Ağır yağ ölçümünde sayaç teknolojisini belirleyen ilk girdi, tek bir viskozite değeri değil, sayacın işletme boyunca göreceği viskozite aralığıdır. Ağır yağın viskozitesi sıcaklıkla çok hızlı değiştiği için hattaki birkaç derecelik sapma, sayacın basınç kaybını, iç kaçak oranını veya kalibrasyon eğrisindeki konumunu değiştirir. Bu yüzden seçim; en düşük ve en yüksek işletme sıcaklığındaki viskozite, izin verilen basınç kaybı ve miktarın kütle mi hacim mi olarak isteneceği birlikte değerlendirilerek yapılır. Pozitif deplasmanlı ve Coriolis sayaçlar bu değerlendirmede en sık karşılaştırılan iki seçenektir.
Sıvı ölçüm skidinin genel bileşenleri (süzgeç, gaz ayırıcı, sayaç, sıcaklık ve basınç ölçümü, kontrol vanası, doğrulama bağlantısı) ticari teslim dolum skidleri sayfasında anlatılmıştır. Bu sayfa yalnızca yüksek viskozitenin teknoloji seçimine, basınç kaybına ve sıcaklık düzeltmesine etkisine odaklanır.
Viskozite aralığı neden tek değer olarak verilmemeli?
Petrol ürünlerinde viskozite sıcaklık arttıkça logaritmik olarak düşer. ASTM D341, iki sıcaklıkta bilinen kinematik viskoziteden sınırlı bir aralıkta başka sıcaklıklardaki viskozitenin tahmin edilmesini sağlayan denklem ve diyagramları tanımlar. Ölçüm skidi için pratik sonuç şudur: ürün verisi en az iki sıcaklıkta verilirse, tasarımcı sayacın göreceği viskozite zarfını hat sıcaklığının alt ve üst sınırları için hesaplayabilir. Tek bir 'nominal viskozite' ile seçilen sayaç, soğuk başlangıçta veya ısıtma arızasında tasarım aralığının çok dışına çıkabilir.
Tasarım zarfı belirlenirken üç durum ayrı ayrı düşünülür: normal işletme, ısıtmanın kısmen devrede olduğu başlangıç ve duruş sonrası yeniden devreye alma. Ağır yağ ile fuel oil'in hangi sıcaklıkta pompalanabilir kaldığı ile hangi sıcaklıkta en uygun ölçüldüğü aynı soru değildir; ikisi de ürün verisinden ve ekipmanın izin verdiği viskozite aralığından türetilir.
Sayaç teknolojilerine viskozite açısından bakış
Viskozite arttığında sayaç teknolojilerinde görülen başlıca etkiler (genel, nitel)
Teknoloji | Viskozite artınca ne olur? | Ağır yağda dikkat edilecek nokta |
Pozitif deplasmanlı sayaç | Ölçüm odası çevresindeki iç kaçak azalır; buna karşılık sayaç üzerindeki basınç kaybı artar | Basınç kaybı yatak ve sızdırmazlık elemanlarını zorlayabilir; sayaç, işletme viskozitesine yakın bir viskozitede kalibre edilmeli ve kirliliğe karşı süzgeçle korunmalıdır |
Coriolis kütlesel debimetre | Ölçüm tüplerindeki basınç kaybı artar; özellikle bükülmüş tüp tasarımlarında belirgindir | Kütle, yoğunluk ve sıcaklık doğrudan ölçülür; düşük debide doğruluk sıfır kararlılığına bağlıdır, bu nedenle sayaç çapı basınç kaybı ile düşük debi performansı arasında dengelenir |
Türbinli sayaç | Kalibrasyon eğrisi kinematik viskoziteye ve Reynolds sayısına bağlı hale gelir | Sıcaklıkla değişen viskozite sayaç faktörünü kaydırır; birikintiler rotor performansını etkileyebilir, ağır yağda genellikle ikinci planda kalır |
Tabloda özetlenen davranışlar genel eğilimlerdir; belirli bir sayacın ağır yağdaki uygunluğu üretici verisi, basınç kaybı eğrisi ve mümkünse ürüne yakın viskozitedeki kalibrasyon sonuçlarıyla doğrulanır. Bir enerji santralinde fuel oil beslemesinde türbinli sayaçlarda bıçaklardaki birikinti ve kirlilik nedeniyle düzenli bakım gerektiği, düz tüplü Coriolis sayaçlara geçildiği ve bu sayaçların üç farklı sıcaklıkta kalibre edildiği bir üretici uygulama örneği olarak raporlanmıştır; bu tek bir sahaya ait deneyimdir ve genel kural olarak okunmamalıdır.
