Системы измерения в резервуарах КИМЖ
Общие сведения
КИМЖ применяется для автоматического коммерческого учета по массе остатков хранимых жидких продуктов на объектах различных отраслей промышленности, включая нефтехимической, пищевой и транспортной.
КИМЖ обеспечивает решение задач:
- Учетных - составление отчетов по движению топлива, учет работы операторов.
- Контрольных - утечки, прогнозирование утечек, несанкционированный отбор.
- Фискальных - учет приходов и расходов. Сопоставление с документацией. При наличии электронных весов на входе вагонов и автомобилей - автоматизацию и проверку учета.
Уникальность КИМЖ заключается в повышенной точности измерений, как во всём их заявленном диапазоне масс, включая малые значения, так и в заявленном диапазоне температур окружающей среды. Это обеспечивается специализированной динамической системой термостабилизации преобразователей давления прецизионных (далее ПДП), производимых ОАО "Промприбор" (г. Ливны) по ТУ 4381-244-05806720-2011 и математическим алгоритмом обработки полученных данных.
Работа КИМЖ основана на использовании семи патентов РФ №№ 55123, 87797, 87928, 121925, 132194, 137372, 137934.
КИМЖ выполняет следующие функции:
- измерение давлений в придонной и надповерхностной частях резервуара;
- первичную обработку замеров давлений с преобразованием в единицы давления;
- передачу данных на компьютер;
- приём управляющих команд от компьютера;
- расчет и представление актуальной массы жидкого продукта, хранимого в резервуаре;
- хранение архива проведённых измерений.
Программное обеспечение КИМЖ через OPC-сервер полностью интегрируется с программами верхнего уровня, например, SCADA.
Все получаемые данные могут штатно передаваться на удаленные интернет-терминалы Заказчика в режиме реального времени.
Участие в сравнительных испытаниях
В марте 2015 года КИМЖ был задействован в сравнительных испытаниях автоматизированных средств измерений (АСИ)массы хранимого продукта на резервуаре № 6(с понтоном) Тульской нефтебазы ОАО "Туланефтепродукт" входящей в ОАО "НК "Роснефть".
Наряду с КИМЖ привлекалась система TankgaugingEndress+Hauser и ручнойПлот 3Б-1 РУ. Их показания сравнивались с результатами стандартных ручных измерений. Высота взлива менялась от 0,8 м до 9,3 м при соответствующем изменении массы продукта (бензин) от 100 до 1250 тонн.
Сравнение результатов показало, что для высот взлива превышающих уровень всплытия понтона (более 2,1 м при массе продукта более 270 тонн) их относительные погрешности примерно одинаковы и равны 0,15%. На меньших высотах выявилось существенное преимущество КИМЖ. Например, для высоты 1,013 м (масса продукта 131,611 тонн) погрешность КИМЖ составила - 0,24%, погрешность TankgaugingEndress+Hauser - 1,64%, погрешность Плот 3Б-1 РУ - 0,35%. Для высоты 0,853 м (109,993 тонн) эти показатели соответственно равнялись: 0,19%; 1,64% и 0,46%.
Основные технические характеристики
| Наименование | Значение | |
| Климатическое исполнение | У | УХЛ |
| от – 40 °С до + 40 °С | от – 60 °С до + 50 °С | |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения массы (при уровне высоты налива ≥ 45 см) не хуже, % | ± 0,31 | |
| Пределы допускаемой приведённой погрешности используемых ПДП при измерении давления от верхнего предела измерения, % | ±0,1 | |
| Пределы допускаемой относительной погрешности при измерении температуры жидкости, % | ±0,2 | |
| Относительная влажность при t = 30 °С, % | до 95 | |
| Атмосферное давление, кПа | от 84 до 106,7 | |
| Напряжение сетевого питания, В | 220 | |
| Потребляемая мощность от сети на 1 резервуар не более, В•А | 20 | |
| Среднее время восстановления (ремонта) не более, ч | 6 | |
| Установленный срок сохраняемости, лет | 2,5 | |
| Полный средний срок службы не менее, лет | 8 | |
| Диапазон измерения массы, тонн | От 0 до 120 000 (верхний предел масштабируется) | |
Цена
Комплект поставки
1. Преобразователь Давления Прецизионный (ПДП)
Преобразователь Давления Прецизионный (ПДП) (Рис.1) - по одному на каждый резервуар. В некоторых случаях работы с небольшими резервуарами, сгруппированными в непосредственной близости (например, АЗС), возможна поставка ПДП барботажного типа со специальным коммутатором измеряемого давления - по одному на группу резервуаров.
Рис. 1 Различные проекции ПДП КИМЖ (без защитного кожуха)
2. Компьютер с установленным программным обеспечением расчета массы налива жидкости
Компьютер с установленным программным обеспечением расчета массы налива жидкости (Рис.2) - один на резервуарный парк. Поставка компьютера определяется Заказчиком.
Рис. 2 Вид монитора компьютера при работе со стандартным (заводским) программным обеспечением расчета массы налива жидкости. Вариант для 7 резервуаров.
3. Шкаф управления
Шкаф управления (с аварийным источником питания или без, с радиоканалом или без - состав и вид определяется Заказчиком) (Рис.3) - один на резервуарный парк.
