СТАЦИОНАРНАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НЕФТИ

Полезная модель относится к системам и средствам для измерения количества (объема, массы) и параметров качества нефти на нефтедобывающих, перерабатывающих и транспортирующих предприятиях.
Известна установка для измерения количества нефти и нефтепродуктов [Пат. РФ №2104497 C1, МПК G01F 1/34, G01F 1/86, з. 11.05.1995, оп. 10.02.1998], содержащая блок измерительных линий со счетчиками объема, размещенный между входным и выходным коллекторами, блок контроля качества, соединенный входным и выходным трубопроводами с выходным коллектором, регулирующее устройство, блок обработки информации, при этом регулирующее устройство выполнено в виде сопла, установленного в выходном коллекторе, входной трубопровод блока контроля качества соединен с выходным коллектором перед соплом, а выходной перед выходным отверстием сопла, причем соотношение площадей внутреннего поперечного сечения выходного отверстия сопла и внутреннего поперечного сечения выходного коллектора составляет 0,25-0,50.
Недостатком данного аналога является снижение точности определения количества нефти и нефтепродуктов вследствие того, что при движении продукта через сопло отсутствует четкая зависимость между ее расходом и перепадом давления (отсутствует возможность регулировки расхода через измерительные линии и регулировки давления в установке).
В качестве прототипа выбран узел учета нефти [Пат. РФ №2084832 C1, МПК G01F 1/716, G01F 1/78, з. 15.06.1994, оп. 20.07.1997], содержащий соединенные с магистральным трубопроводом входной и выходной коллекторы, задвижки, измерительные и контрольную линии с установленными на них счетчиками расхода жидкости, связанные дополнительным коллектором с установкой поверки счетчиков расхода и блоком измерения параметров качества нефти с автоматическим пробоотборником (пробозаборным устройством) на входе и устройством для отбора пробы вручную, дренажную систему с баком и блок обработки информации (представляет собой по сути систему сбора, обработки информации и управления), при этом он снабжен установленными на каждой измерительной линии гомогенизаторами, установленным на входном коллекторе устройством отделения свободного газа, выполненным в виде расширенного участка трубопровода с датчиком уровня, электрически связанным с краном выпуска газа и установленным так, что его нижняя образующая совмещена с нижней образующей трубопровода, анализатором, выполненным в виде ядерно-магнитнорезонансного спектрометра и установленным в блоке измерения параметров качества нефти, размещенном в отапливаемом помещении, счетчики расхода жидкости выполнены массовыми, а измерительные линии собраны в блоки, установленные в защитных боксах. Недостатками прототипа являются:
- невозможность обеспечения изокинетичности отбора пробы из-за отсутствия механизма регулирования скорости нефти на входе в пробоотборное устройство в соответствии со средней линейной скоростью в трубопроводе (нет регулировки производительности насосов в блоке измерения параметров качества);
- отсутствует разделение дренажа нефти на учтенный (дренаж нефти после учета ее расходомером) и неучтенный;
- отсутствует автоматический отбор объединенной пробы нефти для лабораторного химического анализа;
- отсутствует возможность подключения передвижной поверочной установки необходимой для проведения поверки установки поверки счетчиков расхода (стационарной).
Вышеперечисленные недостатки приводят к снижению точности измерения количества и показателей качества нефти.
Задачей заявленной полезной модели является обеспечение автоматизированного измерения количества и параметров качества нефти, например, в магистральном нефтепроводе.
Технический результат выражается в повышении точности измерения количества и показателей качества нефти.
Указанный технический результат достигается тем, что стационарная система измерения количества и показателей качества нефти содержит соединенные с магистральным трубопроводом входной и выходной коллекторы, задвижки, блок измерительных линий, включающий рабочие и, по меньшей мере, одну контрольно-резервную измерительные линии с установленными на них счетчиками расхода жидкости, дополнительный коллектор для подключения к установке поверки счетчиков расхода, пробозаборное устройство, размещенный в отапливаемом помещении блок контроля параметров качества нефти с устройством для отбора пробы вручную, насосами и анализатором, дренажную систему и систему сбора, обработки информации и управления.
