Ю.Б. Дубасов
Актуальность применения статических методов учета количества жидкости в мерах вместимости связана с очевидными трудностями и недостатками используемых для решения этой задачи динамических методов. В самом деле, как узнать, каковы запасы продукта в товарном парке, число емкостей которого превышает десяток штук с помощью поточных массомеров , плотномеров или расходомеров? Существует лишь один способ – это, имея резервную емкость, поочередно переливать в нее содержимое каждого из хранилищ жидкости. А как быть, если нет возможности целиком слить содержимое резервуара, или что делать, если ассортимент хранящихся жидкостей достаточно широк и не допускает даже минимального смешивания? В первом случае, вопрос открыт, во втором – необходимо тщательная очистка резервной емкости перед операцией перелива, что очень хлопотно, дорого и, вероятно, нереализуемо. Таким образом, актуальность применения статических методов количественного учета жидкостей очевидна. Даже сторонники использования динамических методов, обычно называющие статические методы резервной схемой учета, признают ее действительную необходимость. Понятие «резервная схема» надо понимать не как запасная, а как схема учета запасов хранения (резервов).
А что ограничивает применение статических методов? Ответ очевиден – это установленная граница предельно допустимой относительной погрешности, для динамических методов (0,25%) она вдвое меньше, чем для статических (0,65%). То есть операции приема и отпуска продукта действительно более точны при использовании расходомеров. Проиллюстрируем это на примере. ГОСТ Р 8.595-2004 /1/ устанавливает предельную погрешность 0,65% для статических методов измерения массы в мерах вместимости до 120 т (типичные емкости АЗС). Это означает, что для меры вместимости в 15 т погрешность определения массы не должна превышать 97,5 кг. В то время как при отпуске продукта, например на АЗС, через расходомер учет ведется до десятков мл, т.е. фиксируются десятки г. Вот тогда и возникает вопрос: А нужен ли такой учет, когда установленные руководящим документом абсолютные погрешности на три порядка превышают реально используемые нормы? Какой хозяин станет брать в расчет данные с такой неопределенностью, да и позволят ли ему на их основе вести свою бухгалтерию фискальные органы. А ведь граничные значения погрешностей /1/ не взяты с потолка, отражают существующие способности измерительных приборов. Так с помощью уровнемера, обладающего погрешностью определения уровня в ± 1 мм (практически предельно достижимая точность в промышленности) и считающегося современным, очень хорошим и дорогим прибором, в небольшой емкости с площадью горизонтального сечения в 20 м2 значение объема будет установлено с неопределенностью в ± 20 л. Таким образом очевидно, что вести товарную учетную операцию по приему/отпуску продукта с помощью статических измерений, по крайней мере, нецелесообразно.
И опять тот же вопрос – а зачем нужны статические методы контроля массы? Ответ также прост – это планирование работ (производственный цикл) на товарном парке (временные графики, объемы, ассортимент приема/отпуска жидкостей – сколько, когда и какого продукта способно принять предприятие?) или проще оперативный учет. И не только стремление собственно к оптимальному функционированию требует оценок текущего состояния товарного парка есть еще два возможных и очень экономически важных процесса на таком предприятии – это контроль за целостностью конструкции емкостей хранения и несанкционированный доступ к сливному крану. Выявление фактов утечек жидкости из мер вместимости как естественных («худые бочки»), так и преднамеренных (хищения) основано на статистической обработке результатов постоянного контроля уровней жидкости. Существующие в настоящее время алгоритмы обработки данных однозначно определяют тип, характер и количество исчезающей жидкости.
Таким образом, актуальность решения задачи количественного учета товарной нефти и нефтепродуктов (далее - продукта) связана с вопросами добросовестности обслуживающего персонала, целостности емкости хранения, корректности выполнения товарных операций по сливу/наливу нефтепродуктов и планирования работы в целом парка резервуаров.
Статическое измерение массы продукта в мерах вместимости ведется в соответствии с ГОСТ Р 8.595-2004 и основано на косвенном методе с применением гидростатического принципа. Математическая модель метода описывается соотношением /1/: [1], где m - масса продукта, кг;
V 20 - объем продукта в мере вместимости на измеряемом уровне H, определяемый по градуировочной таблице меры вместимости, м3;
Р - гидростатическое давление столба продукта, Па;
α - температурный коэффициент линейного расширения стенки меры вместимости, значение которого принимают равным 12,5х10-6 1/оС;
Т СТ - температура стенки меры вместимости, принимаемая равной температуре продукта в мере вместимости, оС;
g – ускорение силы тяжести, м/с2.
