СКАЧАТЬ:  vsn.zip [342,68 Kb] (cкачиваний: 179)

Содержание

1. Введение…………………………………………………………….……..4

2. Теоретическая часть……………………………………………….………5

   2.1 Назначение влагомера сырой нефти ВСН-1……………………...……..5 

     2.2 Технические данные………………………………….…….……..….7

     2.3. Устройство и принцип работы влагомера……………………….....9

   2.4 Порядок работы………………………….…………………………...13

3. Расчетная часть……………………………………………………………17

3.1 Преобразователь из кода Айкена в BCD – код……………………..17 

3.2 Алгоритм розжига печи………………………………………………22 

4. Заключение…………………………………………………………….......29

5. Список использованной литературы…………………………………….30

6. Приложение………………………………………………………………..31

ВВЕДЕНИЕ

    В основе развития электроники лежит непрерывное усложнение функций, выполняемых электронными устройствами. На определенных этапах становится невозможным решать новые задачи старыми электронными средствами, или средствами на основе существующей элементной базы. Таким образом, появляются предпосылки для дальнейшего совершенствования элементной базы. Электроника постоянно развивается. Это определяется в первую очередь непрерывным совершенствованием ее элементной базы. Элементная база электроники прошла несколько этапов развития.

    Добыча нефти с промыслов контролируется по количеству извлеченной из недр жидкости. По данным геологических служб и оперативным замерам влажности продукции скважин, выполняемым 2-3 раза в месяц, определяется обводненность скважин каждого промысла отдельно.  Однако эти данные не отражают суточного колебания влажности нефти, добываемой промыслом.

    Вместе с тем оперативный суточный промысловый учет добычи по нетто нефти особенно необходим в случаях, когда нефть с нескольких промыслов поступает в единый цех ее подготовки. Организация суточного учета добычи по нетто нефти позволяет учитывать работу промыслов и бригад по конечному продукту, стимулирует промыслы сокращать непроизводительные расходы и себестоимость добычи нефти. 

    Принятая методика расчета суточного поступления нетто нефти в ЦКППН по данным системы КОРВОЛ имеет значительную случайную погрешность. Ее можно уменьшить путем прямого измерения поступающей  в ЦКППН за сутки жидкости и расчета на основе этого нетто нефти. Поэтому руководством НГДУ принято решение всю продукцию, поступающую с трех промыслов, измерять оперативным узлом учета, оснащенным расходомерами влагомерами ВСН-1.

Теоретическая часть

Назначение влагомера ВСН-1

 Влагомер ВСН-1 предназначен для непрерывного определения воды в добываемой нефти, вычисления средней по объему влажности нефти, вычисления объема чистой нефти при работе в комплекте со счетчиком жидкости.

     Первичный измерительный преобразователь и блок обработки влагомера ВСН-1 должны устанавливаться в обогреваемом блок-боксе.

Рабочие условия:

Таблица 1

Контролируемая среда - сырая нефть после предварительной сепарации свободного газа.

Параметры контролируемой среды:

Таблица 2

     Первичный измерительный преобразователь влагомера ВСН-1 соответствует ГОСТ 22782.5-78 и предназначен для установки во взрывоопасных помещениях  и наружных установок.

Технические данные 

                                                          Таблица 3

Устройство и принцип работы влагомера

  Влагомер сырой нефти ВСН-1 функционально состоит из первичного измерительного преобразователя, микропроцессорного блока обработки и трехжильного кабеля, обеспечивающего связь первичного преобразователя с блоком обработки.

     Структурная схема влагомера приведена в приложении 1.

В состав схемы входят следующие функциональные узлы:

• · Емкостной датчик;

преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение ёмкости конденсатора.

• · Емкостной преобразователь (ПЕ);

Преобразователи, в которых электрическое поле создается приложенным напряжением, составляют группу емкостных преобразователей

• · Блок искрозащиты (БИЗ);

узел законченной конструкции, удовлетворяющий требованиям, предъявляемым к искробезопасным цепям, служащий барьером между искробезопасными и искроопасными электрическими цепями.

• · Системный процессор КР 580ВМ80 с обрамлением (ЦП);
• · Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);

энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции.

• · Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), содержащее набор основных и вспомогательных программ;

 энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных.

