Содержание общие вопросы метрологического обеспечения измерительных систем 9 Брюханов В. А. 9

Вид материалаДоклад

Содержание


Система учёта количества светлых нефтепродуктовна АЗС “КОМАРНЕТТО”. Метрологическое обеспечение коммерческих операций с нефтепро
Назначение системы
Технические характеристики
Состав системы
Устройство и работа системы
Алгоритм работы системы “КОМАРНЕТТО”
Подготовка системы к работе
Работа системы
Проведение поверки системы
Результаты опытной эксплуатации системы “КОМАРНЕТТО” на одной из АЗС
Пример автоматизированного учета нефтепродуктов,полученный с помощью опытной эксплуатацииСистемы «КОМАРНЕТТО» в течение одного к
Балансовая ведомость
Дата (число)
Принято за сутки по ТТН, кг
Баланс по резервуару
Городецкий Э.С.
Подобный материал:
1   ...   21   22   23   24   25   26   27   28   ...   34

Система учёта количества светлых нефтепродуктов
на АЗС “КОМАРНЕТТО”. Метрологическое обеспечение коммерческих операций с нефтепродуктами на АЗС


Проблема учета количества нефтепродуктов на АЗС существует с момента начала розничной торговли и не решена до настоящего времени. В чем же суть проблемы?

Законом РФ “Об энергосбережении” предусмотрен учет количества нефтепродуктов на всех стадиях их движения. Не отменена и действует “Инструкция о порядке поступления, хранения, отпуска и учета нефти и нефтепродуктов на нефтебазах, наливных пунктах и автозаправочных станциях системы Госкомнефтепродукта СССР” № 06/21-8-446 от 15.08.85 г. Цепочка реализации нефтепродуктов от производства на НПЗ до оптовых закупок на АЗС выполнена в единицах массы, т.е. в килограммах, тоннах. Отпуск же нефтепродуктов потребителям на АЗС осуществляется через топливораздаточные колонки (ТРК) в единицах объема – литрах. Тем самым, на АЗС, в конечном пункте движения нефтепродуктов, возникают противоречия по организации учета и сведения баланса продукта.

Известно, что в силу физических свойств топлива его объем существенно зависит от температуры. Это приводит к тому, что выдаваемая при различных температурах потребителю номинально одна и та же доза объема топлива имеет различные массы.

Не имея в настоящее время информации о полученной массе топлива, потребитель, при различной температуре в зависимости от сезона и от времени суток, получает при одном и том же заказанном объеме дозы топлива различные массы. Соответственно, утверждение о том, что при совершении покупки топлива его права и интересы полностью удовлетворены, не может быть верным.

Из вышесказанного можно сделать вывод о том, что интересы владельцев АЗС и потребителей совпадают и требуют перехода с учета топлива в единицах объема на учет топлива в единицах массы.

На практике баланс нефтепродуктов по их объему недостижим в силу реальных физических свойств нефтепродуктов, и с учетом особенных климатических условий России.

Выход из этой ситуации может быть только один: материальный баланс и учет движения нефтепродуктов на АЗС должен выполняться только в единицах массы, т.е. в килограммах.

Что же мешает делать это сейчас? Причин несколько:

– прямые измерения массы нефтепродуктов датчиками массового расхода, “массомерами”, при приеме в резервуары АЗС и отпуске через ТРК вызовут значительное удорожание АЗС, что в итоге приведет к неэффективности таких доработок с экономической точки зрения;

– несовершенство и противоречивость нормативной базы по метрологии;

– и, самая основная причина – это консервативные взгляды на любые изменения как потребителей, так и владельцев АЗС. По нашему мнению, “камнем преткновения” здесь является отсутствие принципиального решения Федерального Агентства по техническому регулированию и метрологии об отпуске потребителям моторных топлив на АЗС в единицах массы.

Тем не менее, выход и правильное решение есть. Нашей организацией – ООО “Сервис-Центр” разработан и предлагается к внедрению способ учета нефтепродуктов и сведения материального баланса на АЗС в единицах массы, основанный на расчете плотности и массы нефтепродукта в зависимости от температуры. Предлагаемый метод запатентован, реализован в Системе измерительной количества светлых нефтепродуктов на АЗС КОМАРНЕТТО и апробирован в течение 12 месяцев на одной из АЗС. Необходимо особо отметить, что монтаж Системы не требует каких-либо конструктивных изменений ТРК и максимально использует существующие средства измерений на АЗС, что влечет за собой отсутствие каких-либо серьезных затрат на внедрение и обслуживание. Процесс проведения поверки Системы достаточно прост.

