ООО Нефть Консалт
В начало | Почта
 
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГАЗА
СИСТЕМЫ КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА НЕФТИ И ГАЗА
НАЛИВ/СЛИВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
Поиск

тел./факс:

адрес:



e-mail:
(495) 974-68-85

109044, Москва,
ул. Крутицкий Вал,
д. 3.

info@neftecon.ru


FMS Technologies
 Подробности смотрите здесь.

   
СИСТЕМЫ КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА НЕФТИ И ГАЗА > Общие принципы проектирования систем измерения жидкости


Введение
Точность
Площади
Потеря давления
Стоимость
Составляющие узла учета
Составляющие узла прувера
Средства автоматизации
Обобщение
Заключение



Введение


Цель этой статьи - дать представление о принципах, лежащих в основе проектирования станций измерения жидкости. Ознакомление с этой статьей должно помочь читателю лучше понять основополагающие вопросы этого проектирования, а также разобраться в основных составляющих частях станций измерения жидкости.
Рассмотрение проекта можно разбить на четыре основных пункта: точность, занимаемая площадь, потеря давления, стоимость. Главные составляющие части будут рассмотрены как компоненты измерительного узла, узла прувера и контрольно-измерительной аппаратуры. В большинстве случаев рассмотренные в статье системы измерения жидкости используются для высокоточных измерений при транспортировке продуктов. Обычно такие системы применяются при наливе и сливе танкера или баржи, перекачке в хранилище на нефтебазу, автоматической поставке нефти (автоматические системы высокоточного замера продукта), при загрузке в бункер судна, а также при измерении низкотемпературных сред, таких как сжиженный нефтяной газ или бутан.

Точность


Системы могут быть разработаны на различную степень точности. Она может определяться местными нормами и требованиями к измерению, стандартами конечного пользователя или государственными стандартами, которых конечный пользователь должен строго придерживаться. Общая интенсивность потока в системе может быть точно определена исходя из правильного выбора количества и размеров измерительных линий. Это обеспечит работу расходомеров не только в пределах их проектной мощности, но также и на оптимальном расходе или вблизи него. По требованию заказчика расходомеры выпускаются с улучшенной линейностью, что позволит осуществлять измерения с наивысшей точностью. Также нужно рассмотреть работу расходомеров на низком расходе, чтобы убедиться, что и в этих условиях сохраняется требуемая точность. Условия потока могут потребовать включения в систему измерителей малого расхода для использования их в течение пуска и останова. Вязкость также влияет на точность и на функциональные возможности измерителей. Эта информация обычно содержится в техническом описании расходомера, предоставляемом производителем. Методы и частота поверки оказывают большое влияние на точность системы. Стандарты, по которым проходит поверка, устанавливаются местными или центральными организациями. В состав большинства высокоточных станций по измерению расхода нефти включены некоторые типы стационарных пруверов объема. Исключением могут быть автоматические системы высокоточного замера продукта, которые обычно поверяются мобильными пруверами. Различные типы пруверов, обычно применяемых в обоих случаях, будут описаны позднее. В некоторых случаях требуется, чтобы пруверы малого объема применялись вместе с пруверами большого объема. Прувер малого объема здесь используется в сочетании с образцовым расходомером, чтобы по установленному алгоритму подтверждать точность основного прувера. Частота поверок определяется местными требованиями, изменяющимися условиями и возможным износом из-за продуктов, вызывающих коррозию. Во всех случаях пруверы калибруют и проливают на заводе. К конечному пакету документации должен прилагаться калибровочный сертификат.
Современные микропроцессоры позволяют проводить автоматическую поверку в диалоговом режиме, вычислять фактор счетчика и получать требуемые результаты поверки.
Системы могут включать различные виды компенсации, такие, как температурная компенсация, компенсация по давлению и плотности. Наиболее распространенная - температурная компенсация, которая может быть реализована через механические средства или с помощью современных микропроцессоров потока. Микропроцессоры имеют гораздо большее быстродействие и позволяют загрузить в память формулы, разработанные Американским Нефтяным Институтом. Наличие этих преимуществ обуславливает в конечном итоге более высокую точность измерения.
Тип выбранного счетчика также может повлиять на точность системы. Большинство систем измерения жидкости спроектированы либо под лопастные расходомеры, либо под турбинные.
При окончательном выборе измерителя должны быть рассмотрены следующие условия эксплуатации: расход, измеряемая среда, вязкость, температура, давление и вид обслуживания.

