СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАГРУЗКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРН В ПРОЦЕССЕ НАЛИВА НЕФТЕПРОДУКТОВ
METHOD FOR CONTROL OF RAILROAD TANK CARS LOADING IN PROCESS OF FILLING WITH OIL-PRODUCTS

Область техники, к которой относится изобретение
Заявляемое изобретение относится к способам контроля правильности загрузки железнодорожных цистерн нефтепродуктами и может применяться для контроля уровня загрузки железнодорожных цистерн непосредственно в процессе налива нефтепродуктов, например мазута, на наливных эстакадах для исключения (предупреждения) перелива или недолива цистерн.
Уровень техники
Известен способ дистанционного обнаружения коммерческого брака нефтеналивных цистерн железнодорожного транспорта, заключающийся в их осмотре на ходу поезда, при котором заполненные нефтепродуктами цистерны перемещают в поле зрения тепловизора, получают их тепловизионное изображение, сравнивают контурное изображение цистерны с ее масштабным изображением из базы данных, на тепловизионном изображении обнаруживают уровень налива цистерны, сравнивают его с требуемым, а затем судят о наличии перелива или недолива нефтепродуктов [патент RU 2340946 С1 публ. 10.06.2006].
Также известен способ обнаружения неправильной загрузки цистерн подвижного состава железной дороги, заключающийся в получении тепловизионного изображения поверхности цистерны на ходу поезда и определении уровня налива, при котором тепловизионный прибор устанавливают таким образом, что его оптическая ось находится под углом к диаметральной плоскости цистерны в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а цистерна целиком находится в его поле зрения, производят запись тепловизионного изображения цистерны при ее заданном положении в поле зрения тепловизионного прибора, наблюдают изображение поверхности зеркала налива, измеряют высоту расположения поверхности зеркала налива от головки рельса, для чего на тепловизионном изображении строят изображение расположенного в плоскости поверхности зеркала налива перпендикуляра к боковой границе зеркала налива на расстоянии от края боковой поверхности цистерны, равном расстоянию от вертикальной плоскости, проходящей через края боковой поверхности цистерны, до вертикальной мерной линейки, расположенной у боковой поверхности цистерны, и по точке пересечения изображения указанного перпендикуляра с изображением мерной линейки определяют уровень налива, идентифицируют цистерну по ее признакам, например по бортовому номеру, определяют тип цистерны, из базы данных железной дороги или из сопроводительных документов (или натурного листа) определяют вид и вес наливного груза, с учетом типа цистерны рассчитывают уровень налива и сравнивают его с определенным выше по тепловизионному изображению [заявка RU2009 115 366 публ. 27.10.2010].
Недостаток известных способов заключается в том, что с их помощью можно контролировать только фактический уровень погруженных в железнодорожные цистерны нефтепродуктов, уже готовых к транспортировке. Данные способы могут быть использованы, в частности, службами безопасности нефтеперерабатывающих заводов с целью пресечения фактов хищений нефтепродуктов. Также можно выявлять факты несоответствия между данными о количестве отгруженного продукта, указанного в товарных накладных, и фактически отгруженным количеством. Использование предложенного устройства может «облегчить» претензионную работу при приемке топлива в цистернах, так как информация о недоливе будет получена до вскрытия цистерн, что важно при рассмотрении претензии в дальнейшем. При этом погрешность при определении уровня загрузки достаточно велика, поскольку в процессе движения контролируемых цистерн уровень жидкости колеблется. Также на качество тепловизионной картинки влияет неравномерный прогрев цистерн, блики солнца, атмосферные осадки. Кроме того, при обнаружении неправильной загрузки цистерн, которые уже сформированы в состав для дальнейшей отправки, в частности, перелива, приводящего к превышению допустимой грузоподъемности цистерн, необходимо осуществлять их расцепку, что требует проведение дополнительных дорогостоящих маневровых работ.
Таким образом, известные способы не решают задачи по определению степени загрузки цистерн, поскольку управлять этим можно только в процессе налива нефтепродуктов.