В настоящее время проводятся испытания Системы для целей утверждения типа.

Назначение системы

Система “КОМАРНЕТТО” предназначена для измерений на автозаправочных станциях (АЗС) и комплексах (АЗК), количества светлых нефтепродуктов:

– при приёме из транспортных мер полной вместимости (ТМ) в резервуары АЗС (АЗК) – в единицах массы;

– при отпуске через топливораздаточные колонки (ТРК) – в единицах массы.

Система “КОМАРНЕТТО” обеспечивает

– учёт принимаемых, хранящихся, отпускаемых и участвующих в технологических проливах нефтепродуктов по массе;

– автоматическое сведение баланса принимаемых и отпускаемых нефтепродуктов по массе.

Система “КОМАРНЕТТО АЗК-3” применяется в сфере коммерческого оборота светлых нефтепродуктов.

Технические характеристики

Основные технические характеристики системы “КОМАРНЕТТО” приведены в таблице 1.

Таблица 1



п/п

Наименование

Значение

1

Диапазон измерений количеств нефтепродукта, принимаемых в резервуары из транспортных мер полной вместимости, кг

1000 – 15000

2

Диапазон измерений количеств (доз) нефтепродукта, отпускаемых через ТРК, кг


1,5 – 850

3

Пределы допускаемой относительной погрешности измерений массы доз нефтепродукта, отпускаемых через ТРК, %

– в диапазоне доз от 1,5 кг до 7 кг и при отпуске доз во время приема нефтепродуктов из ТМ в резервуары АЗК №3;

– в диапазоне доз от 7 кг до 850 кг



± 0,5


± 0,3

4

Пределы допускаемой относительной погрешности измерений массы нефтепродукта, принимаемого из транспортных мер полной вместимости, %



± 0,4

5

Количество резервуаров (сложных каналов измерений количества нефтепродукта при приеме), шт.

По количеству видов топлива на АЗС

6

Количество топливораздаточных кранов (сложных каналов измерений количества нефтепродукта при отпуске), шт.

Не более 32

7

Диапазон изменений температуры нефтепродуктов, С


[-40] – 50

Температура окружающего воздуха:

– для элементов системы, размещаемых вне операторского помещения: ([-40] – 50) С;

– для элементов системы, размещаемых в операторском помещении: (5 – 30) С.

Электропитание: напряжение, (187 – 242) В; частота (49 – 51) Гц.

Маркировка взрывозащиты:

– система температурного мониторинга СТМ – ЕхiаIIАТ3

– уровнемер “Струна М” – OExiaIIBT5

Средняя наработка на отказ при доверительной вероятности 0,8, не менее 10000 час.

Срок службы, не менее 10 лет.

Состав системы

Система “КОМАРНЕТТО АЗК-3” представляет собой проектно компонуемую измерительную систему вида ИС-2 по ГОСТ Р 8.596 со сложными измерительными каналами двух типов – измерения количества при приеме топлива и измерения количества при отпуске топлива, поставляемую либо в полном составе при строительстве новой АЗС, либо в составе дополнительных измерительных, связующих и комплексных компонентов – при реконструкции действующей АЗС

В качестве измерительных компонентов системы используются:

– меры вместимости – резервуары стальные горизонтальные РГС, отградуированные объёмным методом по ГОСТ 8.346 – по количеству марок топлива, отпускаемых на АЗС;

– уровнемер типа “Струна-М” (№15 669-03 в Государственном реестре СИ) с первичными преобразователями параметров ППП исполнения КШЮЕ2.839.001-01 (типовыми с датчиками плотности), смонтированными на указанных выше мерах вместимости;

– ТРК по ГОСТ 9018 с импульсными электрическими выходами измерителей объёма,

– система температурного мониторинга типа СТМ (ТУ 4217-011-02566540-2003) с температурными преобразователями ПТКВ, монтируемыми накладным способом на топливопроводах ТРК, а также под кожухом ТРК для измерений температуры окружающего воздуха.

