Перейти к содержанию
Технологии

Кориолисовый или объёмный счётчик для налива автоцистерн: выбор по данным продукта и эксплуатации

Технологии 12 мин чтения

Коротко: обе технологии применяются для коммерческого учёта при наливе автоцистерн, и выбор зависит больше от продукта и режима эксплуатации, чем от самого счётчика. Если продукт продаётся по массе, его плотность меняется от партии к партии или по одной линии проходят продукты разной плотности, кориолисовый расходомер сокращает расчётную цепочку, поскольку напрямую измеряет массу и плотность. Если продукт продаётся по объёму при стандартной температуре, он чистый, его вязкость стабильна, а на объекте уже есть объёмная поверочная установка, объёмный (камерный) счётчик, далее PD-счётчик, часто оказывается сильным кандидатом.

Эта оценка относится к однофазным жидкостям; дополнительные ограничения для СУГ, СПГ, продуктов с твёрдыми частицами и продуктов, наливаемых в нагретом состоянии, рассмотрены отдельно ниже. Состав блока, пломбирование и товарно-транспортный документ описаны на странице блоков коммерческого учёта для налива автоцистерн и здесь не повторяются; статья посвящена только выбору технологии счётчика.

Сначала определите единицу расчёта

До обсуждения технологии в договоре должно быть указано, какая величина продаётся: масса, объём при установленной стандартной температуре или объём при условиях измерения (рабочий объём). Каждая технология даёт одну из этих величин напрямую, а остальные через пересчёт.

·         Продажа по массе: Кориолисовый расходомер измеряет массу напрямую. PD-счётчик измеряет объём; для получения массы нужна плотность от поточного плотномера или из анализа партии. Системы косвенного определения массы, объединяющие объёмный счётчик и поточный плотномер, отдельно рассматриваются в дополнении к главе 21.2 API MPMS.

·         Продажа по объёму при стандартной температуре: Рабочий объём, измеренный PD-счётчиком, приводится к стандартному объёму поправкой на температуру и при необходимости на давление. В кориолисовом расходомере стандартный объём получают делением измеренной массы на плотность при стандартной температуре; плотность, измеренная в потоке, не является стандартной, поэтому и здесь нужен метод пересчёта.

·         Продажа по рабочему объёму: Если договор определяет количество как объём при условиях измерения, это естественный выход PD-счётчика; кориолисовый расходомер вычисляет ту же величину из массы и плотности в потоке.

Для сырой нефти, нефтепродуктов и смазочных масел метод поправок на температуру и давление приведён в главе 11.1 API MPMS; этот документ не распространяется на СУГ и ШФЛУ. Для этих продуктов метод пересчёта необходимо определить отдельно, независимо от выбранной технологии.

Учебный пример: плотность в потоке вместо стандартной плотности

Пример сценария (принятые значения): в секцию автоцистерны через кориолисовый расходомер наливают 25 т дизельного топлива, продажа ведётся по объёму при 15 °C. Температура продукта 30 °C; плотность при этой температуре принята 830 кг/м³, при 15 °C — 840 кг/м³. Деление массы на стандартную плотность даёт стандартный объём около 29,762 м³. При использовании плотности в потоке получается около 30,120 м³; разница составляет 0,359 м³, то есть примерно 1,2 %.

Эта разница более чем вдвое превышает предел допускаемой погрешности 0,5 %, установленный OIML R 117-1:2019 для измерительной системы класса точности 0,5. Какой плотностью и каким методом будет выполняться пересчёт, следует определить до выбора счётчика; пример не является результатом реального проекта или проектным значением.

Данные о продукте, которые меняют решение

Вязкость и её зависимость от температуры

В PD-счётчике на результат влияют внутренние перетечки (проскальзывание) — жидкость, проходящая через узкие зазоры между подвижными элементами и корпусом. С ростом вязкости перетечки уменьшаются, но растёт перепад давления на счётчике; большой перепад давления может вызвать преждевременный износ подшипников и уплотнений. Работа при вязкости, заметно отличающейся от вязкости при калибровке, вносит погрешность. Поэтому для продуктов, вязкость которых сильно зависит от температуры, диапазон вязкости, в котором будет поверяться PD-счётчик, нужно определить заранее.

Измерение массы кориолисовым расходомером в принципе не зависит от вязкости; вязкость влияет главным образом на перепад давления и, следовательно, на типоразмер сенсора. Для высоковязких продуктов, особенно при больших сенсорах, пригодность и перепад давления следует подтверждать расчётом подбора у производителя.

