6.2. Количественный учет нефтепродуктов.

Методы измерения количества нефтепродуктов

Развитие рыночных отношений выдвигает возрастающие тре­бования к достоверности учета количества нефтепродуктов на всех стадиях их производства и распределения, приводит к повышению роли измерительной техники и требований к ней. В связи с повыше­нием цен на энергоносители резко повышается спрос на высокоточ­ные средства учета их количества.

Количественный учет нефтепродуктов при приеме, отпуске и хра­нении делится на две группы:

• товарно-учетные операции (коммерческий учет — КУ);

• оперативно-контрольные операции (оперативное управление — ОУ).

Товарно-учетные операции требуют высокоточных измерений (погрешность в пределах десятых долей процента) при относитель­но небольшом быстродействии. Для оперативно-контрольных опе­раций необходимы сравнительно быстродействующие измеритель­ные системы, обеспечивающие относительно невысокую точность (погрешность в пределах нескольких процентов).

Задачи, связанные с товарно-учетными операциями, направле­ны на решение вопросов учета, планирования и распределения неф­тепродуктов, а вторые — с оперативным управлением процессами слива-налива. Для решения этих задач требуется применение ин­формационно-измерительных систем и средств современной вы­числительной техники, обеспечивающих необходимую обработку поступающей информации.

В зависимости от характера технологических операций и разме­ров учитываемых партий нефтепродуктов применяют различные методы измерений их количества.

В настоящее время согласно правилам количественного учета применяют:

• прямой метод измерения массы нефтепродуктов с помощью ве­сов, весовых дозаторов и устройств или массовых расходомеров (счетчиков);

• косвенные методы: объемно-массовый и гидростатический.

Объемно-массовый метод сводится к измерению объема нефте­продукта V и его плотности р при одних и тех же условиях (темпе­ратура и давление). При этом масса нефтепродукта будет равна

G=Vp.

В зависимости от способа измерения объема нефтепродукта объемно-массовый метод может быть динамическим и статическим.

Если измерение массы нефтепродукта производят на потоке в тру­бопроводах, то применяется динамический метод. При этом объем нефтепродукта измеряют счетчиками или преобразователями рас­хода с интеграторами.

Статический метод применяют при измерении массы нефтепро­дукта в градуированных емкостях. Объем нефтепродукта в резер­вуарах определяют с помощью градуированных таблиц резервуа­ров по значениям уровня наполнения, измеренного уровнемером, метроштоком или металлической измерительной рулеткой.

Существенным недостатком объемно-массового статического метода является обязательность строго горизонтальной установки резервуаров, их градуировка, разгерметизация при измерении вы­соты взлива. Все это не позволяет в полной мере обеспечить соот­ветствующие требования к точности и оперативности учета.

Приборы и системы учета нефтепродуктов

Анализ существующих методов и средств учета нефтепродуктов говорит об их большом разнообразии.

Объемно-массовый динамический метод учета нефтепродукта производится счетчиками, которые позволяют осуществлять учет непосредственно на потоке. Счетчики обеспечивают измерение суммарного количества нефтепродукта и воспроизводят результат измерения на механических или электронных указателях.

Существует несколько типов счетчиков, отличающихся по принципу действия: парциальные или объемные (ПРСН-100-1.6, ПРСН-150-1.6), вихревые (СЖ-100-1.6, СЖ-150-6.3), винто­вые (ВЖУ-100-1.6, ВЖУ-150-6.4), турбинные (Турбоквант, НОРД-М-100-25), ультразвуковые счетчики.

Для учета нефтепродуктов в резервуарах применяют объемно-массовый статический и гидростатический методы.

При статическом методе коммерческого учета необходим комп­лекс приборов измерения уровня, средней температуры и средст­ва для отбора пробы нефтепродукта. В устройствах для из мере­ния уровня чаще всего встречаются приборы поплавкового или буйкового типа. Эти приборы предназначались для оперативного контроля за наличием нефтепродуктов в вертикальных резер-

Рис. 6.2. Схема работы уровнемера типа УДУ:

1— стальная закаленная лента; 2 — барабан; 3 — ролик; 4 — отсчетный механизм; 5 — гидрозатвор; 6 — ролик; 7 — устройство для натяжения струн; 8 — направляющие струны; 9 — мерная лента; 10 — поплавок;

11 — груз

вуа­рах. Они имеют указатели уровня поплавкового типа (рис. 6.2) УДУ-2, УДУ-5, УДУ-10.

В последние два десятилетия на предприятиях нефтепродуктообеспечения стали внедряться автоматизированные системы изме­рения и учета количества нефтепродуктов в резервуарных парках. Это системы «Радиус-М», «Кор-Вол», «Квант», АСУН УИР и др.

Перспективными современными информационно-измеритель­ными системами (ИИС) определения количества топлива в резер­вуарах являются радиолокационные, емкостные, магнитострикционные системы.

Радиолокационный принцип измерений применяется в уровне­мере информационно-измерительной системы «Зонд-01», емкост­ной — в уровнемере автоматизированной системы учета количест­ва нефтепродуктов АСУН УИР, магнитострикционный — в ИИС на базе уровнемеров «Струна-М» и УМП-01.

ИИС на базе радиолокационного уровнемера «Зонд-01» реко­мендуется использовать на вертикальных резервуарах вместимос­тью от 2000 до 10 000 м³ для светлых и темных нефтепродуктов. Эта система позволяет вести замер уровней нефтепродукта и подтовар­ной воды в резервуаре, температуры и плотности жидкости.

