Чухарева Н.В., Новиков А.А. Исследование углеводородных систем при определении качественных характеристик в системе магистральных трубопроводов

Подождите немного. Документ загружается.

Измерение параметров качества нефти производится в блоке изме-

рение качества. Общий вид типового блока показан на рис. 3.15, 3.16, 3.17.

В БИК измеряются технологические параметры и показатели качества

нефти: температура, давление, плотность, вязкость, влажность, содержа-

ние солей и механических примесей и др.

В БИК устанавливают:

• поточные преобразователи плотности (рабочий и резервный) с

пределами допускаемой абсолютной погрешности ± 0,36 кг/м

;

• поточные преобразователи влагосодержания (рабочий и резерв-

ный) с пределами допускаемой абсолютной погрешности ± 0,1 %

для контроля наличия воды;

• при необходимости поточные вискозиметры (рабочий и резерв-

ный) с пределами допускаемой относительной погрешности

± 1,0 % (допускается не включать вискозиметры в состав БИК

в случае применения ПР, на погрешность измерений которых не

влияет изменение вязкости в установленных пределах);

• преобразователь температуры с пределами допускаемой аб-

солютной погрешности ± 0,2 °С и термокарман для стеклянного

термометра;

• манометр и преобразователь давления с пределами допускаемой

относительной погрешности +0,6 %;

• автоматические пробоотборники в соответствии с ГОСТ 2517,

обеспечивающие отбор проб по заданной программе, с герметич-

ными контейнерами вместимостью не менее трех литров (рабо-

чий и резервный);

• устройство для ручного отбора точечных проб в соответствии

с ГОСТ 2517;

• циркуляционные насосы (рабочий и резервный), обеспечивающие

требуемый расход нефти через БИК (в случае насосной схемы);

• расходомер (ПР);

• при необходимости регулятор расхода нефти через БИК;

• при необходимости систему промывки поточных преобразователей;

• при необходимости фильтры (рабочий и резервный).

В состав БИК могут быть включены дополнительные системы

измерения показателей качества нефти (анализаторы содержания со-

ли, серы) и устройство определения свободного газа.

В БИК предусматривают:

• узел для подключения пикнометрической установки рядом с преоб-

разователями плотности;

• место для выполнения измерений плотности нефти ареометром.

3.3.1. Анализаторы качества непрерывного действия

При применении анализаторов качества непрерывного действия,

которые установлены на измерительной линии, показатели качества

нефти определяются мгновенно при непрерывном перемещении пробы

через пробозаборное устройство. Основные данные по измерению по-

точных характеристик показателей качества нефти с допустимой по-

грешностью измерений приборов и периодичности поверки оборудова-

ния представлены в табл. 3.7.

Таблица 3.7

Измерение поточных характеристик показателей качества нефти

Измеряемый

параметр

Приборы

контроля

Методы

Погрешность

приборов

контроля

Поверка

оборудования

Нормативная

документация

1 2 3 4 5 6

поточный плотномер

Объемно-

массовый

± 0,3 кг/м

1 раз в год

ГОСТ Р 51858

ГОСТ 8.513-84

МИ 2415-97

Плотность

ареометр

Объемно-

массовый

± 0,5 кг/м

в зависимости

от модели 1 раз

в год или 1 раз

в 4 года

ГОСТ Р 51069

ГОСТ 8.513-84

МИ 2415-97

Массовая доля воды

поточный влагомер

динамический

± (0,05

0,06)%

1 раз в год

ГОСТ Р 51858

ГОСТ 2477-65

ГОСТ 8.513-84

МИ 2415-97

Окончание табл. 3.7

Массовая доля

серы, %

поточный

серомер

динамический

0,6)% ±

0,02%

1 раз в год

ГОСТ Р 51858

ГОСТ 8.513-

МИ 2415-97

Массовая доля

солей

поточный преоб-

разователь соле-

содержания

динамический

100) мг/дм

±10 мг/дм

500) мг/дм

±25 мг/дм

2000) мг/дм

±100 мг/дм

не реже

1 раза в год

ГОСТ Р 51858

ГОСТ 8.513-84

МИ 2415-97

Измерение поточных характеристик, таких как вязкость, темпера-

тура и давление, производят в соответствии с данными табл. 3.8.