Площади


Если площади под проект ограничены или дороги (как, например, морские платформы), то это должно стать основополагающим фактором при разработке всей системы в целом и выборе основных составляющих. Обычно системы с турбинными расходомерами требуют больших площадей, чем системы с лопастными расходомерами из-за наличия выпрямительных секций до и после расходомера. Однако, есть случаи, когда без турбинных расходомеров обойтись нельзя. Размеры и количество расходомеров влияют на размер всей измерительной линии.
Не только выбор типа прувера но и его дизайн определяют размер узла прувера. Пруверы малого объема требуют наименьших площадей. Другие пруверы (однонаправленные, двунаправленные) для большей компактности могут быть разработаны по принципу двойной петли. Приемная камера поршня может располагаться под углом 900, 450 или прямо. Расположение камеры влияет на высоту и длину узла прувера. В целях экономии занимаемых площадей узел прувера и измерительный узел могут быть разработаны в одном интегральном корпусе. Эта конструкция более дорогостоящая, но если в первую очередь приходится думать о площадях, это может быть наиболее приемлемым для вас решением.

Потеря давления


Потеря давления вытекает в денежные расходы из-за излишней траты энергии и мощности. Увеличение размеров коллекторов, клапанов и счетчиков уменьшит падение давления в системе и на прувере. Обеспечение 100%-го открытия клапанов вместо 70%-го открытия также уменьшит потерю давления. Также можно увеличить размеры фильтров и впускных и выпускных сопел. Размер сетки фильтра также оказывает влияние на падение давления. Для уменьшения добавочного падения давления могут быть разработаны специальные приемные камеры и байпасы. Потеря давления во всей системе в целом должна рассчитываться при максимальном расходе системы, включающей одну поверяемую измерительную линию. Очевидно, что падение давления на прувере также входит в расчет.

Стоимость


Обычно конечный пользователь в первую очередь обсуждает общую стоимость системы. Окончательный выбор уже рассмотренных альтернатив окажет существенное влияние на окончательную стоимость. Стоимость зависит от следующих факторов:

Тип расходомера

Объемные или турбинные расходомеры? Обычно при больших размерах турбинные расходомеры менее дороги, но отвечают ли они другим критериям их применения? Необходимо учитывать увеличение узла учета при выборе турбинных счетчиков.

Тип прувера

В большинстве случаев применяются двунаправленные пруверы. Иногда - пруверы малого объема и однонаправленные. Также нужно рассматривать альтернативы, включающие использование конструкции с двойной петлей или с одинарной.

Компенсация

Степень компенсации (температурной) оказывает влияние на стоимость. Механическая компенсация обходится обычно дешевле, однако этот метод компенсации не обеспечит той точности измерения, которую можно достичь, используя современную электронику. Приходится выбирать между точностью и ценой.

Автоматизация

Обычно, чем больше уровень автоматизации, тем больше начальная стоимость. Однако, использование систем с высоким уровнем автоматизации, вероятно, позволит сэкономить время (время загрузки), рабочую силу, повысить точность, надежность и обеспечит управление с получением более приемлемых и детализированных результатов.

Безопасность

Все, что касается требований по безопасности, включая систему сигнализации, правила эксплуатации сооружений, морских платформ, ограждения и предохранительные клапаны - входит в расчет стоимости.

Транспортировка

Стоит обратить особое внимание на стоимость транспортировки, особенно если есть необходимость в транспортировке морским транспортом. Можно потратить чуть больше денег на проект с тем, чтобы систему можно было разобрать для погрузки - и это значительно уменьшит стоимость всей транспортировки.

Стандартизация

Стандартизация (если у вас более, чем одна система) по размерам расходомера, клапана и типу измерительной аппаратуры может уменьшить количество и стоимость запасных частей.

