Журнал «ИСУП». (Информатизация и системы управления в промышленности)
ИТ, КИПиА, метрология, АСУ ТП, энергетика, АСКУЭ, промышленный интернет, контроллеры, экология, электротехника, автоматизации в промышленности, испытательные системы, промышленная безопасность

Уровнемеры и системы измерения массы нефтепродуктов от российского разработчика «ОКБ Вектор»

Компания «ОКБ Вектор» с 2012 года разрабатывает, производит и поставляет на рынок РФ и стран СНГ высокоточные уровнемеры и системы измерения массы нефтепродуктов. Оборудование применяется в сфере нефтепереработки, нефтераспределения и с успехом заменяет импортную продукцию.

ООО «ОКБ Вектор», г. Москва

Vektor.png

скачать pdf >>

Современные информационно-измерительные системы для объектов транспортировки и хранения жидких сред в качестве основных средств контроля предполагают использование высокоточных интеллектуальных уровнемеров и сигнализаторов уровня. Точное определение массы и объема жидкости позволяет обеспечить достоверный технологический и коммерческий учет продукта, строгий контроль расхода и текущих запасов, уменьшить потери при хранении и финансовые затраты компаний из-за ошибок учета или логистики поставок, а также исключить случаи неконтролируемых сливов, хищения и нецелевого использования.

Московская компания ООО «ОКБ Вектор» начала свой путь в 2012 го­ду как разработчик и изготовитель интеллектуальных измерительных устройств для оценки характеристик жидкости в различных технологических емкостях. Аббревиатура «ОКБ» в названии означает «опытно-конструкторское бю­ро» и полностью характеризует подход компании к созданию собственных продуктов. На средства измерения получены сертификаты взрывобезопасности, пройдены испытания и получены сертификаты об утверждении ти­па средств измерений в РФ, республиках Беларусь, Узбекистан, Казахстан. 

Запатентованный компанией магнитострикционный метод измерения основан на комбинации сразу двух известных физических эффектов – магнетизма и ультразвука. Основным направлением деятельности «ОКБ Вектор» в настоящее время является совершенствование магнитострикционного принципа работы датчиков в целях достижения максимально высокоточных измерений непрерывно меняющихся уровней жидких сред – общего и межфазных.

На рис. 1 упрощенно проиллюстрирован принцип магнитострикции в работе уровнемера. Положение позиционера – магнитного поплавка, который скользит вдоль зонда датчика (волновода), определяется с помощью специального детектора (магнитострикционного преобразователя). Импульс то­ка, запускающий работу датчика, создает вдоль закрепленного внутри направляющей трубки проводника (1), изготовленного из магнитострикционного материала, магнитное по­ле (3). Роль датчика положения выполняет поплавок с постоянными магнитами (4), расположенный на уровне жидкости в точке измерения. В результате взаимодействия магнитных полей в проводнике появляется механическая волна скручивания (5). Одновременно в корпусе датчика (2) на конце проводника с помощью пьезокерамического преобразователя формируется электрический сигнал. Измеренная задержка распространения сигнала пропорциональна расстоянию до точки расположения поплавка (точки измерения), которое нужно определить с максимальной точностью.

Ris_1.png

Рис. 1. Использование явления магнитострикции в уровнемере

Применение магнитострикционных датчиков уровня и уровнемеров особенно эффективно в установках, эксплуатируемых при высоких температурах (до 450 °C) и под высоким давлением (до 10 МПа), в емкостях с агрессивными средами, в том числе дающими обильную пе­ну и затрудняющими измерение стандартными способами. Также эти датчики позволяют успешно контролировать границу между средами в емкостях, где находятся одновременно две и три среды с разной плотностью.

