Способ калибровки резервуаров
Изобретение может быть использовано на топливных складах или нефтебазах, осуществляющих прием, хранение и отпуск нефтепродуктов. Калибровку резервуара, заполненного нефтепродуктом (НП) до эксплуатационного уровня, в условиях штатной работы непосредственно на нефтяных базах или топливораздаточных станциях проводят в режиме слива топлива через высокоточные топливораздаточные колонки (ТРК) до величины уровня, минимально возможной в эксплуатации. После отпуска каждой порции НП определяют объем резервуара на уровне слива. Поправку объема НП, отпущенного из ТРК, на фактически отпущенный объем из резервуара определяют с учетом разницы температур НП, измеряемых на выходе из резервуара и из ВТРК. Изобретение обеспечивает повышение точности калибровки, возможность частичной калибровки резервуаров. 4 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на топливных складах или нефтебазах, осуществляющих операции приема, хранения и отпуска нефтепродуктов.
Известно устройство (см., например, описание к авторскому свидетельству №1328681. Опубл. 07.08.87. Бюл. №29) для калибровки резервуаров, состоящее из резервуара, пневмосистемы, центробежного насоса, дросселя регулирования расхода со смотровым устройством, расходомера, трехходового крана, образцового мерника, уровнемера с поплавком, блоки управления, питания и вычисления. Однако это устройство не позволяет производить учет возможных деформаций корпуса резервуара.
Устройство также отличается избыточными материальными затратами. Исключается возможность отпуска нефтепродуктов и штатной работы автозаправочных станций (АЭС) и нефтяных баз (НБ). Точность измерений падает в процессе эксплуатации и предполагает повторение этой операции через определенное время. Низка метрологическая стабильность при смене сезонов. Не учитывается разность температур внутри резервуара и на выходе топливораздаточных колонок (ТРК), что в свою очередь влияет на точность градуировки резервуаров.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ калибровки резервуаров (см. патент РФ №2178153, публ. 10.01.2002 год, бюл. №1), включающий введение в вычислительный блок исходных данных резервуара, условий эксплуатации, использование в качестве рабочей жидкости нефтепродуктов, отпуск нефтепродукта из резервуара порциями через топливораздаточные колонки (ТРК) в штатном режиме эксплуатации до величины уровня, соответствующей ее минимальному значению в резервуаре, через интервалы успокоения отпускаемого нефтепродукта, измерение параметров и расчет калибровки резервуара с учетом температуры нефтепродукта на топливораздаточной колонке (ТРК) с последующей корректировкой объема отпуска, уточнение калибровочных характеристик с помощью мерников.
Известный способ калибровки предусматривает заполнение резервуара до максимальной величины взлива.
Заполнение резервуара нефтепродуктом до величины максимального взлива и отпуск нефтепродукта с операциями градуировки до величины уровня, соответствующей минимальному значению нефтепродукта в резервуаре, повторяют не менее 3-5 раз.
Уточнение характеристик с помощью образцовых мерников производят ежесменно.
Калибровку проводят одновременно нескольких или всех резервуаров, находящихся в эксплуатации автозаправочных станции (АЗС) или нефтебаз (НБ) и работе всех или нескольких топливораздаточных колонок или автоматизированного стояка налива (АСН) и их сочетании.
Известные способы имеют ряд существенных недостатков:
Все основные способы предполагают калибровку резервуаров наливом от пустого резервуара до максимального уровня.
На большинстве топливных складов в связи с подорожанием нефтепродуктов ограничены их запасы и не всегда резервуары наполняются до максимального уровня и с другой стороны в рабочих резервуарах отсутствие нефтепродукта может быть лишь при его ремонте, чистке и т.д. Поэтому калибровка должна производиться в рабочих режимах функционирования топливных складов, т.е. с использованием штатных топливораздаточных колонок (ТРК), использования для калибровки штатных нефтепродуктов. Все операции калибровки должны осуществляться в режиме слива из резервуара.
Калибровка больших резервуаров 2000 м3, 5000 м3, и более при их заполнении из топливораздаточных колонок будет занимать длительное время, а ее повторение 3-5 раз вообще трудно совместить со штатной работой топливной базы.
Невысокая точность штатных ТРК-погрешность при отпуске по объему ±0,25%.
Использование нескольких ТРК потребует многократное использование образцового мерника для снижения погрешности калибровки.
