專利名稱：液位法計(jì)算儲罐油氣液體化工品質(zhì)量的在線計(jì)算裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)量裝置，主要涉及油氣液體化工品的數(shù)據(jù)采集以及質(zhì)量計(jì)算。
背景技術(shù)：
我國石油、化工企業(yè)對外油品貿(mào)易采用質(zhì)量交接方式，而非體積。目前對于儲罐內(nèi)看不見、摸不著的油氣液體化工品質(zhì)量計(jì)量存在兩種方式人工計(jì)量和自動計(jì)量。人工計(jì)量一般直接采用檢尺測量儲罐中油品的高度或讀取相關(guān)壓力儀表，然后根據(jù)查罐容表等方法計(jì)算出體積進(jìn)而計(jì)算出質(zhì)量。該方法工作量大、實(shí)時性差，難以滿足海關(guān)等監(jiān)管機(jī)構(gòu)的要求。自動計(jì)量目前普遍采用計(jì)算機(jī)(PC機(jī))測量和計(jì)算，克服了人工計(jì)量的不足，但該方法采用的是DCS采集數(shù)據(jù)，往往已經(jīng)過濾波、限幅等數(shù)據(jù)處理，影響了數(shù)據(jù)精度及數(shù)據(jù)原始性和真實(shí)性。此外，采集的數(shù)據(jù)往往采用簡單計(jì)算，未對影響質(zhì)量計(jì)算精度的因素(如溫度、靜壓力等)進(jìn)行修正，難以滿足海關(guān)等監(jiān)管部門對質(zhì)量精度的嚴(yán)格要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對當(dāng)前計(jì)量方法中的工作量大、精度及實(shí)時性差等不足，采用基于嵌入式的計(jì)算裝置及質(zhì)量修正措施，實(shí)現(xiàn)了固定頂油罐、浮頂油罐、臥式油罐中液體化工品質(zhì)量的在線高精度自動計(jì)算，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的液位法計(jì)算儲罐油氣液體化工品質(zhì)量的在線計(jì)算裝置，包括ARM微處理器、電源/復(fù)位電路、UI電路、SDRAM、NORFLASH、RJ45網(wǎng)口、HDMI接口、RS485接口、兩個液位傳感器和一個多點(diǎn)溫度傳感器；電源/復(fù)位電路的信號輸出端與ARM微處理器的信號輸入端相連，為計(jì)算裝置提供電源與復(fù)位邏輯，其中復(fù)位電路在裝置出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰時實(shí)現(xiàn)外部復(fù)位功能；ARM微處理器還與SDRAM、NORFLASH、RJ45網(wǎng)口、HDMI接口和兩個RS485接口相連，ARM微處理器主要負(fù)責(zé)油氣液體化工品的質(zhì)量計(jì)算及處理各采集數(shù)據(jù)；UI電路為用戶提供人機(jī)接口，用于參數(shù)配置和工作狀態(tài)顯示；SDRAM主要為系統(tǒng)運(yùn)行提供內(nèi)存空間；NORFLASH為系統(tǒng)固定代碼、掉電保存數(shù)據(jù)提供存儲空間；RJ45網(wǎng)口，TCP/IP接口與通信服務(wù)器相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)傳輸；HDMI接口，為顯示器接口，本裝置通過RS485(81)接口采集的數(shù)據(jù)以及自動計(jì)算的質(zhì)量數(shù)據(jù)可實(shí)時的在顯示器上顯示；RS485接口，作為輸入輸出口與傳感器相連接；液位傳感器安裝在儲罐的內(nèi)壁上，用于測量儲罐內(nèi)油品的液位高度h(mm)和起浮高度 h2 (mm)；多點(diǎn)溫度傳感器用于測量并計(jì)算出油品的平均溫度t(° C)。液位法計(jì)算儲罐液體化工品質(zhì)量的在線計(jì)算方法，包括以下步驟
(I)設(shè)備上電后，電源/復(fù)位電路提供設(shè)備工作所需各路電源，并復(fù)位整個系統(tǒng)，運(yùn)行NORFLASH中所固化軟件代碼，復(fù)位并運(yùn)行系統(tǒng)；(2)系統(tǒng)正常運(yùn)行后，通過人機(jī)接口配置表格及通訊等基本參數(shù)，其中表格包括罐容表、石油計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)密度表(GB/T1885-199859A、59B和59D)和進(jìn)出口商品重量鑒定規(guī)程(SN/T0993-2001的表3) ;RS485總線的通訊基本參數(shù)包括波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位及停止位；配置成功后，UI電路通過指示燈通知用戶配置成功；(3) ARM微處理器下發(fā)Modbus讀命令，讀取溫度傳感器，液位傳感器的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，記為溫度t (° C)，液位高度h (mm)和起浮高度h2 (mm)；(4)根據(jù)如下公式計(jì)算視密度P tP t= P 20- α X (t-20)上式中a為物質(zhì)的密度溫度系數(shù)；P 2(|為20° C下油品的標(biāo)準(zhǔn)密度，通過查石油計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)密度表所得；(5)根據(jù)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)密度P 20,查表(SN/T 0993-2001表3)得到空氣浮力因子ACF ；(6)根據(jù)實(shí)際情況對實(shí)際體積V進(jìn)行多方位修正；(6.1)根據(jù)不同的液體，計(jì)算體積修正系數(shù)VCF，其計(jì)算公式如下VCF= Pt/P 20=e _b Δ t(1+C1.8b Δ t+0.8b)
權(quán)利要求
1.液位法計(jì)算儲罐油氣液體化工品質(zhì)量的在線計(jì)算裝置，包括ARM微處理器、電源/復(fù)位電路、UI電路、SDRAM、N0RFLASH、RJ45網(wǎng)口、HDMI接口、RS485接口、兩個液位傳感器和一個多點(diǎn)溫度傳感器；電源/復(fù)位電路的信號輸出端與ARM微處理器的信號輸入端相連，為計(jì)算裝置提供電源與復(fù)位邏輯，其中復(fù)位電路在裝置出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰時實(shí)現(xiàn)外部復(fù)位功能；ARM微處理器還與SDRAM、N0RFLASH、RJ45網(wǎng)口、HDMI接口和兩個RS485接口相連，ARM 微處理器主要負(fù)責(zé)油氣液體化工品的質(zhì)量計(jì)算及處理各采集數(shù)據(jù)；UI電路為用戶提供人機(jī)接口，用于參數(shù)配置和工作狀態(tài)顯示；SDRAM主要為系統(tǒng)運(yùn)行提供內(nèi)存空間；N0RFLASH為系統(tǒng)固定代碼、掉電保存數(shù)據(jù)提供存儲空間；RJ45網(wǎng)口，TCP/IP接口與通信服務(wù)器相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)傳輸；HDMI接口，為顯示器接口，本裝置通過RS485 (81)接口采集的數(shù)據(jù)以及自動計(jì)算的質(zhì)量數(shù)據(jù)可實(shí)時的在顯示器上顯示；RS485接口，作為輸入輸出口與傳感器相連接；液位傳感器安裝在儲罐的內(nèi)壁上，用于測量儲罐內(nèi)油品的液位高度h(mm)和起浮高度 h2(mm);多點(diǎn)溫度傳感器用于測量并計(jì)算出油品的平均溫度t(° C)。
2.液位法計(jì)算儲罐液體化工品質(zhì)量的在線計(jì)算方法，其特征在于該計(jì)算方法包括以下步驟(1)設(shè)備上電后，電源/復(fù)位電路提供設(shè)備工作所需各路電源，并復(fù)位整個系統(tǒng)，運(yùn)行 N0RFLASH中所固化軟件代碼，復(fù)位并運(yùn)行系統(tǒng)；(2)系統(tǒng)正常運(yùn)行后，通過人機(jī)接口配置表格及通訊等基本參數(shù)，其中表格包括罐容表、石油計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)密度表(GB/T1885-199859A、59B和59D)和進(jìn)出口商品重量鑒定規(guī)程(SN/ T 0993-2001的表3) ;RS485總線的通訊基本參數(shù)包括波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位及停止位；配置成功后，UI電路通過指示燈通知用戶配置成功；(3)ARM微處理器下發(fā)Modbus讀命令，讀取溫度傳感器，液位傳感器的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，記為溫度t (° C)，液位高度h (mm)和起浮高度h2 (mm)；(4)根據(jù)如下公式計(jì)算視密度Pt P t= P 2o_aX (t_20)上式中a為物質(zhì)的密度溫度系數(shù)；P 20為20° C下油品的標(biāo)準(zhǔn)密度,通過查石油計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)密度表所得；(5)根據(jù)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)密 度P2tl，查表(SN/T0993-2001表3)得到空氣浮力因子ACF;(6)根據(jù)實(shí)際情況對實(shí)際體積V進(jìn)行多方位修正；(6.1)根據(jù)不同的液體，計(jì)算體積修正系數(shù)VCF，其計(jì)算公式如下VCF= P t/ P 20=e ^Δ (1+0·8 3Δ +0·8ωb\Ko! A25 + K1 / P15 一般石油產(chǎn)品 —+ Ki i P215 特殊石油產(chǎn)品上式中b為石油的體積膨脹系數(shù)(° σ1)；At=t-20(° C)；P15為油品在15° C下的密度；K0和K1為常數(shù)，與石油標(biāo)準(zhǔn)密度有關(guān)，由查表得到；K2和K3為常數(shù)，為特殊油品對應(yīng)的系數(shù)，由查表得到；(6. 