Для широкой фракции лёгких углеводородов (ШФЛУ, NGL) переменного состава блочный узел учёта, как правило, строится вокруг массы. Объём заметно меняется с температурой и давлением, и для его приведения нужно знать свойства самого продукта; масса от этих условий не зависит. Покомпонентное количество — сколько в поставленной смеси этана, пропана или бутана — не отдельное измерение, а расчётный результат: измеренная масса объединяется с анализом состава представительной пробы. Грамотно спроектированный узел учёта ШФЛУ связывает эти три уровня.
Почему сжиженный газ должен оставаться жидким в расходомере, объясняется на странице узлов учёта СУГ, а договорная сторона покомпонентного расчёта и его контроль — на странице коммерческого учёта ШФЛУ. Эта страница посвящена решениям по оборудованию и архитектуре измерений в самом блоке.
Объём, масса и компоненты: сравнение трёх измеряемых величин
Измеряемая величина | Сильная сторона для ШФЛУ | Ограничение и необходимые дополнительные данные |
Объём при рабочих условиях | Измеряется напрямую объёмными, турбинными или ультразвуковыми расходомерами | Для приведения к стандартным условиям нужны температурная поправка, специфичная для ШФЛУ, и поправка на давление, основанная на давлении начала кипения; таблицы для нефти и нефтепродуктов на ШФЛУ не распространяются |
Масса | Не зависит от температуры и давления; напрямую учитывает переменную плотность | Требуется прямое кориолисовое измерение или сочетание объёма с плотностью в потоке; расходомер должен оставаться в жидкой фазе |
Покомпонентное количество | Даёт количество каждого компонента смеси; служит исходными данными для фракционирования и продаж | Помимо массы требуется представительная проба под давлением и хроматографический анализ |
Международный отраслевой стандарт массового учёта ШФЛУ описывает для однофазных жидкостей в определённом диапазоне плотности два пути: прямое измерение массы кориолисовым расходомером и косвенный метод, при котором объём в рабочих условиях умножается на плотность при тех же условиях. В той же системе документов описан пересчёт измеренной массы в эквивалентные жидкие объёмы компонентов по данным анализа состава. Таким образом, даже для сторон, которым нужна отчётность в объёме, отправной точкой расчёта становится масса.
Выбор между прямым и косвенным методом измерения массы
Кориолисовый расходомер измеряет массовый расход, плотность и температуру в одном приборе, поэтому широко применяется для продукта переменного состава; сигнал плотности также используется для расчёта дозы налива, идентификации продукта и обнаружения двухфазного потока. Косвенный метод рассматривают для трубопроводов большого диаметра или на объектах с уже установленными объёмными расходомерами. В этом случае поточный плотномер размещают рядом с расходомером, чтобы он работал при тех же давлении и температуре, и для плотномера также определяется порядок поверки.
В обоих случаях погрешность из паспорта прибора не описывает неопределённость всего узла. В суммарную неопределённость системы входят достаточность противодавления, измерение температуры, стабильность нуля, влияние монтажа и цепочка вычислений.
Уставка противодавления: диапазон составов, а не один продукт
Клапан поддержания давления после расходомера не даёт продукту вскипать внутри прибора. На узле учёта ШФЛУ уставка выбирается так, чтобы оставаться выше давления начала кипения самой лёгкой ожидаемой смеси при максимальной температуре продукта. Поскольку давление паров ШФЛУ, как правило, не измеряется, а состав известен не всегда, в отрасли применяются корреляции, оценивающие давление паров по обычно измеряемым параметрам. Та же информация о давлении паров нужна для расчёта поправочного коэффициента на давление при объёмном учёте.
Интеграция пробоотбора и анализа в блок
Если требуется покомпонентный расчёт, в блок добавляют систему отбора проб. Точка отбора должна находиться там, где поток хорошо перемешан и сохраняется жидкая фаза, а проба — храниться в цилиндре под давлением. Составная проба, отбираемая пропорционально расходу, отражает меняющийся в течение партии состав с тем же весом, что и общая масса. Возможен и поточный анализ, однако, в отличие от газовой хроматографии природного газа, анализ ШФЛУ требует контролируемого испарения жидкой пробы и методики, охватывающей и тяжёлые компоненты. Сама концепция хроматографии описана на странице анализа качества газа.
Состав блока: базовый объём и дополнения по проекту
Компонент | Функция на узле учёта ШФЛУ | Базовый / опция |
Фильтр и элемент отделения паров | Защищает расходомер от механических примесей и увлечённых паров, например в конце слива | Базовый; тип по применению |
Массовый расходомер или объёмный расходомер с плотномером | Формирует данные о массе и плотности | Базовый; технология по принятому подходу |
Датчики давления и температуры | Контроль жидкой фазы, поправки и диагностика | Базовый |
Клапан противодавления (поддержания давления) | Предотвращает вскипание в расходомере | Базовый |
Вычислитель расхода или контроллер налива | Расчёт массы, компонентов и эквивалентных объёмов; архивы | Базовый; объём вычислений по проекту |
Система отбора проб и цилиндры под давлением | Представительная проба для покомпонентного расчёта | Нужна при покомпонентной отчётности |
Подключение поточного анализатора | Более частый контроль состава | Опция |
Подключения для ТПУ / компакт-прувера или эталонного расходомера | Поверка и контроль метрологических характеристик на месте | Как правило, нужны при коммерческом учёте |
Как узел меняется в зависимости от назначения
· Технологический учёт и распределение: Для распределения между месторождениями или баланса входа и выхода фракционирующей установки обычно достаточно массы и плотности, а состав может определяться периодическим анализом.
