عدّاد كوريوليس أم عدّاد الإزاحة الموجبة لتعبئة الصهاريج؟ قرار مبني على بيانات المنتج والتشغيل

الإجابة المختصرة: تُستخدم التقنيتان كلتاهما في تعبئة الصهاريج لأغراض قياس نقل الملكية (Custody Transfer)، ويتوقف الاختيار المناسب على المنتج وظروف التشغيل أكثر مما يتوقف على العدّاد نفسه. فإذا كان البيع بالكتلة، أو كانت كثافة المنتج تتغير من دفعة إلى أخرى، أو كانت منتجات مختلفة الكثافة تمر في الخط نفسه، فإن عدّاد كوريوليس يختصر سلسلة الحساب لأنه يقيس الكتلة والكثافة مباشرة. أما إذا كان البيع بالحجم عند درجة حرارة مرجعية، وكان المنتج نظيفًا ولزوجته مستقرة، وتوفرت في الموقع بنية معايرة حجمية (Prover)، فإن عدّاد الإزاحة الموجبة (PD) يكون في الغالب مرشحًا قويًا.

ينطبق هذا التقييم على السوائل أحادية الطور؛ أما القيود الإضافية الخاصة بغاز البترول المسال LPG والغاز الطبيعي المسال LNG والمنتجات المحتوية على مواد صلبة والمنتجات التي تُعبّأ ساخنة فتتناولها الأقسام التالية بشكل منفصل. ولا تُكرَّر هنا مكونات الوحدة والختم ووثيقة التسليم لأنها مشروحة في صفحة وحدات تعبئة الصهاريج لأغراض نقل الملكية؛ إذ يركز هذا المقال على قرار تقنية العدّاد فقط.

حدّد وحدة الفوترة أولًا

قبل مناقشة التقنية ينبغي أن ينص العقد على الكمية المبيعة: الكتلة، أو الحجم عند درجة حرارة مرجعية محددة، أو الحجم عند ظروف القياس (حجم التشغيل). وكل تقنية تعطي إحدى هذه الوحدات مباشرة والوحدات الأخرى عبر التحويل.

·         البيع بالكتلة: يقيس عدّاد كوريوليس الكتلة مباشرة. أما عدّاد الإزاحة الموجبة فيقيس الحجم، ويتطلب الوصول إلى الكتلة معلومات الكثافة من مقياس كثافة على الخط أو من تحليل الدفعة. وتتناول ملحقُ الفصل 21.2 من API MPMS أنظمةَ الكتلة المستنتجة التي تجمع بين عدّاد حجمي ومقياس كثافة على الخط.

·         البيع بالحجم عند درجة الحرارة المرجعية: يُحوَّل حجم التشغيل الذي يقيسه عدّاد الإزاحة الموجبة إلى الحجم المرجعي بتصحيح درجة الحرارة، وعند الحاجة تصحيح الضغط. وفي عدّاد كوريوليس يُحسب الحجم المرجعي بقسمة الكتلة المقيسة على الكثافة عند درجة الحرارة المرجعية؛ فالكثافة المقيسة في الخط ليست الكثافة المرجعية، ولذلك يحتاج هذا التحويل أيضًا إلى طريقة تصحيح.

·         البيع بحجم التشغيل: إذا عرّف العقد الكمية بأنها الحجم عند ظروف القياس، فهذا هو المخرج الطبيعي لعدّاد الإزاحة الموجبة؛ أما عدّاد كوريوليس فيحسب القيمة نفسها من الكتلة وكثافة الخط.

بالنسبة إلى النفط الخام والمنتجات المكررة وزيوت التزييت، ترد طريقة تصحيح درجة الحرارة والضغط في الفصل 11.1 من API MPMS، ولا تشمل هذه الوثيقة LPG ولا NGL. ولذلك يجب تحديد طريقة التحويل لهذه المنتجات بشكل منفصل أيًّا كانت التقنية المختارة.

مثال تعليمي: اعتبار كثافة الخط كثافةً مرجعية

سيناريو توضيحي (قيم مفترضة): تُعبّأ 25 t من الديزل في حجرة صهريج عبر عدّاد كوريوليس، ويتم البيع بالحجم عند 15 °C. درجة حرارة المنتج 30 °C، وتُفترض كثافته 830 kg/m³ عند هذه الدرجة، بينما تبلغ 840 kg/m³ عند 15 °C. بقسمة الكتلة على الكثافة المرجعية يكون الحجم المرجعي نحو 29.762 m³. أما باستخدام كثافة الخط فتكون النتيجة نحو 30.120 m³، والفرق 0.359 m³ أي نحو 1.2%.