2)根據(jù)液位查表獲得理想體積后，根據(jù)如下公式計(jì)算出靜壓力修正體積Vp Vp=Pct (h) · P t/1000上式中Pct為罐容壓力修正表；(6.3)根據(jù)不同環(huán)境溫度引起的儲罐熱膨脹，計(jì)算儲罐的熱膨脹修正系數(shù)HCF ； 對于保溫柱罐HCF=1+3X1. 25X0. 00001X (t_20)；對于非保溫柱罐HCF=1+2X1. 25X0. 00001 X ((t+te)/2-20)，其中te為環(huán)境溫度對于球罐HCF=1+24X0. 00001X (t_20)；(6. 4)根據(jù)不同的儲罐結(jié)構(gòu)，計(jì)算儲罐內(nèi)液體的實(shí)際體積；若是固定頂罐實(shí)際體積V=Vh，實(shí)際體積計(jì)算公式如下Vh= [Vc (h)+Vp-Vwater] -HCF上式中Ve(h)為液位h下查表所得的理想體積；Vp為靜壓力修正體積；Vwater為罐內(nèi)底水體積，一般可根據(jù)企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)獲得；HCF為儲罐熱膨脹修正系數(shù)；若是浮頂型儲罐則需要對實(shí)際體積V進(jìn)行修正，體積計(jì)算公式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位法計(jì)算儲罐油氣液體化工品質(zhì)量的在線計(jì)算裝置，其特征在于所述的ARM微處理器包含數(shù)據(jù)點(diǎn)組模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、配置文件模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；所述的數(shù)據(jù)采集模塊與RS485接口相連，數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)點(diǎn)組模塊中，數(shù)據(jù)計(jì)算模塊根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)組模塊中所存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并把計(jì)算結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)點(diǎn)組模塊中，數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)點(diǎn)組模塊中的數(shù)據(jù)發(fā)送到企業(yè)或監(jiān)管單位的服務(wù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位法計(jì)算儲罐油氣液體化工品質(zhì)量的在線計(jì)算裝置，其特征在于所述的ARM微處理器采用的是AT91RM9200芯片。
全文摘要
液位法計(jì)算儲罐油氣液體化工品質(zhì)量的在線計(jì)算裝置是一種質(zhì)量在線自動計(jì)量裝置，其特征在于包括ARM微處理器、電源/復(fù)位電路、UI電路、SDRAM、NORFLASH、RJ45網(wǎng)口、HDMI接口、RS485接口。本發(fā)明通過軟硬件的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了儲罐內(nèi)液體的質(zhì)量在線計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了采集數(shù)據(jù)的實(shí)時性以及真實(shí)性；采用多項(xiàng)修正措施，提高液體質(zhì)量的計(jì)算精度；同時具有遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)的功能。本發(fā)明適用于固定頂油罐、浮頂油罐、臥式油罐中液體產(chǎn)品質(zhì)量的計(jì)算。
文檔編號G05B19/418GK103034200SQ201210531709
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者張良朝, 陳夕松, 璩澤剛, 王家渠, 張樂 申請人:南京富島信息工程有限公司