Оптоэлектронная многофункциональная автоматизированная система контроля оптических параметров нефти и нефтепродуктов

Рахимов Н.Р.; Серьезнов А.Н.; Ушаков О.К.; Кутенкова Е.Ю.

Оптика, оптико-электронные приборы и системы

УДК 681.586.5:621.384.3 Н.Р. Рахимов СГГ А, Новосибирск А.Н. Серьезное

СибНИА им. С.А. Чаплыгина, Новосибирск

О.К. Ушаков, Е.Ю. Кутенкова СГГА, Новосибирск

ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Предлагается структурная схема автоматизированной аналитической системы контроля качества нефти и нефтепродуктов на основе оптоэлектронных многофункциональных автоматических контрольно-измерительных систем, с помощью которой можно измерять одновременно следующие параметры: плотность, содержание воды, солей, серы, а также расход.

автоматизированная аналитическая система контроля, нефть, нефтепродукты, оптоэлектроника, измерительные системы.

N. R. Rakhimov SSGA, Novosibirsk A.N. Serjoznov

SibNIA of Chapligina, Novosibirsk

O. K. Ushakov, Ye.Yu. Kutenkova SSGA, Novosibirsk

THE MULTIPURPOSE OPTOELEKTRONICAL AUTOMATED MONITORING SYSTEM OF THE OPTICAL PARAMETERS OF OIL AND MINERAL OIL

Offer the block diagramed of the automated analytical monitoring system of quality of oil and mineral oil on a basis optoelektronical multipurpose automatic controller- measuring systems with to help it is possible to measure simultaneously following parameters: density, the maintenance of water, salts, sulfurs, and also the expense.

the automated analytical monitoring system, oil, oil products, optoelectronics, measuring system.

Применение ЭВМ в построении оптоэлектронных многофункциональных автоматических контрольно-измерительных систем (ОМАКИС) для решения конкретных задач анализа состава и свойств жидких сред является этапом дальнейшего, более совершенного развития структуры оптических приборов.

ЭВМ обеспечивают выполнение аналого-цифровых измерительных преобразований, вычислительных процедур, выдачу полученной информации, формирование командной и другой служебной информации, необходимой для функционирования ОМАКИС.

Эффективное применение ЭВМ в нефтеперерабатывающем производстве можно иллюстрировать примером создания Рязанским филиалом НПО «Нефте-химавтоматика» (Россия) автоматизированного хроматографического комплек-

91

Оптика, оптико-электронные приборы и системы

са (АХК) для контроля качества бензина [1]. АХК выполняет многофункциональный контроль таких показателей качества, как октановое число по моторному методу (без учета этилирования), давление насыщенных паров, фракционный состав, плотность.

В состав АХК (рис. 1) входят хроматографический анализатор и комплекс обработки информации. Анализатор включает в себя промышленный хроматограф «Нефтехром-1123» или лабораторный хроматограф ЛХМ-8МД с программированием температуры и устройство управления хроматографом (УУХ).

Рис. 1. Структурная схема автоматизированного хроматографического комплекса:

УПП - устройство подготовки пробы; ХР - хроматограф; УУХ - устройство управления хроматографом; АЦП - аналого-цифровой преобразователь; УС - устройство связи; УОИ - устройство отображения информации

Хроматографы используют в качестве датчиков углеводородного состава контролируемого продукта. Операции по вводу пробы, запуску хроматографа на анализ, поддержанию необходимых режимов работы полностью автоматизированы.

При основном рабочем режиме обсчет хроматограммы проводят по специальному алгоритму [1]. Далее рассчитывают показатель качества по формуле:

ПК = а0 + £ pa, (1)

i=1

где ПК - рассчитываемый показатель качества;

а0...ап - коэффициенты модели соответствующего показателя качества (ПК), найденные методом регрессии;

п - число обсчитываемых пиков, п = 35;

P1.Pn - нормированная к 100 % площадь хроматографических пиков.

После расчета осуществляется печать значений показателей качества бензина: октановое число, фракционный состав (tНК., t10%, t50%, t90%, tКК), упругость паров, плотность.

92

Оптика, оптико-электронные приборы и системы

Следует отметить, что создание аналитических измерительно-вычислительных комплексов с использованием микропроцессорной техники - одно из основных направлений развития комплексных автоматизированных аналитических систем контроля (ААСК) качества нефти и нефтепродуктов [1].

