6.5.Аппаратура коммерческого пьезометрического учёта нефти и нефтепродуктов

Погрешность измерения массы при коммерческих операциях не должна превосходить 0,5%. Она складывается из погрешностей преобразования, передачи и измерения гидростатического давления и калибровки резервуара. С учетом существующей методики калибровки резервуаров, а также методической погрешности звена обратного преобразования погрешность δР измерения. Гидростатического давления составляет 0,45%. При существующей технологии минимальная высота принятого или отпущенного продукта на больших резервуарах достигает 2 м, тогда при ρ = 0,7 ∙ 10³ кг/м³ и Н = 10 м допустимая погрешность (абсолютная) измерения давления ∆ Р = ρΗgδР= 6,3 мм вод.ст.

6.5.1.Информационно-измерительные системы коммерческого учета «Радиус» и «Квант»

Для обеспечения всех задач коммерческого учета, для первой ступени иерархии управления объектами хранения разработана ИИС типа «Радиус», а для второй ступени иерархии – ИИС типа «Квант».

Первая ступень иерархии ИИС учета включает в себя объекты контроля – резервуары с установленными в них щелевыми преобразователями и аппаратуру пьезометрического измерения гидростатического давления продукта в группе резервуаров. Аппаратура «Радиус» для улучшения эксплуатационных свойств, взрыво- и пожаробезопасности, простоту эксплуатации, а также упрощения конструкции вынесена за территорию резервуара и измеряет не непосредственно гидростатическое давление жидкости, а равное ему пневматическое. Такая структура строения позволяет при необходимости подключить к аппаратуре ИИС нужное число контролируемых объектов.

Аппаратура «Радиус» измеряет массу жидкости в резервуарах П-способом, т.е. определяет массу жидкости по гидростатическому давлению.

Вторая ступень иерархии ИИС количественного учета включает в себя аппаратуру первой ступени, а также комплекс групповых устройств сбора и переработки первичной измерительной информации. В соответствии с этим для второй ступени предназначена ИИС «Квант», представляющая собой измерительно-информационный комплекс аппаратуры пьезометрического взвешивания жидкости в вертикальных резервуарах.

Таблица 6.7

Информационные характеристики ИИС «Радиус»

Метод измерения массы жидкости	пьезометрический
Предел измерения перепада давления, Па	(01,0) ∙105
Погрешность измерения массы жидкости при погрешности 0,2% калибровки резервуаров, %	не более 0,5
Приведенная погрешность измерения давления, %	0,05
Вязкость контролируемой жидкости в резервуаре, м2/с	не более 100106
Плотность жидкости в резервуаре, кг/м3	(0,690,999)103
Максимальное число последовательно обслуживаемых резервуаров	10
Цикл одного измерения, с	не более 180
Длина импульсных линий от аппаратуры до резервуара при диаметре пневмолиний (1,52,0)10-2, м	не более 300
Рабочее давление пневмосистемы, Па	(1,4 ± 0,14)105
Диапазон температур продукта в резервуаре:
со стороны высоких температур	не ограничен
со стороны низких температур	ограничен степенью осушки воздуха
Расход воздуха на один резервуар при двух пневмолиниях, м3/с	не более 1,710-5
Габариты аппаратуры, м	1,30,850,53

Информационно-измерительная система типа «Квант» позволяет полностью автоматизировать центральный контроль массы жидкости в резервуарах с регистрацией на бланке и перфоленте всех параметров количественного учета.

Таблица 6.8

Информационные характеристики ИИС «Квант»

Контролируемые параметры	масса и оперативный уровень жидкости в резервуарах
Метод измерения	пьезометрический
Контролируемые объекты	герметизированные резервуары высотой до 18 м и давлением газового пространства до 0,04105 Па
Число резервуаров, контролируемых комплексом	не более 50
Число резервуаров, контролируемых одним устройством «Радиус-М»	не более 10
Число устройств «Радиус-М»	не более 5
Относительная погрешность измерения массы жидкости, %	не более 0,5
Плотность жидкости в резервуаре, кг/м3	(0,69±0,998)103
Вязкость жидкости в резервуарах, м2/с	не более 10010-6
Число пневмолиний на резервуар	2
Длина пневмопровода, м	не более 300
Внутренний диаметр пневмопровода, м	не менее 1510-3
Канал дистанционного управления и измерения одним устройством «Радиус-М» с пульта диспетчера, число проводов	не более 10
Время от выбора объекта до выдачи результата на табло, с	не более 100
Время между последовательным выбором двух объектов, с	не более 180
Время между последовательным выбором двух объектов различных устройств «Радиус-М», с	не более 150

ИИС «Квант» предназначен для автоматического коммерческого учета массы и оперативного измерения уровня жидкости в 50 вертикальных резервуарах высотой до 18 м и с максимальным давлением в газовом пространстве до 0,0410⁵ Па.

