Расчет объема железнодорожных цистерн для применения оптоэлектронного датчика-зонда влажности Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 681.586.5:621.384.3

Н.Р. Рахимов, М.П. Исаев СГГ А, Новосибирск

РАСЧЕТ ОБЪЕМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРН ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ДАТЧИКА-ЗОНДА ВЛАЖНОСТИ

В этой работе, заключены результаты исследования для косвенного определения объема нефти и нефтепродуктов. Представлены формулы для расчета объема железнодорожной цистерны. С помощью этих формул были произведены расчеты, для двадцати типов цистерн.

N.R. Rakhimov, M.P. Isayev SSGA, Novosibirsk

CALCULATION OF THE TANK-WAGON CAPACITY FOR OPTOELECTRONIC MOISTURE PROBING SENSOR APPLICATION

In this work, concluded a study for the indirect method of determining the volume of crude oil and petroleum products. The formulas for calculating the volume of the railway tank. Using these formulas were calculated for the twenty types of tanks.

Определение объема жидких продуктов, в том числе нефти и нефтепродуктов в железнодорожных цистернах является необходимым условием при осуществление налива и слива, исходящего из требований учета, а также для определения содержания воды в нефти и нефтепродуктах, находящихся в цистернах. Определение воды должно быть достаточно точным, а процесс определения максимально простым и кратковременным, так как время, затрачиваемое на определение объема воды, входит в общий срок простоя железнодорожных цистерн.

Исходя из этих требований, на основе применения эффекта НПВО нами был разработан различные оптоэлектронные приборы, в том числе датчик-зонд [1,2] для измерения влажности и содержания воды в цистернах с нефтью и нефтепродуктами. Включающий в себя источники излучения, отражающую призму с измерительной гранью и фотоприемник.

Перед составлением калибровочной таблицы для железнодорожной цистерны необходимо определить его объем. Метод расчета по определению объема горизонтального резервуара разберем на примере. Найдем объем горизонтального трех поясного резервуара. Общий объем резервуара будет составлять:

v064 = V! + v2 + v3 + 2vmB + 2удн + vnofl + vr (1)

где vl5 v2, v3 - объемы поясов резервуара;

ушв, удн, упод, vr - объем соответственно резервуара по шву, сферического днища, подковообразного тела, образующегося в пересечении горловины с цилиндром, и горловина цистерны.

Объемы поясов резервуара определяется по формулам:

4 Я

у2=|&-28)202-28) (3)

4 Я

у3=|&-28)21з (4)

4 Я

где 5 х, 52, 53 - наружные длины окружности;

5 - толщина стенок корпуса резервуара;

к, Ь, 1з - длины отдельных поясов корпуса резервуара.

Объем резервуара, приходящийся на шов, рассчитывается по формуле

у™ = 1 7_2(8 + 8®) 'Ь (5)

где бди - толщина стенок днища,

Ь - ширина шва.

Объем ковкообразного тела определяется по формуле ^0д = ;г2(11в- Я2-г2) (6)

где г - радиус горловины,

И - высота подковообразного тела (высота врезания),

Ив - внутренний радиус резервуара.

Объем горловины определяется по формуле уг = !с12Н (7)

где ё, Н - внутренний диаметр и высота горловины.

Объем сферического днища складывается из объема шарового сегмента, сектора и усеченного конуса. Таким образом,

^дн ^св.сег "I" ^сек "I- ^ус.кон (8)

Эти объемы определяют по формулам

^св.сег 6 ^ (9)

усек = 0,001828г21|3' (10)

^ус.кон 3лЬк(гс "I" ГСГК "I" Гк) (11)

где - внутренняя высота сферического сегмента; гс - радиус большего основания усеченного конуса;

гв - внутренний радиус кривой сопряжения сегментной и секторной частей днища;

1 - расстояние от центра тяжести горизонтального сектора до оси вращения;

г

Р - угол;

Ьк - высота усеченного конуса;

гк - радиус меньшего основания усеченного конуса.

Для составления калибровочных таблиц на горизонтальные резервуары с посантиметровым интервалом пользуются методом коэффициентов площадей сегментов, сущность которого заключается в том, что при подсчете объема нефтепродукта в горизонтальных резервуарах пользуются постоянными таблицами коэффициентов, пригодными для любых размеров горизонтальных резервуаров [3]. Для этого имеются две таблицы: для цилиндрической части резервуаров и для сферических днищ.

Объем нефтепродукта в горизонтальном резервуаре со сферическим днищем находится по формуле:

^ кщш^цил"!-2кдНУдН (12)

где кцлд, кда - табличный коэффициент соответственно для цилиндрической части и для сферических днищ резервуаров;

уцил, удн - полный объем цилиндрической части резервуара и объем сферического днища.

При этом коэффициент кда зависит от отношения высоты взлива Н к внутреннему диаметру резервуара Б. Коэффициент кда находится по таблице в зависимости от двух величин: отношения НЮ и отношения Ю (1- высота выноса сферического днища).

Объем нефтепродукта в горизонтальном резервуаре с плоским днищем определяется по формуле

^ кцил^цил (13)

При составлении посантиметровой калибровочной таблицы, задаваясь значениями высоты взлива Н через 1 см, каждый раз находят по таблицам коэффициенты к^, кда и соответствующий объем заполнения горизонтального резервуара.

Во избежание ошибок при калибровке горизонтального резервуара все вычисления должны выполняться в определенной последовательности.

С помощью этих формул были произведены расчеты на ПК, для двадцати типов цистерн (рис. 1).

282 76^3 282

Рис. 1. Внешний вид цистерны (30 т)

Применяемый в настоящее время метод учета недостач и излишков при инвентаризации нефтепродуктов на нефтебазах с точностью до 1кг не обеспечивается измерительными средствами и не отражает фактического положения вещей [4]. Поэтому более правильно считать, что недостачи или излишки нефтепродуктов на нефтебазах бывают только в том случае, когда они выходят за приделы возможной, вычисляемой в каждом отдельном случае, погрешности учета. В приведенном примере эта погрешность составляет +0,3% от массы нефтепродукта, находящегося в резервуаре.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Рахимов, Н.Р. Оптический контроль в нефтеперерабатывающей промышленности / Фергана: Техника, 2005. - 91 с.

2. Рахимов, Н. Р. Оптоэлектронный анализатор цвета полупрозрачных жидкостей / Н.Р. Рахимов, О.К. Ушаков, Е.Ю. Кутенкова, М.П. Исаев // Сб. матер. V Междунар. науч. Конгресса «Гео-Сибирь-2009». - 2009. - Т. 5. - С. 123-128.

3. Зайцев, Л.А. Системы сбора и обработки информации для резервуарных парков / Л.А. Зайцев, В.В. Панарин. - М.: Недра, 1984.

4. Рахимов, Н.Р. Оптический метод определения содержания воды в нефтепродуктах / Н.Р. Рахимов, Ш.М. Сайдахмедов и др. // Узбекский журнал нефти и газа. - 2001. - № 1. - С. 40-42.

© Н.Р.Рахимов, М.П.Исаев, 2010