнализации и константы плотномера первичных преобразователей производится с возможностью смены датчика. Настройка диапазонов, номеров каналов и пределов сигнализации датчиков ТПУ производится с возможностью выбора линии замера. Контроль текущих параметров по контрольному и рабочему преобразователю происходит с возможностью задания номера линии контрольного и рабочего ПР и числа импульсов для проведения замеров. Кроме того, в БОИ производится хранение получаемых параметров и формирование отчетов.
Работа с блоком обработки информации производится следующим образом.
∗
Терминал ввода-вывода информации БОИ состоит из ЖК дисплея (4-х строчный 20-ти символьный экран) и цифровой и стрелочной пленочной клавиатуры. Весь вывод информации на экран разделен на логические блоки меню (входные сигналы, блок измерительных линий, блок измерения качества, ТПУ, отчеты, дополнительные параметры, контроль по ПР и системные параметры). Указатель на текущий выбранный пункт меню обозначается знаком ′>′. Передвижение по пунктам меню осуществляется с помощью кнопок ′↑′ и ′↓′ (в некоторых случаях ′→′ и ′←′). Программа построена на системе меню и диалоговых окон. Для выбора пункта меню и ввода нового значения необходимо нажать кнопку ′↵′. Для удаления последнего введенного символа необходимо нажать кнопку ′Del′. Для введения знака ′-′ (минус) необходимо нажать клавишу ′′. Для выхода из выбранного пункта меню на уровень выше необходимо нажать кнопку ′Esc′. Изменение параметров системы возможно только после введения пароля.