NO174527B - Fremgangsmaate og anordning for dosert tilfoersel av tilsetningsmidler - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en anordning for tilførsel av tilsetningsmidler til petroleumsprodukter og lignende under suksessive, adskilte laste/losse-operasjoner i tankanlegg, særlig for fylling av drivstoff som skal transporteres med tankbil.

I tankanlegg hvor det fylles drivstoff for transport med tankbiler blir det for hvert parti innblandet tilsetningsmidler til hoveddelen av tankinnholdet, som vil kunne være et petroleumsprodukt som bensin eller dieselolje. Det dreier seg ofte om et særskilt tilsetningsmiddel foreskrevet av de forskjellige oljeselskaper som tar ut drivstoff fra vedkommende tankanlegg. Det er meget viktig å få en nøyaktig dosering av tilsetningsmidlet til hvert enkelt parti, og dette representerer et stort måle- og reguleringsproblem, særlig fordi tilførselen av tilsetningsmiddel ønskes stanset før utstrømningen av hovedproduktet (petroleumsproduktet) opphører. Dette er viktig for å unngå at rester av tilsetningsmiddel utilsiktet overføres fra et foregående parti for en tankbil, til et annet parti i neste tankbil som skal fylles.

Det er tidligere kjent forskjellige metoder til dosert blanding av to væsker, f.eks. regulering av to bestanddeler i forbindelse med fylling fra vanlige bensinpumper på bensin-stasjoner. Eksempler på kjente løsninger for slike formål er å finne i norsk patent 147.210 og britiske patenter 1.438.164 og 1.474.019. Disse kjente metoder tar utgangpunkt i hen-holdsvis en første bensintype med lav oktanverdi og en annen bensintype med høy oktanverdi. Disse blandes i forskjellige fastsatte forhold for å oppnå mellomliggende oktanverdier.

De kjente metoder går imidlertid ikke inn på det spesielle problem som foreliggende oppfinnelse tar sikte på å løse, nemlig en korreksjon av unøyaktighet eller feil oppstått under en foregående fylling i et tankanlegg, for oppnåelse av et mer nøyaktig blandingsforhold ved en etterfølgende fylling.

Ytterligere kan det henvises til britisk patent 1.513.520, som imidlertid utelukkende går ut på regulering innenfor hver enkelt fylling. Patentskriftet har noen likhet med forannevnte norske patentskrift, og omfatter i tillegg til dette en prisberegning i forbindelse med fyllingen.

De løsninger som skal beskrives i det følgende gjør det mulig å dosere ulike tilsetningsmidler (additiver) på meget nøyaktig måte ved hjelp av en fremgangsmåte basert på elek-troniske kretser som hensiktsmessig kan innbefatte mikro-prosessorer eller lignende med tilhørende programvare, og mekaniske komponenter. Systemet gjør det mulig å skille klart mellom ulike tilsetningsmidler, d.v.s. at man har full kontroll over hvilket middel som til enhver tid injiseres i hovedproduktet, nemlig det nevnte petroleumsprodukt.

På denne bakgrunn angår således oppfinnelsen en fremgangsmåte for nøyaktig dosering av slike tilsetningsmidler omfattende en spesiell form for korreksjon eller justering som kan oppfattes som en adaptiv eller selvlærende metode.

Det dreier seg her om løsninger som i praksis med stor fordel kan kombineres med anordningen ifølge (avdelt) patent-søknad nr.933937 , for optimale funksjoner og maksimal nøyaktighet ved levering av petroleumprodukter med tilsetningsmidler til tankbiler i tankanlegg.

De nye og særegne trekk ved fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen er nærmere angitt i patentkravene.

I det følgende skal oppfinnelsen forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: fig. 1 gir en skjematisk oversikt over et tankfyllesystem omfattende en anordning for dosert tilførsel av tilsetningsmidler og en tilhørende styre- og regu-ler ingsenhet ,

fig. 2 er et diagram inneholdende kurver som illustrerer et typisk fylle/blande-forløp som funksjon av

tiden, og

fig. 3 viser et eksempel på et forenklet blokk-skjerna for regulering i systemet på fig. 1.