Необходимо уточнять объемы нефтепродукта (НП), отпущенного ТРК, и объемы НП, слитого с резервуара. В связи с этим корректировка температур в ТРК и на уровне слива из резервуара должна проводиться отдельно по каждой ТРК (с учетом места установки).
Технической задачей изобретения является проведение калибровки резервуаров топливной базы или автозаправочных станций с высокой точностью с использованием штатного оборудования базы или станций.
Техническая задача достигается тем, что в способе калибровки резервуаров, включающем введение в вычислительный блок исходных данных резервуара, условий эксплуатации, использование в качестве рабочей жидкости нефтепродуктов, отпуск нефтепродукта из резервуара порциями через топливораздаточные колонки (ТРК) в штатном режиме эксплуатации до величины уровня, соответствующей ее минимальному значению в резервуаре, через интервалы успокоения отпускаемого нефтепродукта, измерение параметров и расчет калибровки резервуара с учетом температуры нефтепродукта на топливораздаточной колонке (ТРК) с последующей корректировкой объема отпуска, уточнение калибровочных характеристик с помощью мерников, калибровку резервуара проводят при заполненном нефтепродуктом до любого эксплуатационного уровня резервуаре в условиях штатной работы нефтяных баз или автозаправочных станций, для чего первоначально посредством вычислительного блока по калибровочным таблицам резервуара определяют объем резервуара на уровне, соответствующем близкому к максимальному эксплуатационному, считают этот уровень исходным, затем осуществляют отпуск нефтепродукта из резервуара через высокоточные топливораздаточные колонки до величины уровня, соответствующей минимально возможной в эксплуатации, по калибровочным таблицам резервуара посредством вычислительного блока определяют объем резервуара на этом уровне, после отпуска каждой порции нефтепродукта измеряют параметры и проводят расчет калибровки резервуара по формуле
где Vp - объем резервуара;
Vmpk - объем нефтепродукта, отпущенный из топливораздаточной колонки;
- относительный объем нефтепродукта, отпущенный из резервуара и топливораздаточной колонки,
относительный объем определяют как отношение объема нефтепродукта, отпущенного из резервуара, к объему нефтепродукта, отпущенного из топливораздаточной колонки, осуществляют поправку объема нефтепродукта, отпущенного из топливораздаточной колонки, на фактически отпущенный объем из резервуара с учетом разницы температур нефтепродукта, измеряемых на выходе из топливораздаточной колонки и резервуара, для чего в каждой топливораздаточной колонке посредством датчиков температуры, высокоточного плотномера и прошедшего селективный отбор объемного счетчика измеряют температуру, плотность и объем нефтепродукта, по известной формуле рассчитывают массу нефтепродукта при отпуске из топливораздаточной колонки, затем по расчетным таблицам вычислительного блока осуществляют перерасчет измеренной плотности, определяя стандартное значение плотности и с учетом массы нефтепродукта величину объема при стандартной температуре t=20°C, полученное стандартное значение объема используют при расчете объема нефтепродукта, отпущенного из резервуара при температуре нефтепродукта на выходе из него, операцию отпуска нефтепродукта с последующей калибровкой повторяют до достижения величины уровня, соответствующей минимальной эксплуатационной, полученные результаты вычислений объема суммируют, определяя объем резервуара или объем его части, затем проводят сравнение старых данных на уровне, близком к минимально возможному эксплуатационному, и новых при одной высоте уровня налива по автоматизированной системе, и приводят в соответствие полученные результаты, при этом, если объем нефтепродукта больше, чем по старой калибровке, то объем на данном уровне оставляют по данным старой калибровки, а все данные, полученные в результате калибровки, уменьшают на разность объемов по старой и новой калибровке, или, если объем нефтепродукта меньше, чем по старой калибровке, оставляют данные на уровне, соответствующем минимальному возможному в эксплуатационных условиях, по старой калибровке, а все данные новой калибровки увеличивают на разность объема по старой и новой калибровке, одновременно в процессе калибровки несколько раз производят определение погрешности каждой топливораздаточной колонки по образцовому мернику, вычисляют среднеквадратичную погрешность колонки по объему и на эту величину производят электронную юстировку колонки.
При калибровке используют высокоточные топливораздаточные колонки с погрешностью по объему ±0,15%, прошедшие селективный селективный отбор объемные счетчики с погрешностью 0,08-0,15%, образцовый мерник повышенной точности с погрешностью по объему ±0,05-±0,06% и по массе ±0,04-0,05%.
В качестве резервуаров используют топливные баки или цистерны.
Предлагаемый способ калибровки резервуаров осуществляют следующим образом.