Основная функция магнитострикционного датчика уровня ПЛП (рис. 2) и многопараметрического магнитострикционного уровнемера ВЕКТОР – автоматическое измерение линейного расстояния от начальной точки отсчета до одного или нескольких подвижных поплавков. Поплавки подбираются в зависимости от различных параметров: температуры и химической стойкости жидкости, диаметра зонда уровнемера, условного прохода фланца. В стандартный комплект уровнемера входят поплавки из стали АISI 316L, опционально поплавки могут изготавливаться из стали 12Х18Н10Т, титанового сплава, ПВДФ и других материалов. В зависимости от условий эксплуатации и отдельных требований датчики уровня могут выпускаться в специальных исполнениях. Датчики ПЛП реализуются в общепромышленном исполнении, а для взрывоопасных зон – в исполнениях ПЛП-Ех и ПЛП-Вн, также имеются исполнения ВЕКТОР-Ex, ВЕКТОР-Вн.

Ris_2.jpg

Рис. 2. Датчик уровня магнитострикционный ПЛП с интерфейсным взрывозащищенным блоком БИВ1 (опционально): а – блок без дисплея; б – блок с выносным дисплеем

Для подключения датчиков с различными интерфейсами и протоколами обмена к промышленным коммуникационным системам и информационным сетям используются интерфейсные взрывозащищенные блоки БИВ-1, устанавливаемые на корпусе датчика или на некотором удалении (до 30 м). Информационный обмен с внешними устройствами выполняется по стандарту RS-485 и (или) HART-протоколу.

К числу наиболее востребованных датчиков московской компании относятся следующие исполнения магнитострикционных уровнемеров серии ВЕКТОР:
- ВЕКТОР-ДТ (рис. 3а), конструкция которого включает измерительный элемент, электронный преобразователь, поплавки (от одного до пя­ти), датчики температуры, ЖК-дисплей (опционально);
- ВЕКТОР-ДПТ (рис. 3б), в функции которого, наряду с автоматическим измерением уровней жидкой среды, раздела фаз и температуры в нескольких точках, входят измерение гидростатического давления, расчет значений средней плотности по столбу жидкости в резервуаре. В конструкции уровнемера используется микропроцессорный интеллектуальный датчик дифференциального давления, информация с которого передается в электронный преобразователь.

Ris_3.jpg

Рис. 3. Магнитострикционные многопараметрические уровнемеры ВЕКТОР: а – ВЕКТОР-ДТ; б – ВЕКТОР-ДПТ

На основе ВЕКТОР-ДПТ специалистами ООО «ОКБ Вектор» разработана и внедряется на объектах нефтяной отрасли система измерения массы нефтепродуктов СИМ ВЕКТОР (рис. 4). Ее основные функции:
- определение уровня, объема и массы продукта (брутто, нетто, масса балласта);
- измерение уровней раздела сред, подтоварной воды;
- измерение давления гидростатического столба жидкой среды;
- измерение температуры (не менее чем в пя­ти точках по высоте резервуара);
- отображение на панели оператора всей текущей информации в цифровом и графическом ви­де и ее архивирование;
- настройка параметров системы и диагностика.

Ris_4.jpg

Рис. 4. Система измерений массы нефтепродуктов СИМ ВЕКТОР

Отдельно подчеркнем, что все функции осуществляются в автоматическом режиме.

Система СИМ ВЕКТОР построена по иерархическому принципу. На нижнем уровне устанавливаются измерительные устройства (первичные преобразователи) – магнитострикционные многопараметрические уровнемеры ВЕКТОР-ДПТ или ВЕКТОР-ДТ. Основным элементом среднего уровня является панель оператора с программным обеспечением и сенсорно-графическим дисплеем (рис. 5). Верхний уровень – SCADA-система, представляющая собой программный продукт на ба­зе MasterSCADATM (совместная разработка ООО «ОКБ Вектор» и ООО «ИнСАТ»). Ли­бо данные со среднего уровня передаются на верхний уровень заказчика. Следующий уровень – сервисный. Он включает в се­бя терминальную программу настройки системы. На рис. 6 показан пример реализации системы СИМ ВЕКТОР на объекте.

