ИЗМЕРЕНИЕ ОБЩЕЙ МАССЫ СУГ В РЕЗЕРВУАРЕ

ИЗМЕРЕНИЕ ОБЩЕЙ МАССЫ СУГ
В РЕЗЕРВУАРЕ
РАДИОЧАСТОТНЫМ ДАТЧИКОМ
Терешин В. И.
ООО “Техносенсор”, г. Санкт-Петербург
technosensor@yandex.ru
Метрология и стандартизация нефтегазовой отрасли 2013
Санкт-Петербург
Сжиженные углеводородные газы в резервуаре
Плотность жидкости зависит не только от температуры, но и от компонентного состава газа. Компонентный
состав пара отличается от состава жидкости и изменяет свой состав и плотность при изменении температуры и
при приеме или отпуске продукта.
При применении косвенного метода статических измерений массы продукта возникают значительные
методические погрешности из-за непостоянства контролируемых параметров. В аттестованных МВИ общей
массы СУГ предел допускаемой погрешности ±2%.
Система измерительная СУ-5Д с датчиками ДЖС-7М гос. реестр № 52215 обеспечивает предел
допускаемой погрешности измерения общей массы СУГ ±0,7%.
Санкт-Петербург 2013 г.
2
Радиочастотный метод измерения массы СУГ
Плотность, кг/м³
620
580
540
500
460
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Диэлектрическая проницаемость
Инвариантность к компонентному составу продукта
1,85
1,8
1,75
1,7
1,65
1,6
-40
Температура, ºС
пропан
-30
-20
-10
0
20
30
40
Температура, ºС
пропан
бутан
10
бутан
Диэлектрическая проницаемость и плотность изменяются по очень похожим
законам.
Выходной сигнал радичастотного датчика зависит от диэлектрической
проницаемости и пропорционален массе контролируемого продукта.
Для газообразной фазы (для пара) зависимости аналогичные.
Санкт-Петербург 2013 г.
3
Радиочастотный метод измерения массы СУГ
Cs = Cl×[(εж-1)×h + (εг-1)×(l - h)]
(1)
εж=1+ ρж/[К×(1+Ts×t)]; εг=1+ ρг/[К×(1+Ts×t)]
где
К = ρж0/(εж0-1) = 0,741 г/см3
Ts – коэффициент темп. коррекции, Ts = 0,0006
Подставим εж и εг в формулу (1):
Cs = Cl×[( ρж/[К×(1+Ts×t)])×h + ( ρг/[К×(1+Ts×t)])×(l - h)]
h = [1/(ρж - ρг)]×{[Cs×K×(1+Ts×t) / Cl] - ρг×l}
(2)
Масса СУГ в резервуаре:
М = V×ρж + (V0-V)× ρг = S×h×ρж + S×(l- h)×ρг
(3)
где S – площадь поперечного сечения резервуара;
V – объем жидкости; V0 – объем резервуара
Подставив (2) в (3), получаем:
М = [1/(ρж - ρг)]×{[Cs×K×(1+Ts×t) / Cl] - ρг×l} × S ×(ρж - ρг ) + S×l×ρг
М = Cs×S×K×(1+Ts×t)/Cl
Санкт-Петербург 2013 г.
(4)
4
Погрешности измерения массы датчиком уровня и
радиоволновым датчиком массы
10
5
Погрешность, %
0
-5
-10
-15
-20
-25
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Температура, ºС
пропан
бутан
пропан корр.
бутан корр.
На диаграмме слева – погрешности измерения массы с помощью
датчика уровня при расчетах с температурной коррекцией и без нее,
справа – то же для радиоволнового датчика массы.
Коэффициент температурной коррекции на диаграмме слева
0,26 % на 1 ºС, на диаграмме справа 0,06 % на 1 ºС
Санкт-Петербург 2013 г.
5
Датчик ДЖС-7М
Система СУ-5Д обеспечивает:
· выдачу на индикатор значений общей массы, объема и
плотности контролируемой среды;
· формирование и выдачу на выходах оптореле команд
сигнализации и блокировки;
· выдачу информации в последовательном коде в ПЭВМ;
· регистрацию информации (уровень, объем, общая масса,
плотность, температура) на жестком диске ПЭВМ;
· вывод на дисплей ПЭВМ текущей и архивной информации по
любому резервуару за любой день в виде таблиц и в виде
графиков;
· передачу информации по сети и через Интернет
Санкт-Петербург 2013 г.
6
Отображение на экране ПЭВМ
Санкт-Петербург 2013 г.
7
Варианты исполнения датчиков
М – канал измерения
массы
Т – канал измерения
температуры
(6 датчиков
температуры)
Точное измерение уровня
и объема обеспечивается,
если известен состав СУГ
(задается вручную)
М – канал массы
Т – канал температуры
Р – канал измерения
давления (Honeywell)
Используется алгоритм
автоматического
определения состава СУГ
по давлению и
температуре паровой
фазы
Санкт-Петербург 2013 г.
М – канал массы
Т – канал температуры
Р – канал давления
H – канал измерения уровня
Поставки в 2015 г.
На одном коаксиальном резонаторе
можно выполнить 2 канала
измерения – радиочастотный датчик
массы и микроимпульсный
уровнемер
8
Расширенный алгоритм вычислений
Расширенный алгоритм вычислений позволяет из общей массы выделить отдельно
массу жидкости и массу пара, по температуре и давлению рассчитать плотность жидкости,
плотность пара, уровень, объем и состав газа.
Санкт-Петербург 2013 г.
9
Поверка и калибровка
Сертифицированное в РФ
средство поверки – установка
измерительная АТ ООО ПК
«Аргоси» гос. реестр № 42777.
Для поверки могут использоваться
кориолисовые массомеры
Micro Motion Elite® и Серия F
гос. реестр № 45115.
Санкт-Петербург 2013 г.
10
Заключение
Новый метод измерения массы сжиженных углеводородных газов
позволяет обеспечить достоверный автоматизированный учет СУГ по
массе.
Требуется установка только одного конструктивно небольшого
датчика, это дает возможность оснастить большую часть объектов без
доработок резервуаров.
Для поверки и периодического контроля датчиков массы на
резервуарах должны использоваться высокоточные кориолисовые
массомеры.
На Украине для учета используются чешские газовозы с
кориолисовыми счетчиками и переносные массомеры. В России сами
счетчики сертифицированы, а газовозы с кориолисовыми счетчиками и
портативные массомеры пока не сертифицированы, необходимо их
сертифицировать.
Санкт-Петербург 2013 г.
11
Спасибо за внимание!
Санкт-Петербург 2013 г.
12