ПЕРЕДВИЖНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к установкам для измерения количества (объема, массы) и параметров качества нефти и нефтепродуктов на нефтедобывающих, перерабатывающих и транспортирующих предприятиях.
Известна мобильная система измерений количества и показателей качества нефтепродуктов [Пат. РФ №123836 U1, МПК E21B 47/00, з. 20.04.2012, оп. 10.01.2013], включающая манометр и пробоотборник, отличающаяся тем, что дополнительно введены шасси, аппаратная, каркас, входной коллектор, фильтр с быстросъемной крышкой, гибкие шланги, рабочая измерительная линия №1, рабочая измерительная линия №2, выходной коллектор, стойка вторичных приборов массового преобразователя расхода и преобразователя избыточного давления, контрольно-резервная измерительная линия, автоматический пробоотборник с системой ручного отбора проб в обогреваемом шкафу, а измерительные линии №1 и №2 идентичны и представляют собой участок трубопровода, на котором смонтированы последовательно преобразователь избыточного давления, преобразователь температуры с термопреобразователем сопротивления и термокарманом, манометр, термометр с защитным термокарманом, массовый преобразователь расхода, фланцевые шаровые краны, регуляторы расхода, шаровые краны на линиях дренажа и в местах подключения промывки и продувки, шаровые краны для удаления воздуха, причем преобразователи избыточного давления, преобразователи температуры с термопреобразователем сопротивления, вторичные приборы массовых преобразователей расхода закрыты обогреваемыми чехлами, а контрольно-резервная измерительная линия состоит из последовательно смонтированных на трубопроводе преобразователя избыточного давления, преобразователя температуры с термопреобразователем сопротивления и термокарманом, манометра, термометра с защитным термокарманом, массового преобразователя расхода, фланцевых шаровых кранов, регулятора расхода, шаровых кранов на линиях дренажа и в местах подключения промывки и продувки, шаровых кранов для удаления воздуха с возможностью контроля метрологических характеристик рабочих измерительных линий №1 и №2, а также измерений количества и показателей качества нефтепродуктов при отказе рабочих измерительных линий №1 или №2, причем преобразователь избыточного давления, преобразователь температуры с термопреобразователем сопротивления, вторичный прибор массового преобразователя расхода закрыты обогреваемыми чехлами, а стойка вторичных приборов массового преобразователя расхода и преобразователя избыточного давления выполнена в виде вертикальной металлической балки со смонтированными на ней кронштейнами для крепления вторичного прибора массового преобразователя расхода и преобразователя избыточного давления, она установлена на каркасе в месте, удобном для считывания персоналом показаний массового преобразователя расхода и преобразователя избыточного давления, а шасси выполнено в виде прицепа или грузового автомобиля.
Недостатками данной мобильной системы измерений количества и показателей качества нефтепродуктов являются:
- отсутствие возможности осуществления подключения передвижной поверочной установки для проведения поверки массовых преобразователей расхода, установленных на измерительных линиях, без остановки процесса измерения мобильной системой измерений количества и показателей качества нефтепродуктов;
- невозможность обеспечения изокинетичности отбора пробы из-за отсутствия механизма регулирования скорости нефтепродукта на входе в автоматический пробоотборник в соответствии со средней линейной скоростью в трубопроводе (отсутствуют насосы с регулируемой подачей, подающие нефтепродукт в автоматический пробоотборник);
- отсутствие возможности измерения плотности нефтепродуктов, что приводит к снижению точности измерения количества нефтепродуктов.