På fig. 1 er det vist et avsnitt av en hovedledning 10 for et petroleumsprodukt i et tankanlegg, hvor hovedledningen fører frem til et tappested f.eks. for fylling av tankbiler. I hovedledningen 10 er det vist en måleinnretning 11 som tjener til å måle den totale mengde av produkt som strømmer gjennom ledningen. Signalet fra måleinnretningen 11 kan hensiktsmessig ha form av pulser Sl som føres til en styre-og reguleringsenhet 30. Denne kan besørge samtlige styre- og reguleringsfunksjoner i systemet på fig. 1. I tillegg til de funksjoner som er av interesse i forbindelse med foreliggende oppfinnelse, slik denne skal forklares i det følgende, kan enheten 3 0 også ta hånd om en rekke andre mer eller mindre underordnede funksjoner, herunder alarmfunksjoner.

For tilførsel av tilsetningsmidler til hovedstrømmen av produktet i ledningen 10 er det anordnet en samleledning 20 som har innsatt en motordrevet reguleringsventil 15 og opp-strøms for denne en måleinnretning 22 for tilført mengde tilsetningsmiddel. Tilsvarende målepulser S2 føres til enheten 30. Fra denne går det et signal S5 som fortrinnsvis også er et pulsformet signal, til reguleringsventilen 15 for innstilling av denne.

I eksemplet på fig. 1 er det mulighet for tilførsel av fire forskjellige tilsetningsmidler fra respektive tanker 21 gjennom hver sin ledning 2OA, 2OB, 20C og 2OD. I disse tilførselsledninger er det anordnet pumper 25 samt filtre 23 og 27. For valg av tilsetningsmiddel i forbindelse med hvert enkelt parti av produkt som skal fylles gjennom hovedledningen 10, er det i tilførselsledningene innsatt respektive magnetventiler 29A-D som styres ved hjelp av respektive signaler S9 fra enheten 30. Lignende styresignaler fra denne enhet går også til pumpene 25. Styre- og reguleringsenheten 30 kan i tillegg til det på fig. 1 viste system for ett tappested (Arm 1), også besørge tilsvarende styring og kontroll av ett eller flere andre tappesteder (f.eks. Arm 2).

Tilførselsledningene 20A-D for tilsetningsmiddel er ført sammen i et område eller punkt 200 ved overgangen til den

felles samleledning 20, nemlig oppstrøms for måleinnretningen 22 og dermed også reguleringsventilen 15. For den tilsiktede funksjon og nøyaktighet er det av betydning å anordne magnetventilene 29A-D nær sammenkoblingspunktet 200.

På fig. 1 er det også vist forskjellige ventiler og ledningsforbindelser som har helt underordnet betydning i sammenheng med foreliggende oppfinnelse, og slike komponenter trenger ingen nærmere omtale her. Imidlertid skal det nevnes at en modifikasjon er antydet ved nedre ende av tilførsels-ledningen 2OA for tilsetningsmiddel fra tanken 2IA. Det dreier seg om en alternativ tilkobling av denne tilførsels-ledning til en særskilt ledning 10A innrettet til å levere en strøm av hovedproduktet. Den særskilte ledning 10A kan f.eks. være avgrenet fra hovedledningen 10 oppstrøms for tilknytningspunktet mellom denne og samleledningen 20. Ved denne modifikasjon vil derfor tilførselsledningen 20A ikke lenger bli benyttet for tilsetningsmiddel (fra tanken 21A), men for en spesiell funksjon som skal beskrives kort neden-for, og som er gjenstand for den forannevnte avdelte patent-søknad.

