ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИБРАЦИОННОГО ПЛОТНОМЕРА

Обозначения и сокращения 5
Введение 6
1 Анализ вибрационных методов и средств измерения плотности газов и жидкостей 8
1.1 Краткая характеристика объекта исследования 8
1.2 Требования, предъявляемые к плотномерам нефти и газа в соответствии с нормативными документами 13
1.3 Классификация методов и средств измерения плотности различных сред 15
1.4 Сравнительный анализ методов и средств измерения плотности 16
1.5 Выводы по первому разделу 34
2 Влияние различных параметров на колебания резонатора вибрационного плотномера 35
2.1 Внутренние и внешние факторы, влияющие на колебания резонатора вибрационного плотномера 35
2.2 Исследование влияния вязкости и плотности на присоединенную массу резонатора 38
2.3 Колебания пластинного резонатора в жидкости 51
2.4 Выводы по второму разделу 61
3 Исследование метрологических характеристик вибрационного плотномера на основе пластинного резонатора 63
3.1 Исследование влияния внешних и внутренних влияющих факторов 63
3.2 Влияние вязкости измеряемой среды на точность измерения плотности окружающей среды 65
3.3 Разработка алгоритма автоматической компенсации влияния температуры среды на погрешность измерения плотности 70
3.4 Выводы по третьему разделу 77
Заключение 79
Список использованных источников 80
Приложение А (обязательное) Перечень демонстрационного материала ВКР 84

Весь текст будет доступен после покупки

Плотность является одной из основных физических величин, характеризующих свойства веществ. Приборы для автоматического измерения плотности имеют большое значение во многих отраслях промышленности, в частности в нефтяной, где этот параметр является одними из ключевых при добыче, проектировании и разработке нефтяных месторождений, переработке, транспортировке и коммерческом учете нефти и нефтепродуктов. Также по данному показателю характеризуют физико-химический состав нефти и нефтепродуктов, а следовательно и качество выходной продукции. Поэтому необходим постоянный контроль за действующим значением плотности, причем к измеряющим его приборам предъявляются определенные требования касательно точности измерений и эти требования постоянно возрастают, особенно при коммерческом учете нефти, нефтепродуктов и газа. В нефтегазовой промышленности измерение плотности осуществляется в тяжелых эксплуатационных условиях (широкие диапазоны температур, давлений, агрессивная среда и т. д.). Для проведения измерений плотности в таких условиях наибольшее распространение получили вибрационные плотномеры. В связи с этим исследование метрологических характеристик вибрационных плотномеров, а также повышение точности измерений плотности является актуальной задачей.
Цель работы заключается в повышении точности измерения плотности нефти и газа за счет введения коррекции по основным влияющим факторам.
Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:
– сравнительный анализ известных методов и средств измерения плотности нефти и газа;
– моделирование вибрационных плотномеров с учетом различных влияющих факторов;
– анализ погрешностей вибрационного плотномера;
– разработка коррекции по основным влияющим факторам.

Новизна.
Разработка математической модели свободных колебаний резонатора вибрационных плотномеров, учитывающей влияние внутренних и внешних факторов.
Практическая значимость:
Полученные в работе результаты исследования могут быть использованы при проектировании и создании мультисенсорных систем для измерения плотности и вязкости.
На защиту выносится:
– результаты анализа известных методов и средств измерения плотности нефти и газа;
– результаты исследования и моделирования пластинного резонатора вибрационного плотномера;
– анализ метрологических характеристик вибрационного плотномера.
Апробация результатов.
Основные результаты доложены и обсуждены:
– на плановых аттестациях магистрантов группы МАГ02 20-01;
– X Международной научно-практической конференции «Перспективы автоматизации технологических процессов добычи, транспорта и переработки нефти и газа» (Уфа,2021).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 2 печатные работы, в том числе 1 статья и 1 тезис.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов, заключения, списка использованных источников. Объем диссертационной работы составляет 82 листа машинописного текста, в том числе 6 таблиц, 32 рисунка. Библиографический список состоит из 42 наименований, в том числе 5 иностранных источников.