Известна передвижная установка измерения количества нефти и нефтепродуктов [Пат. РФ №118741 U1, МПК G01F 1/00, з. 27.02.2012, оп. 27.07.2012], принятая за прототип, состоящая из системы измерения, установленной на раме и включающей впускной трубопровод (входной коллектор) и выпускной трубопровод (выходной коллектор) и размещенную между ними рабочую измерительную линию с установленными в ней преобразователем температуры, преобразователем давления, массовым расходомером (измерителем расхода жидкости) и регулятором расхода, а также гибких рукавов высокого давления, устройства сбора и обработки информации (представляющего собой, по сути, узел сбора, обработки информации и управления) и кабеля электропитания установки, отличающаяся тем, что на упомянутом впускном трубопроводе (входном коллекторе) установлен фильтр, на упомянутом выпускном трубопроводе (выходном коллекторе) установлен отвод с устройством отбора пробы, между впускным и выпускным трубопроводами (между входным и выходным коллекторами) параллельно упомянутой рабочей измерительной линии установлены дополнительная рабочая измерительная линия с установленными в ней преобразователем температуры, преобразователем давления, массовым расходомером (измерителем расхода жидкости) и регулятором расхода и контрольно-резервная измерительная линия с установленными в ней преобразователем температуры, преобразователем давления, массовым расходомером (измерителем расхода жидкости) более высокого класса точности измерения, чем в упомянутых рабочей и дополнительной рабочей линиях, и регулятором расхода, при этом входной патрубок упомянутой контрольно-резервной измерительной линии соединен отводом с установленным на нем запорными кранами (запорной арматурой) с выходными патрубками рабочей и дополнительной рабочей измерительных линий, на упомянутом выпускном трубопроводе (выходном коллекторе) установлен отвод с запорным краном и выпускным патрубком, а на выходном патрубке контрольно-резервной измерительной линии установлен отвод с запорным краном и выпускным патрубком, который соединен с отводом от входного патрубка контрольно-резервной измерительной линии и с выходным патрубками рабочей и дополнительной рабочей линий (иными словами, для осуществления возможности подключения установки поверки измерителей расхода жидкости установка содержит трубопровод для подключения к установке поверки измерителей расхода жидкости), кроме того, упомянутое устройство сбора и обработки информации (узел сбора, обработки информации и управления) выполнено в виде утепленного блок-бокса с устройствами поддержания в нем заданной температуры воздуха и устройствами сигнализации загазованности и пожара.
Недостатками прототипа являются:
- невозможность обеспечения изокинетичности отбора пробы из-за отсутствия механизма регулирования скорости нефти (нефтепродукта) на входе в устройство отбора пробы в соответствии со средней линейной скоростью в трубопроводе (отсутствуют насосы с регулируемой подачей, подающие нефть (нефтепродукт) в устройство отбора пробы), что приводит к снижению точности измерения параметров качества при проведении лабораторного химического анализа;
- отсутствие возможности осуществления ручного отбора пробы нефти (нефтепродукта) для лабораторного химического анализа;
- отсутствие возможности измерения плотности нефти (нефтепродуктов), что приводит к снижению точности измерения количества нефти (нефтепродуктов).
Задачей заявленной полезной модели является обеспечение автоматизированного измерения количества и параметров качества нефти и нефтепродуктов, например в магистральном трубопроводе.
Технический результат выражается в повышении точности измерения количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов.
Указанный технический результат достигается тем, что передвижная установка для измерения количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов содержит входной коллектор с установленным на нем, по меньшей мере, одним фильтром, выходной коллектор, запорную арматуру, установленные между входным коллектором и выходным коллектором, по меньшей мере, одну рабочую измерительную линию и, по меньшей мере, одну контрольно-резервную измерительную линию, каждая из которых содержит преобразователь давления, преобразователь температуры и измеритель расхода жидкости, узел сбора, обработки информации и управления, трубопровод для подключения к установке поверки измерителей расхода жидкости.
Согласно предложенному техническому решению оборудование размещено внутри металлического каркаса, а передвижная установка дополнительно содержит пробозаборное устройство, установленное на входном коллекторе, и блок контроля параметров качества, включающий, по меньшей мере, один насос, оборудованный частотно-регулируемым приводом, преобразователь давления, по меньшей мере, один автоматический пробоотборник и, по меньшей мере, один измеритель расхода жидкости.