Способ калибровки резервуаров включает в себя автоматизированную систему учета нефтепродуктов в вертикальных и горизонтальных резервуарах (например «Гамма» УИП 9602). В этом случае система учета нефтепродукта в резервуаре содержит калибровочные таблицы резервуара, определения уровней на которых осуществляется калибровка, измерение параметров с учетом температуры заполняемой жидкости. Датчики уровня должны быть расположены не менее чем через 20÷40 мм, а устройство слива с заполненного резервуара является одной или несколькими высокоточными топливораздаточными колонками. Это позволяет выполнять калибровку резервуара до определенной высоты (если он редко заполняется полностью), а также при сливе НП возможна частичная калибровка резервуара в диапазоне наиболее употребляемых уровней (max и min). Если же имеется технологическая возможность, то производится полная калибровка резервуаров.
Особенностью предлагаемого способа является калибровка только в режиме слива, тогда как налив в резервуаре осуществляется из железнодорожных цистерн с высокой производительностью (до 60 т/час и выше) и не позволяет в это время производить калибровку резервуаров.
Калибровка производится на рабочем нефтепродукте в период эксплуатации резервуаров непосредственно на нефтяных базах или автозаправочных станциях в режиме слива топлива из резервуара через высокоточные топливораздаточные колонки. В связи с тем, что заполнение резервуара связано с лимитами запаса топлива в тоннах (или в сутках потребления), то на многих топливных базах полное заполнение резервуара невозможно. Поэтому предусматривается возможность частичной калибровки резервуара, когда резервуар заполняется до уровня, близкого к максимальному эксплуатационному, а затем в режиме слива происходит его снижение до уровня, близкого к минимальному в эксплуатационных условиях. В вычислительном блоке системы фиксируется показания счетчиков топливораздаточных колонок, работающих с резервуаром, в котором осуществляется калибровка.
Пусть в режиме эксплуатации резервуара его наполнение достигает 1000 м3, а минимальный запас составляет 200 м3 нефтепродукта (дизельного топлива).
По калибровочным таблицам резервуара (старым) определяется объем резервуара на уровне, соответствующим 1000 м3 нефтепродукта. Считаем это значение уровня исходным. Далее проводим калибровку по порциям, обеспечивающим изменение уровня на 20-40 мм с последующим периодом успокоения при достижении минимально возможного в эксплуатации наличия 200 м3 НП отмечаем уровень (по старой калибровке).
При этом поправка объема, отпущенного из ТРК на фактически отпущенный объем из резервуара, определяется с учетом разницы температур НП на выходе из резервуара и из ТРК.
В большинстве известных случаев отпускают топливо по объему с погрешностью 0,25%. Измерение массы ведется с учетом измерения плотности при различных фактических температурах нефтепродукта в резервуаре. Различные климатические условия, время нахождения нефтепродукта в резервуаре, температура нефтепродукта при его сливе в резервуар влияют на изменение плотности в резервуаре, а также на правильность определения массы нефтепродукта. При хранении нефтепродукта масса его остается постоянной. При сливе и наливе уровень нефтепродукта понижается (повышается). Измерение объема производится с относительно высокой точностью, а диапазон температур, и соответственно, плотность нефтепродукта (средняя), измеряемая несколькими датчиками, дает на этих режимах существенную погрешность при расчете массы, которую определяют по формуле с учетом значений объема, температуры и плотности.
Поэтому учет изменения массы нефтепродукта должен производиться с учетом изменения объема, как и в случаях хранения, а плотность нефтепродукта должна определяться на уровне слива (налива) по одному датчику плотности. Этот фактор особенно важен, когда производится калибровка резервуаров топливных баз или автозаправочных станций.
В предлагаемом способе осуществляют корректировку отпущенного из резервуара объема (поправка объема, отпущенного из ТРК на фактически отпущенный объем из резервуара, определяется с учетом разницы температур НП на выходе из резервуара и из ТРК), для чего проводят следующие операции:
Объем топлива, отпускаемый из топливораздаточной колонки, определяется по формуле
где Vt mpк - объем нефтепродукта, отпущенный из ТРК при температуре t mpк;
V20 - объем нефтепродукта при стандартной температуре 20°С;
β - коэффициент объемного расширения нефтепродукта, 1/°С;
tmpк - температура нефтепродукта на выходе из ТРК.
Объем топлива, отпущенного из резервуара, определяется по формуле
где Vtp - объем нефтепродукта, отпущенный из резервуара при температуре tp;
V20 - объем нефтепродукта при стандартной температуре 20°С;
tp - температура нефтепродукта на уровне его выхода из резервуара.