Весь текст будет доступен после покупки

Анализ вибрационных методов и средств измерения плотности газов и жидкостей

Краткая характеристика объекта исследования

Под плотностью понимают отношение массы тела к занимаемому этим телом объему. Измеряется плотность в кг/м3. Плотность нефти и нефтепродуктов необходимо знать для расчета их массы. Если при приёме, учёте и отпуске нефти (нефтепродуктов) известны её плотность и объём, то можно выразить количество нефти (нефтепродуктов) в единицах массы, т. к. температура никакого влияния на массу не оказывает.
Также имеет место понятие относительной плотности нефти. Она определяется как отношение массы нефти при температуре определения к массе воды того же объёма при температуре 4 °С. Плотность воды при температуре 4 °С составляет 1000 кг/м3. При этом относительную плотность нефти в основном определяют при температуре 20 °С. При такой температуре относительная плотность сырой нефти достигает 0,7 – 1,07 [1].
Среднюю плотность нефти ?_см можно вычислить по правилу смешения
?_см=1/V ?_(i=1)-?V_i ?_i, (1.1) ?
где ?_i – плотность i-го нефтепродукта объемом V_i в общем объеме V.
Плотномер – измерительный прибор, который служит для измерения плотности газов, жидкостей и твердых веществ. На многих предприятиях плотномеры предоставляют ключевую информацию о параметрах технологических процессов, поскольку плотность определяет свойства и состав продукции [2].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Подлесный, Н. И. Элементы и системы автоматическрого управления и контроля: ученик / Н. И. Подлесный, В. Г. Рубанов, – К. : Высшая школа, 2013. – 461 с.
2. Энергопромавтоматика. – Каталог статей. Научные статьи и публикации [Электронный ресурс] – URL: http://kipia.ru/catalog/izmeritelnye-pribory/izmerenie-urovnya/vibratcionye-urovnemery/ pdu- vibratcionyedatchiki/ – Название с экрана
3. ТОВ «Слот». Каталог продукции. Новости [Электронный ресурс] / Режим доступу: Научные труды ВНТУ, 2016, № 2
4. ГОСТ 8.589-2007. Библиографическая запись. Библиографическое
описание : ведение учетных операций на пунктах приема-сдачи нефти в нефтепроводных системах. — М.: Изд-во стандартов, 2007. - С. 46 - 97.
5. ГОСТ Р 8.595-2004. Библиографическая запись. Библиографическое описание : общие требования к методикам выполнения измерений. — М.: Изд-во стандартов, 2004. - С. 49 - 109.
6. ГОСТ Р 8.615-2005. Библиографическая запись. Библиографическое описание : общие метрологические и технические требования. — М.: Изд-во стандартов, 2005. - С. 63 – 99 с.
7. Клепач, М. М. Математическое и программное обеспечение для определения качественных показателей нефтепродуктов по их физико-механическим параметрами / М. М. Клепач // Материалы и международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «АКИТ-2014». – Киев, НТУУ «КПІ», 2014. – С. 113 – 115 с.
8. Коновалов Г. Ф. Радиоавтоматика / Г. Ф. Коновалов. – М. : Высшая школа, 2005. – 355 с.
9. Лопатин, С.C. Физические принципы работы и возможности вибрационных датчиков / С.C. Лопатин; М. : Высшая школа,. 2004 – 108 с.
10. МИ 2693-2001. Библиографическая запись. Библиографическое описание: порядок проведения коммерческого учета
сырой нефти на нефтедобывающих предприятиях. — М.: Изд-во
стандартов, 2005. - 23 с.
11. Пьезоэлектрическое приборостроение: сборник в 3 томах. Т. 3. Богуш М.В. Пьезоэлектрические датчики для экстремальных условий эксплуатации.
Ростов-на-Дону, СКНЦ ВШ, 2006. 346 с.
12. Физические величины: Справочник/ А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. – М.; Энергоатомиздат, 2001. -1232 с.
13. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний: Учебник для вузов / В.Л. Бидерман. – М.: Высш. школа, 1980. – 408 с.
14. Полуэктов М.А. Вибрационный датчик / М.А. Полуэктов; 2007 – 47 с.
15. Эндрю С. (US)Вибрационный датчик и способ изменения вибрации в вибрационном датчике 2017 – 89 с.
16. МИ 2678-2006. Библиографическая запись. Библиографическое описание: методика выполнения измерений ареометром в блоке измерений показателей качества нефти при учетных операциях сикн № 380 псп
«Чернушка» ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» — М.: ФГУП ВНИИМС 2006 – 26 с.
17. Патент 264654 Россия, МКИ С2 Способ формирования сигнала возбуждения для датчика вибрации: Майкро Моушн. ИНК: № 2015149663: заявл. 18.04.2014: опубл. 05.03.2018 / Маканалли К.Б. 16 с.
