Точная отсечка заданного количества при перекачке химикатов обеспечивается двумя действиями контроллера налива (дозатора): он ступенчато снижает расход по мере приближения к уставке и заранее учитывает продукт, который пройдёт за время закрытия клапана. Контроллер запоминает перелив (overrun), измеренный в предыдущих партиях, и подаёт команду на закрытие чуть раньше уставки, а расходомер подбирается так, чтобы и на медленной завершающей ступени оставаться в своём диапазоне измерений. По окончании перекачки идентификатор рецептуры, заданное и фактическое количество, температура и плотность, время начала и окончания и аварийные сообщения сводятся в единую запись по партии.
Место контроллера налива в общей цепочке налива автоцистерн описано на странице о системах налива. Здесь рассматриваются рецептурные перекачки химической продукции и факторы, от которых зависят точность отсечки и качество записи.
Где применяется порционный учёт химикатов
· Налив автоцистерн и контейнеров: Передача в цистерну или транспортную тару ровно заказанного количества, без недолива и перелива.
· Рецептурная подача в процесс: Загрузка в реактор или смесительную ёмкость сырья в количестве, заданном рецептурой; ошибка здесь портит сам продукт.
· Перекачка между резервуарами: Передача заданного количества из резервуара хранения в расходную или подготовительную ёмкость и сведение с учётом запасов.
Уставка: масса или объём?
Рецептуры химической продукции чаще всего задаются по массе. Кориолисовый массовый расходомер одновременно измеряет массовый расход, плотность и температуру, а объём вычисляет по массе и плотности, поэтому для партий по массе можно напрямую использовать массовую уставку без пересчёта. При объёмном счётчике измеренный объём приходится пересчитывать в массу или в объём, приведённый к стандартным условиям, по плотности и температуре, и исходные данные этого пересчёта тоже влияют на точность партии. Какой величиной определяется количество для расчётов с покупателем, разобрано на странице о коммерческом учёте химической продукции.
Что нарушает точность отсечки
В момент команды на закрытие поток не прекращается. Если эта разница меняется от партии к партии, уставка не выдерживается. Основные факторы и способы их уменьшить:
Фактор | Влияние на отсечку | Как уменьшить |
Время закрытия клапана | Продукт, прошедший за время закрытия, добавляется сверх уставки | Переход на малый расход на последней ступени; настройка скорости и характеристики закрытия клапана под продукт |
Расход в момент закрытия | Чем выше расход, тем больше перелив при закрытии | Двух- или многоступенчатое снижение расхода |
Запаздывание расходомера и контроллера | Разрешение импульсного выхода и период обновления сигнала приводят к тому, что контроллер «видит» уставку с опозданием | Достаточное разрешение импульсов и быстродействующий тракт сигнала |
Порядок остановки насоса | Если насос останавливается после клапана, давление в линии растёт; если раньше, поток становится неустойчивым | Задание последовательности насоса и клапана в логике управления |
Изменение вязкости и температуры | Одно и то же движение клапана пропускает разное количество, и запомненная поправка смещается | Отдельные значения поправки для каждого продукта и диапазона температур |
Неопределённое заполнение линии | Пустая или частично заполненная линия в начале создаёт разницу между измеренным и переданным количеством | Определение состояния линии в начале и в конце партии |
Ступенчатое закрытие и компенсация перелива
При двухступенчатом порционном управлении перекачка идёт на большом расходе, когда до уставки остаётся заданное количество, расход снижается, и остаток подаётся на малом расходе. Многие контроллеры налива усредняют перелив, измеренный в последних партиях, и автоматически пересчитывают точку закрытия клапана. Такая компенсация эффективна при стабильных условиях; при смене продукта или заметном изменении температуры запомненное значение следует сбрасывать или хранить отдельно для каждого продукта. Кроме того, резкое закрытие клапана может вызвать гидроудар, поэтому скорость закрытия выбирают с учётом целостности трубопровода, а не только точности отсечки.
Точность расходомера на ступени малого расхода
Малый расход на завершающей ступени должен оставаться в пределах диапазона, где расходомер измеряет точно. У кориолисовых расходомеров точность на малых расходах определяется стабильностью нуля: с уменьшением расхода доля стабильности нуля относительно расхода растёт, и относительная погрешность увеличивается. Поэтому чрезмерное снижение расхода ради более чёткой отсечки может обернуться потерей точности измерения. Расход медленной ступени выбирают вместе с характеристиками малого расхода, указанными в паспорте расходомера.
