Перейти к содержанию
TLY Энергия

Блочные узлы учёта тяжёлой нефти

При учёте тяжёлой нефти и тяжёлых нефтяных топлив выбор расходомера определяет не одно значение вязкости, а диапазон, в котором прибору придётся работать. Вязкость тяжёлых продуктов резко меняется с температурой, и отклонение на несколько градусов в линии меняет перепад давления на счётчике, внутренние протечки в нём или его положение на градуировочной кривой. Поэтому выбор делают, рассматривая вместе вязкость при минимальной и максимальной рабочей температуре, перепад давления, который может позволить насос, и то, нужен ли результат в единицах массы или объёма. Чаще всего сравнивают объёмные (камерные) счётчики и кориолисовые массовые расходомеры.

Общий состав блочного узла учёта жидкости — фильтр, газоотделитель, счётчик, измерение температуры и давления, регулирующий клапан, подключение поверочной установки — описан на странице о блоках коммерческого учёта для налива. Здесь рассматривается только то, как высокая вязкость влияет на выбор технологии, перепад давления и температурную коррекцию.

Почему вязкость нужно задавать диапазоном

Вязкость нефтепродуктов круто падает с ростом температуры. Методика ASTM D341 содержит уравнения и номограммы, позволяющие в ограниченном интервале оценить кинематическую вязкость при других температурах по двум известным значениям. Практический вывод для узла учёта: если данные продукта даны при двух температурах, проектировщик может построить область вязкости, в которой будет работать счётчик между нижней и верхней температурой линии. Счётчик, подобранный по одной «номинальной» вязкости, при холодном пуске или отказе обогрева может оказаться далеко за пределами расчётного диапазона.

Стоит отдельно проверить три режима: нормальную работу, пуск при не полностью установившемся обогреве и повторный пуск после простоя. Температура, при которой тяжёлый продукт остаётся прокачиваемым, и температура, при которой его удобнее всего учитывать, — разные вопросы; обе определяются по данным продукта и по допустимому для оборудования диапазону вязкости.

Технологии учёта с точки зрения вязкости

Основные эффекты роста вязкости для разных технологий (общие, качественные)

Технология

Что происходит при росте вязкости

На что обратить внимание для тяжёлых продуктов

Объёмный (камерный) счётчик

Внутренние протечки вокруг измерительной камеры уменьшаются, а перепад давления на счётчике растёт

Большой перепад нагружает подшипники и уплотнения; градуировать следует при вязкости, близкой к рабочей, и защищать счётчик фильтром

Кориолисовый массовый расходомер

Перепад давления в измерительных трубках растёт, особенно в конструкциях с изогнутыми трубками

Масса, плотность и температура измеряются напрямую; при малом расходе точность определяется стабильностью нуля, поэтому типоразмер выбирают как компромисс между перепадом давления и работой на малых расходах

Турбинный счётчик

Градуировочная характеристика становится зависимой от кинематической вязкости и числа Рейнольдса

Изменение вязкости с температурой смещает коэффициент преобразования; отложения влияют на ротор, поэтому для тяжёлых продуктов турбинные счётчики обычно рассматривают во вторую очередь

Это общие тенденции. Пригодность конкретного прибора для конкретного продукта подтверждают данными производителя, кривыми перепада давления и, по возможности, результатами градуировки при вязкости, близкой к вязкости продукта. В одном прикладном отчёте производителя описана подача мазута на электростанции, где турбинные счётчики требовали регулярного обслуживания из-за отложений на лопастях и были заменены кориолисовыми расходомерами с прямыми трубками, градуированными при трёх температурах. Это опыт одного объекта, и воспринимать его как общее правило не следует.

Перепад давления: типоразмер счётчика выбирают вместе с насосом

На узлах учёта тяжёлых продуктов бюджет перепада давления часто определяет типоразмер счётчика сильнее, чем требования к точности. Потери на счётчике, фильтре и регулирующем клапане быстро растут с вязкостью; если они превышают возможности насоса, расход падает или насос приходится увеличивать. Счётчик большего диаметра снижает перепад, но при том же расходе уменьшает скорость потока и ухудшает работу в нижней части диапазона. Баланс находят, проверяя перепад давления при минимальной температуре и максимальном расходе, а метрологические характеристики — при максимальной температуре и минимальном расходе. Подбор насосов и трубопроводов для вязких сред рассмотрен на странице о перекачке вязких продуктов.

Измерение температуры и коррекция

Измерение температуры на таком узле решает две задачи. Первая — приведение объёма при условиях измерения к стандартной температуре; OIML R 117 определяет устройство преобразования как элемент, который по температуре, давлению, плотности и подобным величинам пересчитывает объём при условиях измерения в объём при базовых условиях или в массу. Вторая — для счётчиков, требующих коррекции по вязкости, — дать входные данные для оценки текущей вязкости. Обе задачи требуют, чтобы датчик стоял рядом со счётчиком, в точке, действительно представляющей температуру продукта; датчик у поверхности нагревателя или в застойном кармане даст искажённое значение.