Точность измерений массы продукта, в основном, связана с метрологическими характеристиками датчика уровня, так как погрешность вычислений, проводимых на современных процессорах, пренебрежимо мала. В качестве примера выберем типовой датчик уровня, обладающий следующими метрологическими характеристиками /2/:
- пределы допускаемой абсолютной основной погрешности измерений уровня в зависимости от типа применяемых поплавков могут быть равны 1 мм или 3 мм;
- пределы допускаемой абсолютной дополнительной погрешности измерений уровня, в рабочем диапазоне температур равны 2 мм на 10 °С;
-диапазон измерений гидростатического давления, пропорционального уровню жидкого продукта 0 до 41 кПа;
- пределы допускаемой приведенной абсолютной погрешности измерений гид-ростатического давления, пропорционального уровню жидкого продукта составляют:
1) в диапазоне температур от минус 20 °C до + 65 °C - 20,4 Па, 33,6 Па, 67,2 Па при длинах датчика до 2,6 м, 4,1 м, 6,0 м соответственно;
2) в диапазоне температур от минус 40 °C до минус 20 °C - 25,5 Па, 42,0 Па, 84,0 Па при длинах датчика до 2,6 м, 4,1 м, 6,0 М соответственно;
- пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры равны 0,5 °C.
Такой датчик удовлетворяет требованиям к оборудованию, установленным в /3/.
Модель погрешности косвенного метода, основанного на гидростатическом принципе представляется как:
, [2]
где - относительная погрешность измерений гидростатического давления столба продукта;
V20 - относительная погрешность составления градуировочной таблицы меры вместимости;
- относительная погрешность измерений уровня продукта;
- относительная погрешность измерений температуры продукта;
M - относительная погрешность вычислителя.
Учитывая, что погрешность измерений гидростатического давления носит приведенный характер, а погрешности измерений уровня и температуры – абсолютный, относительная погрешность определения массы для вертикальных резервуаров примет вид:
, [3]
где ΔPO, ΔP T - абсолютные основная и дополнительная погрешности измерений гидростатического давления столба продукта, Па;
Р - гидростатическое давление, соответствующее измеряемому уровню наполнения меры вместимости, Па;
ΔHO, ΔH T - абсолютные основная и дополнительная погрешности измерений уровня продукта, мм;
Н - текущий уровень продукта в мере вместимости, мм;
ΔТ - абсолютная погрешность измерений температуры, оС;
Т - температура продукта в мере вместимости, оС.
В /1/ для небольших (до 120 т) горизонтальных мер вместимости устанавливается предел допускаемой относительной погрешности измерений массы брутто продукта 0,65 %.
Расчеты показывают, что основной причиной превышения установленных в /1/ норм измерений массы продукта является приведенный характер погрешности измерений давления гидростатического столба продукта. Именно этим вызвана зависимость относительной погрешности измерений массы продукта от уровня заполнения меры вместимости. Именно таким параметром, как минимальный уровень заполнения меры вместимости, когда проводимые измерения массы продукта еще действительны, определяется вообще целесообразность применения статических методов определения массы жидкости. Интересным и крайне важным является уметь оценить количество продукта на парке полупустых резервуаров, нежели доверху залитых. Следует отметить, что значение параметра «Минимальный уровень заполнения меры вместимости» величина переменная и существенно зависит от типа учитываемого нефтепродукта, в первую очередь, от его плотности при нормальных условиях.
Оценить зависимость суммарной погрешности измерений массы продуктов от степени наполнения меры вместимости позволяют расчетные данные, приведенные в таблицах 1,2,3. Мало интересными являются погрешности измерения температуры и составления градуировочных таблиц:
- влияние температурной составляющей на суммарную погрешность связано с ее максимальным значением порядка 0,02%. Вклад этой составляющей невелик и сказывается при уровнях заполнения меры вместимости более четырех метров, когда значение погрешности измерений температуры становится хоть как-то сравнимой с остальными типами погрешностей.
- относительная погрешность составления градуировочной таблицы при измеряемых уровнях наполнения меры вместимости постоянна и также как и температурная погрешность проявляется при уровнях общей погрешности, заметно меньшей граничного значения в 0,65%.