Исследованиями установлено, что высокая чувствительность материала магнитоупругих преобразователей (МП) позволяет реализовать их и для измерения относительно малых усилий (до 50÷100 Н), причем в этом случае значительно снижаются как габариты и масса преобразователей, так и их потребляемая мощность.

Сконструированные датчики давления показали их пригодность для измерения малых усилий при контроле гидростатического давления нефтепродуктов в железнодорожных цистернах с погрешностью преобразования 0,5÷1,0 %.

Развитие автоматизированных систем управления объектами хранения вызывает необходимость создания информационно-измерительных устройств (ИИУ), предназначенных для комплексной автоматизации процессов количественного учета и оформления документации на крупных нефтебазах и других предприятиях. Осуществляющих прием и отпуск нефтепродуктов в железнодорожную цистерну.

Применяемый в настоящее время метод количественного учета, основанный на измерении уровня жидкости в цистерне и использовании таблиц поинтервальной калибровки котла, сопряжен с целым рядом сложных для обслуживавшего персонала операций. Автоматизация этого метода представляет большие трудности, а его низкая точность не отвечает современным требованиям.

В работе показано, что наиболее приемлемыми являются деформационный и пьезометрический способы определения массы жидкости.

Деформационный способ принципиально отличается от других весовых методов тем, что датчики находятся не на стационарной площадке, а непосредственно на цистерне. Недостатком этого способа считается сложность установки датчика на конструкционные опоры цистерны, которыми могут быть: рама (деформация изгиба), пятники (сжатие) и надрессорная балка (изгиб). Наиболее перспективной опорой является пятник, т.к. в двух пятниках на относительно небольшой площади практически полностью сосредоточена масса котла цистерны вместе с рамой. Однако доступ к пятнику затруднен, в то время как рама и надрессорные балки более доступны для установки, поверки и ремонта датчика в процессе эксплуатации.

Блок-схема измерительного устройства изображена на рис. 6.5. При определении количества нефтепродукта деформационным способом каждая цистерна должна быть оснащена комплексом датчиков деформации, а все измерительные устройства могут быть расположены стационарно на пунктах слива и налива и подключаться к цистернам одновременно с присоединением сливо-наливных установок. Специфика способа состоит в том, что каждую цистерну необходимо калибровать и поверять как меру грузоподъемности.

Другим направлением создания ИИУ количественного учета для железнодорожных цистерн является использование пьезометрического способа взвешивания.

Рис. 6.5. Блок-схема устройства измерения количества продукта в железнодорожных цистернах с магнитоупругими датчиками:

1 – цистерне; 2 – датчики деформации магнитоупругого типа; 3 – коммутатор;

4 – суммирующие устройство; 5 – измерительный преобразователь; 6 – индикатор;

7– блок питания датчиков

В отличие от вертикальных резервуаров, котлы цистерн имеют существенно нелинейную зависимость объема продукта от уровня жидкости в цистерне, поэтому здесь требуется измерение двух величин – плотности ρ и высоты Н налива продукта. При этом плотность может быть измерена одной парой барботажных датчиков, находящихся в жидкости и разнесенных на заданную высоту Н₀ (пьезометрический плотномер).

Исходными данными для вычисления служат получаемые от первичного измерения комплекса воды давления Р и Р₀ и код типа цистерны. Зависимости объема жидкости от высоты уровня (Н) для каждого типа цистерн задаются в табличном виде через каждый сантиметр высоты и записываются в блоке памяти.

Алгоритм вычисления массы жидкости состоит из следующих этапов:

вычисляется уровень жидкости в цистерне по формуле

Н = ; (6.15)

по таблице для выбранного типа цистерны по вычисленному значению Н определяется объем жидкости

Н→V(Н);

определяется масса М продукта в i-ой цистерне

; (6.16)

вычисленная масса складывается в общую массу , продукта в маршруте, где n – количество цистерн.

Вычисления производятся с погрешностью 0,1%. Для удобства чтения результат заносится на бланк пятью знаками.