Кориолисовый расходомер измеряет также температуру и плотность, поэтому при учёте по массе отдельная объёмная коррекция не нужна, а объём при необходимости вычисляется из массы и плотности. Для объёмного счётчика измерение температуры вместе с плотностью или таблицами продукта — обязательная часть приведения к стандартному объёму. Руководство API по стандартам измерений нефти в отдельных главах рассматривает электронный учёт объёмными и турбинными счётчиками с оперативной коррекцией по температуре и давлению и применение кориолисовых расходомеров для жидких углеводородов.

Поверка при рабочей вязкости

Если счётчик для тяжёлого продукта градуирован на маловязкой жидкости, а затем работает на гораздо более вязкой, возможна систематическая погрешность. Поэтому, если на месте предусмотрена поверка с помощью ТПУ, компакт-прувера или эталонного расходомера, её предпочтительно проводить при рабочей температуре, а значит, и при рабочей вязкости. Для разных марок или температурных диапазонов могут понадобиться отдельные коэффициенты преобразования. Узлы подключения поверочной установки нужно обогревать и изолировать так же, как весь блок, иначе продукт остынет во время поверки.

Технологический и коммерческий учёт

Узел для внутриобъектовой перекачки или контроля запасов и узел, по которому ведутся расчёты с покупателем, могут иметь одинаковое оборудование; различаются они периодичностью поверки, порядком регистрации данных и пломбирования, способом подтверждения неопределённости системы. OIML R 117 относит измерительные системы для жидкостей вязкостью выше 1 000 мПа·с к более широким классам точности и устанавливает для счётчика более узкий предел погрешности, чем для системы в целом. Хороший счётчик сам по себе не подтверждает характеристики всего блока.

Вклад TLY Enerji

TLY Enerji оказывает инженерную поддержку проектам учёта тяжёлых продуктов: анализ технологических условий для выбора технологии измерения, поставка кориолисовых и других расходомеров, монтаж и пусконаладка расходомеров, передача измерительных данных в системы ПЛК или SCADA. Границы поставки, включая интерфейсы с обогревом, изоляцией и насосным оборудованием, согласуются в начале каждого проекта.

Какие данные нужны для выбора счётчика

·         Кинематическая вязкость и плотность не менее чем при двух температурах, температура застывания при наличии данных

·         Минимальная и максимальная температура продукта на входе блока, сценарий холодного пуска

·         Минимальный, номинальный и максимальный расход

·         Перепад давления, который насос может отвести на блок учёта

·         Требуемая величина: масса, объём при рабочих условиях или объём при стандартных условиях

·         Сведения о содержании механических примесей, воды и газа

·         Назначение учёта (технологический или коммерческий) и предполагаемый способ поверки

Связанные страницы

·         Узлы учёта с обогревом: Обогрев счётчиков, фильтров и арматуры на блоке без холодных точек.

·         Блочные узлы учёта мазута: Учёт расхода топлива котлами, двигателями и электростанциями.

·         Системы перекачки вязких продуктов: Подбор насоса и трубопровода с учётом вязкости.

·         Блоки коммерческого учёта для налива автоцистерн: Общий состав блока учёта жидкости и подход к поверке.

·         Блочные узлы учёта битума: Учёт вязких продуктов при ещё более высоких температурах.

Вопросы об учёте тяжёлой нефти

Что выбрать для тяжёлой нефти: объёмный счётчик или кориолисовый расходомер?

Универсального ответа нет. В объёмном счётчике с ростом вязкости протечки уменьшаются, но растут перепад давления и механическая нагрузка. Кориолисовый расходомер напрямую даёт массу и плотность и не имеет движущихся частей, однако при высокой вязкости решающими становятся перепад давления, а при малых расходах — стабильность нуля. Выбор делают по совокупности: область вязкости, бюджет перепада давления и основа учёта.

Нужно ли заново градуировать счётчик при изменении вязкости?

У чувствительных к вязкости счётчиков показания могут сместиться, если рабочая вязкость заметно отличается от вязкости при градуировке. В таком случае рекомендуется поверка в рабочих условиях и, при необходимости, отдельные коэффициенты для каждой марки или температурного диапазона. Самый практичный способ стабилизировать вязкость — поддерживать температуру блока в узком интервале.

Где устанавливать датчик температуры на узле учёта тяжёлого продукта?

Рядом со счётчиком, в движущемся потоке, в точке, представляющей реальную температуру продукта. Датчик, расположенный слишком близко к рубашке обогрева или греющему кабелю либо в застойной зоне, может измерять влияние нагревателя, а не температуру продукта. Такая ошибка переходит и в приведение объёма, и в оценку вязкости.

Почему перепад давления так важен для узлов учёта тяжёлых продуктов?

При высокой вязкости потери на счётчике, фильтре и арматуре намного больше, чем для лёгких продуктов, и быстро растут при снижении температуры. Если суммарные потери превышают возможности насоса, расход падает или требуется более мощный насос. Поэтому типоразмер счётчика выбирают после проверки перепада давления в самом холодном рабочем режиме.

Можно ли применять турбинный счётчик для тяжёлой нефти?

Можно, но градуировочная характеристика турбинного счётчика зависит от кинематической вязкости и числа Рейнольдса, и коэффициент преобразования смещается при изменении вязкости с температурой. Отложения на роторе также повышают потребность в обслуживании. Поэтому сначала обычно рассматривают объёмные или кориолисовые приборы, а турбинный — только если вязкость удаётся удерживать в узком диапазоне.