В качестве связующих компонентов Системы используются проводные линии связи.

Сигналы первичных преобразователей (в виде импульсов – с ТРК; в виде цифровых кодов с других измерительных компонентов) поступают на входы комплексного компонента – контроллера “ПРАМЕР-730”, смонтированного в операторной, к которому подключается (по интерфейсу RS-232) IBM-совместимый компьютер оператора АЗС. Контроллер и компьютер образуют программно-аппаратный комплекс, где производятся расчеты масс отпускаемых, принимаемых, хранимых нефтепродуктов, вычисляются значения небалансов за установленные периоды времени, создаются и сохраняются архивы результатов измерений и расчетов.

Примечание – В системе чаще всего используются уже работающие в составе АЗК меры вместимости, уровнемер и ТРК. Дополнительно поставляются и монтируются: контроллер “ПРАМЕР-730”, система температурного мониторинга СТМ.

Устройство и работа системы

Структурная схема системы приведена на рис.1.

Первичное преобразование информации (об уровне, температуре, плотности нефтепродукта в каждом из резервуаров) выполняется первичными преобразователями параметров (ППП) уровнемера “Струна-М”. Сбор информации с ППП осуществляется блоком вычислительным (БВ) уровнемера, где по измеренному значению уровня нефтепродукта в резервуаре с использованием градуировочной таблицы резервуара, сохраняемой в памяти БВ, вычисляется объём нефтепродукта, а также вычисляется средняя температура. С выхода БВ по интерфейсу RS-232 информация выводится на контроллер “ПРАМЕР-730”.

Информация с температурных преобразователей ПТКВ, смонтированных на топливопроводах ТРК (рис. 4), а также под кожухами ТРК, в виде кода передается на установленный в операторной адаптер двухпроводный АКД системы температурного мониторинга СТМ (рис. 2), откуда по интерфейсу RS-232 выводится на контроллер “ПРАМЕР-730”.

Информация с импульсных преобразователей измерителей объема ТРК (по одному сигналу с каждой стороны ТРК) (рис. 3) поступает на входы контроллера “ПРАМЕР-730”.Также на вход контроллера подаются дискретные логические сигналы для разделения по видам топлива объемных доз, отпускаемых через ТРК.

Контроллер “ПРАМЕР-730” по интерфейсу RS-232 подключается к персональному компьютеру (ПК) оператора АЗС, образуя программно-аппаратный комплекс.

Контроллер функционирует под управлением программного обеспечения “АЗС – учет. Версия 1.0” с настраиваемыми параметрами, которые вводятся при помощи клавиатуры контроллера с защитой от несанкционированного доступа через пароль доступа. Алгоритм работы системы, реализованный в этом программном обеспечении, описан ниже.

Программное обеспечение komar.exe устанавливается на ПК и предназначено для создания и сохранения архивов результатов измерений и расчетов.







Рис. 2. Структурная схема системы температурного мониторинга СТМ





Рис. 3 Структурная схема измерения массы нефтепродуктов
при отпуске через ТРК





Рис. 4. Схема крепления датчика температуры

Алгоритм работы системы “КОМАРНЕТТО”

Определение количества нефтепродуктов в единицах массы производится методом косвенных измерений по результатам измерений объема и плотности.

В ходе проведения экспериментальных работ на АЗК установлено:

а) при приеме в резервуары АЗК за счет конструктивных особенностей сливного устройства и технологии слива происходит интенсивное перемешивание нефтепродуктов. Практика показала, что через 8-12 минут после окончания слива можно считать температуру и плотность в резервуаре АЗК постоянными во всем объеме находящегося там нефтепродукта;

б) за интервал времени между очередными приемами топлива в резервуаре (не более 2-х суток) заметного фракционного расслоения не наблюдалось. Таким образом, плотность приведенная к 0 С (значение температуры 0 С выбрано из-за особенностей применяемых формул пересчета плотностей), остается неизменной.

Приведенные результаты позволяют использовать показания уровнемера “Струна-М” для определения плотности нефтепродуктов в резервуарах АЗК и в объемных счетчиках ТРК, несмотря на то, что в этом уровнемере плотность измеряется поплавковым датчиком в приповерхностном слое нефтепродукта.

Для этого используется специальный алгоритм обработки результатов измерения плотности уровнемера “Струна-М” в контроллере “Прамер-730”, входящем в состав системы.

