Emets S. Tregubova L

Рисунок 5. Универсальная кривая вязкости

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Данилов А.А. Метрологическое обеспечение измерительных систем. – Главный метролог, 2004, №1. 2. Калугин А.П. Характерные особенности объемных расходомеров-счетчиков жидкости с турбинными преобразователями расходов. М.: Экспозиция, 2007. 3. A. Trigas Practical Aspects of Turbine Flow Meters [Электронныйресурс]. –URL:https://www.trigasfi.de/wpcontent/uploads/2019/10/FI-UVC-Principles_E.pdf.

MODELING OF HYDRODYNAMIC PROCESSES OF OIL CUSTODY TRANSFERING METERING SYSTEM BASED ON THE METHOD OF ELECTROHYDRAULIC ANALOGY

Emets S.

Candidate of technical sciences, associated Professor, Ufa State Petroleum Technological University, Ufa

Tregubova L.

Student, Ufa State Petroleum Technological University, Ufa

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НЕФТИ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ АНАЛОГИЙ

Емец С.В.

Кандидат технических наук, доцент, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа

Трегубова Л.А.

Студент, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа

Abstract

Creating simulators of technological objects with the ability to generate field-level signals that correspond to the real object as much as possible is an urgent task. The article considers the possibility of applying the method of electrohydraulic analogy for modeling the hydrodynamic processes of the oil custody transfer metering system in order to obtain the calculated values of technological parameters.

Аннотация

Создание имитаторов технологических объектов с возможностью генерации сигналов полевого уровня, максимально соответствующих реальному объекту, является актуальной задачей. Рассматривается возможность применения метода электрогидравлических аналогий для моделирования гидродинамических процессов системы измерения количества и показателей качества нефти с целью получения расчетных значений технологических параметров.

Keywords: the method of electrohydraulic analogy, oil custody transfer metering system, sensing line, measuring and computing complex.

Ключевые слова: метод электрогидравлических аналогий, система измерения количества и показателей качества нефти, измерительная линия, измерительно-вычислительный комплекс.

40 Norwegian Journal of development of the International Science No 44/2020

Часто на практике возникают задачи апроба- ственного математического моделирования, поции технических решений на уровне программи- скольку математические модели движения жидкоруемых логических контроллеров (ПЛК) и изме- сти в трубах включают соответствующие дифферительно-вычислительных комплексов (ИВК), ренциальные уравнения переноса, которые являвходящих в систему измерения количества и пока- ются нелинейными, а это делает их решение зателей качества нефти (СИКН), но проверка та- затруднительным как с помощью аналитических, ких решений на действующем объекте не пред- так и с помощью численных методов. ставляется возможной. Имеющиеся ПЛК и ИВК в В соответствии с методом электрогидравликлассе практического обучения «Автоматизация и ческих аналогий электрические уравнения перехометрологическое обеспечение учета жидких угле- дят в соответствующие гидравлические соотношеводородов» Уфимского государственного нефтя- ния, которые всегда выполняются и на основании ного технического университета не имеют полево- которых можно составлять гидравлические схемы го уровня оборудования, что также делает невоз- и анализировать их теми же хорошо развитыми можным тестирование технических решений. методами, что и электрические цепи [1, с. 8].

Поэтому возникла необходимость создания Таким образом, используя аналогию между аппаратно-программного имитатора СИКН в виде основными характеристиками гидравлических физического макета, содержащего измерительные систем и электрических цепей, мы можем состаи контрольно-измерительную линии, трубопорш- вить эквивалентную электрическую схему, анализ невую поверочную установку, блок фильтров, которой осуществляется методами электрических блок контроля качества нефти и нефтепродуктов и цепей. При этом также берутся во внимание осузлы регулирования давления и расхода. Данный новные характеристики гидравлической системы имитатор требует разработки математической мо- [2]. На рисунке 1 представлена блок-схема этого дели, которая бы правильно отражала сложные подхода. гидродинамические процессы СИКН при различ- Аппаратно-программный имитатор, созданных режимах ее работы. Для этого можно вос- ный на основе данного подхода, возможно испольпользоваться методом электрогидравлических зовать при моделировании полевого уровня сложаналогий. ных гидравлических систем для имитации поле-

Основанная на электрогидравлической анало- вых данных, поступающих в систему обработки гии теория гидравлических систем представляется информации. эффективной альтернативой процессу непосред-

Рисунок 1. Принцип моделирования методом электрогидравлических аналогий

Рассмотрим простую гидравлическую систему, в которой происходит перемещение несжимаемой жидкости. Согласно методу электрогидравлических аналогий перепад давления в паскалях (Па) в гидравлической схеме соответствует напряжению U, измеряемому в вольтах (В), объ-

емный расход жидкости (м3/с) аналогичен

току I, измеряемому в амперах (А) [3].

Для участка длинного трубопровода (рисунок 2) с круглым поперечным сечением радиуса при установившемся ламинарном течении вязкой жидкости будет справедлива зависимость скорости вдоль оси трубопровода от радиальной координаты :

(1)

где – коэффициент динамической вязкости жидкости, Па с, − перепад давления на участке трубы длиной .

Рисунок 2. Участок трубопровода

Зависимость (1) позволяет найти объемный расход жидкости через данный участок трубопровода:

(2)

В этом случае можно рассматривать величину как гидравлическое сопротивление участка

трубопровода которое аналогично электрическому сопротивлению R.

Следовательно, уравнение (2) можно записать в виде:

, что является аналогом закона Ома [4, с. 48]. Рассмотрим измерительную линию СИКН (рисунок 3) и входящие в нее элементы.

1 – фильтр, 2 – струевыпрямитель, 3 – турбинный преобразователь расхода, PG – манометр, TG – термометр Рисунок 3. Рабочая измерительная линия СИКН

В соответствии с теоретическими представлениями запорную арматуру, фильтр, струевыпрямитель, которые являются гидравлическими сопротивлениями RГ, можно представить в качестве резисторов в электрической цепи Rвн1, Rвн2, Rвн3 и Rвн5. Лопасти турбинного преобразователя расхода также рассматриваются как гидравлическое сопротивление, их электрическим аналогом будет резистор Rвн4. Гидравлическим аналогом давления P является электрический аналог ЭДС E, которая измеряется в вольтах (В) [5]. В ряде случаев гидравлическое сопротивление может носить нелинейный характер, тогда эквивалентное сопротивление электрической цепи может быть реактивным индуктивного или емкостного характера. В соответствии с выбранными аналогами составляется идеализированная эквивалентная электрическая схема (рисунок 4).

Согласно электрической схеме выходной па-

раметр ток, который соответствует расходу будет определяться по формуле (3):

(3)