В таблицах присутствует зависимость основной (столбцы для температуры продукта 20 оС) и общей (столбцы для граничных значений температурного диапазона – минус 40 оС и 65 оС) относительных погрешностей определения массы. Серым фоном выделены значения погрешности, позволяющие с измеренными данными проводить учетные операции, т.е. не превышающими установленную границу в 0,65%.
Таблица 1. Распределение относительной погрешности (%) измерений массы продуктов по вертикали наполнения меры вместимости высотой 2,6 м в рабочем диапазоне температур.
|
Уро-вень, м |
Дизельное топливо |
Бензин |
Товарная нефть |
|||||||||
|
пл.891 |
пл.864 |
пл.850 |
пл.818 |
пл.791 |
пл.757 |
пл.740 |
пл.702 |
пл.929 |
пл.903 |
пл.890 |
пл.860 |
|
|
T=-40гр |
T=0гр |
T=20гр |
T=65гр |
T=-40гр |
T=0гр |
T=20гр |
T=65гр |
T=-40гр |
T=0гр |
T=20гр |
T=65гр |
|
|
0,4 |
3,332 |
1,391 |
0,669 |
2,581 |
3,354 |
1,431 |
0,756 |
2,611 |
3,326 |
1,381 |
0,646 |
2,575 |
|
0,5 |
2,667 |
1,115 |
0,539 |
2,066 |
2,684 |
1,147 |
0,608 |
2,089 |
2,662 |
1,106 |
0,520 |
2,061 |
|
0,6 |
2,223 |
0,930 |
0,452 |
1,722 |
2,237 |
0,957 |
0,510 |
1,742 |
2,219 |
0,923 |
0,437 |
1,718 |
|
0,7 |
1,906 |
0,799 |
0,391 |
1,477 |
1,918 |
0,822 |
0,440 |
1,494 |
1,902 |
0,793 |
0,378 |
1,474 |
|
0,8 |
1,668 |
0,701 |
0,346 |
1,294 |
1,679 |
0,721 |
0,388 |
1,308 |
1,665 |
0,696 |
0,335 |
1,290 |
|
0,90 |
1,484 |
0,625 |
0,311 |
1,151 |
1,493 |
0,642 |
0,348 |
1,164 |
1,481 |
0,620 |
0,301 |
1,148 |
|
1,00 |
1,336 |
0,564 |
0,283 |
1,037 |
1,345 |
0,580 |
0,316 |
1,048 |
1,334 |
0,560 |
0,274 |
1,034 |
|
1,10 |
1,215 |
0,514 |
0,261 |
0,943 |
1,223 |
0,529 |
0,290 |
0,954 |
1,213 |
0,511 |
0,253 |
0,941 |
|
1,20 |
1,115 |
0,473 |
0,242 |
0,866 |
1,122 |
0,486 |
0,269 |
0,875 |
1,113 |
0,470 |
0,235 |
0,863 |
|
1,30 |
1,030 |
0,439 |
0,227 |
0,800 |
1,036 |
0,451 |
0,251 |
0,809 |
1,028 |
0,435 |
0,220 |
0,798 |
|
1,40 |
0,957 |
0,409 |
0,214 |
0,744 |
0,963 |
0,420 |
0,236 |
0,752 |
0,955 |
0,406 |
0,208 |
0,742 |
|
1,50 |
0,894 |
0,383 |
0,203 |
0,695 |
0,900 |
0,394 |
0,224 |
0,703 |
0,892 |
0,381 |
0,197 |
0,693 |
|
1,60 |
0,839 |
0,361 |
0,193 |
0,653 |
0,844 |
0,371 |
0,212 |
0,660 |
0,837 |
0,358 |
0,188 |
0,651 |
|
1,70 |
0,790 |
0,341 |
0,185 |
0,615 |
0,795 |
0,351 |
0,203 |
0,622 |
0,789 |
0,339 |
0,180 |
0,614 |
|
1,80 |
0,747 |
0,324 |
0,178 |
0,582 |
0,752 |
0,333 |
0,194 |
0,588 |
0,746 |
0,322 |
0,174 |
0,580 |
|
1,90 |
0,708 |
0,309 |
0,171 |
0,552 |
0,713 |
0,317 |
0,187 |
0,558 |
0,707 |
0,307 |
0,168 |
0,551 |
|
2,00 |
0,674 |
0,295 |
0,166 |
0,525 |
0,678 |
0,303 |
0,180 |
0,531 |
0,672 |
0,293 |
0,162 |
0,524 |
|
2,10 |
0,642 |
0,283 |
0,161 |
0,501 |
0,646 |
0,290 |
0,174 |
0,507 |
0,641 |
0,281 |
0,157 |
0,500 |
|
2,20 |
0,614 |
0,271 |
0,156 |
0,480 |
0,618 |
0,278 |
0,169 |
0,485 |
0,613 |
0,270 |
0,153 |
0,478 |
Таблица 2. Распределение относительной погрешности (%) измерений массы продуктов по вертикали наполнения меры вместимости высотой 4,1 м в рабочем диапазоне температур.