يزيد هذا الفرق على ضعف حد الخطأ الأقصى المسموح به البالغ 0.5% الذي تحدده التوصية OIML R 117-1:2019 لنظام قياس من فئة الدقة 0.5. لذا ينبغي تحديد الكثافة والطريقة المستخدمتين في التحويل قبل اختيار العدّاد؛ والمثال ليس نتيجة مشروع حقيقي ولا قيمة تصميمية.

بيانات المنتج التي تغيّر القرار

اللزوجة وتغيّرها مع درجة الحرارة

في عدّاد الإزاحة الموجبة يتأثر القياس بالتسرّب الداخلي (slip)، أي السائل الذي يمر عبر الخلوصات الضيقة بين العناصر المتحركة والجسم. فكلما ارتفعت اللزوجة قلّ التسرّب، لكن فقد الضغط عبر العدّاد يزداد، وقد يؤدي فقد الضغط المرتفع إلى تآكل مبكر في المحامل وعناصر الإحكام. كما أن التشغيل عند لزوجة تختلف بوضوح عن لزوجة المعايرة يُحدث خطأ في القياس. لذلك ينبغي في المنتجات التي تتغير لزوجتها كثيرًا مع الحرارة تحديد نطاق اللزوجة الذي سيُعايَر فيه العدّاد منذ البداية.

قياس الكتلة في عدّاد كوريوليس مستقل مبدئيًا عن اللزوجة؛ إذ تؤثر اللزوجة أساسًا في فقد الضغط ومن ثم في مقاس الحسّاس. وفي المنتجات عالية اللزوجة، ولا سيما مع الحسّاسات الكبيرة، ينبغي تأكيد الملاءمة وفقد الضغط من خلال دراسة التحجيم لدى المصنّع.

وللزوجة ودرجة الحرارة أهمية من منظور المترولوجيا القانونية أيضًا. إذ يضع الجدول 2 في OIML R 117-1:2019 في فئة الدقة 1.0 السوائلَ التي تزيد لزوجتها الديناميكية على 1000 mPa·s، والسوائلَ التي تكون عادةً في الفئة 0.3 أو 0.5 إذا قيست تحت −10 °C أو فوق +50 °C. ويحدد التشريع الوطني والجهة المختصة الفئة الواجبة التطبيق، كما يشير الجدول إلى إمكانية اشتراط دقة أعلى.

الكثافة وتباين المنتج

لأن عدّاد كوريوليس يقيس الكثافة أيضًا، تقل الحاجة إلى مقياس كثافة منفصل في التحويل بين الكتلة والحجم؛ وقد يشير التغير المفاجئ في الكثافة إلى منتج خاطئ أو دخول ماء، لكنه لا يحل محل التحليل المخبري. أما مع عدّاد الإزاحة الموجبة فتأتي الكثافة من مقياس كثافة على الخط أو من تحليل الدفعة، وإذا تغيرت الكثافة بين الدفعات فإن طريقة إدخال هذه القيمة في سجل التسليم جزء من التصميم.

المواد الصلبة والكشط والتآكل

يحتوي عدّاد الإزاحة الموجبة على أجزاء متحركة ذات خلوصات ضيقة، والجسيمات الصلبة تُبلي هذه الخلوصات وتزيح معامل العدّاد مع الوقت. والمصفاة لا غنى عنها، لكنها لا تجعل المنتج الكاشط مناسبًا بمفردها. كما أن اشتراط OIML R 117-1 اختبار التحمّل (endurance) للعدّادات التي تلامس أجزاؤها المتحركة السائلَ المقيس مباشرة فقط، وإعفاءها عدّادات كوريوليس والعدّادات فوق الصوتية والكهرومغناطيسية منه، يوضح أن البلى مسألة تصميمية في عدّاد الإزاحة الموجبة.