Вязкость и температура важны и с точки зрения законодательной метрологии. Таблица 2 OIML R 117-1:2019 относит к классу точности 1,0 жидкости с динамической вязкостью выше 1000 мПа·с, а также жидкости, обычно относящиеся к классам 0,3 или 0,5, если они измеряются при температуре ниже −10 °C или выше +50 °C. Применимый класс определяют национальное законодательство и уполномоченный орган; в таблице также отмечено, что может быть установлена более высокая точность.

Плотность и изменчивость продукта

Поскольку кориолисовый расходомер измеряет и плотность, потребность в отдельном плотномере для пересчёта массы и объёма снижается; резкое изменение плотности может указывать на ошибочный продукт или попадание воды, но не заменяет лабораторный анализ. Для PD-счётчика плотность поступает от поточного плотномера или из анализа партии; если плотность меняется от партии к партии, способ её внесения в учётную запись является частью проекта.

Твёрдые частицы, абразивность и коррозия

PD-счётчик имеет подвижные детали с малыми зазорами; твёрдые частицы изнашивают эти зазоры и со временем смещают коэффициент счётчика. Фильтр обязателен, но сам по себе не делает абразивный продукт пригодным. То, что OIML R 117-1 требует испытания на износостойкость только для счётчиков, подвижные детали которых непосредственно контактируют с измеряемой жидкостью, и освобождает от него кориолисовые, ультразвуковые и электромагнитные счётчики, также показывает, что износ — проектный вопрос именно для PD-счётчиков.

В кориолисовом расходомере нет подвижных деталей, но его тонкостенные колеблющиеся трубки чувствительны к эрозии и локальной коррозии. Питтинговая коррозия или коррозионное растрескивание под напряжением могут инициировать усталостную трещину в колеблющейся трубке даже из материала, приемлемого для трубопровода. Поэтому для коррозионных или абразивных продуктов материал трубок следует выбирать применительно к конкретному продукту с оценкой производителя.

Газ, пары и стабильность фазы

Обе технологии корректно измеряют только однофазную жидкость; глава 5.2 API MPMS также не применяется к двухфазным средам. OIML R 117-1 требует газоотделяющего устройства, если возможно поступление воздуха или нерастворённого газа; газоотделитель нужен, если давление на входе насоса может опуститься ниже атмосферного или ниже давления насыщенных паров продукта. Для жидкостей вязкостью выше 20 мПа·с при 20 °C газоотделитель не обязателен; вместо него требуются меры, исключающие поступление газа, например поддержание давления на входе насоса выше атмосферного или автоматическая остановка потока при его падении.

PD-счётчик учитывает проходящий газ как объём. В кориолисовом расходомере вовлечённый газ нарушает колебания трубок и может вызвать погрешность как массы, так и плотности; правильный выбор сенсора, ориентация монтажа и сигнализация многофазного потока помогают ограничить этот эффект, но не заменяют системные меры — газоотделение или противодавление. У вязких продуктов, наливаемых в нагретом состоянии, выделение растворённого газа может создавать аналогичный риск расхождений.

СУГ, ШФЛУ и СПГ рассматриваются отдельно

·         СУГ (LPG): Сжиженный под давлением газ. Раздел 5.4 OIML R 117-1 требует, чтобы продукт в счётчике оставался жидким в течение измерения, поэтому управление противодавлением становится центральным вопросом проекта независимо от технологии. Соединение паровых фаз резервуаров допускается только при условии, что возвращаемый газ измеряется и вычитается из отпущенного количества. Сжиженные под давлением газы, измеряемые при −10 °C и выше, в таблице 2 отнесены к классу 1,0.

·         ШФЛУ (NGL): Лёгкие углеводородные жидкости, состав которых зависит от источника; это не тот же продукт, что СУГ, а изменчивость плотности и давления паров может говорить в пользу измерения массы.

·         СПГ (LNG): Криогенный продукт; согласно разделу 5.11 OIML R 117-1 системы отпуска СПГ показывают количество в единицах массы и в таблице 2 отнесены к классу 1,5. Налив СПГ выходит за рамки этого сравнения и рассматривается с собственными ограничениями.

Эксплуатационные данные: профиль налива, перепад давления, число продуктов и обслуживание

·         Профиль налива: Налив начинается на малом расходе, продолжается на большом и в конце снова замедляется. OIML R 117-1 требует, чтобы рабочий расход оставался между минимальным и максимальным расходом системы, за исключением начала, окончания и перерывов. В кориолисовом расходомере точность на малом расходе определяет стабильность нуля; в PD-счётчике при маловязких продуктах влияние перетечек на малом расходе возрастает. В небольших секциях доля медленных этапов в общем количестве выше, поэтому поведение счётчика на этих этапах также должно проверяться.

·         Минимальное измеряемое количество: Минимальное измеряемое количество измерительной системы не может быть меньше наибольшего минимального измеряемого количества её составных частей, например счётчика и газоотделителя. С этим значением следует сравнить наименьшую секцию или объём отпуска.