Som allerede nevnt anses i denne forbindelse et hoved-formål med systemet og reguleringen i henhold til fig. l, å være en nøyaktig dosering av ett av flere mulige tilsetningsmidler (her fire muligheter) til en hovedstrøm av et petroleumsprodukt, idet tilførselen av tilsetningsmiddel avsluttes før avgivelsen av petroleumsproduktet opphører for den pågående laste/losse-operasjon. En forhåndsinnstilt andel av tilsetningsmiddel skal tilføres det ønskede parti av produktet som operasjonen gjelder. Det er her dessuten av betydning at mengden av tilsetningsmiddel stort sett utgjør en meget liten andel av totalmengden av uttappet produkt gjennom hovedledningen 10.

I diagrammet på fig. 2 viser kurve 1 et typisk forløp av strømning (f.eks. i liter pr. minutt - LPM) av hovedproduktet som målt f.eks. med måleinnretningen 11 i hovedledningen 10, og kurve 2 viser på tilsvarende måte strømningen av tilsetningsmiddel, som f.eks. målt ved hjelp av måleinnretningen 22. Den horisontale akse angir tid i sekunder, mens den vertikale akse egentlig må anses å ha to forskjellige skalaer, nemlig én for den store hovedstrøm (kurve 1) og en annen for den meget mindre strømningsmengde av tilsetningsmiddel (kurve 2).

Det fremgår av diagrammet at hovedproduktstrømmen starter først og stiger opp mot en mer eller mindre konstant verdi som holdes gjennom størstedelen av vedkommende fylleoperasjon. Noe senere startes tilførselen av tilsetningsmiddel og denne har et visst innsvingningsforløp som følge av reguleringen ved hjelp av funksjoner inkorporert i enheten 30. De største utsving innledningsvis kan anses avsluttet ved tidspunktet ti før strømningen av tilsetningsmiddel er innregulert til en forholdsvis konstant verdi som holdes under størstedelen av fylleoperasjonen. Under denne hoveddel av operasjonen foretas regulering av tilførselen av tilsetningsmiddel i henhold til stort sett kjente regulerings-tekniske prinsipper, med sikte på å oppnå en mest mulig nøyaktig mengde tilsetningsmiddel overensstemmende med en forhåndsinnstilt andel av dette. I et reguleringssystem basert på pulsformede signaler som omtalt i tilknytning til fig. 1, skjer dette ved akkumulering av pulser som representerer totalt avgitt volum av produktet (signal Sl), henholds-vis tilført mengde tilsetningsmiddel (signal S2) under vedkommende operasjon. Det resulterende avgitte parti, f.eks. til en tankbil, skal altså i hvert tilfelle ha en mest mulig nøyaktig andel av det tilsetningsmiddel som er foreskrevet for partiet.

Betraktes igjen diagrammet på fig. 2 vil det innses at arealene mellom de to kurver 1 og 2 representerer ubalanse eller avvik fra den tilsiktede andel av tilsetningsmiddel i vedkommende produktparti. Under den del av fylletiden hvor de to kurver forløper horisontalt og parallellt vil den virkelige andel av tilsetningsmiddel i det så langt avgitte produktvolum, kunne anses for temmelig nøyaktig dosert.

Særlig i den avsluttende fase av fylleoperasjonen opp-trer det imidlertid visse uregelmessigheter som først og fremst skyldes det forhold at tilførselen av tilsetningsmiddel stanses noe forut for opphør av hovedproduktstrømmen. Stengningen av tilførselen av tilsetningsmiddel skjer i punktet 2A på fig. 2. Mens nedreguleringen av hovedstrømning og tilsetningsmiddel inntil dette punkt har foregått mer eller mindre parallellt, fortsetter deretter hovedstrømningen med et avsluttende volum representert ved kurvepartiet IB som i dette eksempel har et forløp i likhet med det innledende forløp IA av hovedproduktstrømningen. Disse forløp eller kurvepartier kan være bestemt bl.a. av ventilkarakteristikker og pumpekarakteristikker i systemet.

Som nevnt foran har det avsluttende strømningsvolum IB av hovedproduktet også den funksjon å etterskylle hovedledningen 10 slik at det ikke blir stående igjen rester av tilsetningsmiddel i denne etter avsluttet fylling av et parti drivstoff. Det som er viktig i denne sammenheng er at denne avsluttende mengde av hovedproduktet vil kunne variere adskillig avhengig av forskjellige faktorer, bl.a. karak-teristikker som nevnt. Spesielt kan det skje slike varia-sjoner med tiden, d.v.s. etterhvert som det fylles parti etter parti til forskjellige tankbiler gjennom en arbeidsdag på et tankanlegg.