Таблица 3.8

Измерение поточных характеристик показателей вязкости,

температуры и давления нефти

Характеристики

Приборы

контроля

Погрешность

приборов

контроля

Поверка

оборудования

Нормативная до-

кументация

Вязкость вискозиметр

±2,5%

1 раз в год

ГОСТ 33-00

РД-153

Температура термометр ±0,2

С 1 раз в год

ГОСТ 215-73

РД-153

Давление манометр ±0,6 % 1 раз в год

ГОСТ 2405-88

РД-153

Физико-химические показатели качества нефти определяются по

результатам лабораторного анализа объединенных проб нефти, ото-

бранных из резервуара или из трубопровода, по которому производится

закачка (откачка) нефти.

Автоматические плотномеры (датчики плотности)

В БИК плотность нефти измеряется в динамике с помощью автома-

тических плотномеров. Наибольшее распространение получили виб-

рационные плотномеры, принцип работы которых основан на зависимости

между параметрами упругих колебаний трубки, заполненной жидко-

стью, или помещенного в ней тела, и плотностью жидкости. Наиболь-

шую точность, надежность имеют вибрационные частотные плотноме-

ры, в кот

орых измеряют функционально связанную с плотностью жид-

кости частоту (период) собственных колебаний резонатора, представ-

ляющего собой, вместе с системой возбуждения и обратной связи, электро-

механический генератор. Частота колебаний такого генератора зависит

только от параметров резонатора (формы, размеров, жесткости, массы

резонатора и жидкости в нём).

Резонатор может иметь одну или две параллельных трубки. На

рис. 3.18 изображена схема вибрационного плотномера с однот

рубным

резонатором.

Рис. 3.18. Вибрационный плотномер с однотрубным резонатором:

1 – резонатор; 2 – сильфон; 3 – возбуждающая катушка (электромагнит);

4 – приёмная катушка; 5 – электронный преобразователь; 6 – корпус

Резонатор 1 выполняется в виде трубки, которая через упругие эле-

менты (сильфоны) 2 соединяется с подводящим и отводящим трубопрово-

дами. Трубка изготавливается из специального сплава с низким коэф-

фициентом термического расширения. Внутренняя поверхность для ис-

ключения отложений отполирована. Частота колебаний трубки измеряется

с помощью приемной катушки 4 и подаётся в электронный преобразо-

ватель 5. В последние годы на узле учета нефти в основном используются

датчики пл

отности фирмы «Solartron» типа 7835 с однотрубным резона-

тором. На рис. 3.19 изображен общий вид датчика.

Рис. 3.19. Датчик плотности 7835

Зависимость между частотой датчика (периодом колебаний) и плот-

ностью жидкости выражается уравнением

210

TKTKKρ

= , (3.1)

где

– плотность при рабочих температуре и давлении, кг/м

;

Т = l/f – период колебаний трубки, мкс;

f – частота, Гц;

, К

и К

– постоянные коэффициенты, зависящие от парамет-

ров резонатора и определяемые изготовителем при градуировке

датчика.

Когда датчик работает при температуре, отличающейся от 20 °С, то

производят корректировку значения плотности по формуле

(

)

[]

(

)

20tK20tK1ρρ

43t

−

, (3.2)

где К

, К

– постоянные коэффициенты, приведённые в сертификате и

градуировке датчика;

t – температура жидкости.

Корректировка плотности в зависимости от давления

(

)

PKPK1ρPρ

65tt

= , (3.3)

где К

, К

– коэффициенты, учитывающие влияние давления и указанные в

сертификате о градуировке;

Р – избыточное давление, при котором работает датчик плотности.

Датчик можно монтировать в любом положении, но если имеется

вероятность появления газа (паров) в продукте, датчик рекомендуется

устанавливать в вертикальном положении и подавать поток снизу вверх.

Если в продукте имеются твердые включения, то продукт рекомендует-

ся подавать сверху вниз.

Датчик можно монтировать в любом положении, но если имеется

вероятность появления газа (паров) в продукте, датчик рекомендуется

устанавливать в вертикальном положении и подавать поток снизу вве

рх.

Если в продукте имеются твердые включения, то продукт рекомендует-

ся подавать сверху вниз.

Внутренний диаметр трубки датчика 23,6 мм, поэтому способ его

монтажа зависит от общего расхода продукта в магистральном трубопро-

воде. Расход продукта через датчик фирмой не ли

митируется, но он дол-

жен быть таким, чтобы скорость жидкости в нём была близка к скорости

в магистральном трубопроводе. Обычно датчик плотности устанавлива-

ют на байпасе в блоке контроля качества нефти и нефтепродуктов.

