Построение систем измерения количества нефти и нефтепродуктов в современных условиях

размер шрифта: Aa | Aa
30.01.2009 00:40
Современные тенденции в развитии систем сбора, обработки информации и управления все более широко внедряются и в традиционно консервативные области измерений, каким является коммерческий учет нефти и нефтепродуктов.
По существу архитектура большинства вновь проектируемых узлов учета все еще базируется на принципах и оборудовании заложенных в 70-е годы прошлого столетия, притом, что за это время сменилось не одно поколение приборов и систем измерений. Современные тенденции в автоматизации диктуют и новые подходы к развитию измерительных систем учета жидких углеводородов. В настоящей статье рассматривается архитектура узлов учета нового поколения, приводится сравнительный анализ с традиционными измерительными системами.

ТрадиционныЙ узел учета, состоит, как правило, из следующих блоков и элементов:
- блока измерительных линий -состоящего, как правило, из 3 линий (рабочей, резервной и контрольной), включающие в себя фильтры, турбинные преобразователи расхода (ТПР), прямые участки до и после ТПР, струевыпрямители, запорную арматуру, датчики давления и температуры, клапаны регулирования расхода и пр.;
-    блока контроля качества, в состав которого входят по 2 поточных плотномера и вискозиметра, автоматические пробоотборники и пробосборники, датчики давления и температуры, насосы, термостаты, сигнализаторы загазованности и пожара и пр.;
-    вторичной аппаратуры и блока обработки информации;
-    кроме того в состав узла учета входят про-боотборное устройство, стационарная поверочная установка (или предусмотрено подключение передвижной поверочной установки), сигнализатор содержания свободного газа, образцовые средства измерений для плотномеров и вискозиметров, дополнительные средства измерений.
Современные требования  к средствам и системам измерения включают:
-    средства измерения являются "интеллектуальными" - не только измеряют, но и обрабатывают информацию, современные полевые приборы являются "серверами" данных;
-    полевые приборы многофункциональны, осуществляют измерения всех необходимых параметров в одной точке;
-    передача информации от полевых приборов к системе осуществляется посредством цифровых протоколов, позволяющих передавать значительные массивы информации и исключающих дополнительные погрешности, связанные с передачей и преобразованием измеряемых параметров;
-    система измерения должна обеспечивать возможность приема не отдельных физических сигналов от каждого средства измерения, а получать и обрабатывать массивы
 
