自动测量与盘点的油舱系统外文翻译资料

本科生毕业设计（论文）英文翻译

设计（论文）题目： 船舶真实油耗在线监测系统设计

自动测量与盘点的油舱系统

摘要：为了准确地完成油舱的自动盘点，必须精确地测量所有油舱的主要参数。本文介绍了一种先进的自动测量和盘点的油舱系统，并阐述了组合传感器和系统的组成，主要工作原理和特性及主要功能。实验表明，该系统简单、功耗低、使用方便而且精度高。

关键词：油舱；自动测量；盘点；组合式传感器

1 引言

目前，我国对油舱中含水量和油水界面的测量主要是由原样品的蒸馏试验所完成的。该方法有几个缺陷，如有限的样本，不及时的数据，人的影响因素，高强度的工作量，而且需要消耗大量的电力和汽油。在油舱的污水手动排放的同时，由于不能准确地定位出油-水界面确切位置，所以在这一过程中，油也会被排放，导致环境污染。

随着科学技术的飞速发展，对油舱自动管理的需求日益增加，而以前的对液位和油中水含量的在线监测已经远远不能满足自动管理的需求，因此迫切需要一个自动测量和清点的油舱系统。为了实现上述功能，该系统应具备以下主要功能：

1）该系统可准确测量油舱中不同水平面的水含量、油面的高度，检测原油、纯油、纯净水的含量。

2）可以测量不同高度上原油温度，原油油舱的温度，以及平均温度。

3）能够准确地确定出原油油水界面的确切位置。

4）能够准确测量油舱中的沉淀厚度。

有了这些功能，系统可以提供油箱中最直接、最基本的数据。通过以上数据，我们可以完全地知晓油舱中油和水的分布，可以准确地计算流体的量、水和油的含量、温度、油水界面和其他参数来指导生产活动。

为了满足这个需求 我们开发了一个油舱自动测量与盘点系统。

2 系统的组成与功能

图1显示了油舱自动测量和清点系统的组件。

水

油水界面

油

表面

图1 油舱自动测量和清点系统

该系统由组合式传感器、测量和实施机构、工业计算机、逆变电源、打印机和其他辅助设备组成。工业计算机和辅助设备是安装在安全的地方，传感器及测量和执行机构和组合（自动测量装置）安装在危险场所。

（1）组合式传感器由电容式水分传感器、温度传感器 、温度校正传感器、称重传感器、微控制器电路、数据采集及传输电路及其他元件所组成。

（2）特别制造的电缆用来给组合式传感器供电也可以传输测量数据。电缆的线芯外面有不锈钢外壳，具有高的强度和良好的耐腐蚀性，能够在很高和很低的温度 （-60~ 250）下工作。

（3）它们具有测量和执行的功能。

（4）传输电缆是用来将测量信号从测量仪器传输到工业计算机。

（5）工业计算机是安装在控制室，它通过逆变电源，打印机等辅助设备来进行数据处理。（数据处理）如图形曲线显示，打印与其他计算机的通信等。

3 系统工作原理

A..组合式传感器的工作原理

组合传感器由电容式水分传感器、温度传感器、温度校正传感器、称重传感器、微控制器、数据采集和传输电路和其他组件组成。其中最重要的传感器是电容式水分传感器，它在温度传感器和温度校正传感器的帮助下，用于测量油舱中不同水平面的水含量。温度传感器的温度信号及其修正值通过电缆传送到工业计算机。称重传感器的主要功能是用来测量沉淀物的厚度，它的参数也是通过电缆传送到工业计算机。在这些传感器中，最重要的是电容式水分传感器，它用于测量油舱中的水含量。

B.电容式水分传感器的工作原理

该传感器具有可变介电常数的电容传感器探头。该探针可以测量水油混合物的介电常数。把敏感的探头放入混合物中，介电常数随着混合物中的水含量发生变化。如果忽略杂质，该混合物可以近似作为纯油和水的混合物。纯油是一种非极性的电解质，介电常数约为2.3。水是一种极性电解质，介电常数约为80。显然，水的含量会显著影响到介电常数。敏感探头（电容式水分传感器）放置在混合物中时，电容的变化受到介电常数的变化影响，并且电容式传感器发送可以测量油舱中的水分含量的电子信号。

电容式水分传感器的工作原理如图2所示。

图2 电容式水分传感器的工作原理

左侧为稳定的高频振荡器，右侧为谐振电路。通过感应耦合从高频振荡器获得稳定的振荡电压。电容式水分传感器的水敏感的探针的电容C是电路中调谐电容器的一部分，随着水含量的变化，谐振电路中的电容相应的变化，所以谐振电路的固有频率发生相应的变化。谐振电路的固有频率和高频振荡器的频率对比相差很大，电路处于失谐状态，会检测出低电压；如果两频率相等时，电路处于谐振状态，会检测出高电压。事实上，谐振电路的固有频率随着原油的混合物的水含量变化。当探头放在纯净水中时，电路处于谐振状态，会检测出高电压；当探头放置在油中，电路失谐，会检测出较低电压；当探头放在水和油的混合物中时，该电路既不谐振也不完全失谐振动，电压值在两者的值之间。因此，通过探针检测出的电压可以确定原油的含水量。