Сведения, подтверждающие реализацию изобретения
Задача, на решение которой направлена заявляемое изобретение, состоит в создании способа контроля уровня загрузки железнодорожных цистерн, которое можно использовать в процессе налива нефтепродуктов.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в расширении арсенала технических средств, предназначенных для контроля уровня загрузки железнодорожных цистерн в процессе налива нефтепродуктов, повышении точности определения уровня загрузки за счет контроля текущего уровня загрузки цистерны в режиме реального времени в процессе налива нефтепродуктов, что снижает вероятность недолива или перелива загружаемых нефтепродуктов.
1
2
1
Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ контроля уровня загрузки железнодорожных цистерн в процессе налива нефтепродуктов характеризуется тем, что перед началом налива нефтепродуктов при помощи гибкой линейки, размещенной на наружной стороне цилиндрической поверхности котла цистерны, фиксируют уровень H контроля загрузки цистерны, который устанавливают ниже уровня Нтребуемой загрузки цистерны, затем осуществляют налив нефтепродуктов, в процессе которого при помощи тепловизионного прибора контролируют момент, при котором фактический уровень загрузки цистерны достигает уровня H контроля загрузки цистерны.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения гибкая линейка выполнена в виде ленты из баннерной ткани, закрепленной на наружной стороне цилиндрической поверхности котла цистерны при помощи ленты магнитного винила.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения длину L гибкой линейки рассчитывают по формуле:
<mrow><mi>L</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>arccos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><mi>H</mi><mn>2</mn><mo>−</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>R</mi><mo>+</mo><mi>A</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mi>R</mi><mo>+</mo><mi>A</mi></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mn>360</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mn>2</mn><mi>π</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>R</mi><mo>+</mo><mi>A</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>,</mo></mrow>
где L - длина гибкой линейки, см;
H2 - требуемый уровень загрузки цистерны, см;
R - внутренний радиус котла цистерны, см А - толщина стенки котла цистерны, см.
Осуществление изобретения
На фиг.1 - схематичное изображение устройства контроля загрузки железнодорожных цистерн в процессе налива нефтепродуктов; на фиг.2 представлен фрагмент гибкой линейки; на фиг.3-тепловизионная картинка загруженной цистерны.
1
2
1
1
Устройство (фиг.1) контроля загрузки железнодорожных цистерн 1 в процессе налива темных нефтепродуктов, например мазута, включает гибкую линейку 2, имеющую длину L, размещаемую на наружной стороне цилиндрической поверхности котла цистерны 1 для фиксирования уровня H контроля загрузки (уровень контроля температуры), который устанавливают ниже рассчитанного (требуемого) уровня Н загрузки цистерны 1, и тепловизионный прибор (тепловизор) 3, при помощи которого в режиме реального времени в процессе налива нефтепродуктов по тепловизионной картинке на дисплее контролируют текущий уровень загрузки цистерны 1. В качестве тепловизионного прибора 3 может быть использован переносной тепловизор модели TESTO 875, который предварительно настраивают на рабочий диапазон температур. При настройке тепловизора 3 сужают диапазон температур, линия прогрева становится четкой, и по ней уже можно определить текущий уровень налива нефтепродукта и уровень H контроля температуры. Настройка тепловизора 3 обусловлена тем, что на тепловизионной картинке линия прогрева, которая соответствует текущему уровню нефтепродукта, «не идеальна» (похоже на сигнал с помехами), и без настройки диапазонов точно определить момент достижения нефтепродукта уровня Н контроля температур сложно. Неравномерный прогрев связан с тем, что налив цистерны 1 может проходить достаточно быстро (1 тонна груза за 13-20 секунд), топливо на поверхности постоянно находится в движении, и на стенку внутри котла в процессе налива попадают брызги горячего нефтепродукта. Кроме того, прогрев цистерны 1 может быть не равномерный из-за внешнего загрязнения цистерн. Для обеспечения надежной работы тепловизора 3 при температуре окружающей среды ниже -15°С его целесообразно поместить с термозащитный кожух (на чертежах не показан). Гибкая линейка 2 (фиг.2) в частном случае реализации полезной модели может быть выполнена в виде ленты 4 из баннерной ткани, наклеенной на ленту 5 магнитного винила, обеспечивающую закрепление линейки на внутренней поверхности котла цистерны 1.