Согласно предложенному техническому решению в стационарной системе измерения количества и показателей качества нефти насосы оборудованы частотно-регулируемыми приводами, а дренажная система включает дренажные коллекторы учтенной и неучтенной нефти.
Целесообразно в дополнение к устройству для отбора пробы вручную в блоке контроля параметров качества нефти установить, по меньшей мере, один автоматический пробоотборник.
Кроме того, каждая измерительная линия и блок контроля параметров качества нефти может содержать на входе, по меньшей мере, один фильтр.
Кроме того, анализатор может быть выполнен в виде набора установленных в блоке контроля параметров качества нефти датчиков для измерения плотности, вязкости, содержания воды и других примесей.
Также дренажные коллекторы учтенной и неучтенной нефти могут быть оснащены дистанционными устройствами контроля протечек с сигнализаторами уровня.
В частности, на выходе каждой измерительной линии может быть установлен регулятор с электроприводом.
Также стационарная система измерения количества и показателей качества нефти может дополнительно содержать узел подключения передвижной поверочной установки.
Заявляемая полезная модель поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 изображена технологическая схема стационарной системы измерения количества и показателей качества нефти; на фиг. 2 - технологическая схема блока контроля параметров качества нефти.
Стационарная система измерения количества и показателей качества нефти содержит входной 1 (фиг. 1) и выходной 2 коллекторы, соединенные с магистральным трубопроводом (не показан). Для управления рабочими процессами использованы задвижки 3 (показаны не все), предпочтительно оснащаемые электроприводами (не показаны) с возможностью дистанционного управления. Также стационарная система измерения количества и показателей качества нефти содержит блок измерительных линий 4, включающий рабочие 5 и контрольно-резервные измерительные линии 6 с установленными на них счетчиками расхода жидкости 7, в роли которых могут быть использованы, например, турбинные преобразователи расхода. Количество рабочих 5 и контрольно-резервных 6 измерительных линий определяется в зависимости от минимального и максимального расходов нефти в магистральном трубопроводе (не показан). Дополнительный коллектор 8 служит для осуществления возможности подключения к установке поверки счетчиков расхода (не показана), в роли которой может быть использована, например, трубопоршневая поверочная установка, осуществляющая поверку преобразователей расхода путем многократного перемещения определенного объема жидкости. Кроме того, стационарная система измерения количества и показателей качества нефти содержит систему сбора, обработки информации и управления (не показана), размещенный в отапливаемом помещении (например, в блок-боксе) блок контроля параметров качества нефти 9 (фиг. 1), в котором размещены основной 10 (фиг. 2) и резервный 21 автоматические пробоотборники, счетчик расхода жидкости 20, например, ультразвуковой преобразователь расхода, а также устройство для отбора пробы вручную 11 и насосы 12 (на фиг. 2 условно показан в единственном числе), оснащенные частотно-регулируемыми приводами. В блоке контроля параметров качества нефти 9 (фиг. 1) расположен анализатор (не показан) для определения параметров качества нефти, выполненный в виде набора датчиков (не показаны) для измерения плотности, вязкости, содержания воды и других примесей. Кроме того, стационарная система измерения количества и показателей качества нефти содержит дренажную систему, включающую дренажные коллекторы учтенной 15 (фиг. 1) и неучтенной 16 нефти, оснащенные дистанционными устройствами контроля протечек 19 с сигнализаторами уровня для оперативной передачи сигнала в систему сбора, обработки информации и управления (не показана) о появлении нефти в коллекторе. Дренаж учтенной и неучтенной нефти осуществляется в соответствующие дренажные емкости (не показаны). Кроме того, стационарная система измерения количества и показателей качества нефти содержит пробозаборное