Рис. 3 Шкаф управления с аварийным источником питания и радиоканалом
4. Комплект вспомогательного оборудования
Комплект вспомогательного оборудования - кабели, трубки давления и пр. (по согласованию с Заказчиком).
ПРИМЕЧАНИЯ:
- Продукция ОАО Промприбор окрашена в грунт-полимерцинк. По желанию Заказчика за дополнительную плату возможна окраска в любой другой цвет, который необходимо указать при оформлении заказа.
- При необходимости и по согласованию с Заказчиком могут быть поставлены первичные преобразователи измерителя уровня (ИУ) со шкафом управления - по одному на каждый резервуар.
- При необходимости и по согласованию с Заказчиком поставляемый ИУ может обладать опцией определение уровня подтоварной воды в резервуаре, или для этой цели возможна поставка его отдельного измерителя.
- При необходимости и по согласованию с Заказчиком могут быть поставлены датчики перелива резервуара.
Примеры монтажа на резервуарах
Наземный Резервуар Вертикальный Стальной (РВС)
Измерительный блок (ПДП) наземного Резервуара Вертикального Стального (РВС) размещается в пределах его отмостки (Рис. 4), закрепляется анкерными болтами и соединяется медной трубкой со штуцерами снятия давлений (Рис. 5, 6) обычно устанавливаемых на крышках штатных люков/фланцев.
Подземный Резервуар Горизонтальный Стальной (РГС)
Рис. 7 Размещение измерительного блока (ПДП) КИМЖ подземного Резервуара Горизонтального Стального (РГС)
Измерительный блок (ПДП) барботажного типа (см. ниже), подземного Резервуара Горизонтального Стального (РГС) размещается на крышке его верхнего люка, крепится к ней болтами и соединяется медной трубкой со штуцером барботажа (Рис. 7).
Описание алгоритма вычисления массы
Общий случай (резервуар произвольной формы)
В общем случае определение массы состоит из следующих шагов:
- В резервуаре измеряют разницу придонного (Рн) и надповерхостного (Рв) давлений - (Рн - Рв). Эта разница, фактически, равна весу столба жидкости с единичной площадью основания, что позволяет определить массу этого единичного столба - m.
- Одновременно измеряют уровень наполнения, т.е. высоту столба жидкости - Н.
- Поделив эти значения, вычисляют усреднённую плотность (?) жидкости: p = m/H
- По измеренной высоте уровня наполнения Н и градуировочной таблице, которой в соответствии с ГОСТ 8.346-2000 обеспечивается каждый резервуар, определяют реально занятый жидкостью объём - вместимость V.
- Перемножая вычисленную интегральную плотность (p) и занятый жидкостью объём (V), определяют искомую массу (М) хранимой жидкости: М = p x V
Особенности измерений в вертикальных резервуарах
При измерении массы продукта хранимом в вертикальном резервуаре возможно упрощение и удешевление работ, за счет отказа от использования уровнемера.
Для принятия этого решения, предварительно, по специальной методике анализируют градуировочную таблицу резервуара.
Суть анализа – установить степень влияния на точность результата замены средней площади поперечного сечения наполненной части резервуара, определяемой по градуировочной таблице (Sтаб), на фиксированную, усредненную по всей высоте (Sср). Как правило, такое возможно.
В этом случае, определение массы состоит из следующих шагов:
1. В исследуемом резервуаре измеряют разницу придонного (Рн) и надповерхостного (Рв) давлений – (Рн – Рв). Эта разница, фактически, равна весу столба жидкости с единичной площадью основания, что позволяет определить массу этого единичного столба – m.
2. Перемножая вычисленную массу столба с единичной площадью основания (m) и усредненную по всей высоте площадь поперечного сечения (Sср), определяют искомую массу (М) хранимой жидкости: М = m x Sср
Особенности измерений в резервуарах с односторонним верхним доступом (авто-, ж/д цистерны, заглубленные резервуары АЗС)
Отдельную задачу представляет собой измерение массы продукта в ёмкостях с возможностью только верхнего доступа к придонной области. К таковым относятся: автомобильные,железнодорожные цистерны и заглубленные резервуары АЗС.
В подобных случаях Преобразователь Давления Прецизионный (ПДП) устанавливают в верхней, выходящей на поверхность части резервуара и дополнительно снабжают барботажным устройством. Последнее включает: компрессор, ряд клапанов и систему измерительных трубок,опущенных в продукт на полную глубину используемой меры вместимости. Через трубки последовательно прокачивают воздух, определяя установившееся в них давление, которое равно давлению в продукте на глубине обреза конкретной трубки.
Рис. 8 Электроника ПДП с барботажным блоком (верхняя часть)
В простейшем случае для измерений используют две барботажные трубки. Длина одной из них соответствует максимальной глубине меры вместимости, длина второй устанавливается на 50-250 мм меньше первой. Это различие позволяет, определить давление в продукте на разной, но известной, фиксированной глубине, вычислить уровень взлива и массу хранимого в резервуаре продукта без использования отдельного Измерителя Уровня Налива (ИУН).
Для небольших подземных резервуаров, например, АЗС, возможно удешевление комплекта поставки КИМЖ за счет сокращения количества ПДП. Это осуществимо при расположении резервуаров на расстоянии до 20 м между их наземными частями, пригодными для ввода барботажных трубок. Для такой группы достаточно одного ПДП, снабженного специальным коммутатором измеряемого давления.