2
Требуемую длину L гибкой линейки 2 при известном требуемом уровне Нзагрузки цистерны определяют по следующей формуле:
<mrow><mi>L</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>arccos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><mi>H</mi><mn>2</mn><mo>−</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>R</mi><mo>+</mo><mi>A</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mi>R</mi><mo>+</mo><mi>A</mi></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mn>360</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mn>2</mn><mi>π</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>R</mi><mo>+</mo><mi>A</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>,</mo></mrow>
где L - длина гибкой линейки, см;
2
Н- требуемый уровень загрузки цистерны, см;
R - внутренний радиус котла цистерны, см;
А - толщина стенки котла цистерны, см.
1
2
2
1
Гибкая линейка 2 выставляется на уровень H контроля температуры, который расположен ниже требуемого (расчетного) уровня Н загрузки. Это делается для того, чтобы не перегрузить цистерну свыше ее грузоподъемности. Таким образом, если необходимо загрузить 245 см по расчетному (требуемому) уровню Н загрузки, то это предельное значение, которое нельзя превысить, и гибкая линейка 2 выставляется на уровень H контроля температуры, который составляет, например, 243 см, и именно этот уровень контролируется тепловизором 3.
2
2
2
2
2
В зависимости от места оказания услуг по контролю правильности загрузки железнодорожных цистерн 1 расчетный (требуемый) уровень Нзагрузки цистерны определяет либо сам клиент (по своей программе), либо сотрудник сервисной компании по известным техническим характеристикам цистерны 1 и свойствам загружаемого нефтепродукта по известному алгоритму. Для определения требуемого уровня Н загрузки используют плотность и температуру нефтепродукта в резервуаре, из которого будет осуществляться погрузка цистерны 1. Известную грузоподъемность цистерны 1 делят на плотность загружаемого нефтепродукта и получают максимальный объем загружаемого нефтепродукта, который по калибровочной таблице для каждого типа железнодорожной цистерны 1 переводят в соответствующий уровень Н загрузки. В случае если полученный уровень Н превышает максимальный допустимый уровень заполнения для цистерны 1, то уровень Н принимают равным максимальному допустимому уровню заполнения для цистерны 1.
1
1
2
Перед началом загрузки цистерны 1 на наливной эстакаде (на чертежах не показана) сотрудник сервисной компании, осуществляющей независимый контроль правильности загрузки цистерны нефтепродуктами для дальнейшей транспортировки, размещает на наружной стороне цилиндрической поверхности котла цистерны 1 гибкую линейку 2, имеющую длину L, которая выставляется на уровень H контроля температуры, по которому будут определять загрузку цистерны. В процессе налива цистерны 1 или сразу после налива сотрудник сервисной компании при помощи тепловизора 3 осуществляет контроль заполнения цистерны 1 до уровня H контроля температуры. Распределение температуры отображается на дисплее тепловизора 3 как цветовое поле, где определенной температуре соответствует определенный цвет. Распределения температур на поверхности котла цистерн 1 представлено на фиг.33. Контроль процесса налива с помощью тепловизора 3 позволяет в режиме реального времени достоверно определить момент, когда уровень загружаемого в цистерну 1 нефтепродукта достигнет уровня Hi контроля температуры, установленного при помощи гибкой линейки 2. По достижении уровня Н контроля температуры сотрудник сервисной компании дает команду оператору на прекращение подачи нефтепродуктов. Таким образом, в процессе налива осуществляется контроль заполнения цистерны, что исключает недолив или перелив нефтепродуктов.