устройство 13 (фиг. 1), соединенное с блоком контроля параметров качества нефти 9 и выходным коллектором 2 и узел 14 подключения передвижной поверочной установки (не показана). Для обеспечения возможности извлечения и ревизии пробозаборного зонда (не показан) без остановки работы магистрального трубопровода (не показан), предпочтительно применять щелевое пробозаборное устройство выдвижного типа с лубрикатором. На входах измерительных линий (рабочих 5 и контрольно-резервных 6) и блока контроля параметров качества нефти 9 установлены фильтры 17 (фиг. 1, фиг. 2). При необходимости каждый из фильтров 17 и насосов 12 (фиг. 2) может быть продублирован при помощи байпасной линии (не показана). Для удобства обслуживания предпочтительно применять в качестве фильтров 17 фильтры с быстросъемными крышками, а для своевременного предупреждения о загрязнении фильтры 17 целесообразно оснащать датчиками перепада давления (не показаны). Для дистанционного регулирования расхода через измерительные линии 5, 6 (фиг. 1) и регулирования давления в стационарной системе измерения количества и показателей качества нефти на каждой измерительной линии 5, 6 установлен регулятор 18 с электроприводом, например, поворотная регулирующая заслонка.
Стационарная система измерения количества и показателей качества нефти работает следующим образом.
Производится подключение стационарной системы измерения количества и показателей качества нефти к магистральному трубопроводу (не показан). Посредством открытия-закрытия соответствующих задвижек 3 (фиг. 1, показаны не все задвижки) нефть поступает в блок измерительных линий 4 во входной коллектор 1. Далее нефть поступает в рабочие измерительные линии 5 и проходит через фильтры 17 для фильтрации от механических примесей. После фильтров 17 нефть проходит через рабочие измерительные лини 5, где измеряется объем проходящего продукта, давление и температура (преобразователи давления и температуры не показаны), при которых измеряется объем нефти. Для измерения объема нефти, проходящей через измерительные линии (рабочие 5 и контрольно-резервные 6), использованы турбинные преобразователи расхода, предназначенные для выдачи информации об объемном расходе измеряемой жидкости в виде частотного электрического сигнала. На выходе измерительных линий (рабочих 5 и контрольно-резервных 6) установлены регуляторы 18 с электроприводами, с помощью которых осуществляется автоматическое регулирование и поддержание заданного давления после турбинных преобразователей расхода, а также осуществляется регулирование расхода путем изменения площади проходного сечения данных регуляторов. Периодически для проверки правильности показаний турбинных преобразователей расхода рабочих измерительных линий 5, нефть, учтенная одной из рабочих измерительных линий 5, подается в контрольно-резервную линию 6, в которой установлено измерительное оборудование, в частности турбинный преобразователь расхода, более высокого класса точности. В случае возникновения сбоя показаний счетчика расхода жидкости 7 одной из рабочих измерительных линий 5, эта измерительная линия отключается соответствующими задвижками 3 и включается в работу контрольно-резервная измерительная линия 6. После измерительных линий (рабочих 5 и контрольно-резервных 6) нефть поступает в выходной коллектор 2. Таким образом, в блоке измерительных линий 4 производится автоматизированное вычисление массы нефти за установленные (назначенные) интервалы времени. Автоматизированное измерение параметров качества нефти, а также автоматический отбор объединенной пробы и ручной отбор проб нефти для лабораторного анализа производится в блоке контроля параметров качества нефти 9, размещенном в отапливаемом помещении, например, блок-боксе, оснащенном инженерными системами (не показаны), включающими освещение, вентиляцию, контроль и сигнализацию о пожаре и загазованности. Нефть отбирается в блок контроля параметров качества нефти 9 из выходного коллектора 2 с помощью пробозаборного устройства 13, например, щелевого пробозаборного устройства выдвижного типа (с лубрикатором), позволяющего проводить извлечение и ревизию пробозаборного зонда (не показан) без остановки работы магистрального трубопровода и обеспечивающего высокую представительность отбора проб нефти. В блоке контроля параметров качества нефти 9 предусмотрена насосная схема прокачки нефти с применением насосов 12 (фиг.2, изображен только в единственном числе) с частотно-регулируемыми приводами для обеспечения условия изокинетичности пробоотбора, т.