В частности, блок контроля параметров качества может включать, по меньшей мере, один измеритель плотности.
Также блок контроля параметров качества может включать, по меньшей мере, один ручной пробоотборник.
Автоматический пробоотборник может быть выполнен с возможностью осуществления ручного отбора проб.
Узел сбора, обработки информации и управления может быть размещен, по меньшей мере, в одном взрывозащищенном шкафу.
Кроме того, узел сбора, обработки информации и управления может быть размещен в аппаратной, представляющей собой утепленное отапливаемое помещение металлического каркаса.
Измеритель расхода жидкости, установленный на контрольно-резервной измерительной линии, может быть выполнен более высокого класса точности, чем измеритель расхода жидкости, установленный на рабочей измерительной линии.
На выходе каждой измерительной линии может быть установлен регулятор расхода.
Также передвижная установка может содержать дренажный коллектор, оснащенный, по меньшей мере, одним дистанционным устройством контроля протечек с сигнализатором уровня.
Блок контроля параметров качества может быть размещен в утепленном отапливаемом контейнере, установленном внутри металлического каркаса.
Узел сбора, обработки информации и управления может быть построен на основе микропроцессорных измерительно-вычислительных программируемых логических контроллеров.
Преобразователи температуры могут быть закрыты обогреваемыми чехлами.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема передвижной установки для измерения количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов.
Передвижная установка для измерения количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов представляет собой металлический каркас (не показан), внутри которого расположено оборудование. Габариты металлического каркаса (не показан) обеспечивают возможность транспортировки его автомобильным и железнодорожным транспортом. Для предохранения оборудования во время транспортировки или хранения, например от атмосферных осадков, открытые части металлического каркаса (не показан) закрыты тентом (не показан). Передвижная установка содержит входной коллектор 1 с установленным на нем фильтром 9. Для удобства обслуживания предпочтительно применять в качестве фильтра 9 фильтр с быстросъемной крышкой, а для своевременного предупреждения о загрязнении фильтр 9 целесообразно оснащать датчиками перепада давления (не показаны). Для управления рабочими процессами использована запорная арматура 23, например задвижки (показаны не все), предпочтительно оснащенные электроприводами (не показаны) с возможностью дистанционного управления. Также передвижная установка содержит выходной коллектор 2. Между входным коллектором 1 и выходным коллектором 2 установлены первая рабочая измерительная линия 3, вторая рабочая измерительная линия 4 и контрольно-резервная измерительная линия 5. Каждая измерительная линия (первая рабочая 3, вторая рабочая 4 и контрольно-резервная 5), содержит преобразователь давления 22, преобразователь температуры 21, измеритель расхода жидкости 7, например преобразователь массового расхода. Для повышения точности контроля метрологических характеристик первой 3 и второй 4 рабочих измерительных линий на контрольно-резервной 5 измерительной линии установлено измерительное оборудование, в частности измеритель расхода жидкости 7 более высокого класса точности, чем на рабочих (первой 3 и второй 4) измерительных линиях. Для дистанционного регулирования расхода через измерительные линии (первую 3, вторую 4 и контрольно-резервную 5) в передвижной установке на выходе каждой измерительной линии (первой 3, второй 4 и контрольно-резервной 5) установлен регулятор расхода 6, например поворотная регулирующая заслонка с электроприводом. Для управления (ручного и автоматического) технологическими процессами измерения количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов передвижная установка содержит узел сбора, обработки информации и управления (не показан). Узел сбора, обработки информации и управления (не показан), включает рабочий и резервный микропроцессорные измерительно-вычислительные программируемые логические контроллеры, связанные с модулями и датчиками (не показаны), реализующими базовые функции узла сбора, обработки информации и управления (преобразователями температуры 21, преобразователями давления 22, 24 и т.