• · Индикатор вакуумноолюминисцентный;
• · Элементы оперативного управления и тумблер вспомогательных режимов и функций;
• · Набор периферийных устройств, включающий в себя мультипликатор МХ, АЦП, ЦАП, параллельные интерфейсы РРI, формирователь сигналов расходомера и внешних запросов ФС;
• · Постоянное запоминающее устройство диэлектрических характеристик (ПЗУ «Сорт»);
• · Устройство сопряжения с линией ТМ, СП;
• · Первичный преобразователь сетевого напряжения (ПП);
• · Стабилизатор напряжений (СН).

Измерение влажности нефти влагомером ВСН-1 осуществляется диэлькометрическим методом.

     Установленный на измерительную линию первичный преобразователь преобразует емкость датчика, с протекающей по нему нефтью, в токовый сигнал, который в блоке обработки преобразуется с помощью встроенной микроЭВМ в числовое значение влажности и выдается в зависимости от выбранного пользователем режима на индикатор блока или внешние устройства регистрации данных.

     Вывод мгновенного значения влажности нефти возможен только при наличии импульсов, поступающих с расходомера или от встроенного в блок генератора.

     При отсутствии запроса управляющих воздействий от оператора или от линии телемеханики, блок обработки автоматически подсчитывает число импульсов, поступивших с расходомера и по каждому импульсу,  производит ввод и преобразование сигнала с первичного преобразователя в числовое значение влажности. 

     Настройка влагомера на диэлектрическую характеристику (сорт) нефти производится либо по предварительно записанной на объекте эксплуатации характеристике, либо по усредненной характеристике, имеющейся в запоминающем устройстве блока обработки.

     Каждое мгновенное значение влажности суммируется в накопителе синхронно с приходом импульса расходомера. По истечении 200 (200 х К_р, где К_р – коэффициент делителя частоты) входящих импульсов расходомера (по импульсному входу и входу  «сухой контакт») рассчитывается среднее текущее значение влажности нефти и запоминается в следующем накопителе, одновременно эта величина средней текущей влажности преобразуется и выдается в токовом виде на самопишущий прибор.

     Процесс приема информации, ее преобразование и выдача на внешние устройства происходит непрерывно, результаты запоминаются в ОЗУ. С приходом 10 импульсов расходомера ОЗУ обнуляется, процесс обработки информации начинается заново.

Во избежании потерь информации при внезапном кратковременном исчезновении напряжения в сети, ОЗУ имеет резервное питание от конденсатора большой емкости, установленного в блоке.

     Подсчет импульсов, поступающих с расходомера, может производиться как по частотному входу с частотой  20 - 200 Гц, так и по импульсному (или «сухой контакт») с частотой до 10 импульсов в секунду. В первом случае потребитель должен предварительно произвести установку делителя с помощью перемычек (С1 –С8), устанавливаемых на плате блока обработки.

     Питание первичного измерительного преобразователя  узлов блока обработки осуществляется от встроенного в блок импульсного источника питания ПП. Стабилизация питающих напряжений производится линейными стабилизаторами напряжения СН.

Первичный измерительный преобразователь имеет неразборную конструкцию, исключая плату емкостного преобразователя, доступ, к которой обеспечивается после снятия крыши.

     Блок обработки выполнен на одной печатной плате. Для ремонта или регулировочных работ доступ к плате осуществляется снятием верхней и нижней крышек корпуса.

Корпус первичного измерительного преобразователя  и корпус блока обработки должны быть заземлены. 

   В блоке обработки имеются опасные для жизни напряжения, поэтому при эксплуатации, контрольно- профилактических и регулировочных работах строго соблюдать соответствующие меры предосторожности.

     Ограничение тока и напряжения до искробезопасных значений обеспечивается установкой в блоке обработки данных в цепях питания и выходного сигнала первичного преобразователя  блока искрозащиты. Блок искрозащиты состоит из шунтирующих стабилитронов типа Д816В, ограничительных резисторов R1…R4 типа С2-23-2-82Ом ± 5% - Г, R5, R6 типа С2-23-2-1100 м  ± 5% - Г и предохранителей FU1, FU2 типа ВМП-2-0,050А.

     Конструктивно блок искрозащиты выполнен в виде отдельного модуля, залитого термореактивным компаундом.