Через 10 минут по окончании приема топлива в резервуаре АЗК определяются температура и плотность нефтепродукта при помощи уровнемера “Струна М”. Это значение плотности приводится в контроллере “Прамер-730 к значению при 0 С, запоминается в памяти контроллера и используется (до окончания приема нефтепродукта из следующей ТМ) для расчета текущей средней плотности нефтепродукта в резервуаре АЗК и плотности нефтепродукта в объемном счетчике ТРК. При этом используются:

– для расчета текущей средней плотности нефтепродукта в резервуаре АЗК – текущие значения температуры tср с уровнемера “Струна-М”;

– для расчета текущей плотности нефтепродукта в объемном счетчике ТРК – текущие значения температуры нефтепродукта в объемном счетчике ТРК, рассчитанные по значениям температуры стенок топливопровода на входе объемного счетчика ТРК и температуры окружающего воздуха под кожухом ТРК, измеренных датчиками ПТКВ системы температурного мониторинга СТМ.

В процессе работы системы контроллер “Прамер-730” ежеминутно вычисляет текущую массу топлива в каждом резервуаре, используя значения tср и объема, снимаемые с уровнемера “Струна-М”. Увеличение массы на величину более 70 кг по сравнению с предыдущим отсчетом означает начало слива из бензовоза. За окончание слива принимается момент времени, когда это приращение становится менее 70 кг. Спустя 10 минут в контроллере производится определение плотности нефтепродукта, как было описано выше.

Алгоритм работы не требует приостановки отгрузки через ТРК при приеме топлива в резервуар. Масса нефтепродукта, принятого в резервуар, вычисляется по значениям текущей массы на момент окончания слива, массы нефтепродукта в резервуаре на начало суток, массы топлива, отпущенной через ТРК с начала суток, а также по значениям плотности, приведенной к 0 С, до начала слива и после его окончания.

Контроллер “Прамер-730” осуществляет мониторинг температуры нефтепродукта в измерителях объема и состояния логического сигнала об отгрузке нефтепродукта через каждый из топливораздаточных кранов.

Расчет массы дозы нефтепродукта, отпущенной через ТРК, проводится путем суммирования масс объемов, соответствующих одному импульсу с измерителя объема ТРК, используя рассчитанное значение текущей плотности нефтепродукта.

На ПК оператора создаются и сохраняются архивы результатов измерений и расчетов.

Подготовка системы к работе

Подготовка измерительных компонентов системы “КОМАРНЕТ-ТО” осуществляется в соответствии с технической документацией на эти компоненты.

Подготовка к использованию комплексного компонента системы – контроллера «Прамер-730» осуществляется в соответствии с его руководством по эксплуатации. Вводятся необходимые настраиваемые параметры в соответствии с руководством по эксплуатации контроллера.

Производится загрузка в ПК программного обеспечения komar.exe для создания и сохранения архивов результатов измерений и расчетов.

Работа системы

По завершении работ по подготовке система выполняет всю номенклатуру функций, предусмотренных алгоритмом работы системы:

– прием и обработка сигналов от объемных счетчиков ТРК;

– мониторинг температуры нефтепродуктов в объемных счетчиках ТРК и воздуха под кожухом ТРК;

– мониторинг параметров нефтепродуктов в резервуарах АЗК (уровень, температура, плотность, объем и масса);

– вычисление массы принятых в каждый из резервуаров АЗК нефтепродуктов;

– вычисление масс отпущенных через ТРК доз нефтепродуктов;

– передача с контроллера на ПК оператора информации об измеренных и вычисленных величинах;

– создание архивов результатов измерений и расчетов.

Проведение поверки системы

Поверка измерительных каналов системы производится комплектно. Межповерочный интервал – 1 год.

При проведении поверки применяют следующие средства поверки и вспомогательное оборудование:

– весы для статического взвешивания, модель FBB 30S фирмы «МЕТТЛЕР ТОЛЕДО АГ» (Швейцария). НПВ-30 кг, дискретность-2 г.

– цистерна специальная ёмкостью не менее 1,5 м3;

– канистры металлические вместимостью 10 и 20 л.