Надо полагать, что ОМАКИС будут в дальнейшем существенно развиваться, что позволит создавать все более совершенные комплексные ААСК качества нефти и нефтепродуктов при невысоких затратах времени и средств.

Задачи обработки информации в ААСК могут быть крайне разнообразны, и мощность ЭВМ, используемой в ААСК, определяется в значительной степени сложностью задач обработки измерительных данных. При создании ААСК имеется тенденция к рассредоточению задач обработки на двух уровнях. На первом уровне осуществляется управление анализаторами, накопление и простая обработка данных с помощью ЭВМ. Сложная обработка данных производится на втором уровне с помощью ЭВМ большей вычислительной мощности.

С помощью ААСК одновременно можно определять многие характеристики объекта контроля. Более того, если с помощью отдельных анализаторов можно измерять те или иные значения физико-химических параметров нефти и нефтепродуктов, то с помощью ААСК возможно контролировать как физико-химические показатели, так и физические процессы, сопровождаемые одновременным или неодновременным изменением во времени многих физикохимических величин. При этом некоторые характеристики физических процессов можно измерять, как характеристики случайных процессов.

Примерами практической реализации ААСК могут служить узлы учета нефти и нефтепродуктов фирм «Инвалко» (США), «Магистраль» (Россия), «Кор-Мас» (Венгрия) [2, 3]. Эти ААСК предназначены как для самостоятельной работы, так и в системах коммерческого количественного учета нефти и нефтепродуктов в нефтеперерабатывающем производстве.

Применяя высокочувствительный метод на основе элемента нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО), можно создать ААСК для качественного и количественного анализа нефти и нефтепродуктов. На рис. 2 приведена структурная схема ААСК качества нефти и нефтепродуктов на основе ОМА-КИС. С помощью данной системы можно измерять одновременно следующие параметры: плотность, содержание воды, солей, серы, а также расход.

Во всех типах оптоэлектронных систем, предназначенных для контроля качества нефти и нефтепродуктов, использующих метод НПВО, намечается применение микропроцессоров и ЭВМ, которые позволяют расширить функциональные возможности систем и повысить точность анализа за счет введения автоматической коррекции воздействия внешних факторов, например, температуры окружающей среды.

Встраивание современной ЭВМ позволяет автоматизировать процессы калибровки, наладки и диагностики ОМАКИС.

93

Оптика, оптико-электронные приборы и системы

Рис. 2. Структурная схема ААСК качества нефти и нефтепродуктов на основе ОМАКИС:

ОК - объект контроля; ОШ - общая шина; РОШ - расширитель общей шины. Автоматические измерители: р - плотности; Св - влажности; C с - солей; CS - серы; Qn - расхода

Создание высокочувствительной, простой и надежной ААСК, обеспечивающей неразрушающий контроль нефти и нефтепродуктов, является в наше время еще нерешенной задачей. Однако, как показано в данной статье, существуют различные и достаточно эффективные пути для достижения поставленной цели.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Рахимов, Н.Р. Оптический контроль в нефтеперерабатывающем производстве: монография / Н.Р. Рахимов. - Фергана: Техника, 2004. - 91 с.

94

Оптика, оптико-электронные приборы и системы

2. Белкин, В.И. Автоматизация процессов управления на базе микро-ЭВМ / В.И. Белкин // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. - М.: Изд. ИНИИТЭнефтехим, 1985. - № 3. - С. 17-21.

3. Контроль в процессах транспорта и хранения нефтепродуктов / А.А. Абдуллаев и др. -М.: Недра, 1990. - С. 194-195.

Получено 15.12.2010

Н.Р. Рахимов - докт. техн. наук, профессор кафедры оптико-электронных приборов.

Тел.: 8-960-795-59-87. Факс: +7(383)344-40-58. E-mail: [email protected] А.Н. Серьезнов - докт. техн. наук, профессор. Тел.: 8(383)278-70-03.

О.К. Ушаков - канд. техн. наук, директор Института оптики и оптических технологий.

Тел.: 344-40-58. Факс: +7(383)344-40-58. E-mail: [email protected]

Е.Ю. Кутенкова - доцент кафедры технологий оптических приборов

Тел.: 8-923-237-48-53, 8(383)361-07-79. Факс: +7(383)344-40-58. E-mail: [email protected]

95

Текст научной работы на тему «Оптоэлектронная многофункциональная автоматизированная система контроля оптических параметров нефти и нефтепродуктов»