·         Перепад давления и насос: При вязких продуктах оба типа счётчиков могут создавать значительный перепад давления. До выбора технологии нужно рассчитать, покрывает ли существующий насос суммарные потери на фильтре, газоотделителе, счётчике, регулирующем клапане и наливном стояке при целевом расходе.

·         Многопродуктовая линия: OIML R 117-1 допускает, что счётчик может измерять разные жидкости с отдельной настройкой для каждой жидкости или с единой настройкой; какой вариант применим, указывается в сертификате об утверждении типа. Поскольку коэффициент PD-счётчика зависит от вязкости, отдельный коэффициент и поверка для каждого продукта — распространённое требование. Измерение массы кориолисовым расходомером меньше зависит от продукта; необходимость поверки по каждому продукту всё равно определяют законодательство и договор.

·         Очистка и обслуживание: Изнашиваемые детали PD-счётчика — роторы, подшипники и уплотнения — требуют периодического обслуживания, после которого счётчик заново поверяется. В кориолисовом расходомере изнашиваемых деталей нет; обслуживание сводится в основном к проверке нуля, контролю отложений в трубках и оценке результатов диагностики. Для продуктов, густеющих при охлаждении, обогрев против застывания во время простоев может потребоваться при любой технологии.

Метод поверки влияет на выбор технологии

OIML R 117-1 требует, чтобы измерительная система была спроектирована с возможностью поверки в условиях эксплуатации; для испытаний при работающих насосах приводятся эталоны, пригодные для непрерывной работы, например трубопоршневая поверочная установка, эталонная мерная ёмкость с устройством отвода потока или весоизмерительный прибор. Если эталон измеряет ту же величину, что и естественный выход счётчика, цепочка поверки короче.

·         Объёмная поверочная установка: Напрямую сравнивается с объёмным выходом PD-счётчика. Если кориолисовый расходомер поверяется по объёмной установке, его объём рассчитывается из измеренных массы и плотности, и измерение плотности также входит в цепочку поверки.

·         Эталонный счётчик: Глава 4.5 API MPMS охватывает применение объёмных, турбинных, кориолисовых и ультразвуковых счётчиков в качестве эталонных для однофазных жидких углеводородов. Если на посту нет поверочной установки, последовательное сличение с поверенным эталонным счётчиком может быть практичным решением; прослеживаемость эталонного счётчика должна быть обеспечена отдельно.

·         Эталон массы: Если продукт продаётся по массе, эталон на основе взвешивания можно напрямую сравнивать с массовым выходом кориолисового расходомера. Какими данными сверять расхождения между автомобильными весами и счётчиком — тема отдельной статьи.

Существующая поверочная инфраструктура и история коэффициентов счётчиков — реальная статья затрат при выборе технологии. Испытания, калибровка и утверждение в рамках законодательной метрологии выполняются уполномоченными организациями; приемлемый метод поверки следует согласовать с ними в начале проекта.

Сравнительная таблица: какой вопрос, какие данные

Критерии выбора между кориолисовым и PD-счётчиком

Критерий

Вопрос для кориолисового

Вопрос для PD-счётчика

Данные, меняющие решение

Единица расчёта

Если нужен стандартный объём, как определяется стандартная плотность?

Если нужна масса, откуда берётся плотность?

Единица по договору и стандартная температура

Вязкость

Какие перепад давления и типоразмер сенсора при целевом расходе?

Насколько меняется коэффициент счётчика в диапазоне вязкости?

Мин./макс. вязкость и температура по каждому продукту

Изменчивость плотности

Будет ли измерение плотности использоваться для контроля качества?

Понадобится ли поточный плотномер?

Диапазон плотности между партиями

Твёрдые частицы и абразивность

Подходит ли материал трубок с учётом эрозии и локальной коррозии?

Как частицы влияют на зазоры и изнашиваемые детали?

Содержание частиц, выбор фильтра, анализ продукта

Газ и фаза

Достаточны ли сигнализация вовлечённого газа и противодавление?

Достаточны ли производительность и размещение газоотделителя?

Давление на входе насоса, давление паров, опорожнение резервуара

Профиль расхода

Достаточна ли стабильность нуля на этапах малого расхода?

Приемлемо ли влияние перетечек на малом расходе?

Объёмы секций, расход в начале и в конце налива

Несколько продуктов

Потребуется ли поверка по каждому продукту?

Как вести коэффициенты по каждому продукту?

Перечень продуктов, частота смены, остаток в линии

Перепад давления

Покрывает ли существующий насос дополнительные потери?

Ускоряют ли потери износ при вязком продукте?

Характеристика насоса, потери в линии, целевой расход

Обслуживание

С какой периодичностью диагностика и проверка нуля?