Датчик плотности 7835 применяется или в комплекте с пре-

образователем (компьютером), поставляемым фирмой «Solartron», или в

комплекте с системой обработ

ки информации узла учета нефти, с которыми

соединяется через искробезопасные барьеры той же фирмы. Техниче-

ские данные датчика плотности 7835 представлены в табл. 3.8.

Таблица 3.8

Технические характеристики датчика плотности 7835

Характеристики Значение

Диапазон измерений, кг/м

300…1100

Абсолютная погрешность, кг/м

0,15

Давление, рабочее, бар 150

Изменение показаний от температуры, кг/м

/°С

0,005

Питание, В 16…28

Автоматические вискозиметры

Для измерения вязкости жидкостей в потоке в основном использу-

ются вибрационные вискозиметры и вискозиметры с падающим шари-

ком. Из отечественных вискозиметров можно отметить вибрационный

вискозиметр низкочастотный ВВН-5М, который предназначен для из-

мерения вязкости жидкостей в диапазоне от 1 до 50000 Па·с·кг/м

Вискозиметр состоит из измерительного преобразователя, элек-

тронного блока и цифрового измерительного прибора (рис. 3.20,

3.21, 3.22).

Рис. 3.20. Вибрационный вискозиметр ВВН-5М

Рис. 3.21. Электрическая схема вибрационного

вискозиметра ВВН-5М

Рис. 3.22. Измерительный преобразователь вибрационного

вискозиметра ВВН-5М:

1 – основание; 2 – вибратор; 3 – корпус;

4 – катушка возбуждения; 5 – катушка приемная;

6 – корпус преобразователя; 7 – крышка

Измерительный преобразователь представляет собой электроме-

ханическую систему, состоящую из двух электромагнитных систем

(возбуждающей и приемной), в межполюсном пространстве которых

находится магнитомягкая вставка вибратора (рис. 3.22). Измерительный

преобразователь предназначен для преобразования электрических коле-

баний автогенератора в механические колебания вибратора. Электронный

блок возбуждает и поддерживает колебания автогенератора и вибратора

с постоянной амплитудой и выдает электрический сигнал в виде постоян-

ного тока 0…5 мА.

Основание измерительного преобразователя выполнено в виде

фланца

1 с перемычкой, к которой приварен вибратор 2 в виде стержня,

нижняя часть которого находится в жидкости. В зависимости от диапазона

измерения погруженная часть вибратора имеет различную длину. К ос-

нованию крепится корпус

3 с закрепленными на нем возбуждающей 4 и

приемной

5 системами. Электромагнитная система закрыта корпусом 6

и крышкой

Блок электроники состоит из блока питания и блока преобразова-

теля вязкости, который, в свою очередь, состоит из платы индикации,

платы автогенератора и платы искробезопасных входов (рис. 3.20).

Каждая электромагнитная система состоит из двух последова-

тельно включенных индуктивностей с магнитопроводами, установлен-

ными в корпусе разноименными полюсами встречно (рис. 3.21).

Принцип работы вискозиметра основан на том, что сила тока, про-

текающег

о через возбуждающую систему, сообщающую погруженному в

жидкость вибратору колебания с постоянной амплитудой, пропорциональ-

на вязкости жидкости.

Измерительный преобразователь монтируется на трубопроводе или

на байпасе, по которому протекает нефть. Электронный блок монтирует-

ся в помещении с нормальной средой на расстоянии не более чем 200 м.

Другой разновидностью вибра

ционного вискозиметра явля-

ется вискозиметр 7827 фирмы «Solartron», который одновременно изме-

ряет и плотность и температуру продукта. Вискозиметр состоит из сен-

сора и электронного преобразователя 7945V.

Сенсор представляет собой виброэлемент, который можно рассматри-

вать как камертон, поддерживаемый в состоянии резонанса. Он устанав-

ливается на трубопроводе, как показано на рис.3.23, 3.24.

Плотность жидкости определяется путем измерения резонансной

частоты. Одновременное измерение плотности позволяет измерять не

только динамическую, но и кинематическую вязко

сть. Вискозиметр имеет

несколько диапазонов измерения вязкости. Если вязкость жидкости выхо-

дит за установленный диапазон, то в электронном преобразователе пре-

дусмотрено автоматическое переключение на другой диапазон.

В составе узлов учета нефти японского производства используются

вискозиметры с падающим шариком, принцип работы которых основан

на зависи

мости скорости падения шарика в жидкости от её вязкости.

100

Рис. 3.23. Вискозиметр 7877 (Solatron)

Рис. 3.24. Установка вискозиметра 7827 на трубопроводе