Исследования
Акустические преобразователи
Акустические преобразователи – являются важнейшим элементом любого ультразвукового уровнемера, дефектоскопа, толщиномера и т.д. Поэтому наиболее приоритетными направлениями исследований являются исследования в области повышения эффективности акустических преобразователей, уменьшения паразитных боковых лепестков в характеристике направленности, повышение широкополосности.
На основе исследований свойств пьезокерамики, в течение 2007 года специалистами фирмы была создана серия новых высокоэффективных акустических преобразователей ПА (антенн). Главными отличиями новых антенн от предыдущих разработок являются новая форма и особый состав пьезокерамики, а также особенности технологии изготовления акустического преобразователя. По всем техническим характеристикам новые антенны (преобразователи акустические) значительно превосходит антенны, применяемые в предыдущих моделях уровнемеров.
Кроме того, в 2007г был разработан новый широкополосный усилитель импульсных эхо-сигналов, в котором были применены новые схемотехнические решения, в первую очередь, полностью изменена элементная база. При этом в несколько раз уменьшились собственные шумы усилителя, динамический диапазон достиг 60db, а потребление нового усилителя уменьшилось в 2 раза по сравнению с усилителем, применяемым в предыдущих моделях уровнемеров.
Новый усилитель показал свою высокую устойчивость и повторяемость характеристик в широком диапазоне температур и напряжений. Новые антенны совместно с новым усилителем позволили увеличить широкополосность и чувствительность приемного тракта уровнемера-анализатора Analiq-M до 100 раз, что дало возможность применять уровнемер-анализатор Analiq-M для измерений более широкого круга жидкостей, пробивать слои придонных осадков (до 20-30) см, измерять уровни жидкостей от 3 см до 50 метров и работать сквозь стенки резервуаров в диапазоне толщин стенок от 1 до 50мм
Исследования характеристик жидкостей
Программное обеспечение (ПО) уровнемера-анализатора Analiq-M организовано так, что независимо от того, есть эта жидкость в базе данных прибора или нет,
соблюдаются высокие точностные характеристики при измерении уровня. Однако при определении плотности жидкости, отсутствующей в базе данных Analiq-M несколько увеличиваются погрешности определения Ro (плотности). Поэтому достаточно важными направлениями исследований являются исследования в области физических характеристик различных жидкостей. Для получения минимальных погрешностей при измерении плотности и массы нефтепродуктов следует знать характеристики измеряемых жидкостей. В начале 2007 года на нашей фирме была создана специальная установка для исследования свойств нефтепродуктов и других жидкостей. Установка представляет собой термоизолированную камеру объемом несколько десятков литров. В камеру помещаются различные нефтепродукты с температурой, изменяющейся от -40, до +50 град. Цельсия. При плавном нагреве и перемешивании жидкости одновременно снимаются показания плотности, скорости звука и температуры жидкости.
С помощью этой установки были исследованы десятки видов нефтепродуктов, производимых нефтеперерабатывающими заводами Украины, России, Белоруссии, Казахстана, Греции, Болгарии, Литвы, Польши и Румынии. В результате этих исследований было получено множество данных о свойствах различных нефтепродуктов. В начале 2008 года эти данные были введены в Analiq-M, что позволило не только определять плотность нефтепродуктов, но и с большой достоверностью определять завод-изготовитель измеряемого нефтепродукта.
Кроме того, по результатам измерений, произведенным на различных газо-нефтеперерабатывающих заводах, газо-нефтебазах и др., были получены данные о свойствах сжиженных пропан-бутана, хлора и аммиака. Уже в середине 2008 года в Analiq-M была добавлена возможность определения не только плотности и массы жидкой фракции СУГ, но и массы паровой фракции, а также процентного состава пропан-бутановой смеси и давления насыщения паров . На данный момент диапазон жидкостей, введенных в Analiq-M и Analiq-S, в несколько раз расширился и продолжает расширяться далее.
Алгоритмы работы
Важными направлениями исследований являются также исследования в области алгоритмов обработки эхо-сигналов. В течение 2007 г. и начале 2008 г. были разработаны новые алгоритмы обнаружения, захвата и сопровождения эхо-сигналов. Применение процессора нового поколения позволило реализовать эти алгоритмы и обрабатывать до 50-ти эхо-сигналов в одном цикле локации. Данный комплекс мер направлен на повышение устойчивости измерений Analiq-M в сложных условиях, возникающих, например, при измерениях кипящих жидкостей или наличии помех от высоковольтной электросети. На данный момент эти алгоритмы модернизированы и адаптированы под еще более сложные условия эксплуатации, что позволяет эксплуатировать приборы Analiq-M и Analiq-S в условиях бурных турбулентных потоков при наливе.
Измерение малых уровней жидкостей
Потребителю достаточно часто необходимо знать сколько “мертвых” остатков находится в резервуарах или цистернах после неполного слива, например, в резервуарах, стоящих с уклоном, в маломерных резервуарах, в железнодорожных цистернах после откачки СУГ и т.д.
Наиболее сложными являются измерения малых уровней в железнодорожных цистернах для СУГ так как толстая металлическая стенка (21-26)мм имеет большую инерционность, а сжиженные углеводородные газы имеют низкую плотность и оказывает малое демпфирующее действие на стенку. Кроме того, в сжиженных газах при изменении температуры часто возникает процесс кипения, что создает дополнительные колебания поверхности жидкости. Все эти и другие факторы усложняют измерения малых уровней жидкостей.
Важными условиями при измерении малых уровней жидкостей является установка акустического преобразователя ПА (антенны) в самой нижней точке резервуара и хороший акустический контакт с поверхностью резервуара (см. Руководство по эксплуатации).
Правильная установка антенны при измерении малых уровней
Измерение подтоварной воды
В течение 2007г – 2008г специалистами нашей фирмы были проведены полномасштабные лабораторные и натурные исследования по измерению уровнемером-анализатором Analiq-M двух несмешивающихся жидкостей. При измерениях использовались различные сочетания нефтепродуктов и воды, в том числе СУГ и воды. Результатами исследований явилось создание и внедрение в программное обеспечения Analiq-Mи Analiq-S специального адаптивного алгоритма, позволяющего автоматизировать процесс обнаружения и измерения двух несмешивающихся жидкостей. При использовании данного алгоритма осуществляется анализ большого количества эхо-сигналов, в том числе эхо-сигналов от границы раздела двух жидкостей и эхо-сигналов от поверхности верхней жидкости в условиях волнения.