Относительный объем нефтепродукта (
), отпущенный из резервуара и ТРК, определяется по формуле
При калибровке резервуара вводим данные объемного расхода по ТРК с учетом температурной корректировки
Если плотномер установлен на некотором удалении от резервуара в трубопроводе, снабжающем ТРК, тогда с учетом изменения температуры до места установки плотномера замер температуры нефтепродукта производится с небольшой задержкой в 1-2 сек.
После проведения калибровки производим сравнение старых данных на уровне, соответствующем V=200 м3 и новых (при одной высоте уровня налива по автоматизированной системе.
Есть два варианта показаний для этой высоты взлива по данным новой калибровки:
1. Объем нефтепродукта больше, чем по старой калибровке. В этом случае объем на данном уровне оставляем по данным старой калибровке, а все данные, полученные в результате калибровки, уменьшаем на разность объемов по старой и новой калибровке;
2. Объем нефтепродукта меньше, чем по старой калибровке, оставляем данные на уровне, соответствующем 200 м по старой калибровке, а все данные новой калибровки увеличиваем на разность объема по старой и новой калибровке.
Во время проведения калибровки резервуара несколько раз (3 или 4) производится определения погрешности ТРК по образцовому мернику. Замеры осуществляют с помощью образцового мерника повышенной точности с погрешностью по объему ±0,05-±0,06% и по массе ±0,04-0,05%.
Затем вычисляется среднеквадратичная погрешность ТРК по объему и на эту величину производится электронная юстировка колонки.
По результатам поверки ТРК образцовым мерником производят электронную юстировку погрешности по средней величине погрешности по мернику
где δvcp - средняя погрешность ТРК по объему;
δv1...δvn - погрешность объемного налива ТРК при различных измерениях;
n - количество измерений.
Если погрешность встречается с разными знаками, это учитывается при юстировке.
В процессе калибровки несколько раз производят определение погрешности каждой топливораздаточной колонки по образцовому мернику, вычисляют среднеквадратичную погрешность колонки по объему и на эту величину производят электронную юстировку колонки.
Допустим, при наливе трех доз нефтепродуктов и ТРК погрешности объема, определенные с помощью образцового мерника, составили соответственно +0,11%; +0,09%; +0, 09%.
Находим среднюю погрешность измерения объема в трех опытах
Считаем точность юстировки, например, равной 0,01% по объему. Проводим юстировку на -0,09%, тогда остаточная средняя погрешность после юстировки составит δνcp=0,0967-0,09=0,007%. То есть фактическая погрешность измерения по объему после юстировки составит 0,007%, что гарантирует высокую точность проведения калибровки.
В эксперименте на другом изделии (ТРК) погрешности измерения объема составили соответственно -0,02%;+0,01%;+0,03%.
Проведем юстировку со снижения объема на 0,01%. Тогда фактическая средняя погрешность измерения объема составит 0,0033%.
С учетом использования высокоточных топливораздаточных колонок можно проводить регулярную поверку ВТРК образцовым мерником с использованием автоматической юстировки по осредненной погрешности. Основная погрешность ВТРК может быть доведена до 0,01÷0,02% по объему. Одновременно обязательной процедурой является приведение объема ТРК к объему в резервуаре с учетом разности температур НП на выходе из резервуара и на выходе из ТРК.
Таким образом, проведение юстировки ТРК является неотъемлемой частью предлагаемого способа калибровки.
В процессе калибровки проводят отпуск нефтепродукта из резервуара через высокоточные топливораздаточные колонки (ВТРК) с погрешностью по объему ±0,15%.
Измерение объема при отпуске из ВТРК осуществляют прошедшим селективный отбор объемным счетчиком с погрешностью 0,08-0,15%.
При проведении селективного отбора объемных счетчиков изготавливают партию объемных счетчиков, каждый из которых подвергают испытанию на погрешность, затем, учитывая общий диапазон погрешностей от 0,08-0,25%, выделяют группу объемных счетчиков с погрешностью 0,08-0,15%.
Таким образом, преимущество предлагаемого способа следующее:
1. Использование высокоточных топливораздаточных колонок.
2. Возможность использования мерника повышенной точности.
3. Во время калибровки неоднократное измерение погрешности фактических измерений по объему, и по результатам измерений проведение юстировки с учетом средней погрешности.