     Клеммы для подключения внешних искробезопасных цепей в блоке обработки данных закрыты крышкой и опломбированы.

     Схема  первичного измерительного преобразователя  залита термореактивным компаундом.

     На блоке обработки данных имеется маркировка взрывозащиты «ExibIIA» и надпись «искробезопасные цепи».

     Параметры соединительного кабеля ограничены до L_ДОП = 0,5 мГн и С_ДОП = 0,5 мкФ.

Порядок работы с прибором 

    В зависимости от положения переключателей (Т1, Т2), нажатых кнопок, расположенных на передней панели блока обработки и внешних сигналов, возможны следующие режимы работы влагомера:

• Основной режим влагомера;
• Режим временной установки;
• Режим записи характеристики нефти;
• Режим тестирования узлов приборов;
• Обслуживание внешних запросов.

    РЕЖИМ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОЙ ВЛАЖНОСТИ

    Работа влагомера возможна только при подключенном расходомере или генераторе тактовых импульсов. Частота входных импульсов не должна превышать 10 в секунду.

    Запуск режима осуществляется нажатием кнопки «I». На индикаторе блока будет представлена информация, изменяющаяся с приходом импульса расходомера:

n n n n n n – число импульсов поступивших на блок обработки на данный момент времени;

www – мгновенное значение влажности, соответствующее моменту прихода последнего импульса расходомера.

    В крайнее левое знакоместо индикатора выводится специальные символы, характеризующие тип эмульсии:

«О» - эмульсия типа «вода в нефти»;

«·» - эмульсия типа «нефть в воде»;

«_» - переходный процесс обращения.

РЕЖИМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ ВЛАЖНОСТИ

    По нажатию кнопки «2» на индикатор выводится величина средней влажности на текущий момент времени и объем чистой нефти с коррекцией по температуре, если на вход «ТЕРМ» блока обработки подключен термометр с токовым выходом 4 - 20мА.

    На индикаторе блока будет представлена информация: 

n n n n n n – объем числовой нефти;

www – средняя влажность нефти за период от момента включения влагомера до момента нажатия кнопки «2».

    Запуск этого режима не влияет на прием и обработку поступающей информации от первичного преобразователя. Влагомер постоянно готов к обслуживанию запросов по линии телемеханики.

    Измерение температуры среды, контроль текущего времени.

    Запуск режима осуществляется нажатием кнопки «3». Контроль температуры возможен, если на вход «ТЕРМ» блока обработки подключен термометр с токовым выходом 4-20 мА. В противном случае коррекция по температуре не производится, а на индикаторе блока будет представлена информация: 

чч – текущее время (часы);

мм - текущее время (минуты);

ттт – величина температуры.

    Если термометр не подключен показания «ттт» будут 000. для контроля текущего времени необходимо сразу после включения влагомера установить кнопками «4» и «5» на индикаторе блока обработки текущее время.

    Запись очередной точки характеристики в ОЗУ.

    Для записи очередной точки  требуется приготовить поверочную пробу заданной влажности в соответствии с «Методическими указаниями по поверке влагомеров с диапазоном измерения влажности до 100%».

    Запись характеристики в ПЗУ.

    Запись характеристики из буферного ОЗУ в ПЗУ осуществляется нажатием кнопки «2», при обязательном выполнении пунктов: запуск режима записи, запись очередной точки характеристики в ОЗУ, в противном случае на индикаторе блока появится сообщение свидетельствующее о неверном управлении прибором.

    Режим измерения входного тока.

    Данный режим позволяет, не нарушая нормальной работы влагомера в любом из режимов, контролировать величину входного тока. Запуск режима осуществляется кнопкой «I».

    Контроль линий телемеханики

    В этом режиме можно проконтролировать наличие вырабатываемых блоком обработки сигналов для регистрации внешними устройствами:

а) импульса синхронизации частотного выхода длительностью  10 мА на контакте 6 разъема «ТМ»;

б) пачки 999 импульсов частотой около 2 кГц на контакте 6 разъема «ТМ»;

в) выход на самописец 20 мА.

    Контроль релейного и токового выходов.

    В этом режиме можно проконтролировать наличие вырабатываемых блоком обработки сигналов для регистрации внешними устройствами:

а) репейного выхода – 100 замыканий контактов реле с частотой 50 Гц на контактах 3,4 разъема «ТМ»;

б) выход на самописец 4 мА;

в) измерение входного напряжения.