Fig. 3 viser et blokkskjerna over et reguleringssystem som ifølge oppfinnelsen tar sikte på såvidt mulig å eliminere unøyaktigheter i tilført mengde tilsetningsmiddel i hvert tappet parti av produktet, som følge av forannevnte og andre kilder til unøyaktighet, men som hovedsakelig har sammenheng med forløpet av fylleoperasjonen ved starten og særlig avslutningen av denne.

I blokk-skjemaet på fig. 3 gjenfinnes hovedledningen 10, måleinnretningen 11 og samleledningen 20 med tilhørende reguleringsventil 15 og måleinnretningen 22 for tilførselen av tilsetningsmiddel, tilsvarende oversikten på fig. 1. Blokkene forøvrig i skjemaet på fig. 3 representerer forskjellige funksjoner eller trinn i signalbehandlingen som inngår i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Målepulser eller -signaler fra måleinnretningen 11 går inn på en akkumulator- eller registerkrets 31 som avgir et første signal Sl til en beregningsblokk 33A. I denne inn-føres også et signal S4 som representerer den ovenfor omtalte forhåndsinnstilte andel av vedkommende tilsetningsmiddel i den aktuelle fylloperasjon. Blokken 33A besørger på grunnlag av de to signaler en beregning av et tredje signal S3 som er et mål for den mengde tilsetningsmiddel som skulle svare til den forhåndsinnstilte andel representert ved signalet S4. Det tredje signal S3 går inn på en ytterligere funksjonsblokk 33B, som eventuelt i praksis kan anses integrert med funksjonen i blokken 33A, og som foretar en sammenligning med ytterligere et annet signal S2. Dette signal S2 kommer fra måleinnretningen 22 via en akkumulatorkrets 32 av lignende art som kretsen 31, og dette annet signal er derfor et mål for akkumulert mengde av tilført tilsetningsmiddel under den pågående laste/losse-operasjon. Resultatet av sammenligningen i blokken 33B er bl.a. et femte signal S5 som går til reguleringsventilen 15 og dermed tjener til å regulere til-førselen av tilsetningsmiddel. Så langt kan funksjonen av blokkene på fig. 3 anses å tilsvare en i prinsippet tidligere kjent form for reguleringssløyfe.

Fra blokken 33B er det også vist et utgangssignal S6, og dette representerer eventuelle avvik mellom virkelig tilført mengde tilsetningsmiddel og den mengde som svarer til den forhåndsinnstilte andel. Disse sistnevnte mengder inngår i form av signalene S2 og S3 som nevnt ovenfor. Etter hver avsluttet laste/losse-operasjon registreres det sjette signal S6 i et særskilt register 37, som er innrettet til å registrere et antall slike signaler S6, fortrinnsvis et antall slike signalregistreringer vesentlig større enn én, f.eks. fem slike signaler S6, men fortrinnsvis minst 10 signaler S6 fra suksessive fylleoperasjoner. En beregningsenhet 38 i tilknytning til feilregisteret 37 tjener til å beregne et ytterligere signal S7, f.eks. som en gjennomsnittsverdi av de registrerte signalverdier S6, idet signalet S7 tjener til innstilling av en referanse- eller korreksjonsverdi i akkumulatorkretsen 32 i forhold til det foran omtalte annet signal S2. Denne referanse eller korreksjon trer inn under den påfølgende laste/losse-operasjon for å gi øket nøyaktighet ved tilførselen av tilsetningsmiddel. Det vil si at systemet er selvlærende og tar hensyn til registrerte feil under et antall foregående fylleoperasjoner, som grunnlag for korreksjon.

