16. Методы количественного учета нефти и нпр
Тензометрический способ предполагает непосредственное определение усилий на стенки или днища резервуара от действия массы нефтепродукта. Первичными элементами устройства являются электрические датчики (тензометрическиё, индуктивные, магнитоупругие и др.). Деформация упругого тела датчика измеряется с помощью прикрепленных к нему проволочных тензометров-преобразователей, представляющих собой плоскую или иную намотку проводов, обладающих тензоэффектом, т.е. способностью изменять свое сопротивление под воздействием механической информации. Такие приборы используют для определения количества жидкости в небольших резервуарах как в нашей стране, так и за рубежом. Достоинством тензометрического способа определения количества жидкости является его простота.
Основные недостатки этого способа следующие: невысокая точность тензометров; сложность равномерного распределения нагрузки между отдельными упругими элементами; сложность тарировки и периодической поверки; невозможность установки упругих элементов на действующих больших резервуарах и трудность установки на малых; взвешивание всего содержимого резервуара без разделения на воду, осадки и полезный продукт.
Наиболее распространенным способом определения количества жидкости в резервуарах в настоящее время является объемно-весовой (ОВ-способ).
При построении системы коммерческого учета нефтепродуктов на основе ОВ-способа необходим комплекс приборов измерения уровня средней температуры и средства для отбора пробы.
В устройствах для измерения уровня чаще всего встречаются приборы, использующие натяжение троса поплавком или буйком. Общим основным недостатком таких приборов является то, что они требуют корректировки показаний по плотности жидкости, т.к. ее изменение всегда приводит к изменению погружения поплавка, что вызывает увеличение абсолютной погрешности измерения уровня.
Анализ уровнемеров показывает, что прибора автоматического измерения уровня системы коммерческого учета, имеющие погрешность измерения уровня не более ± 5 мм, содержат в своей конструкции механические движущие элементы. Эта особенность снижает надежность их работы и стабильность показаний.
Во
ВНИИКАНефтегаз на основе ОВ-способа
измерения разработано устройство
типа «Утро», предназначенное
для товарно-расчетных операций в
резервуарных парках. В
этих устройствах для измерения уровня
применяют поплавковый указатель уровня
УДУ - 5М, принцип работы которого основан
на слежении поплавком за уровнем
нефтепродукта в резервуаре.
Поплавок 1, свободно плавающий внутри резервуара 2 на поверхности жидкости, перемещается с изменением уровня вдоль направляющих струн 3. С поплавком связана мерная лента 5, имеющая калиброванные отверстия. Другой конец мерной ленты подведен к местному прибору 4.
При уменьшении уровня поплавок опускается и под действием собственной массы при помощи ленты взводит пружинный двигатель в местном приборе. При наполнении резервуара поплавок всплывает и освобождает ленту, которая подтягивается пружинным двигателем. Лента в местном приборе своими отверстиями входит в зацепление со штифтами местного шкива 6, длина окружности которого строго калибрована. По числу оборотов и углу поворота мерного шкива судят о положении поплавка. С валом мерного шкива связаны десятичный счетчик 7 и приставка для дистанционной передачи 8. Движение на вал дистанционной приставки, передается от валика, показывающего прибора через шестеренчатую передачу. Среднюю температуру в «Утро» измеряют термометром противления.
Большую точность имеют уровнемеры, в которых поплавок только управляет работой следящего устройства. Таким прибором является уровнемер СКБ АНН типа УЭД-3. Это уровнемер с тонущим поплавком (буйком), принцип действия которого основан на том, что буек, погруженный в жидкость, автоматически следит за изменением уровня. Подвижную систему прибора приводят первоначально в такое положение, при котором буёк наполовину погружен в жидкость. При повышении уровня следящая система через ряд колес и тросов подымает буек до прежнего положения. При понижении уровня происходит обратный процесс
Основные недостатки устройств измерения массы нефтепродуктов, использующих ОВ-способ, следующие: сложность первичных измерительных приборов, устанавливаемых на резервуарах; трудность периодической метрологической поверки первичных измерительных приборов, устанавливаемых на резервуарах; сложность алгоритма обработки первичной измерительной информации; высокая стоимость системы, вызванная необходимостью установки первичных измерительных приборов в каждом из контролируемых резервуаров, а также применением сложных специализированных вычислительных устройств или ЭВМ для реализации алгоритма обработки; трудность полной автоматизации товарно-учетных операций.
Практическое использование гравиметрического способа взвешивания стало возможным с появлением приборов, позволяющих измерять ускорения свободного падения с достаточной точностью. Этот способ основан на измерении изменения ускорения свободного падения (или сил тяжести) в резервуаре в зависимости от массы продукта в нем. Ускорение свободного падения измеряют гравиметрами, которые в основном делятся на два класса - статические гравиметры и гравитационные вариометры. Общим свойством статических гравиметров является то, что в них сила тяжести сравнивается с другой, постоянной во времени силой (упругая сила деформации).
Чувствительный элемент системы гравиметра представляет маятник, удерживаемый в равновесии упругой силой главной пружин нитей подвеса. Для увеличения момента масс на маятник надета цилиндрическая платиновая навеска.
Принцип действия следующий: при изменении ускорен свободного падения маятник отклоняется от первоначального положен равновесия до тех пор, пока силы, вызванные деформацией главного пружиной и нитей подвеса, не уравновесят изменения силы тяжести Мерой удлинения пружины является угол поворота микрометрического винта который измеряется специальным счетчиком-редуктором.
Представляет интерес применение гравиметров для непосредственного измерения массы жидкости. В одном из вариантов используют два гравиметра, расположенные в центральной трубе по оси резервуара. Гравиметры связаны между собой и с регистрирующим устройством кабелем, соединены они последовательно. В другом варианте предлагают использовать эффект изменения силы тяжести в зависимости от массы продукта в резервуаре. В этом случае гравитационный вариометр располагается у стенки резервуара на половине его высоты. Относительная погрешность определения массы продукта в резервуаре при уровне 1,5 м современными гравиметрами составляет 1,65%, что неприемлемо для товарного учета.
Под пьезометрическим способом (П-способ) измерения количества жидкостей в емкостях следует понимать способ, заключающий в определении массы по гидростатическому давлению жидкости в резервуаре. В этом случае масса жидкости
M=(P/g)Fcp(H),
где Р - гидростатическое давление в резервуаре; g - ускорение бодного падения; Fcp(H) - площадь среднего сечения резервуара при соответствующем давлении и уровне жидкости Н
До настоящего времени пьезометрический способ не нашел широкого применения из-за относительной сложности измерения гидростатического давления с достаточной точностью.