لا يحتوي عدّاد كوريوليس على أجزاء متحركة، لكن أنابيبه المهتزة رقيقة الجدران حساسة للتعرية والتآكل الموضعي. فالتنقر أو التشقق الإجهادي قد يبدأ شقًّا كَلاليًّا في الأنبوب المهتز حتى في مادة تبدو مقبولة لخط الأنابيب. لذلك ينبغي في المنتجات المسببة للتآكل أو الكاشطة اختيار مادة الأنابيب خصيصًا للمنتج وبتقييم من المصنّع.

الغاز والبخار واستقرار الطور

تقيس التقنيتان بشكل صحيح السائلَ أحادي الطور فقط، كما أن الفصل 5.2 من API MPMS لا ينطبق على الموائع ثنائية الطور. وتشترط OIML R 117-1 وجود جهاز لفصل الغاز إذا كان دخول الهواء أو الغاز غير المذاب محتملًا، ويلزم فاصل غاز إذا أمكن أن ينخفض الضغط عند مدخل المضخة عن الضغط الجوي أو عن ضغط البخار المشبع للمنتج. وفي السوائل التي تزيد لزوجتها على 20 mPa·s عند 20 °C لا يكون جهاز فصل الغاز إلزاميًا، وتُشترط بدلًا منه تدابير تمنع دخول الغاز، مثل إبقاء ضغط مدخل المضخة فوق الضغط الجوي أو إيقاف التدفق آليًا عند انخفاضه.

يحتسب عدّاد الإزاحة الموجبة الغاز المار خلاله حجمًا. أما في عدّاد كوريوليس فيُخل الغاز المحتبس باهتزاز الأنابيب وقد يسبب خطأ في قراءتي الكتلة والكثافة معًا؛ ويساعد الاختيار المناسب للحسّاس واتجاه التركيب وإنذارات التدفق متعدد الأطوار على الحد من هذا الأثر، لكنها لا تحل محل التدابير على مستوى النظام مثل فصل الغاز أو الضغط الخلفي. وفي المنتجات اللزجة التي تُعبّأ ساخنة قد يُحدث انطلاق الغاز المذاب خطرًا مشابهًا لفروق القياس.

يُعالَج LPG وNGL وLNG كلٌّ على حدة

·         LPG: غاز مسال تحت الضغط. يشترط القسم 5.4 من OIML R 117-1 أن يبقى المنتج سائلًا داخل العدّاد أثناء القياس، مما يجعل التحكم في الضغط الخلفي محور التصميم أيًّا كانت التقنية. ولا يُسمح بوصل الطورين الغازيين للخزانين إلا إذا قيس الغاز العائد وطُرح من الكمية المسلَّمة. والغازات المسالة تحت الضغط المقيسة عند −10 °C أو أعلى تقع في الفئة 1.0 في الجدول 2.

·         NGL: سوائل هيدروكربونية خفيفة يتوقف تركيبها على المصدر، وهي ليست المنتج نفسه مثل LPG؛ وقد يرجّح تباين الكثافة وضغط البخار القياس بالكتلة.

·         LNG: منتج مبرَّد إلى درجات حرارة منخفضة جدًا؛ ووفق القسم 5.11 من OIML R 117-1 تبيّن أنظمة تسليم LNG الكمية بوحدة الكتلة، وهي في الفئة 1.5 في الجدول 2. وتقع تعبئة LNG خارج هذه المقارنة وتُعالَج بقيودها الخاصة.

بيانات التشغيل: نمط التعبئة وفقد الضغط وعدد المنتجات والصيانة

·         نمط التعبئة: تبدأ التعبئة بتدفق منخفض، وتستمر بتدفق مرتفع، ثم تتباطأ مجددًا في النهاية. وتشترط OIML R 117-1 أن يبقى تدفق التشغيل بين الحدين الأدنى والأقصى لتدفق النظام باستثناء البداية والنهاية وفترات التوقف. وفي عدّاد كوريوليس يحدد استقرار الصفر الدقةَ عند التدفق المنخفض، أما في عدّاد الإزاحة الموجبة فيزداد أثر التسرّب الداخلي عند التدفق المنخفض مع المنتجات منخفضة اللزوجة. وفي الحجرات الصغيرة تكبر حصة المراحل البطيئة من الكمية الكلية، لذا ينبغي التحقق من سلوك العدّاد في هذه المراحل أيضًا.