18. Патент 181209 Россия, МКИ U1. Вибрационный измеритель плотности жидкости: OOO Научно-производственная компания "Геоэлектроника сервис»:
№ 2018113322: заявл. 12.04.2018: опубл. 06.07.2018 / Плющев Д.Ю 8 с.
19. Пат. 1175586 Англия, МКИ G01 n 9/00, Measuring of fluid density/ J. Agar/ 2014
20. Тараненко, Ю. К. Способ дифференциального измерения плотности / Ю.К. Тараненко– Опубл. 2009, Бюл. №7.
21. Тараненко, Ю.К. Математическая модель измерительного преобразования плотности жидкости в частотный выходной сигнал дифференциального датчика на основе двух цилиндрических резонаторов / Ю.К. Тараненко //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2006. —6/2(24). — 77 -83 с.
22. Буйвол, В. Н. Колебания и устойчивость деформируемых систем в жидкости / В.Н. Буйвол; – К.: науч. мнение, 2007. – 356 с.
23. Горенштейн, И. А. Гидростатические частотные датчики первичной информации / И.А. Горенштейн; – М., "Машиностроение" 2013, 184 с.
24. Тараненко, Ю.К. Методика проектирования оптимальных дифференциальных датчиков плотности жидкости и концентрации дисперсных систем // Ю.К. Тараненко / Вопр. химии и хим. технологии — 2006. — № 4. — 211-214 с.
25. Жуков, Ю. П. Вибрационные плотномеры / Ю.П. Жуков; –
М.: Энергоатомиздат, 2003. - 144 с.
26. Дифференциальный вибрационный плотномер: А. С. 1392451 СССР МКИ G01N
27. А. с. №226924, кл. G 01 N 9/05 Вибрационный прибор для контроля и регулирования физико-химических процессов в жидких средах / О.И. Бабиков, Б.Е. Михайлов. 2008. – 3 с.
28. Ермолаев, А.Н. Современные средства измерения плотности жидких дисперсных сред / А.Н. Ермолаев, О.А. Мельничук; Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2017 — 54 с.
29. Гашенко, Ю.В. Аналитический обзор и исследование устройств и методов измерения плотности жидкости / Ю.В. Гашенко, В.Н. Астапов // Научное обозрение. Технические науки. – 2019. – № 6. – С. 21-27; URL: https://science-engineering.ru/ru/article/view?id=1265 (дата обращения: 10.11.2021).
30. Ишинбаев Н.А. Контроль вязкости нефтяной эмульсии / Н.А. Ишинбаев, А.А. Кадукова // Сборник трудов IV Всероссийской заочной научно-практической интернет-конференции. – Уфа: УГНТУ, 2016. – C. 74-78 с.
31. Андронов, А.А. Теория колебаний / А.А. Андронов, А.А. Витт,
С.Э. Хайкин; – М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 2006. – 916 с.
32. Шарапов В.М. Пьезоэлектрические датчики / Под ред. В.М. Шарапова, М.П Мусиенко, Е.В. Шарапова; – Москва: Техносфера, 2006. – 632 с.
33. Шевелев Н.А. Исследование динамики механических систем: учебное пособие / Н.А. Шевелев, Т.Е. Мельникова; – Пермь: Пермский государственный технический университет, 2007. – 50 с.
34. Хайкин, С.Э. Незатухающие колебания / С.Э. Хайкин. – М.: Государственное энергетическое издательство, 2009. – 128 с.
35. Прохоренко Ф.Ф. Курс лекций по механике / Ф.Ф. Прохоренко; – Санкт-Петербург: СПБГПУ, 2012. – 97 с.
36. Хазанов Х.С. Механические колебания систем с распределенными параметрами: Учебное пособие. – Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет, 2002. – 80 с.
37. ГОСТ Р 8.009. Библиографическая запись. Библиографическое описание: нормируемые метрологические характеристики средств измерений. — М.: Изд-во стандартов, 2004. - С. 22 с.
38. Holcomb, C.D., Outcalt, S.L A theoretically-based calibration and evaluation procedure for vibrating-tube densimeters // Fluid phase equilibria. Elsevier Science
Publishing Company, Inc., 1998. - С. 815-827.
39. Bouchot, C., Richon, D. An enhanced method to calibrate vibrating tube densimeters // Fluid phase equilibria. Elsevier Science Publishing Company, Inc.,
2001. – С. 189-208.
40. Maria, J.P., Comunas, J., Bazile, A., Baylaucq, C. Boned. Density of diethyl adipate using a new vibrating tube densimeter from (293.15 to 403.15) K and up to
140 МРa. calibration and measurements // Fluid phase equilibria. Chemistry,
2008. – С. 986-994.
41. Jose J. Segovia, Olivia Fandino, Enriqueta R. Lopez, Luis Lugo, Carmen Martin, Josefa Fernandez Automated densimetric system: Measurements and uncertainties for compressed fluids // The Journal of Chemical Thermodynamics. 2009. – С. 632–638.

Весь текст будет доступен после покупки