Basınç kaybı: sayaç çapını pompa ile birlikte seçmek
Ağır yağ skidlerinde basınç kaybı bütçesi, sayacın çapını çoğu zaman doğruluk hedefinden daha fazla belirler. Sayaç, süzgeç ve kontrol vanasının toplam kaybı yüksek viskozitede hızla artar ve pompanın karşılayabileceği basma yüksekliğini aşarsa debi düşer veya pompa daha büyük seçilmek zorunda kalır. Daha büyük çaplı sayaç basınç kaybını azaltır, ancak aynı debide akış hızını ve dolayısıyla ölçüm aralığının alt ucundaki performansı düşürür. Bu denge, en düşük sıcaklık ve en yüksek debi durumunda basınç kaybı, en yüksek sıcaklık ve en düşük debi durumunda ise ölçüm performansı kontrol edilerek kurulur. Pompa tipinin ve hattın viskoziteye göre boyutlandırılması viskoz ürün transfer sistemleri sayfasında ele alınmıştır.
Sıcaklık ölçümü ve düzeltme
Ağır yağ skidinde sıcaklık ölçümünün iki görevi vardır. Birincisi, hacimsel ölçümde işletme hacminin referans sıcaklığa dönüştürülmesidir; OIML R 117 dönüşüm cihazını, ölçüm şartlarındaki hacmi sıcaklık, basınç ve yoğunluk gibi büyüklüklerle referans şartlardaki hacme veya kütleye çeviren eleman olarak tanımlar. İkincisi, viskoziteye bağlı düzeltme gerektiren sayaçlarda o anki viskozitenin tahmini için girdi sağlamaktır. Her iki görev de sensörün sayaca yakın ve ürün sıcaklığını gerçekten temsil eden bir noktada bulunmasını gerektirir; ısıtıcı yüzeyine yakın veya akışın durgun olduğu bir cepte duran sensör yanıltıcı değer verir.
Coriolis sayaçlar sıcaklık ve yoğunluğu da ölçtüğü için kütle esaslı ölçümde ayrı bir hacim düzeltmesi gerektirmez; hacim istenirse kütle ve yoğunluktan hesaplanır. Pozitif deplasmanlı sayaçlarda ise referans hacim için sıcaklık ölçümü, yoğunluk veya ürün tablosuyla birlikte zorunlu bir parçadır. API MPMS'in sıvı hidrokarbon ölçümüne ilişkin bölümleri, pozitif deplasmanlı ve türbinli sayaçlarda çevrim içi sıcaklık ve basınç düzeltmeli elektronik ölçümü ve Coriolis sayaçların hidrokarbonlarda kullanımını ayrı ayrı ele alır.
Doğrulama: işletme viskozitesinde kalibrasyon
Ağır yağ sayacının laboratuvarda düşük viskoziteli bir sıvıyla kalibre edilip sahada çok daha viskoz bir üründe kullanılması sistematik hataya yol açabilir. Bu nedenle sahada prover veya referans sayaçla doğrulama yapılacaksa, doğrulamanın işletme sıcaklığında ve dolayısıyla işletme viskozitesinde yapılması tercih edilir. Farklı sınıflar veya sıcaklık bantları için ayrı sayaç faktörleri kullanılması gerekebilir. Doğrulama bağlantılarının da skidin geri kalanı gibi ısıtılması ve yalıtılması gerekir; aksi halde doğrulama sırasında ürün soğur.
Proses ölçümü ve ticari ölçüm ayrımı
Tesis içi transfer veya envanter izleme için kurulan bir ağır yağ skidi ile satışa esas ölçüm yapan bir skid aynı donanıma sahip olabilir; fark doğrulama sıklığında, kayıt ve mühürleme düzeninde ve sistem belirsizliğinin nasıl gösterileceğindedir. OIML R 117, viskozitesi 1 000 mPa·s üzerindeki sıvılar için ölçüm sistemlerini daha geniş doğruluk sınıflarında değerlendirir ve sayaç için ölçüm sisteminden daha dar hata sınırı tanımlar. Yani iyi bir sayaç, tek başına skidin tamamının performansını göstermez.