·         الحد الأدنى للكمية المقاسة: لا يجوز أن يكون الحد الأدنى للكمية المقاسة لنظام القياس أصغر من أكبر حد أدنى للكمية المقاسة لمكوناته مثل العدّاد وجهاز فصل الغاز. وينبغي مقارنة أصغر حجرة أو حجم تسليم بهذه القيمة.

·         فقد الضغط والمضخة: قد يُحدث النوعان كلاهما فقد ضغط ملحوظًا مع المنتجات اللزجة. وينبغي قبل قرار التقنية حساب ما إذا كانت المضخة القائمة تغطي مجموع الفقد في المصفاة وجهاز فصل الغاز والعدّاد وصمام التحكم وذراع التعبئة عند التدفق المستهدف.

·         خط متعدد المنتجات: تقبل OIML R 117-1 أن يقيس العدّاد سوائل مختلفة بضبط منفصل لكل سائل أو بضبط واحد للجميع، ويُذكر الخيار المعمول به في شهادة اعتماد الطراز. ولأن معامل عدّاد الإزاحة الموجبة يعتمد على اللزوجة، فإن معاملًا ومعايرة منفصلين لكل منتج متطلب شائع. أما قياس الكتلة بعدّاد كوريوليس فأقل اعتمادًا على المنتج، ومع ذلك يحدد التشريع والعقد ضرورة التحقق لكل منتج.

·         التنظيف والصيانة: تحتاج الأجزاء المعرضة للبلى في عدّاد الإزاحة الموجبة، مثل الدوّارات والمحامل وعناصر الإحكام، إلى صيانة دورية، ويُعاد التحقق من العدّاد بعدها. ولا توجد أجزاء معرضة للبلى في عدّاد كوريوليس، إذ تتمثل الصيانة أساسًا في فحص الصفر ومراقبة الترسبات داخل الأنابيب وتقييم نتائج التشخيص. وفي المنتجات التي تزداد قوامًا عند التبريد قد يلزم التسخين لمنع التصلب أثناء التوقف مع أي من التقنيتين.

طريقة التحقق تؤثر في اختيار التقنية

تشترط OIML R 117-1 تصميم نظام القياس بحيث يمكن التحقق منه في ظروف الاستخدام، وتذكر للاختبارات أثناء تشغيل المضخات معايير مناسبة للتشغيل المستمر مثل جهاز المعايرة الأنبوبي (pipe prover) أو معيار حجمي مزود بآلية تحويل التدفق أو أداة وزن. وعندما يقيس المرجع الكمية نفسها التي يعطيها العدّاد مباشرة تصبح سلسلة التحقق أقصر.

·         جهاز معايرة حجمي (Prover): يُقارَن مباشرة بالمخرج الحجمي لعدّاد الإزاحة الموجبة. وإذا تحقق عدّاد كوريوليس مقابل جهاز معايرة حجمي فإن حجمه يُحسب من الكتلة والكثافة المقيستين، فيدخل قياس الكثافة أيضًا في سلسلة التحقق.

·         العدّاد المرجعي (Master Meter): يغطي الفصل 4.5 من API MPMS استخدام عدّادات الإزاحة والتوربين وكوريوليس والعدّادات فوق الصوتية كعدّادات مرجعية للسوائل الهيدروكربونية أحادية الطور. وإذا لم يتوفر جهاز معايرة عند رصيف التعبئة فقد تكون المقارنة المتسلسلة مع عدّاد مرجعي متحقَّق منه حلًا عمليًا، مع وجوب إثبات قابلية تتبّع العدّاد المرجعي بشكل منفصل.

·         المرجع الكتلي: إذا كان البيع بالكتلة فيمكن مقارنة مرجع قائم على الوزن مباشرة بمخرج الكتلة لعدّاد كوريوليس. أما البيانات التي تُستخدم لمطابقة الفروق بين الميزان والعدّاد فموضوع مقال مستقل.

تمثل بنية المعايرة القائمة وسجلات معاملات العدّاد السابقة بندَ تكلفة حقيقيًا في قرار التقنية. وتتولى الجهات المخوّلة إجراءات الفحص والمعايرة والاعتماد ضمن المترولوجيا القانونية، وينبغي الاتفاق معها في بداية المشروع على طريقة التحقق المقبولة.