В радиолокационной системе измерения производят за счет ре­гистрации отраженных от поверхности нефтепродукта эхосигналов микроволновой частоты и расчете уровня по задержке отраженного сигнала. Обслуживание таких систем не представляет особых труд­ностей, так как в них отсутствуют движущиеся части.

На аналогичном принципе работают ультразвуковые системы, также регистрирующие отраженные сигналы. Однако на точность измерения с помощью ультразвуковых систем оказывают небла­гоприятные влияние пары, скапливающиеся над нефтепродуктом в резервуаре.

Электрические ИИС или «измерительные кабели». Подразумевает наличие ка­беля, проходящего от крыши к днищу резервуара, в кабеле монти­руется датчик уровня и датчик сопротивления для измерения сред­ней температуры нефтепродукта. К числу основных измерительных устройств кабельного типа относятся:

• емкостные – измеряют колебания электрической емкости меж­ду датчиком и корпусом резервуара;

• индуктивные – измерение уровня осуществляется за счет регист­рации изменений индуктивности катушки, смонтированной в по­плавке, поднимающемся и опускающемся при изменении уровня;

• сопротивления – регистрируется электрическое сопротивление либо отдельных участков кабеля, либо хромоникелевой солено­идной катушки, намотанной на стальной сердечник и покрытой тефлоном;

• магнитострикционные – измеряется время движения ультра­звуковой волны через волновод из ферромагнитного материала, выполняющего роль датчика плотности. Такие системы позволя­ют измерять не только плотность и температуру нефтепродук­та, но и вести его учет в единицах массы. Магнитострикцион­ный уровнемер обладает высокой точностью измерения (масса до 0,5 %) вследствие фактической независимости его от темпера­турных и других внешних воздействий.

Хорошей альтернативой для замены морально и физически уста­ревших и ненадежных систем измерения уровня в резервуарах на основе поплавковых (буйковых) уровнемеров являются радар­ные уровнемеры УЛМ-11 и УЛМ-31. Благодаря отсутствию контакта с нефтепродуктом и движущихся частей радарные уровнемеры являются более надежным устройством, чем уровнемеры, работаю­щие на контактном принципе. Точность измерений и надежность работы этих устройств не зависит от состояния окружающей сре­ды, колебаний температуры и вязкости измеряемого нефтепродук­та. Максимальная ошибка измерения ±1 мм.

Датчики уровня радарного уровнемера устанавливаются снару­жи на крыше резервуара, поэтому нет необходимости в проведении каких-либо работ по доработке резервуара.

Автоматизированная система учета количества нефтепродукта (АСУН УИР) предназначена для светлых нефтепродуктов и обес­печивает измерение их уровня, плотности и температуры, а так­же уровня подтоварной воды, как в вертикальных, так и горизон­тальных резервуарах. Принцип действия уровнемера системы АСУН УИР основан на измерении изменения электрической ем­кости конденсаторов датчиков уровня при их заполнении нефте­продуктом. Принцип действия датчика плотности базируется на измерении выталкивающей силы откалиброванного поплавка, действующей на чувствительный элемент индуктивного преобразо­вателя.

Радиолокационная и емкостная системы имеют низкую погреш­ность в определении уровня (1.. .2 мм), плотности (0,15.. .0,2 %), тем­пературы (0,5 °С) и массы (до 0,5 %).

К новому классу «интеллектуальных» измерительных приборов относится уровнемер «Лазурь-2». Этот прибор позволяет измерять уровень не только жидких, но и вязкопластичных и сыпучих про­дуктов с высокой точностью. Принцип действия прибора основан на отражении модулированного лазерного излучения от границы раздела жидкой (твердой) и газообразной сред с последующим ана­лизом фазы отраженного луча. В приборе предусмотрена возмож­ность подключения термометров сопротивления, термопар, датчи­ков предельного уровня и т. д. Уровнемер «Лазурь-2» имеет точность измерения ±1 мм.

На базе уровнемера «Лазурь-2» может быть построена система непрерывного контроля емкостей удаленных от места определения на десятки километров и поможет оперативно управлять их работой, устранить переполнение или недолив, облегчить труд персона­ла благодаря дистанционной оперативной связи.

В последнее десятилетие в России одной из перспективных яв­ляется система измерения уровня нефтепродуктов в резервуарах типа УИУС-300. Эта система разработана в объединении «Свердловскнефтепродукт» и основана на использовании высокочастот­ных геодезических светодальномеров.

СКВ «Транснефтеавтоматика» разработало и изготовило датчи­ки, используемые в многофункциональных приборах систем ком­мерческого учета на основе волоконно-оптических резонаторов для определения уровня, плотности, температуры и массы нефтепро­дукта в резервуаре.

В настоящее время, как в России, так и в мире широкое приме­нение находят гидростатические системы измерения массы, объе­ма и уровня жидкости в резервуарах с атмосферным или избыточ­ным давлением.

Одной из таких систем, обеспечивающей решение всех задач коммерческого учета, является двухступенчатая информационно-измерительная система «Радиус» и «Кор-Вол».

Первая ступень включает в себя объекты контроля – резервуары с установленными в них щелевыми преобразователями и аппарату­ру пьезометрического измерения гидростатического давления про­дукта в резервуарах. Аппаратура системы «Радиус» измеряет массу жидкости в резервуарах пьезометрическим способом, т. е. опреде­ляет массу жидкости по гидростатическому давлению. Причем из­меряет не непосредственно гидростатическое давление жидкости, а равное ему пневматическое. ИИС «Радиус» имеет погрешность из­мерения массы жидкости при погрешности 0,2 % калибровки резер­вуара не более 0,5 % и может одновременно обслуживать 10 резер­вуаров.