TLY Enerji'nin katkısı
TLY Enerji, proses koşullarının analiziyle uygun ölçüm teknolojisinin belirlenmesi, Coriolis ve diğer akış ölçerlerin tedariki, akış ölçerlerin montajı ve devreye alınması, ölçüm verisinin PLC veya SCADA sistemine aktarılması konularında mühendislik desteği verir. Ağır yağ ölçüm skidlerinde tedarik sınırı; ısıtma, yalıtım ve pompa tarafındaki arayüzlerle birlikte proje başında netleştirilir.
Sayaç seçimi için gereken ürün ve işletme verileri
· En az iki sıcaklıkta kinematik viskozite ve yoğunluk; mümkünse akma noktası
· Skid girişinde beklenen en düşük ve en yüksek ürün sıcaklığı, soğuk başlangıç senaryosu
· Minimum, normal ve maksimum debi
· Pompanın skid için ayırabileceği basınç kaybı
· Miktarın kütle, işletme hacmi veya referans hacim olarak mı isteneceği
· Ürünün katı madde, su ve gaz içeriğine ilişkin bilgi
· Ölçümün proses amaçlı mı ticari amaçlı mı olduğu, doğrulama yöntemi beklentisi
İlgili sayfalar
· Isıtmalı ölçüm skidleri: Skid üzerindeki sayaç, filtre ve vanaların soğuk noktasız ısıtılması.
· Fuel oil ölçüm skidleri: Kazan, motor ve santral beslemesinde tüketim ölçümü.
· Viskoz ürün transfer sistemleri: Pompa ve hattın viskoziteye göre boyutlandırılması.
· Ticari teslim tanker dolum skidleri: Sıvı ölçüm skidinin genel bileşenleri ve doğrulama yaklaşımı.
· Bitüm ölçüm skidleri: Daha yüksek sıcaklıkta işlenen viskoz ürünlerde ölçüm.
Ağır yağ ölçümüyle ilgili sorular
Ağır yağ için pozitif deplasmanlı sayaç mı, Coriolis mi seçilmeli?
Genel bir cevap yoktur. Pozitif deplasmanlı sayaçta viskozite arttıkça iç kaçak azalır, ancak basınç kaybı ve mekanik yük artar. Coriolis sayaç kütle ve yoğunluğu doğrudan verir, hareketli parçası yoktur, fakat yüksek viskozitede basınç kaybı ve düşük debide sıfır kararlılığı belirleyici olur. Seçim, viskozite zarfı, basınç kaybı bütçesi ve miktar esası birlikte değerlendirilerek yapılır.
Viskozite değiştiğinde sayaç yeniden kalibre edilmeli mi?
Viskoziteye duyarlı sayaçlarda işletme viskozitesi kalibrasyon viskozitesinden belirgin biçimde uzaklaşırsa ölçüm sapabilir. Bu durumda işletme koşulunda doğrulama yapılması, gerekirse sınıf veya sıcaklık bandına göre ayrı sayaç faktörü kullanılması önerilir. Viskozitenin sabit tutulmasının en pratik yolu ise skid sıcaklığının dar bir aralıkta kontrol edilmesidir.
Ağır yağ ölçümünde sıcaklık sensörü nereye yerleştirilmeli?
Sensör sayaca yakın, akışın olduğu ve ürün sıcaklığını temsil eden bir noktada olmalıdır. Isıtıcı ceketine veya ısı izleme kablosuna çok yakın, ya da durgun bir cepte kalan sensör gerçek ürün sıcaklığı yerine ısıtıcının etkisini ölçebilir. Bu hata hem hacim düzeltmesine hem de viskozite tahminine yansır.
Ağır yağ skidinde basınç kaybı neden bu kadar önemli?
Yüksek viskozitede sayaç, süzgeç ve vanalardaki kayıplar düşük viskoziteli ürünlere göre çok daha büyüktür ve sıcaklık düştükçe hızla artar. Toplam kayıp pompanın karşılayabileceği değeri aşarsa debi düşer ya da daha büyük pompa gerekir. Bu nedenle sayaç çapı, en soğuk işletme durumundaki basınç kaybı kontrol edilerek seçilir.
Türbinli sayaç ağır yağda kullanılabilir mi?
Kullanılabilir, ancak türbinli sayacın kalibrasyon eğrisi kinematik viskoziteye ve Reynolds sayısına bağlıdır; sıcaklıkla viskozite değiştiğinde sayaç faktörü de kayar. Ayrıca rotor üzerindeki birikintiler bakım ihtiyacını artırabilir. Bu nedenle ağır yağda genellikle pozitif deplasmanlı veya Coriolis sayaçlar önce değerlendirilir; türbinli sayaç ancak viskozite dar bir aralıkta tutulabiliyorsa düşünülür.