C .电容式水分传感器的设计

如图3所示，电容式水分传感器被设计成同心圆筒形，长度小于1/4波长，它的末端是开放的。为了测量静态和原油动态含水量，在电容式传感器的外电极上有沿轴向沟槽。电容式水分传感器完全浸入油中时，原油电导率小于10-9秒/米，内、外电极之间的漏电流很小，这对电性能影响较小。当电导率比10-9秒/米大，内、外电极之间的漏电流较大，使电容量和水含量的测量结果变动很大。为此，内电极的外表面旁边的由聚砜材料制成的绝缘套管是用于防止泄漏电流的。外电极上有沿轴向方向上的四个凹槽，它适用于电极半径宽的槽，沟槽两端半圆的形状有利于原油水含量的动态和静态测量。为了提高传感器的灵敏度，如下的探针的尺寸和结构设计得很好：

1）外电极的内径在5~8mm ，敏感探头具有较大的电容量和较高的灵敏度.

2）内电极的外面有一层绝缘层，比外电极8mm的间隙要小，提高了动态测量的测量速度。

电极的内外部结构，绝缘层里面的内电极比外电极的沟槽短以提高测量速度和灵敏度。考虑到机械强度，它也可以防止多种原因引起的变形，这些变形可能会影响测量结果。

图3 内部电导探头的结构

D.敏感探头的振荡频率和容量的计算

振荡器的振荡频率是基于测量介质的阻抗特性的。油和水阻抗特性随振荡频率变化。实验表明在振荡频率为10MHz时，油与水的特性阻抗差异最大，因此，振荡频率被设定为为10MHz。

敏感探头是圆柱形电容，内电极表面粘有绝缘层，电容C的值由这样确定:

E. 系统原理图

图4显示了油舱自动测量系统的所有参数。

图4 油舱自动测量系统的所有参数

在图中，执行器和传感器安装在被总称为自动测量装置的虚线框中，这是含有爆炸性气体的危险场所。工控机、变频电源、打印机以及其他辅助设备安装在一个安全的地方。

F.执行器的工作原理

它如图5所示。执行器电源电压~ 220V，这是负责机功率。该执行器是在这个项目的中间部分，它接收来自组合传感器的原始信号如水平、温度、湿度、油水界面，污泥和其他数据，然后进行数据处理。结合步进电机的步数和步进电机驱动器的子组数，参数（液体、油水界面、污泥）、含水量进行了高度精确的计算。经处理后，他们和温度数据一起传输到工控机。

微处理器

图5 执行器工作原理

传感器和执行器是通过绳索（不锈钢线）连接。隔层支持提供电源（2伏）给组合传感器，信号通过隔层发送到微控制器。

4 系统的主要功能

存油自动测量系统的主要功能有：

(1)该系统可以同时测量10个油箱，如果液体的高度为20米，测量一次仅需19分钟。

(2)用手动和自动两种方法，任意设置一个时间间隔，但最小时间间隔是1个小时，可以手动指定一个或几个油箱的测量。

(3)可以显示不同水平面上水的质量分数，油箱中变化的介质的温度的变化趋势，和模拟色图表来计算原油储罐的数量，纯油和水的含量。

(4)液位和界面可以设置报警点。

(5)它可以连接打印机。

5 系统的主要创新点

存油自动测量系统的主要创新点如下：

(1)在我国，原油油舱的水含量与油水界面主要由原来的蒸馏试验确定完成。本文介绍了存油自动测量系统，它可以测量原油油舱的所有参数：原油，纯油、水、液体的数量，油水界面，同时准确测量油箱的沉积的污泥的厚度。

(2)为了实现所有的油罐参数的精确测量，系统必须结合传感器精确定位首先。系统采用“绕线装置的深度计”的专利技术来确定传感器系统在原油存储舱中的位置，它是所有参数的精确测量的基本保证。

(3)组合传感器的电极可以判断“油包水”和“油包水”的不同状态的存在，放大、校正和温度补偿分别可以大大提高测量的精度。

(4)组合传感器采用外部温度传感器来测量原油的温度，这样实现了温度补偿自动跟踪修正。

(5)组合传感器还可以测量在不同油位，液位的水界面，罐底污泥和沉渣厚度。

(6)根据它的性能和特点，系统采用了防爆设计和本质安全的设计，这是目前用复合爆炸设计第一个油领域的仪器。

参考

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D Daly, Gregory J Deis, Ronald E Frishmuth,Risk-based assessment of a 2500 ton ammonia storage tank, 2002,21 (4) :331-335

基于LONWORKS 技术的油舱测量和控制系统的设计

摘要：为提高大型罐区检测的自动化程度，（我们）建立了基于LonWorks现场总线的油罐测量和控制系统，它可以在远程监测中心监控油箱，还可以通过油田的LCD显示测量参数。这个系统采用了先进的测量方法来提高测量的准确性和实时性。该系统由油箱上的现场仪器、数据处理单元、LonWorks网络与监控计算机组成。基于主机的数据处理单元可以整合多种仪器的输出信号或在一个系统中的不

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