д.). Построение узла сбора, обработки информации и управления (не показан) на основе микропроцессорных измерительно-вычислительных программируемых логических контроллеров позволяет уменьшить габариты узла сбора, обработки информации и управления (не показан), так как одним небольшим по размерам микропроцессорным устройством можно заменить целую группу обычных электрических аппаратов, а также позволяет осуществить переход от дискретного (ступенчатого) регулирования к непрерывному (плавному). Для уменьшения габаритов передвижной установки узел сбора, обработки информации и управления (не показан) может быть размещен во взрывозащищенном шкафу (не показан) установленном на стене металлического каркаса (не показан). Кроме того, узел сбора, обработки информации и управления (не показан) может быть размещен внутри аппаратной (не показана), представляющей собой утепленное отапливаемое помещение металлического каркаса (не показан), выполненное, например как часть металлического каркаса, обшитая сэндвич-панелями и оборудованная входной дверью. Отопление аппаратной (не показана) осуществляется при помощи электрообогревателей (не показаны). Для работы в условиях низких температур оборудование передвижной установки, находящееся под воздействием температуры окружающей среды (например, расположенное вне аппаратной (не показана)), и чувствительное к низким температурам, например преобразователи температуры 21, закрыто обогреваемыми чехлами (не показаны). Для обеспечения возможности проведения поверки измерителей расхода жидкости 7 при помощи установки поверки измерителей расхода жидкости (не показана), например передвижной поверочной установки, передвижная установка для измерения количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов содержит трубопровод 11 для подключения к установке поверки измерителей расхода жидкости (не показана), расположенный на выходе первой рабочей измерительный линии 3 и связанный трубопроводами 12 и 13 с выходами соответственно второй рабочей измерительной линии 4 и контрольно-резервной измерительной линии 5. Для обеспечения возможности проведения контроля метрологических характеристик первой 3 и второй 4 рабочих измерительных линий при помощи контрольно-резервной 5 измерительной линии на входе контрольно-резервной измерительной линии 5 установлен трубопровод 14, соединенный с трубопроводом 11 для подключения к установке поверки измерителей расхода жидкости (не показана). На входном коллекторе 1 установлено пробозаборное устройство 20, например щелевого типа. Для обеспечения возможности извлечения и ревизии пробозаборного зонда (не показан) без остановки работы передвижной установки предпочтительно применять в качестве пробозаборного устройства 20 щелевое пробозаборное устройство выдвижного типа с лубрикатором. Также передвижная установка содержит блок контроля параметров качества 15, размещенный в утепленном отапливаемом контейнере, установленном внутри металлического каркаса (не показан), выполненном, например как металлическая каркасная конструкция, обшитая сэндвич-панелями, отапливаемая при помощи электрообогревателей (не показаны) и оборудованная входной дверью. Также блок контроля параметров качества 15 может быть размещен в помещении металлического каркаса (не показан) аналогичном вышеописанной конструкции аппаратной (не показана). Блок контроля параметров качества 15 включает насос 18, оборудованный частотно-регулируемым приводом (не показан), преобразователь давления 24, автоматический пробоотборник 16, ручной пробоотборник 17 и измеритель расхода жидкости 19, например ультразвуковой преобразователь расхода. Кроме того, для исключения из состава блока контроля параметров качества 15 ручного пробоотборника 17 может быть использован автоматический пробоотборник 16 с возможностью осуществления ручного отбора проб.
Для измерения плотности нефти или нефтепродукта в блоке контроля параметров качества 15 установлен измеритель плотности (не показан), например поточный преобразователь плотности. При необходимости, в блоке контроля параметров качества 15 могут быть установлены и другие измерительные приборы, например поточные преобразователи влагосодержания (не показаны) и т.д. Для слива из передвижной установки остатков нефти или нефтепродукта использован дренажный коллектор 8, оснащенный дистанционным устройством 10 контроля протечек с сигнализатором уровня для оперативной передачи сигнала в узел сбора, обработки информации и управления (не показан) о появлении нефти или нефтепродукта в дренажном коллекторе 8.