При проведении поверки соблюдают следующие условия:

– температура окружающего воздуха, С:

вне помещения операторской АЗК: [-40] – 50

в помещении операторской АЗК: 5 – 30

– относительная влажность воздуха, %: от 30 до 80

– атмосферное давление, кПа: от 86 до 106,7

Погрешность каналов измерений количества нефтепродукта при отпуске определяют для каждого топливораздаточного крана сравнением показаний, считываемых с монитора компьютера системы, с результатом взвешивания дозы нефтепродукта на весах для следующих доз нефтепродукта, л: 2, 5, 8, 10, 15, 18. Дозы нефтепродукта принимаются в канистры; по завершении слива канистры закрываются крышкой и переносятся в операторское помещение для взвешивания на весах.

Значение относительной погрешности от по модулю не должно превышать 0,5 % для доз меньше 8 л и 0,3 % для доз более 8 л.

Погрешность каналов измерений количества нефтепродукта при приеме определяют для каждого канала (резервуара) сравнением показаний, считываемых с монитора компьютера системы, с массой поверочной дозы соответствующего нефтепродукта, сливаемого из специальной вспомогательной цистерны. Измерение проводят однократно.

Нефтепродукт соответствующей марки в количестве не менее 1000 кг в два этапа заливают во вспомогательную цистерну через топливораздаточный кран (канал), прошедший поверку с положительным результатом. Нефтепродукт, остающийся в сливных шлангах после прерывания и окончания залива, собирают во вспомогательную емкость и сливают в цистерну.

Значение погрешности пр по модулю не должно превышать 0,4 %.

Результаты поверки заносят в протокол произвольной формы.

По результатам поверки оформляют свидетельство о поверке системы измерительной количества нефтепродуктов “КОМАРНЕТТО” установленной формы по ПР 50.2.006 с указанием прошедших поверку измерительных каналов и наносят оттиск поверительного клейма в паспорте согласно ПР 50.2.007.

Измерительные каналы, не прошедшие поверку, к применению не допускают, выдают извещение о непригодности каналов с указанием причин в соответствии с ПР 50.2.006.

В случае ремонта в течение межповерочного интервала одного или нескольких измерительных каналов проводится поверка соответствующих каналов, ставится оттиск поверительного клейма в паспорте системы, новое свидетельство о поверке ИК не оформляется.

Результаты опытной эксплуатации системы “КОМАРНЕТТО” на одной из АЗС

В результате опытной эксплуатации Системы получены следующие результаты:

– выявлены систематические “недовозы” на АЗС, составившие за год не менее 1% от массы, указанной в ТТН по каждому виду нефтепродукта;

– выявлены усредненные за год потери нефтепродуктов, зависящие от изменения сезонных температур и составляющие не менее 2 % от объема годовой реализации.

При этом усредненная реализация нефтепродуктов на АЗС за этот период времени составила: в час – 700 кг; в сутки – 16800 кг; в месяц –504 000 кг; в год – 6 048 000 кг.

По результатам экспериментальных исследований расчет усредненных потерь и возможного ущерба, причиняемого владельцу АЗС, выглядит следующим образом:

1. Возможный ущерб от “недовозов” нефтепродуктов при среднегодовой реализации 6 048 000 кг может составить до 6 048 000 кг  1% = 60 480 кг, что составляет 60 480 кг  16 руб./кг = 967 680 руб.

2. Ежегодные усредненные потери нефтепродуктов, зависящие от изменения сезонных температур составили 6 048 000 кг х 2% = 120 960 кг, что соответствует 120 960 кг  16 руб./кг = 1 935 360 руб.

Итого: Расчетные суммарные ежегодные потери владельца АЗС могут составить: 967 680 руб. + 1 935 360 руб. = 2 903 040 руб. или около 100 тыс. USD.

Пример автоматизированного учета нефтепродуктов,
полученный с помощью опытной эксплуатации
Системы «КОМАРНЕТТО» в течение одного календарного месяца


Балансовая ведомость

Учет нефтепродуктов за месяц

Период:

Октябрь 2004г.