Другое

Проект может обойтись намного дороже, если включать в него рефленые настилы, проходные дорожки, осветители и мостовые краны. Но эти детали могут сократить расходы в полевых условиях во время пусковых работ, перекалибровки или когда требуется техническое обслуживание большинства составляющих частей.

Составляющие узла учета


Входной и выходной коллектор узла учета используются для соединения с входной и выходной трубной обвязкой. На эти коллекторы приходится полная интенсивность потока в системе, поэтому они должны быть разработаны с расчетом поддержания этого потока. Скорость потока через эти коллекторы поддерживается на уровне не более 13 футов в секунду. Коллекторы могут быть с цельнотянутыми ответвлениями или приварными. Соединения к существующей обвязке должны быть уточнены. Они бывают либо в конце коллектора, либо в центре. Выходной коллектор имеет также соединительный элемент для обратной линии прувера. Для наиболее симметричной системы характерно то, что она должна позволить потоку входить через один конец входного коллектора, а выходить через противоположный конец выходного коллектора. Иногда это носит название конфигурации.
Входной коллектор имеет фланцевые соединения для отдельных измерительных линий. Поток системы делится здесь на 2 или более измерительные линии. Составляющие каждой из них идентичны. Первым компонентом измерительной линии обычно является входной клапан. Этот клапан, как правило, представляет собой шиберную задвижку и его основной задачей является изоляция измерительной линии для технического обслуживания (засорение фильтра, ремонт оборудования и т. д.).
Так как этот клапан используется нечасто, он обычно снабжен ручным управлением. Необязательно, чтобы этот клапан обладал повышенной надежностью, так как для поверки необходима двойная задвижка.
Деаэраторы могут потребоваться, если есть вероятность появления вовлеченного воздуха (тяжелая сырая нефть) или больших порций воздуха, что происходит при завершении слива корабля или накопительного резервуара. Деаэраторы могут быть снабжены перегородками и несколькими выпускными коллекторами. Часть деаэратора с большим диаметром уменьшает скорость продукта, позволяя пузырькам воздуха сосредоточиться на перегородке и подняться в верхнюю часть деаэратора. Отсюда через выпускные коллекторы отделенный воздух выходит наружу.
Фильтры выполняют функцию устройства защиты. Как было упомянуто выше, размеры фильтров и фланцевых соединений могут быть изменены с целью уменьшения потери давления. Если деаэраторы не включены в систему, то выпускной коллектор может быть установлен наверху фильтра. Для таких фильтров подходят различные типы быстрооткрывающихся затворов. С их помощью возможен оперативный доступ к засоренным фильтрам и смена поврежденных сеток фильтров. Для проверки засоренных фильтров можно использовать сигнализаторы дифференциального давления. Обычно на фильтрах находятся дренажные клапаны, так как это нижняя точка системы.
При выборе типа расходомера (лопастные или турбинные) нужно учитывать условия эксплуатации и вид продукта. Если используются турбинные расходомеры, до и после них должны стоять выпрямительные секции. Рекомендуется, как минимум, установка резервного счетного устройства и преобразователя в верхней части расходомеров.
К выбору типа и размера расходомеров следует отнестись очень серьезно, так как вся система строится на основе этого. Размер счетчика (расход) определяет размер прувера. Чтобы увеличить гибкость, диапазон функционирования, а также выиграть в стоимости используют многоканальные измерительные линии. Большинство систем транспортировки продукта снабжены запасной измерительной линией. В случае поломки или технического обслуживания оборудования система может функционировать на максимальном расходе с резервным или запасным расходомером. Запасную измерительную линию следует использовать как во время, так и вне сервисного обслуживания вместе с другими измерительными линиями. После расходомера располагают термометры, манометры и датчики. Их используют для корректировки полного объема и для правильного определения фактора счетчика во время поверки.
Регулирующие клапаны (типа дроссельной заслонки) в измерительной системе служат для нескольких целей. Они обеспечивают работу расходомера в пределах определенного диапазона расхода. Они также обеспечивают растекание потока в равных частях по различным измерительным линиям. При работе с легкими нефтепродуктами, такими, как сжиженный нефтяной газ, эти клапаны поддерживают противодавление с целью предотвратить вскипание.
Каждая измерительная линия имеет соединение с входным коллектором прувера. Только единица измеряемого продукта может пройти за единицу времени через прувер, поэтому коллектор прувера разработан так, чтобы управлять расходом отдельной измерительной линии. После регулирующих клапанов и на входе коллектора прувера расположены двойные задвижки повышенной надежности. Задвижка, расположенная на измерительной линии служит для двух целей. Первая - изолировать измеритель на данной линии для поверки. Вторая (в совокупности с входным клапаном измерительной линии) - изолировать измерительную линию для технического обслуживания. Эта задвижка обычно снабжена электро- или гидроприводом для дистанционного управления, позволяющего проводить автоматическую поверку. Надежность этих задвижек во время поверки может быть проверена благодаря особенности структуры двойной задвижки. Двойная задвижка на входе прувера не позволяет продукту из других линий просачиваться в прувер во время поверки. Если бы это произошло, фактор поверяемого счетчика был бы неверен и, что более вероятно, вы бы не смогли обеспечить повторяемый и приемлемый фактор счетчика.
При разработке узла учета нужно также обратить внимание на следующие моменты: опорную конструкцию, кабельную разводку, кабелепровод, сигнальный кабель, клемные коробки, вспомогательное оборудование (силовое, воздушное, гидравлическое), термо-предохранительные клапаны, подходы и ограждения в виде сеток, дренажную систему. Для транспортировки и установки системы в полевых условиях можно использовать подъемные петли и широкозахватные траверсы. Для согласования с опорной конструкцией на месте установки должны иметься анкерные и болтовые отверстия.