Передвижная установка для измерения количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов работает следующим образом.
Производится подключение передвижной установки при помощи гибких рукавов высокого давления (не показаны) к магистральному трубопроводу (не показан), по которому перекачивается, например нефть. Посредством открытия-закрытия соответствующей запорной арматуры 23 (показана не вся) нефть поступает во входной коллектор 1. Далее нефть проходит через фильтр 9 для фильтрации от механических примесей и поступает в первую 3 и вторую 4 рабочие измерительные линии, где измеряется массовый расход проходящего продукта, а также измеряются давление и температура. Для измерения массового расхода нефти, проходящей через измерительные линии (первую рабочую 3, вторую рабочую 4 и контрольно-резервную 5), использованы преобразователи массового расхода, предназначенные для выдачи информации о массовом расходе измеряемой жидкости в виде частотного электрического сигнала. На выходах измерительных линий (первой рабочей 3, второй рабочей 4 и контрольно-резервной 5) установлены регуляторы расхода 6, например поворотные регулирующие заслонки с электроприводом, с помощью которых осуществляется регулирование расхода путем изменения площади проходного сечения данных регуляторов.
Периодически для проверки правильности показаний измерителей расхода жидкости 7 (преобразователей массового расхода) рабочих измерительных линий (первой 3 и второй 4) нефть, учтенная одной из рабочих измерительных линий (первой 3 или второй 4), подается в контрольно-резервную измерительную линию 5, в которой установлено измерительное оборудование, в частности преобразователь массового расхода, более высокого класса точности. Нефть, учтенная первой рабочей измерительной линией 3, подается на вход контрольно-резервной измерительной линии 5 по трубопроводу 11 для подключения к установке поверки измерителей расхода жидкости (не показана) и трубопроводу 14 посредством открытия-закрытия соответствующей запорной арматуры 23 (показана не вся). Нефть, учтенная второй рабочей измерительной линией 4, подается на вход контрольно-резервной измерительной линии 5 по трубопроводу 12, трубопроводу 11 для подключения к установке поверки измерителей расхода жидкости (не показана) и трубопроводу 14 посредством открытия-закрытия соответствующей запорной арматуры 23 (показана не вся).
В случае возникновения сбоя показаний измерителя расхода жидкости 7 (преобразователя массового расхода) одной из рабочих измерительных линий (первой 3 или второй 4) эта измерительная линия отключается соответствующей запорной арматурой 23 и включается в работу контрольно-резервная измерительная линия 5.
После измерительных линий (первой 3 и второй 4 рабочей, и контрольно-резервной 5) нефть поступает в выходной коллектор 2. Таким образом производится автоматизированное вычисление массового расхода нефти за установленные (назначенные) интервалы времени. Далее нефть снова поступает в магистральный трубопровод (не показан).
Автоматизированное измерение параметров качества нефти, например плотности, а также автоматический отбор объединенной пробы и ручной отбор проб нефти для лабораторного анализа производятся в блоке контроля параметров качества 15.
Нефть отбирается в блок контроля параметров качества 15 из входного коллектора 1 с помощью пробозаборного устройства 20, например, щелевого пробозаборного устройства выдвижного типа (с лубрикатором), позволяющего проводить извлечение и ревизию пробозаборного зонда (не показан) без остановки работы передвижной установки и обеспечивающего высокую представительность отбора проб нефти.