· Учёт при наливе и сливе автоцистерн: На первый план выходят работа партиями, управление парами в конце слива и расчёт дозы налива.
· Коммерческий учёт: Подключения для поверки, пломбирование, журнал событий и покомпонентный расчёт могут стать обязательными; эти требования подробно рассмотрены на странице коммерческого учёта ШФЛУ.
Подход к безопасности и соответствию требованиям
Блок работает с горючей жидкостью под давлением, поэтому класс давления, материалы и уплотнения выбираются по самой лёгкой ожидаемой смеси и максимальной температуре. Классификация взрывоопасных зон определяет вид взрывозащиты электрооборудования. Разрешительный документ на взрывозащиту или утверждение типа отдельного расходомера сам по себе не подтверждает соответствие всего блока: сторона, объединяющая оборудование, обязана дополнительно оценить риски, возникающие от такого сочетания.
Поддержка TLY Enerji
В проектах учёта ШФЛУ TLY Enerji может оказать инженерную поддержку при выборе измеряемой величины и технологии расходомера, поставке кориолисовых расходомеров, средств измерения давления и температуры, регулирующей арматуры и аналитического оборудования, системной интеграции, монтаже, испытаниях и пусконаладке, а также при сборе данных через ПЛК и SCADA. Объём работ согласовывается через техническое задание проекта.
Данные, необходимые для проектирования узла учёта
· Назначение узла: распределение, технологический учёт, налив/слив автоцистерн или коммерческий учёт
· Величина для отчётности: масса, объём при стандартных условиях или покомпонентное количество
· Диапазон состава и плотности, включая содержание тяжёлых компонентов
· Минимальный, номинальный и максимальный расход; давление и температура в линии
· Имеющиеся возможности отбора проб и лабораторного анализа
· Предпочтительный способ поверки: ТПУ, эталонный расходомер или внешняя калибровка
· По каким стандартам и условиям договора должен вести расчёты вычислитель
· Интерфейс системы управления, классификация взрывоопасных зон и ограничения по размещению
Связанные страницы
· Системы коммерческого учёта ШФЛУ: Путь расчёта и контроля от массы и состава к счёту.
· Блочные узлы учёта СУГ: Базовое объяснение сохранения жидкой фазы для пропана и бутана.
· Системы измерения и анализа качества природного газа: Концептуальная основа газовой хроматографии и анализа состава.
· Перекачка пропана, бутана и смесей ШФЛУ: Работа разных продуктов и рецептур на одной измерительной линии.
Вопросы об узлах учёта ШФЛУ
Объёмный учёт ШФЛУ — это заведомо неправильно?
Нет. Объёмные расходомеры применимы для ШФЛУ, но для приведения к стандартным условиям нужны методики температурной поправки, специфичные для ШФЛУ и СУГ, и поправка на давление по давлению паров. При изменении состава меняются и исходные данные этих поправок. Поэтому на объектах с объёмными расходомерами обычно добавляют поточное измерение плотности, вычисляют массу и ведут отчётность по массе.
Может ли плотность от кориолисового расходомера заменить анализ состава?
Нет. Плотность — усреднённое свойство смеси, и две смеси разного состава могут иметь одинаковую плотность. Сигнал плотности полезен для обнаружения смены продукта, расчёта дозы налива и выявления двухфазного потока. Количество же каждого отдельного компонента можно определить только хроматографическим анализом представительной пробы.
На какое значение настраивать клапан противодавления?
Единого числа нет. Уставка зависит от давления начала кипения смеси с наибольшим ожидаемым давлением паров при максимальной рабочей температуре, а также от потерь давления между расходомером и клапаном. Без чётко заданного диапазона состава и температурных границ в исходных данных надёжно определить уставку нельзя, поэтому диапазон состава запрашивается среди первых исходных данных.
Всегда ли узел учёта ШФЛУ должен включать пробоотборную систему?
Не обязательно. Для технологического учёта, где контролируются только общая масса или плотность, может хватить периодического лабораторного анализа. Если требуются покомпонентная отчётность, коммерческие расчёты или управление подачей сырья на фракционирование, пропорциональную расходу систему отбора проб и ёмкости под давлением следует предусмотреть в составе блока.
Где размещается плотномер при косвенном методе измерения массы?
Плотномер должен работать при давлении и температуре, максимально близких к условиям в расходомере, поэтому его размещают рядом с расходомером на участке с сохранённой жидкой фазой. В проекте также определяются поверка плотномера и согласованность его измерения температуры с расходомером, ведь результат по массе получается из сочетания обоих измерений.