|
Уро-вень, м |
Дизельное топливо |
Бензин |
Товарная нефть |
|||||||||
|
пл.891 |
пл.864 |
пл.850 |
пл.818 |
пл.791 |
пл.757 |
пл.740 |
пл.702 |
пл.929 |
пл.903 |
пл.890 |
пл.860 |
|
|
T=-40гр |
T=0гр |
T=20гр |
T=65гр |
T=-40гр |
T=0гр |
T=20гр |
T=65гр |
T=-40гр |
T=0гр |
T=20гр |
T=65гр |
|
|
0,7 |
1,983 |
0,918 |
0,602 |
1,552 |
2,015 |
0,969 |
0,684 |
1,593 |
1,973 |
0,903 |
0,577 |
1,541 |
|
0,8 |
1,736 |
0,804 |
0,529 |
1,359 |
1,763 |
0,849 |
0,600 |
1,394 |
1,727 |
0,791 |
0,507 |
1,350 |
|
0,9 |
1,543 |
0,716 |
0,472 |
1,209 |
1,568 |
0,756 |
0,536 |
1,240 |
1,536 |
0,705 |
0,453 |
1,200 |
|
1,00 |
1,390 |
0,646 |
0,427 |
1,089 |
1,412 |
0,682 |
0,484 |
1,117 |
1,383 |
0,636 |
0,410 |
1,081 |
|
1,10 |
1,264 |
0,589 |
0,390 |
0,991 |
1,284 |
0,621 |
0,442 |
1,016 |
1,258 |
0,580 |
0,375 |
0,984 |
|
1,20 |
1,159 |
0,541 |
0,360 |
0,909 |
1,178 |
0,571 |
0,407 |
0,933 |
1,154 |
0,533 |
0,346 |
0,903 |
|
1,30 |
1,071 |
0,501 |
0,335 |
0,840 |
1,088 |
0,529 |
0,378 |
0,862 |
1,066 |
0,493 |
0,322 |
0,834 |
|
1,40 |
0,995 |
0,467 |
0,313 |
0,781 |
1,011 |
0,492 |
0,353 |
0,801 |
0,990 |
0,460 |
0,301 |
0,776 |
|
1,50 |
0,929 |
0,437 |
0,294 |
0,730 |
0,944 |
0,461 |
0,331 |
0,749 |
0,925 |
0,430 |
0,283 |
0,725 |
|
1,60 |
0,872 |
0,411 |
0,278 |
0,685 |
0,886 |
0,433 |
0,312 |
0,703 |
0,868 |
0,405 |
0,268 |
0,680 |
|
1,70 |
0,821 |
0,389 |
0,264 |
0,646 |
0,835 |
0,409 |
0,296 |
0,662 |
0,818 |
0,383 |
0,254 |
0,641 |
|
1,80 |
0,777 |
0,369 |
0,251 |
0,611 |
0,789 |
0,388 |
0,282 |
0,626 |
0,773 |
0,363 |
0,243 |
0,606 |
|
1,90 |
0,736 |
0,351 |
0,240 |
0,579 |
0,748 |
0,369 |
0,269 |
0,594 |
0,733 |
0,345 |
0,232 |
0,575 |
|
2,00 |
0,700 |
0,335 |
0,230 |
0,551 |
0,711 |
0,352 |
0,257 |
0,565 |
0,697 |
0,330 |
0,223 |
0,548 |
|
2,10 |
0,668 |
0,320 |
0,222 |
0,526 |
0,678 |
0,336 |
0,247 |
0,539 |
0,664 |
0,315 |
0,214 |
0,522 |
|
2,20 |
0,638 |
0,307 |
0,214 |
0,503 |
0,648 |
0,323 |
0,237 |
0,516 |
0,635 |
0,302 |
0,207 |
0,500 |
|
2,30 |
0,611 |
0,295 |
0,206 |
0,482 |
0,620 |
0,310 |
0,229 |
0,494 |
0,608 |
0,291 |
0,200 |
0,479 |
|
4,10 |
0,353 |
0,185 |
0,142 |
0,283 |
0,358 |
0,193 |
0,153 |
0,289 |
0,351 |
0,183 |
0,139 |
0,281 |
Таблица 3. Распределение относительной погрешности (%) измерений массы продуктов по вертикали наполнения меры вместимости высотой 6,0 м в рабочем диапазоне температур.