جدول المقارنة: أي سؤال وأي بيانات

معايير القرار بين عدّاد كوريوليس وعدّاد الإزاحة الموجبة

الظروف غير المناسبة والحدود

·         يكون عدّاد كوريوليس مرشحًا ضعيفًا إذا لم تستطع المضخة القائمة تغطية فقد الضغط الإضافي مع منتج لزج، أو تعذّر منع دخول الغاز بتصميم النظام، أو لم يؤكد المصنّع توافق مادة الأنابيب مع المنتج.

·         يكون عدّاد الإزاحة الموجبة مرشحًا ضعيفًا للمنتجات المحتوية على مواد صلبة كاشطة، أو للمنتجات التي تتغير لزوجتها في نطاق واسع دون إدارة معاملات لكل منتج، أو عند البيع بالكتلة دون التخطيط لقياس الكثافة.

·         يُحدث جيب الهواء أو دفقة الغاز عند فراغ الخزان خطر السرعة الزائدة والضرر الميكانيكي في عدّاد الإزاحة الموجبة وخطر خطأ القياس في عدّاد كوريوليس؛ والحل في الحالتين يكمن في تصميم النظام لا في العدّاد.

·         لا يُثبت اعتماد طراز العدّاد وحده ملاءمة نظام التعبئة لقياس نقل الملكية؛ إذ يُقيَّم نظام القياس ككل.

·         لا يغطي هذا المقال تصميم تعبئة LNG ولا التصميم الصحي ولا اختيار معدات المناطق الخطرة.

البيانات المطلوبة لطلب عرض السعر

نموذج بيانات لتقييم عدّاد كوريوليس وعدّاد الإزاحة الموجبة

أسئلة شائعة

أليس عدّاد كوريوليس أدق لكل المنتجات؟

الدقة الواردة في ورقة البيانات قيمة تخص العدّاد في الظروف المرجعية. أما ما يُقيَّم في قياس نقل الملكية فهو نتيجة نظام القياس مع المنتج والتركيب وفصل الغاز والتحويل والتحقق. وفي منتج نظيف مستقر اللزوجة يُباع بالحجم، يمكن لعدّاد إزاحة موجبة متحقَّق منه جيدًا أن يستوفي الفئة المطلوبة؛ فبيانات المنتج والتشغيل هي التي تحدد القرار لا ورقة البيانات.

هل يمكن استخدام التقنيتين معًا في رصيف التعبئة نفسه؟

نعم. يمكن اختيار عدّادات مختلفة لخطوط منتجات مختلفة، أو استخدام نوع من العدّادات مرجعًا للتحقق من النوع الآخر؛ إذ يغطي الفصل 4.5 من API MPMS استخدام عدّادات الإزاحة وكوريوليس كعدّادات مرجعية. ويجب أن تعالج وحدة التحكم الدفعي ونظام التسجيل نوعي المخرجات بشكل صحيح.

ماذا نختار للمنتجات التي تُعبّأ ساخنة مثل البيتومين أو الزيت الثقيل؟

لا توجد إجابة عامة. فاللزوجة العالية تقلل التسرّب في عدّاد الإزاحة الموجبة لكنها تزيد فقد الضغط في التقنيتين، ويربط الجدول 2 في OIML R 117-1:2019 السوائل المقيسة فوق +50 °C واللزوجة الأعلى من 1000 mPa·s بالفئة 1.0. ويجب تقييم التسخين والتصلب أثناء التوقف وانطلاق الغاز المذاب وفقد الضغط مع بيانات المنتج.

صفحات ذات صلة

·         وحدات تعبئة الصهاريج لأغراض نقل الملكية: نظام القياس المحيط بالعدّاد ووصلات المعايرة والختم.

·         مقاييس التدفق الكتلي كوريوليس: مبدأ العمل ومعايير التحجيم وخيارات الاعتماد.

·         أنظمة تعبئة الصهاريج: نمط التعبئة ووحدة التحكم الدفعي وشروط السماح بالتعبئة.

·         نطاق طلب عرض وحدة تعبئة الصهاريج: كيفية تحديد حدود الوحدة والمضخة والذراع والأتمتة في طلب العرض.

·         مطابقة الفروق بين الميزان وعدّاد التدفق: البيانات التي تُوضع جنبًا إلى جنب عند المقارنة بمرجع كتلي.