Ved den foretrukne utførelse basert på pulssignaler vil akkumulator- eller register-kretsen 32 telles opp eller ned avhengig av det påtrykte korreksjonssignal S7, beregnet på grunnlag av det registrerte antall feilsignaler S6. Med andre ord vil signalet S7 bevirke at akkumulatorkretsen 32 krever et større eller mindre antall signalpulser fra måleinnretningen 22, for å oppnå den tilsiktede andel tilsetning ved sammenligningen med den forhåndsinnstilte andel (signal S4) .

Det er klart at beregningen av signalet S7 i blokken 38 kan være basert på andre formler eller algoritmer enn en gjennomsnittsberegning som nevnt, f.eks. for å ta hensyn til mulig forekommende entydige tendenser i utviklingen av feil eller avvik gjennom det foregående antall fylloperasjoner som feilregisteret 37 er innrettet til å ta hånd om. Dette register kan med fordel ha et ganske betydelig antall lagersteder, f.eks. ti lagersteder for et tilsvarende antall signaler S6.

Det henvises nå igjen til fig. 1 og den modifikasjon som representeres ved den særskilte tilførselsledning 10A for en hovedproduktstrømning. Ved tilkobling av denne til ledningen 2OA samtidig som dennes forbindelse med tanken 2IA brytes, blir det oppnådd en modifikasjon som i mange tilfeller er av vesentlig betydning i slike systemer, og som i prinsippet har interesse også i situasjoner hvor den foran omtalte nøyaktige dosering kan skje på andre måter. Med denne modifikasjon vil systemet på fig. 1 bare gi mulighet for valg mellom tre forskjellige tilsetningsmidler, nemlig gjennom de respektive tilførselsledninger 20B, 20C og 20D fra hver sin tank 21.

Enheten 30 er for det her angitte spesielle formål innrettet til å åpne stengeventilen 29A under et tidsintervall som starter tilnærmet samtidig med eller etter lukningen av en av magnetventilene 29B-D for avslutning av en tilførsel av tilsetningsmiddel før fullførelse av en laste/losse-operasjon. Dermed vil samleledningen 20 med tilhørende måler og ventiler i avsnittet fra det omtalte sammenkoblingspunkt 200 frem til hovedledningen 10, bli nøytralisert med hensyn til gjenværende tilsetningsmiddel, d.v.s. dette blir erstattet med et volum av hovedproduktet tilført gjennom den særskilte tilførselsledning 10A.

Det tidsintervall som avsettes for denne gjennomstrøm-ning av hovedproduktet fra ledningen 10A til hovedledningen 10 gjennom samleledningen 20, kan med fordel tilsvare den tid som medgår til å stenge den felles reguleringsventil 15 ved avslutningen av en tilførsel av tilsetningsmiddel. Under dette tidsintervall må overføringen eller akkumuleringen av målepulser S2 fra måleinnretningen 22, blokkeres eller inaktiveres. Dermed vil ikke nøyaktigheten av målingen av tilsetningsmiddel bli uheldig påvirket under tilførselen av hovedprodukt gjennom ledningene 10A, 20A og 20. Eksempelvis kan det nevnte tidsintervall være på 10 sekunder.

Det er klart at den her beskrevne fremgangsmåte såvel som anordningen kan modifiseres på forskjellige måter i forhold til det som er vist og forklart. Således er det åpenbart at antallet av forskjellige tilsetningsmidler kan avvike fra det som er vist eksempelvis, nemlig fire mulige tilsetningsmidler på fig. 1 (fire tanker 21).