Ris_5.jpg

Рис. 5. Пример отображения информации на панели оператора: окно резервуарного парка

Метрологические характеристики системы:
- для канала измерения массы и объема рабочей среды:
-- допустимая относительная погрешность вычисления массы и объема 0,015 %;
-- допустимая относительная погрешность измерения объема (с учетом допускаемой относительной погрешности градуировочной таблицы резервуара ±0,25 %) 0,40 %;
-- допустимая относительная погрешность измерения массы нетто ±0,60 % (при массе рабочего те­ла более 200 т) и ±0,75 % (менее 200 т);
-- допустимая относительная погрешность измерения массы брутто ±0,50 % (при массе рабочего те­ла более 200 т) и ±0,65 % (менее 200 т);
-- точность хода часов компонентов вычисления – не более ±5 с/сут;
- для канала вычисления средней плотности рабочего те­ла: верхний предел вычисления значения средней плотности жидкости 1500 кг/м3;
- для канала измерения гидростатического давления:
-- диапазон измерения 0…250 кПа;
-- допустимая приведенная погрешность измерения (определяется входящим в состав системы преобразователем/датчиком дифференциального давления) ±0,075; ±0,04 % (второе значение – для системы с уровнемером ВЕКТОР-ДТ);
- для канала измерения температуры рабочего тела:
-- диапазон измерений –45…+100 °C;
-- допускаемая абсолютная погрешность измерений ±0,3 °C;
- для канала измерения уровней рабочего те­ла, подтоварной во­ды и раздела сред:
-- диапазон измерений уровня 0,5…25 м;
-- допускаемая абсолютная погрешность (при использовании стандарта физического уровня для асинхронного интерфейса RS-485 с поддержкой по протоколам Modbus RTU или HART) ±1, ±3 мм (второе значение – для системы с уровнемером ВЕКТОР-ДТ).

Кроме магнитострикционных датчиков уровня ПЛП, многопараметрических уровнемеров ВЕКТОР и системы измерения массы СИМ ВЕКТОР, каталог продукции компании включает и другие интеллектуальные измерительные устройства и системы, пользующиеся у заказчиков неизменным спросом.

Вибрационные сигнализаторы уровня ВИСУР в исполнениях 10-Н, 10-DD и 10-N обеспечивают защиту от недолива или переполнения в емкостях и трубопроводах с помощью передачи сигнала при достижении минимального или максимального уровней в емкостях с различными жидкими средами, а также реализуют функцию фиксации раздела фаз (для двухфазных жидкостей).

Многоточечные датчики температуры ПТМ используются в качестве элементов интеллектуальных измерительных комплексов для контактного измерения температуры рабочей среды (га­зы, сыпучие материалы и т. п.) в отдельных точках (шаг по высоте технологической установки произвольный). Может быть реализовано до 32 точек замера, диапазон измеряемых температур –55…+150 °C.

Беспроводные комплексы для приема и передачи информации, реализованные на ба­зе взрывозащищенных интерфейсных блоков ти­па БИВ2-UART/ISM868 и БИВ3-ISM868/RS485, обеспечивают мониторинг и управление без присутствия обслуживающего персонала на удаленных и труднодоступных объектах, где прокладка кабельных трасс затруднительна или невозможна.

Линейка дополнительного оборудования, включающая преобразователи UH-01 (HART-модем), сенсорно-графические панели оператора, адаптированные к потребностям заказчика, многофункциональные интерфейсные терминалы ВЕКТОР-ТМИ и др.

Ris_6.jpg

Рис. 6. Пример реализации системы СИМ ВЕКТОР на промышленном объекте

Высокотехнологичная и качественная продукция ООО «ОКБ ВЕКТОР» много лет используется на объектах газовой, нефтяной, атомной, химической и медицинской промышленности, в энергетической и транспортной отраслях, а также в системах водоподготовки и водоочистки, сельском хозяйстве и ЖКХ. С 2012 го­да предприятием изготовлено и поставлено более 15 тыс. высокоточных датчиков уровня для технологических емкостей и резервуарных парков. Собственные разработки, запатентованные решения, импортонезависимые технологии и большой научно-технический потенциал гарантируют предприятию стабильность и независимость от любых внешних ограничений.

QR-code.jpg

Опубликовано_в журнале ИСУП № 6(108)_2023

ООО «ОКБ Вектор», г. Москва,
тел.: +7 (495) 989-5273, доб. 5,
e-mail: okbvektor@bk.ru,
сайт: okbvektor.ru