Составляющие узла прувера


Размер прувера определяется исходя из максимального расхода через одну измерительную линию. Пруверы могут быть установлены на узле учета, но обычно их располагают на собственных платформах. Это могут быть полные платформы или полуплатформы. Общим у большинства пруверов являются детектор поршня, шар или поршень, сменные клапаны, а также откалиброванная и аттестованная измерительная секция. На входе и выходе прувера должны иметься средства измерения температуры и давления для ручной или автоматической поверки. Большинство внутрикорпусных деталей прувера имеют особый вид покрытия (такой как эпоксидная смола воздушной осушки) с целью защиты и для облегчения прохождения шара через измерительную секцию. В критических условиях (характер продукта или температура) для этого покрытия может потребоваться специальный материал и обжиг внутренних поверхностей. В верхних и нижних точках пруверов обычно находятся выпускные и дренажные клапаны. Чтобы обеспечить стабильность температуры во время поверки прувер может быть снабжен обогревающей обмоткой или изолирован. При этом, вся трубная обвязка от счетчика до прувера и обратная линия прувера также должна быть изолирована или снабжена обогревающей обмоткой. Ниже перечислены четыре основных типа пруверов, используемых на станциях высокоточного замера продукта:

  • двунаправленные
  • однонаправленные
  • с низкотемпературным поршнем
  • малого объема

    Двунаправленные пруверы могут быть разработаны как прямолинейные, с одиночной или двойной петлей. Эти пруверы имеют четырехходовой кран для изменения потока жидкости и запуска шара в измерительную секцию. Перед детектором поршня предусмотрена площадь разгона для того, чтобы обеспечить надежное закрытие четырехходового крана до того, как шар соприкоснется с первым детектором поршня. Приемная камера поршня обычно расположена под углом 900 к измерительной секции, но также может быть под углом 450 или параллельно ей. При разработке приемной камеры поршня должен быть предусмотрен быстрооткрывающийся затвор для извлечения и осмотра шара. Чтобы не допустить просачивание продукта через шар, его диаметр обычно немного больше, чем внутренний диаметр трубы измерительной секции.
    Однонаправленные пруверы работают по тому же принципу, что и двунаправленные, за исключением того, что продукт течет всегда в одном и том же направлении. Однонаправленные пруверы имеют взаимозаменяемые клапаны для захвата, герметизации и пуска шара.
    Однонаправленный прувер может служить примером уменьшения стоимости при больших размерах счетчика.
    Пруверы с низкотемпературным поршнем (-500С) применяются для замера таких продуктов, как сжиженный нефтяной газ или бутан. Принцип работы тот же, что и у прямолинейных двунаправленных пруверов. Но роль шара выполняет поршень, а трубная обвязка и арматура должны быть из специальных низкотемпературных материалов. В пруверах такого типа приемная камера поршня располагается в одну линию с измерительной секцией и ее диаметр равен диаметру трубы.
    Пруверы малого объема также нашли свое применение в системах высокоточного замера продукта. Они имеют ряд преимуществ, как например, небольшой размер, вес и занимаемая площадь, полная автоматизация и возможность калибровать счетчики различных размеров, имея один такой прувер. Доказано, что морские платформы идеально подходят для использования пруверов малого объема. В этих пруверах используются поршень и оптические или лазерные детекторы поршня.