Den ovenfor omtalte modifikasjon av anordningen på fig. 1 er som nevnt gjort til gjenstand for den avdelte patent-søknad.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for dosert tilførsel av tilsetningsmidler til petroleumsprodukter og lignende under suksessive, adskilte laste/losse-operasjoner i tankanlegg, særlig for fylling av drivstoff som skal transporteres med tankbiler, hvor tilførselen av tilsetningsmiddel avsluttes før avgivelsen av petroleumsproduktet opphører for den pågående laste/losse-operasjon, og hvor en forhåndsinnstilt andel av tilsetningsmiddel skal tilføres det ønskede parti av petroleumsprodukt som laste/losse-operasjonen gjelder, omfattende - frembringelse av et første signal (Sl) som representerer et mål for akkumulert mengde av petroleumsprodukter under den pågående laste/losse-operasjon, - frembringelse av et annet signal (S2) som representerer et mål for akkumulert mengde av tilført tilsetningsmiddel under den pågående laste/losse-operasjon, - beregning av et tredje signal (S3) som representerer den mengde tilsetningsmiddel som skulle svare til den forhåndsinnstilte andel representert ved et fjerde signal (S4) , - sammenligning av det tredje signal (S3) med det annet signal (S2) for frembringelse av et femte signal (S5), og - regulering (15) av tilførselen av tilsetningsmiddel i avhengighet av det femte signal (S5), karakterisert ved at det etter hver avsluttet laste/losse-operasjon suksessivt i et antall større enn 1 registreres et sjette signal (S6) som representerer eventuelle avvik mellom virkelig tilført mengde tilsetningsmiddel' og den mengde som svarer til den forhåndsinnstilte andel, at det registrerte antall sjette signaler (S6) legges til grunn for beregning av et syvende signal (S7) som er representativt for opptredende avvik gjennom det nevnte antall operasjoner, og at det syvende signal benyttes for innstilling av en referanse- eller korreksjonsverdi for det annet signal (2) under en påfølgende laste/losse-operasjon.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det registreres et antall sjette signaler (S6) større enn 5 og fortrinnsvis et antall lik eller større enn 10.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det syvende signal (S7) beregnes som en gjennomsnittsverdi av de registrerte sjette signaler (S6).

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, hvor de nevnte signaler er pulsformet, karakterisert ved at et register (32) for akkumulert annet signal (S2) ved starten av hver laste/losse-operasjon telles opp eller ned under påvirkning av det nevnte syvende signal (S7).

5. Anordning til utførelse av fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, for dosert tilførsel av tilsetningsmidler til petroleumsprodukter og lignende under suksessive, adskilte laste/losse-operasjoner i tankanlegg, særlig for fylling av drivstoff som skal transporteres med tankbiler, hvor tilfør-selen av tilsetningsmiddel avsluttes før avgivelsen av petroleumsproduktet opphører for den pågående laste/losse-operasjon, og hvor en forhåndsinnstilt andel av tilsetningsmiddel skal tilføres det ønskede parti av petroleumsprodukt som laste/losse-opperasjonen gjelder, omfattende - en innretning (11,31) for frembringelse av et første signal (Sl) som representerer et mål for akkumulert mengde av petroleumsprodukter under den pågående laste/losse-operasjon, - en innretning (22,32) for frembringelse av et annet signal (S2) som representerer et mål for akkumulert mengde av tilført tilsetningsmiddel under den pågående laste/losse-operas jon, - en innretning (33A) for beregning av et tredje signal (S3) som representerer den mengde tilsetningsmiddel som skulle svare til den forhåndsinnstilte andel representert ved et fjerde signal (S4), - en innretning (33B) for sammenligning av det tredje signal (S3) med det annet signal (S2) for frembringelse av et femte signal (S5), og - en innretning (15) for regulering av tilførselen av tilsetningsmiddel i avhengighet av det femte signal (S5), karakterisert ved- en innretning (37) for suksessivt i et antall større enn 1 å registrere et sjette signal (S6) etter hver avsluttet laste/losse-operasjon, hvilket sjette signal (S6) representerer eventuelle avvik mellom virkelig tilført mengde tilsetningsmiddel og den mengde som svarer til den forhåndsinnstilte andel, - en innretning (38) for beregning av et syvende signal (S7) ut fra det registrerte antall sjette signaler (S6), hvilket syvende signal (S7) er representativt for opptredende avvik gjennom det nevnte antall operasjoner, og - en innretning (32) for innstilling av en referanse-eller korreksjonsverdi for det annet signal (S2) under en påfølgende laste/losse-operasjon, på grunnlag av det syvende signal (S7).