Нефтепродукт:

Регуляр 92

Дата (число)

Остаток на нач. суток Струна, кг

Остаток на конец суток Струна, кг

Принято за сутки по Системе, кг

Принято за сутки по ТТН, кг

Отпущено за сутки через ТРК, кг

Баланс принято/принято по ТТН

Баланс по резервуару за сутки

Примечание

1

9593,36

11050,65

8885,3

8963

7431,55

-77,7

3,53




2

11050,65

8919,29

4337,12

4387

6480,77

-49,88

12,28




3

8919,29

7801,67

4896,84

5000

6015,77

-103,16

1,31




4

7801,67

10023,45

9191,55

9298

6969,7

-106,45

-0,07




5

10023,45

12443,81

9209,11

9320

6773,85

-110,89

-14,9




6

12443,81

11270,58

5314,24

5465

6491,85

-150,76

4,38




7

11270,58

10401,23

5368,09

5436

6248,21

-67,91

10,77




8

10401,23

11937,86

9255,89

9430

7619,51

-174,11

0,25




9

11937,86

11493,81

5541,54

5582

5991,98

-40,46

6,4




10

11493,81

9851,89

4574,4

4700

6215,05

-125,6

-1,28




11

9851,89

12230,32

9333,36

9504

6957,11

-170,64

2,18




12

12230,32

10696,5

5481,16

5503

7022,87

-21,84

7,89




13

10696,5

12643,17

9308,91

9479

7366,46

-170,09

4,22




14

12643,17

5436,02

0

0

7214,99

0

7,84




15

5436,02

10929,55

13566,5

13697

8063,59

-130,5

-9,39




16

10929,55

13022,89

9123,98

9145

7066,28

-21,02

35,64

Временный отказ "Струны"

17

13022,89

12580,59

5249,91

5458

5691,16

-208,09

-1,04

18

12580,59

7407,01

0

0

5178,39

0

4,81




19

7407,01

13399,41

13356,88

13508

7365,72

-151,12

1,24




20

13399,41

6983,5

0

0

6406,93

0

-8,98




21

6983,5

9551,14

9574,98

9683

7008,16

-108,02

0,82




22

9551,14

12377,79

8936,45

9086

6110,35

-149,55

0,55




23

12377,79

10770,59

4948,62

5032

6557,99

-83,38

2,18




24

10770,59

14068,82

8916,6

9098

5616,98

-181,4

-1,38




25

14068,82

11719,9

4609,5

4688

6961,13

-78,5

2,7




26

11719,9

5320,43

0

0

6402,21

0

2,74




27

5320,43

7147,16

9144,56

9326

7321,65

-181,44

3,83




28

7147,16

8187,9

7710,28

7790

6670,86

-79,72

1,32




29

8187,9

9300,02

8923,58

9015

7809,47

-91,42

-1,99




30

9300,02

9090,87

5343,73

5408

5561,8

-64,27

8,91




31

9090,87

12471,69

8957,75

9121

5574,73

-163,25

-2,2




Итого

 

12471,69

209060,83

212122

206167,07

-3061,17 (-1,4%)

-15,44





Баланс по резервуару: 9593,36 + 209060,83 - 206167,07 = 12487,12 (кг) (расчетный остаток)

Сравнение: 12471,69 - 12487,12 = -15,43 (кг), или -0,007 % (-15,43х100/209061)

Заключение

Работы по переходу на автоматизированное сведение баланса на АЗС в единицах массы потребуют решения двух основных задач – разработки нормативной и законодательной базы, а также разработки и промышленного внедрения технических средств обеспечивающих проведение измерений.

Нормативно-техническая база должна включать ряд документов в ранге Правил, рекомендаций или инструкций, определяющих:

– порядок приема и реализации нефтепродуктов в единицах массы;

– порядок организации учета на АЗС (АЗК), с формами первичного учета;

– общие технические требования к техническим средствам, обеспечивающим проведение измерений при отпуске и учет нефтепродуктов в единицах массы;

– методики выполнения измерений.

Как показывают результаты опытной эксплуатации измерительной системы “КОМАРНЕТТО”, предлагаемый ООО “Сервис-Центр” к внедрению способ учета нефтепродуктов и сведения материального баланса на АЗС в единицах массы с применением этой системы является эффективным и сравнительно малозатратным, что позволяет рекомендовать его для широкого внедрения.

Автор

Травов Василий Иванович – начальник сектора ООО “Сервис-Центр”

Россия, 446207 ,Самарская область, г. Новокуйбышевск

Тел.(84635) 3-45-27

Факс (846) 277-40-44

Е-mail: sc@sc.sibnk.ru

Городецкий Э.С.