    Очистка ОЗУ прибора.

    В процессе эксплуатации влагомера в основном режиме иногда требуется перезагрузить влагомер с нулевыми начальными значениями средней влажности и нетто. Наличие в памяти влагомера программного замка, защищающего память данных от разрушения информации при внезапном исчезновении напряжения сети, делает невозможным  очистку памяти с помощью кнопки «С» (сброс).

    Очистка памяти возможна либо через несколько минут после выключения прибора из сети, либо режимом принудительной очистки и инициализации.

    Если нет возможности приготовить поверочные приборы и записать диэлектрическую характеристику в ПЗУ на поверочном стенде, предусмотрена возможность выбора одной из восьми характеристик нефти из набора, зашитое в основное ПЗУ.

ОБСЛУЖИВАНИЕ ВНЕШНИХ ЗАПРОСОВ

    Блок влагомера имеет два канала обслуживания внешних запросов линии телемеханики:

1. диспетчерский запрос;
2. запрос автоматики.

    Входная часть линий запросов идентична по конструкции. Разница между запросом с диспетчерской и запросом автоматики заключается в том, что запрос автоматики не разрушает накопленных данных в памяти прибора, а запрос с диспетчерской после передачи по влажности и нетто очищает память прибора и процесс измерения и накопления начинается заново.

    Управляющие сигналы линий запросов:

Диспетчерский импульсный: амплитуда импульса 5 – 15 В положительной полярности; длительность импульса не менее 10 мксек.

Автоматический импульсный:   амплитуда импульса 5 – 15 В положительной полярности; длительность импульса не менее 10 мксек.    После поступления импульса запроса производится определение средней влажности и расчет чистого объема нефти. Затем производится вывод этих значений на внешние устройства.

Расчетная часть

Преобразователь из кода Айкена в BCD - код 

Задание:

 Построить преобразователь из кода Айкена в двоично-десятичный код.

Решение:

Нужна схема с 4 входами и 4 выходами. Операции, которые должна производить эта схема, представлены в таблице истинности на рис. 1.

       Таблица 1          

Для выходов Q₁, Q₂, Q₃ и Q₄ получаются следующие нормальные формы ИЛИ:

Нормальные формы ИЛИ упрощаются с помощью диаграмм Карно

Для Q₁:

Q₂:

       Q₃ : 

       Q₄ : 

В результате минимизации получаем выражения:

         Чтобы реализовать схему через элементы И-НЕ нужно пересчитать уравнение:

По этому алгоритму могут рассчитываться преобразователи кодов для любого типа преобразования. Реализуем схему в базисе И-НЕ:

Рис 1. Схема преобразователя из кода Айкена в BCD-код реализованный на элементах И-НЕ в Electronics Workbench

Заключение

В первой части моего курсового проекта описывается устройство и принцип действия влагомера ВСН-1. Измерение влажности нефти производится путем определения комплексного сопротивления нефтяной эмульсии, протекающей по датчику. Влагомер предназначен для непрерывного определения воды в добываемой нефти, вычисления средней по объему влажности нефти, вычисления объема чистой нефти при работе в комплекте со счетчиком жидкости.

Во второй расчетной части мною были рассмотрены преобразователи кода, а так же была решена задача реализации схемы преобразователя кода Айкена в BCD-код на логических элементах И-НЕ. Для этого мы минимизировали логическое выражение с помощью карт Карно и пересчитали с помощью теоремы Де Моргана. Так же были рассмотрены методы построения FBD диаграмм и реализован алгоритм розжига печи.

В приложении приведена принципиальная электрическая схема влагомера ВСН-1 на формате А1, структурная схема, а так же спецификация к этой схеме.

Список использованной литературы

     1.  Берлинер М. А. Измерения влажности. «Энергия»,  М., 1973.

2.  Паспорт совмещенный с техническим описанием прибора ВСН-1;

1. Прахова М. Ю. Автоматизация производственных процессов в трубопроводном транспорте ч.2 Москва 2000 г.
2. Ханов Н.И. Измерение количества и качества нефти и нефтепродуктов при сборе, транспортировке, переработке и коммерческом учете. Москва 2000 г.

Приложение 1

Структурная схема влагомера