Как часто замена изнашиваемых деталей и повторная поверка?

Годовой объём налива, персонал, запчасти

Поверка

Что сравнивается с эталоном — масса или объём?

Можно ли использовать существующую объёмную установку?

Наличие поверочной установки, эталонного счётчика или весов

Неподходящие условия и ограничения

·         Кориолисовый расходомер — слабый кандидат, если существующий насос не покрывает дополнительный перепад давления на вязком продукте, если поступление газа нельзя исключить конструкцией системы или если производитель не подтвердил совместимость материала трубок с продуктом.

·         PD-счётчик — слабый кандидат для продуктов с абразивными частицами, для продуктов с широко меняющейся вязкостью без ведения коэффициентов по продуктам, а также при продаже по массе без запланированного измерения плотности.

·         Воздушная пробка или газовый пузырь при опорожнении резервуара создают риск разноса и механического повреждения PD-счётчика и погрешности кориолисового расходомера; в обоих случаях решение — в проекте системы, а не в счётчике.

·         Утверждение типа счётчика само по себе не показывает пригодность системы налива для коммерческого учёта; измерительная система оценивается целиком.

·         Статья не охватывает проектирование налива СПГ, гигиеническое исполнение и выбор оборудования для взрывоопасных зон.

Данные для запроса предложения

Опросный лист для оценки кориолисового и PD-счётчика

Данные

Для чего нужны

Перечень продуктов и минимальная, нормальная и максимальная температура каждого

От этого диапазона зависят вязкость, плотность и применимый класс точности

Вязкость и плотность каждого продукта при этих температурах

Для коэффициента PD-счётчика и расчёта перепада давления для обеих технологий

Давление паров; для СУГ или ШФЛУ — рабочее давление

Для сохранения жидкой фазы в счётчике и оценки газоотделения

Твёрдые частицы, вода, абразивные или коррозионные компоненты

Для выбора типа счётчика, смачиваемых материалов и фильтра

Единица расчёта и стандартная температура

Для цепочки пересчёта и необходимых вспомогательных измерений

Диапазон расхода на стояк, расход в начале и в конце налива

Для типоразмера счётчика и поведения на малом расходе

Наименьший объём секции и типичные дозы налива

Для сравнения с минимальным измеряемым количеством

Характеристика насоса или располагаемое давление, потери в линии

Для допустимого перепада давления на счётчике

Имеющаяся поверочная установка, эталонный счётчик или весы

Для метода поверки и проектирования подключений

Применимое законодательство, ожидаемый класс точности и необходимость утверждения

Для требований, согласуемых с уполномоченной организацией

Существующий парк счётчиков и практика обслуживания

Для запчастей, обучения и затрат на переход

Часто задаваемые вопросы

Разве кориолисовый расходомер не точнее для любого продукта?

Точность из технических данных относится к счётчику в нормальных условиях. В коммерческом учёте важен результат измерительной системы вместе с продуктом, монтажом, газоотделением, пересчётом и поверкой. Для чистого продукта со стабильной вязкостью, продаваемого по объёму, хорошо поверенный PD-счётчик может обеспечить требуемый класс; решение определяют данные о продукте и эксплуатации, а не технический лист.

Можно ли использовать обе технологии на одном посту налива?

Да. Для разных продуктовых линий можно выбрать разные счётчики, либо один тип счётчика может служить эталонным для поверки другого; глава 4.5 API MPMS охватывает применение объёмных и кориолисовых счётчиков в качестве эталонных. Контроллер налива и система учёта должны корректно обрабатывать оба типа выходных сигналов.

Что выбрать для продуктов, наливаемых в нагретом состоянии, например битума или тяжёлого масла?

Общего ответа нет. Высокая вязкость уменьшает перетечки в PD-счётчике, но увеличивает перепад давления для обеих технологий; таблица 2 OIML R 117-1:2019 связывает с классом 1,0 жидкости, измеряемые при температуре выше +50 °C, и вязкость выше 1000 мПа·с. Обогрев, застывание при простоях, выделение растворённого газа и перепад давления оцениваются вместе с данными о продукте.

Связанные страницы

·         блоки коммерческого учёта для налива автоцистерн: Измерительная система вокруг счётчика, подключения для поверки и пломбирование.

·         кориолисовые массовые расходомеры: Принцип действия, параметры подбора и варианты сертификации.

·         системы налива автоцистерн: Профиль налива, контроллер налива и разрешающие условия.

·         объём поставки блока налива в запросе: Как в запросе разграничить блок, насос, стояк и автоматизацию.

·         сверка расхождений между весами и расходомером: Какие данные сопоставлять при сравнении с эталоном массы.

Поделитесь этой записью

Есть вопросы?