4. Более точное измерение плотности и температуры нефтепродукта на выходе из резервуара.
5. Определение погрешности калибровки.
6. Возможность частичной калибровки (меняются данные только в зоне калибровки).
7. Возможна калибровка баков тепловозов (после предварительной очистки и пропарки), а также автомобильных цистерн. Калибровка производится в режиме налива.
1. Способ калибровки резервуаров, включающий введение в вычислительный блок исходных данных резервуара, условий эксплуатации, использование в качестве рабочей жидкости нефтепродуктов, отпуск нефтепродукта из резервуара порциями через топливораздаточные колонки в штатном режиме эксплуатации до величины уровня, соответствующей ее минимальному значению в резервуаре, через интервалы успокоения отпускаемого нефтепродукта, измерение параметров и расчет калибровки резервуара с учетом температуры нефтепродукта на топливораздаточной колонке с последующей корректировкой объема отпуска, уточнение калибровочных (градуировочных) характеристик с помощью мерников, отличающийся тем, что калибровку резервуара проводят при заполненном нефтепродуктом до любого эксплуатационного уровня резервуаре в условиях штатной работы нефтяных баз или автозаправочных станций, для чего первоначально посредством вычислительного блока по калибровочным таблицам резервуара определяют объем резервуара на уровне, соответствующем близкому к максимальному эксплуатационному, считают этот уровень исходным, затем осуществляют отпуск нефтепродукта из резервуара через высокоточные топливораздаточные колонки до величины уровня, соответствующей минимально возможной в эксплуатации, по калибровочным таблицам резервуара посредством вычислительного блока определяют объем резервуара на этом уровне, после отпуска каждой порции нефтепродукта измеряют параметры и проводят расчет калибровки резервуара по формуле
где Vp - объем резервуара;
Vmpk - объем нефтепродукта, отпущенный из топливораздаточной колонки;
- относительный объем нефтепродукта, отпущенный из резервуара и топливораздаточной колонки,
относительный объем определяют, как отношение объема нефтепродукта, отпущенного из резервуара, к объему нефтепродукта, отпущенного из топливораздаточной колонки, при этом осуществляют поправку объема нефтепродукта, отпущенного из топливораздаточной колонки, на фактически отпущенный объем из резервуара с учетом разницы температур нефтепродукта, измеряемых на выходе из топливораздаточной колонки и резервуара, для чего в каждой топливораздаточной колонке посредством датчиков температуры, высокоточного плотномера и прошедшего селективный отбор объемного счетчика измеряют температуру, плотность и объем нефтепродукта, по известной формуле рассчитывают массу нефтепродукта при отпуске из топливораздаточной колонки, затем по расчетным таблицам вычислительного блока осуществляют перерасчет измеренной плотности, определяя стандартное значение плотности и с учетом массы нефтепродукта величину объема при стандартной температуре t=20°C, полученное стандартное значение объема используют при расчете объема нефтепродукта, отпущенного из резервуара при температуре нефтепродукта на выходе из него, операцию отпуска нефтепродукта с последующей калибровкой повторяют до достижения величины уровня, соответствующей минимальной эксплуатационной, полученные результаты вычислений объема суммируют, определяя объем резервуара или объем его части, затем проводят сравнение старых данных на уровне, близком к минимально возможному эксплуатационному, и новых при одной высоте уровня налива по автоматизированной системе и приводят в соответствие полученные результаты, при этом, если объем нефтепродукта больше, чем по старой калибровке, то объем на данном уровне оставляют по данным старой калибровки, а все данные, полученные в результате калибровки, уменьшают на разность объемов по старой и новой калибровке, или, если объем нефтепродукта меньше, чем по старой калибровке, оставляют данные на уровне, соответствующем минимальному возможному в эксплуатационных условиях, по старой калибровке, а все данные новой калибровки увеличивают на разность объема по старой и новой калибровке, одновременно в процессе калибровки несколько раз производят определение погрешности каждой топливораздаточной колонки по образцовому мернику, вычисляют среднеквадратичную погрешность колонки по объему и на эту величину производят электронную юстировку колонки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при калибровке используют высокоточные топливораздаточные колонки с погрешностью по объему ±0,15%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при калибровке используют прошедшие селективный отбор объемные счетчики с погрешностью 0,08-0,15%.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при калибровке используют образцовый мерник повышенной точности с погрешностью по объему ±0,05-±0,06% и по массе ±0,04-0,05%.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при калибровке в качестве резервуаров используют топливные баки тепловозов или автомобильные цистерны.