информации от "интеллектуальных" приборов. В качестве подобной системы измерения количества нефти и нефтепродуктов отвечающей мировым тенденциям в области приборостроения и автоматизации и удовлетворяющей требованиям, предъявляемым к товарно-коммерческим операциям, приводится автоматизированный узел учета нового поколения, основанный на применении корио-лисовых расходомеров, компакт-прувера и системы обработки информации и управления. Такой узел учета по сравнению с традиционным имеет следующие преимущества: Многофункциональность. Кориолисов расходомер одновременно измеряет в одном месте и выдает информацию по мгновенному и суммарному массовому расходу, мгновенному и суммарному объемному расходу, плотности, температуре при рабочих условиях, а также диагностическую и служебную информацию. При традиционных средствах измерения, точки измерения расхода и плотности разнесены и для приведения к одинаковым условиям измерения требуются дополнительные датчики давления и температуры. Прямое измерение массового расхода. В соответствии с действующими нормативными документами для товарно-коммерческих расчетов приемо-сдаточные операции осуществляются в единицах массы. Кориолисов расходомер осуществляет прямое измерение массового расхода, все остальные типы расходомеров (например, турбинные, ультразвуковые и PD-метры) применяемые при коммерческом учете используют объемный принцип измерения расхода, то есть метод измерения массового расхода являются косвенным, что приводит к использованию дополнительного оборудования и как следствие возникновению дополнительных погрешностей измерения. Метрологические характеристики. Суммарная погрешность узла учета по массе брутто будет определяться только погрешностью массового расходомера, и она составит 0,1 % ± стабильность нуля по массе брутто. В случае применения объемного расходомера (турбинного, роторного или ультразвукового) суммарная погрешность по массе брутто складывается из погрешностей расходомера, плотномера, вискозиметра, датчиков давления и температуры на измерительных линиях. И для того, чтобы уложится в нормируемую СТ РК 2.26-2003 погрешность по массе брутто 0.25% зачастую приходится прибегать к искусственным методам, как например, уменьшение рабочего диапазона измерения объемного счетчика. Невосприимчивость к изменениям рабочей среды. На показания кориолисового расходомера не влияют изменения вязкости, плотности, профиля скоростей по сравнению с объемными расходомерами. Кориолисовые расходомеры также в меньшей степени подвержены различным отложениям (благодаря постоянной вибрации измерительных трубок), даже при наличии отложений (парафины, битумы, смолы) кориолисовы расходомеры не требуют проведения внеочередной поверки, так как отложения никоим образом не влияют на коэффициент расхода (масс-фактор). С применением кориолисового расходомера исчезает проблема "раскрутки" - тенденция к увеличению импульс-фактора при непрерывной работе турбинного преобразователя расхода, проблема характерная для ТПР всех ведущих мировых производителей, в том числе и с геликоидным ротором. Надежность. Кориолисов расходомер не имеет движущихся частей, попадание механических частиц и свободного газа не приводит к повреждению сенсора, как это может иметь место в случае турбинных и объемных расходомеров. В связи с отсутствием дополнительного оборудования сопутствующего объемным расходомерам (фильтры, струевыпрямители, плотномеры, вискозиметры и т. п.) увеличивается общее время наработки на отказ для узла учета в целом.
Минимум технического обслуживания. В связи с долговременной стабильностью нормативных метрологических характеристик, отсутствием необходимости в ремонте и в запасных частях кориолисового расходомера нет необходимости во внеочередных поверках и в периодическом монтаже-демонтаже для профилактического обслуживания. Для рассматриваемого узла учета поверке подлежат только 2 расходомера. Система верхнего уровня получает информацию по интеллектуальному протоколу, не использует измерительные каналы и поэтому по существу является информационно-вычислительной, а не информационно-измерительной и не вносит дополнительных погрешностей в измерение. Для стандартного же узла учета с использованием объемного расходомера поверке подлежит следующее оборудование: 3 расходомера, 4 датчика давления и 4 датчика температуры, 2 плотномера, 2 вискозиметра, 1 компьютер расхода. Таким образом использование массовых расходомеров существенно понижает трудоемкость и затраты связанные с проведением поверочных работ. Минимальная стоимость дополнительного оборудования. Отсутствует необходимость в прямых участках, струевыпрямителях, блоках качества с плотномерами, вискозиметрами, насосами, промывочным оборудованием, в датчиках давления, температуры, детекторах загазованности, пожароопасности и т. п. Ниже приводится список дополнительного оборудования для узла учета нефти на основе турбинного, ультразвукового расходомера или PD-метра:
Фильтры: В отличие от массового кориолисо-ва расходомера попадание механических примесей в турбинный расходомер (ТПР) может привести к поломке элементов крыльчатки, поэтому наличие фильтра перед турбинным расходомером обязательно. Струевыпрямители: На работу турбинного и ультразвукового расходомеров существенным образом влияет профиль скоростей потока, и поэтому для сокращения прямых участков трубопровода требуется струевыпрямитель. На метрологические характеристики кориолисо-ва расходомера профиль скоростей потока не влияет, поэтому струевыпрямители не входят в комплект поставки кориолисова расходомера.
Вискозиметр: Изменение вязкости влияет на значение импульс-фактора ТПР, а следовательно и на его относительную погрешность -в первую очередь в связи с наличием трущихся частей, поэтому вискозиметр необходим для корректировки К-фактора ТПР по текущему значению вязкости.
Датчик наличия свободного газа: При использовании ТПР датчик свободного газа необходим потому, что наличие свободного газа приводит к резкому раскручиванию крыльчатки ТПР, что приводит к очень большой ошибке определения расхода, так как величина его расчитывается на основании скорости вращения ТПР, кроме того, при предельных скоростях вращения высока вероятность выхода ТПР из строя. Наличие свободного газа, а также других неоднородностей потока (например, сгустки парафина) существенно влияют на погрешность ультразвукового расходомера, поскольку скорость распространения звука зависит от плотности среды. Свободный газ не может привести к поломке кориолисова расходомера, так как у него нет вращающихся частей, при соответствующей конфигурации кориолисов расходомер реагирует на измене-
 