|
Уро-вень, м |
Дизельное топливо |
Бензин |
Товарная нефть |
|||||||||
|
пл.891 |
пл.864 |
пл.850 |
пл.818 |
пл.791 |
пл.757 |
пл.740 |
пл.702 |
пл.929 |
пл.903 |
пл.890 |
пл.860 |
|
|
T=-40гр |
T=0гр |
T=20гр |
T=65гр |
T=-40гр |
T=0гр |
T=20гр |
T=65гр |
T=-40гр |
T=0гр |
T=20гр |
T=65гр |
|
|
1,00 |
1,620 |
0,944 |
0,819 |
1,309 |
1,693 |
1,040 |
0,937 |
1,402 |
1,597 |
0,914 |
0,783 |
1,283 |
|
1,10 |
1,474 |
0,859 |
0,746 |
1,190 |
1,540 |
0,946 |
0,853 |
1,275 |
1,452 |
0,832 |
0,713 |
1,167 |
|
1,20 |
1,351 |
0,788 |
0,685 |
1,092 |
1,412 |
0,868 |
0,783 |
1,169 |
1,332 |
0,764 |
0,655 |
1,070 |
|
1,30 |
1,248 |
0,729 |
0,633 |
1,009 |
1,304 |
0,802 |
0,723 |
1,080 |
1,230 |
0,706 |
0,606 |
0,989 |
|
1,40 |
1,159 |
0,678 |
0,589 |
0,937 |
1,211 |
0,746 |
0,673 |
1,004 |
1,143 |
0,657 |
0,564 |
0,919 |
|
1,50 |
1,083 |
0,633 |
0,551 |
0,876 |
1,131 |
0,697 |
0,629 |
0,937 |
1,067 |
0,614 |
0,527 |
0,858 |
|
1,60 |
1,016 |
0,595 |
0,518 |
0,822 |
1,061 |
0,654 |
0,591 |
0,879 |
1,001 |
0,577 |
0,495 |
0,805 |
|
1,70 |
0,957 |
0,561 |
0,489 |
0,774 |
0,999 |
0,617 |
0,557 |
0,828 |
0,943 |
0,544 |
0,468 |
0,759 |
|
1,80 |
0,904 |
0,531 |
0,463 |
0,732 |
0,944 |
0,584 |
0,527 |
0,783 |
0,891 |
0,515 |
0,443 |
0,717 |
|
1,90 |
0,857 |
0,504 |
0,440 |
0,694 |
0,895 |
0,554 |
0,500 |
0,743 |
0,845 |
0,489 |
0,421 |
0,680 |
|
2,00 |
0,815 |
0,480 |
0,419 |
0,660 |
0,851 |
0,527 |
0,476 |
0,706 |
0,803 |
0,465 |
0,401 |
0,647 |
|
2,10 |
0,777 |
0,458 |
0,400 |
0,629 |
0,811 |
0,503 |
0,455 |
0,673 |
0,765 |
0,444 |
0,383 |
0,617 |
|
2,20 |
0,742 |
0,438 |
0,383 |
0,601 |
0,775 |
0,481 |
0,435 |
0,643 |
0,731 |
0,425 |
0,367 |
0,590 |
|
2,30 |
0,710 |
0,420 |
0,367 |
0,576 |
0,742 |
0,461 |
0,417 |
0,616 |
0,700 |
0,408 |
0,352 |
0,565 |
|
2,40 |
0,681 |
0,404 |
0,353 |
0,553 |
0,711 |
0,443 |
0,401 |
0,591 |
0,672 |
0,392 |
0,339 |
0,542 |
|
2,50 |
0,655 |
0,388 |
0,340 |
0,531 |
0,683 |
0,426 |
0,386 |
0,568 |
0,645 |
0,377 |
0,326 |
0,521 |
|
2,60 |
0,630 |
0,374 |
0,328 |
0,512 |
0,658 |
0,410 |
0,372 |
0,547 |
0,621 |
0,364 |
0,315 |
0,502 |
|
2,70 |
0,607 |
0,362 |
0,317 |
0,493 |
0,634 |
0,396 |
0,359 |
0,527 |
0,599 |
0,351 |
0,304 |
0,484 |
|
2,80 |
0,586 |
0,350 |
0,307 |
0,477 |
0,612 |
0,383 |
0,347 |
0,509 |
0,578 |
0,340 |
0,295 |
0,468 |
|
6,00 |
0,287 |
0,186 |
0,168 |
0,239 |
0,299 |
0,199 |
0,185 |
0,254 |
0,284 |
0,182 |
0,164 |
0,235 |
Расчетные данные таблиц 1,2,3 наглядно иллюстрируют:
- характер влияния степени наполнения меры вместимости на значение относительной погрешности определения массы, при этом видно, что при работе на практически заполненных резервуарах можно достичь значений погрешностей в 4,5 раза меньших, установленных в /1/;
- влияние дополнительных погрешностей (столбцы с температурой продукта Т отличной от 20 оС) приводит к существенному сужению рабочего диапазона допустимого наполнения меры вместимости. Так на резервуарах высотой в 2,6 м проводить учетные операции можно лишь при наполнении резервуара более, чем на 80 %, а для мер вместимости высотой в 4,1 м – не более, чем на 54 %.