  • Средства автоматизации


    Средства автоматизации для управления измерительной системой могут быть классифицированы по трем основным типам: локальные, дискретные и полностью автоматизированные.
    Локальные средства автоматизации могут применяться в автоматических системах высокоточного замера продукта. Это оборудование может включать механические или электронные температурные компенсаторы, суммирующие устройства, датчики (для поверки, отбора проб) и принтер для записи текущих результатов. Это должен быть, как правило, автоматический узел, работающий 24 часа в сутки.
    Дискретные средства автоматизации могут быть разработаны на базе КМОП-технологии. В этом случае один прибор отвечает за отдельную функцию. Это приборы должны находиться на панели управления, расположенной в дистанционно-управляемой среде. Панель должна включать систему сигнализации и мнемопанель.
    Этот тип системного контроля иногда называют "полуавтоматическим". Каждый прибор отвечает за одну функцию: один за суммарный объем, один температурную коррекцию, один за управление расходом, один за дозирование и т.д. Клапаны обычно открыты и закрываются нажатием кнопок, расположенных на мнемопанели.
    Большинство применяемых сейчас систем являются полностью автоматизированными. Благодаря усовершенствованию микропроцессоров эти системы способны выполнять такие функции, как:

  • резервирование
  • контроль расхода
  • автоматическая поверка
  • автоматический расчет фактора счетчика
  • линеаризация характеристики счетчика
  • получение соответствующих требованиям заказчика результатов и система сигнализации
  • графическое отображение происходящих процессов
  • связь с другими компьютерными системами
  • повышение надежности и безопасности

    Управление такими системами осуществляется обычно с клавиатуры и дисплея. Приборы, установленные на панели, осуществляют задачу резервирования этой управляющей системы. Обычно требуются два принтера: один для получения результатов и другой для регистрации событий. Система может быть запрограммирована так, что бы в случае срабатывания сигнализации отключилась вся измерительная станция в безопасной последовательности.

  • Обобщение


    Другое оборудование, которое обычно входит в состав измерительной системы - пробоотборник, влагомер, измеритель плотности, насосы и система управления насосами. Перед отгрузкой вся система должна быть протестирована на предприятии-изготовителе. Сюда должны быть включены гидростатические испытания, а также испытания на полном расходе с панелью управления. Документация должна включать структурные схемы, все сертификаты измерения и калибровки и руководства по эксплуатации каждой части оборудования в системе.

    Заключение


    Как видно из вышесказанного, разработка систем измерения жидкости зависит от некоторого ряда факторов. То, что является наиболее важным для одного пользователя, может быть второстепенной проблемой для другого. Даже в системах с одинаковым расходом количество и размеры измерительных линий могут быть различны. Очень важно на этапе спецификации и на ранней стадии разработки сделать правильный выбор и понять, как этот выбор повлияет на разработку системы и в целом на исполнение системы измерения. Вооружившись пониманием этих моментов, вы сможете разработать систему, идеально отвечающую вашим требованиям.

    О компании | Партнеры | Услуги | О ценах | Методология | Форма заказа
    Продвижение сайта, контекстная реклама. Webexpert