ние плотности и прекращает учет расхода при одновременоом посыле сигнала на компьютер расхода о так называемом "снарядном режиме". Тем самым кориолисов расходомер в данном случае сам является сигнализатором наличия свободного газа в потоке. Фильтры и измерители свободного газа нужны также и для PD-метров. Кроме того цена на запасные части для PD-метров довольно высокая.
Метрологическое обеспечение узла коммерческого учета имеет первостепенное значение. Согласно требованиям СТ РК поверка рабочих средств измерения узла коммерческого учет нефти происходит на месте и на рабочем продукте, при рабочих условиях, таких как температура, давление, вязкость, плотность и состав нефти (наличие механических примесей), учитывается также характер течения и профиль потока (наличие закручивание потока).
Традиционные системы, как правило, имеют в своем составе шаровой стационарный прувер. Для узлов учета с ТПР и другими объемными расходомерами это является необходимым условием, так как из-за большого количества факторов влияющих на изменение характеристик объемного расходомера приходится ежемесячно проводить сличения показаний с образцовой установкой. При этом должна быть решена проблема поверки стационарной поверочной установки, так как из-за больших объемов шарового прувера образцовые мерники не всегда могут быть применимы. Для поверки стационарных поверочных устройств, как правило, используются передвижные поверочные устройства. С точки зрения метрологии - это дополнительное звено при передаче стандарта, привносящее дополнительную погрешность, а организациям, на балансе которых находится узел учета и стационарная поверочная установка, ежегодно приходится решать задачу - где же найти передвижной прувер с более высоким классом точности.
 
Для возможности периодической поверки массовых расходомеров в комплектном узле учета предусматривается подключение компакт-прувера. Небольшие габаритные размеры, вес и широкий диапазон измерений 1000:1 делают возможным установку компакт-прувера на платформе грузовика или прицепа. Это позволяет применять один прувер для нескольких узлов учета, в том числе и с разными типоразмерами расходомеров. Это является особенно актуальным сейчас, когда каждое предприятие, независимо от форм собственности, вступая в товарно-коммерческие отношения, должно устанавливать узлы учета на все входящие и исходящие потоки и приобретение отдельного прувера для каждого узла является экономически неоправданным. Компакт-прувер поверяется по образцовому мернику, который может приобретаться вместе с прувером или отдельно от него. Компакт-прувер со встроенным плотномером и многопараметрическим электронным блоком позволяет проводить поверку как массовых кориолисовых расходомеров, так и объемных счетчиков с пропускной способностью до 4000мЗ/час.
Основываясь на нашем опыте построения систем измерения количества нефти и нефтепродуктов, предложенная архитектура использует последние достижения в области автоматизации и имеет следующие преимущества:
•    Модульный дизайн;
•    Снижение затрат на производство и оборудование;
•    Снижение затрат на обслуживание;
•    Снижение погрешности измерений;
•    Увеличение надежности;
•    Увеличение производственной и экологической безопасности.
АО «КИНГ» оказывает информационно-консультативную поддержку казахстанским предприятиям по построению коммерческих и оперативных систем измерения количества нефти и нефтепродуктов.

 
PDFПечатьE-mail