В блоке контроля параметров качества 15 предусмотрена насосная схема прокачки нефти с применением насоса 18 с частотно-регулируемым приводом (не показан) для обеспечения условия изокинетичности пробоотбора, т.е. условия равенства скорости нефти на входе в пробозаборное устройство 20 и линейной скорости жидкости в трубопроводе в месте отбора проб. Производительность насоса 18 контролируется по показаниям измерителя расхода жидкости 19 (ультразвукового преобразователя расхода) и преобразователей давления 22, 24 узлом сбора, обработки информации и управления (не показан). Благодаря соблюдению изокинетичности пробоотбора, как одного из существенных условий в процессе отбора представительной пробы, повышается точность измерения показателей качества нефти, а так как на основании полученных показателей качества нефти производится корректировка значения количества нефти, учитываемой измерительными линиями (первой рабочей 3, второй рабочей 4 и контрольно-резервной 5), то повышается и точность измерения количества нефти.
В блоке контроля параметров качества 15 установлен измеритель плотности (не показан), например поточный преобразователь плотности, на основании показаний которого узлом сбора, обработки информации и управления (не показан) постоянно производится коррекция значения количества нефти, учитываемой измерительными линиями (первой рабочей 3, второй рабочей 4 и контрольно-резервной 5), благодаря чему повышается точность измерения количества нефти.
Для автоматического отбора объединенной пробы в блоке контроля параметров качества 15 размещен автоматический пробоотборник 16, который через определенные промежутки времени отбирает пробу нефти в емкость (не показана). Ручной отбор проб осуществляется с помощью ручного пробоотборника 17, размещенного в блоке контроля параметров качества 15. Отобранные пробы используются для проведения лабораторного химического анализа.
Возврат нефти из блока контроля параметров качества 15 осуществляется во входной коллектор 1 дальше по потоку от места пробозабора. Далее нефть поступает для учета в измерительные линии (первую рабочую 3, вторую рабочую 4, контрольно-резервную 5).
Управление (ручное и автоматическое) технологическими процессами измерения количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов осуществляется с помощью узла сбора, обработки информации и управления (не показан).
Для проведения периодической поверки измерителей расхода жидкости 7, установленных на измерительных линиях (первой рабочей 3, второй рабочей 4 и контрольно-резервной 5) передвижная установка для измерения количества и показателей качества нефти и нефтепродуктов может подключаться к установке поверки измерителей расхода жидкости, например к передвижной поверочной установке (не показана). Для проведения поверки измерителя расхода жидкости 7 первой рабочей измерительной линии 3 нефть, учтенная данной измерительной линией, подается на вход установки поверки измерителей расхода жидкости (не показана) по трубопроводу 11 для подключения к установке поверки измерителей расхода жидкости. Для проведения поверки измерителя расхода жидкости 7 второй рабочей измерительной линии 4 нефть, учтенная данной измерительной линией, подается на вход установки поверки измерителей расхода жидкости (не показана) по трубопроводу 12 и трубопроводу 11 для подключения к установке поверки измерителей расхода жидкости. Для проведения поверки измерителя расхода жидкости 7 контрольно-резервной измерительной линии 5 нефть, учтенная данной измерительной линией, подается на вход установки поверки измерителей расхода жидкости (не показана) по трубопроводу 14 и трубопроводу 11 для подключения к установке поверки измерителей расхода жидкости. Направление движения нефти задается посредством открытия-закрытия соответствующей запорной арматуры 23 (показана не вся). Из установки поверки измерителей расхода жидкости (не показана) нефть поступает в выходной коллектор 2, а затем возвращается в магистральный трубопровод (не показан). Таким образом, поверка измерителей расхода жидкости 7, установленных на измерительных линиях (первой рабочей 3, второй рабочей 4 и контрольно-резервной 5) может проводиться без вывода соответствующих измерительных линий из работы.
Сбор дренируемой нефти осуществляется со всех участков технологических трубопроводов передвижной установки в дренажный коллектор 8, а из него в дренаж, например в дренажную емкость (не показана). Для контроля за протечками запорной арматуры дренажей (не показана), на дренажном коллекторе предусмотрена установка дистанционного устройства контроля протечек 10 с сигнализатором уровня, выдающего в узел сбора, обработки информации и управления (не показан) сигнал о появлении протечек нефти в данном коллекторе.