Заполнение линии, смена продукта и освобождение линии
При перекачке химикатов линию часто освобождают между партиями или промывают перед другим продуктом. С точки зрения учёта всё сводится к одному вопросу: какой объём остаётся между тем, что зарегистрировал расходомер, и тем, что дошло до точки назначения? Заполнена ли линия в начале партии и освобождается ли участок между расходомером и точкой назначения азотом или иным способом в конце, нужно явно прописать в рецептуре и в логике управления. Количество продукта или растворителя, израсходованного на промывку, регистрируется отдельно и не смешивается с количеством партии.
Запись по партии и прослеживаемость
В рецептурных перекачках химикатов запись важна не меньше самого измерения. Типичная запись по партии содержит:
· Идентификатор рецептуры или заказа, продукт и точку назначения
· Заданное и фактическое количество и расхождение между ними
· Среднюю температуру и плотность, метод пересчёта при его наличии
· Время начала и окончания, остановки и аварийные сообщения
· Применённый коэффициент преобразования (meter factor) и журнал изменений параметров
· Подтверждение оператора и данные о пробе при её отборе
Контроллеры налива могут хранить операции с отметкой даты и времени и передавать данные в DCS, SCADA или корпоративные системы. Если записи служат основой для выставления счетов или документов о качестве, обычно дополнительно требуется журнал аудита, показывающий, кто и когда изменил тот или иной параметр.
Участие TLY Enerji
Для порционных перекачек химикатов TLY Enerji может оказывать инженерную поддержку при выборе расходомера и регулирующего клапана, интеграции контроллера налива в существующую архитектуру ПЛК или DCS предприятия, построении потока регистрации и отчётности, а также при монтаже на объекте, испытаниях и пусконаладке. Границы ответственности в логике управления согласуются в начале проекта с учётом имеющейся системы автоматизации.
Исходные данные для системы порционного учёта
· Диапазон размеров партий и допустимое отклонение при отсечке
· Задаётся ли уставка по массе или по объёму и как оформлена рецептура
· Перечень продуктов, диапазоны вязкости и температуры
· Расход перекачки и максимально допустимое время перекачки
· Остаётся ли линия заполненной между партиями, способ промывки и освобождения
· Система, в которую передаются записи, и требуемое содержание отчётов
Связанные страницы
· Блочные узлы учёта химической продукции: Выбор технологии и материалов расходомера для порционного учёта.
· Порционная перекачка растворителей: Сохранение чистоты растворителя наряду с количеством.
· Порционный учёт пиролизного масла: Прослеживаемость продукта, качество которого меняется от партии к партии.
· Коммерческий учёт химической продукции: Определяется ли продаваемое количество по массе или по объёму.
· Дозирование присадок на химических терминалах: Внесение количества присадки в запись по партии.
Частые вопросы о порционном учёте
Почему отклонение от уставки меняется от партии к партии?
После команды на закрытие клапану нужно время, чтобы закрыться, и количество, прошедшее за это время, зависит от расхода в момент закрытия, вязкости продукта, температуры и последовательности насоса и клапана. Когда меняются эти условия, меняется и перелив. Уменьшить разброс помогают ступенчатое закрытие, поправки для каждого продукта и одинаковое состояние линии в каждой партии.
Может ли одна поправка на перелив подходить для всех продуктов?
Как правило, нет. Поправка основана на среднем переливе последних партий, и при переходе на продукт с другой вязкостью или плотностью это значение теряет смысл. Отдельная поправка для каждого продукта или перезапуск обучения при каждой смене продукта ограничивают отклонение в первых партиях после перехода.
Насколько можно снизить расход последней ступени ради точности партии?
До нижней границы, на которой расходомер ещё измеряет точно. Особенно у кориолисовых расходомеров точность на малых расходах определяется стабильностью нуля, и относительная погрешность растёт по мере снижения расхода. Уход ниже этой границы может сделать отсечку резче, но снижает достоверность измеренного количества. Расход медленной ступени выбирают с учётом паспорта расходомера и целевого времени перекачки.
Учитывается ли азот или промывочный продукт, которым освобождают линию?
Это решение нужно принять заранее и закрепить в рецептуре и логике управления. От того, освобождается ли участок между расходомером и точкой назначения, напрямую зависит переданное количество. Продукт или растворитель для промывки регистрируют отдельно от количества партии, иначе нарушаются рецептурное количество и сведение баланса запасов.