е. условия равенства скорости нефти на входе в пробозаборное устройство 13 (фиг. 1) и линейной скорости жидкости в трубопроводе в месте отбора проб. Производительность насосов 12 (фиг. 2) контролируется по показаниям ультразвукового преобразователя расхода 20 системой сбора, обработки информации и управления (не показана). Благодаря соблюдению изокинетичности пробоотбора, как одного из существенных условий в процессе отбора представительной пробы, повышается точность измерения показателей качества нефти. В блоке контроля параметров качества нефти 9 на входе установлен фильтр 17 (фиг. 2), в котором происходит фильтрация нефти от механических примесей. Далее нефть подается по трубопроводам к датчикам для измерения плотности, вязкости, содержания воды и других примесей (не показаны). Для автоматического отбора объединенной пробы в блоке контроля параметров качества нефти 9 (фиг. 1) размещен автоматический пробоотборник 10 (фиг. 2) и дублирующий его на случай выхода из строя резервный автоматический пробоотборник 21, который через определенные промежутки времени отбирает пробу нефти в емкость (не показана). Применение резервного автоматического пробоотборника 21 (фиг. 2) позволяет обеспечить непрерывность процесса отбора объединенной пробы. Ручной отбор проб осуществляется с помощью устройства для отбора пробы вручную 11 (фиг. 2), размещенного в блоке контроля параметров качества нефти 9 (фиг. 1). Отобранные пробы используются для проведения лабораторного химического анализа. Возврат нефти из блока контроля параметров качества нефти 9 (фиг. 1) осуществляется в выходной коллектор 2 ниже по потоку. Далее нефть снова поступает в магистральный трубопровод (не показан). Управление (ручное и автоматическое) технологическими процессами измерения количества и показателей качества нефти осуществляется с помощью системы сбора, обработки информации и управления (не показана). Для проведения периодической поверки счетчиков расхода жидкости 7 (фиг. 1), измерительные линии (рабочие 5 и контрольно-резервные 6) посредством дополнительного коллектора 8 подключаются к установке поверки счетчиков расхода (не показана). Одна из измерительных линий (рабочая 5 или контрольно-резервная 6) перекрывается соответствующей задвижкой 3 и нефть направляется через дополнительный коллектор 8 к установке поверки счетчиков расхода (не показана). Для проведения периодической поверки установки поверки счетчиков расхода (не показана) данная установка посредством узла 14 подключения передвижной поверочной установки может подключаться к передвижной поверочной установке (не показана). В стационарной системе измерения количества и показателей качества нефти предусмотрена закрытая дренажная система, включающая дренажные коллекторы учтенной 15 (фиг. 1) и неучтенной 16 нефти. Сбор дренируемой нефти осуществляется со всех участков технологических трубопроводов стационарной системы измерения количества и показателей качества нефти в дренажные емкости (не показаны). Для контроля за протечками запорной арматуры (не показана) дренажей учтенной и неучтенной нефти, на дренажных коллекторах учтенной 15 (фиг. 1) и неучтенной 16 нефти предусмотрена установка дистанционных устройств контроля протечек 19 с сигнализатором уровня, выдающих в систему сбора, обработки информации и управления (не показана) сигнал о появлении протечек нефти в данных коллекторах. Благодаря раздельному учету дренажа нефти, имеется возможность контролировать объем нефти, учтенный счетчиками расхода жидкости 7 (фиг. 1), но не попавший далее в магистральный трубопровод (не показан), таким образом повышается точность измерения количества нефти.