Приведенные значения минимальных уровней заполнения мер вместимости ставят вопрос вообще о востребованности систем учета количества нефтепродуктов на базе таких датчиков.
В этой связи встает вопрос о компенсации дополнительных температурных погрешностей с тем, чтобы можно было выйти на уровень погрешности, близкой к основной (столбцы таблиц 1,2,3 с Т=20 оС). В случае исключения дополнительных температурных дрейфов будут обеспечены приемлемые значения параметра «Минимальный уровень заполнения» для мер вместимости высотой: 2,6 м – 16% (42 см), 4,1 м – 15% (65 см), 6 м – 20% (125 см).
Как, где и какими средствами реализовать компенсацию температурных дрейфов каналов измерений рассматриваемого датчика?
Во-первых, наличие в составе датчика собственного канала измерения температуры позволяет реализовать эту задачу без привлечения дополнительных аппаратных средств.
Во-вторых, в основу алгоритма термокомпенсации должна быть заложена экспериментально определенная зависимость измеряемых параметров от температуры во всем рабочем диапазоне. При этом в качестве эталонного (реперного) элемента должен быть выбран компонент, температурная стабильность которого более чем на порядок лучше компенсируемого параметра. Например, для магнитострикционных датчиков уровня эталонной величиной может являться физическая длина стального звуковода, относительное линейное расширение которого от температуры на порядок меньше относительного термодрейфа скорости звука в металле.
Реализуемые алгоритмы термокомпенсации можно ввести либо непосредственно в программное обеспечение датчика, либо разместить на среднем (контроллер) или верхнем (АРМ оператора) уровне измерительной системы.
Таким образом, при введении компенсации температурного дрейфа всех источников ошибок оказывается реально достижимым получение общих погрешностей определения массы на уровне основных погрешностей при температуре 20 оС, столбцы Таблиц 1…3 с «Т=20 гр».
Когда границы предельных значений погрешностей определены, интересным становится вопрос – Какой максимальной точности можно достичь, используя гидростатический метод определения массы?
Анализ будем вести на примере выбранного датчика, но уже с реализованной в нем термокомпесацией. Наглядность решения этого вопроса видна из графика поведения основной относительной погрешности измерения массы относительно степени наполнения резервуара, рис.1. А именно, чем полнее мера вместимости, тем выше точность определения массы продукта. Причем следует заметить, что минимальное значение погрешности примера рис.1 составляет 0,139%, оно достигается на заполненном резервуаре и более чем в четыре раза меньше границы в 0,65%, установленной в /1/.
Рис.1. График зависимости основной относительной погрешности измерений массы от степени наполнения меры вместимости высотой до 4,1 м, товарная нефть.
Исходя из данных табл. 1 и табл. 2, можно для стандартных РГС различной вместимости оценить количественные минимальных ошибки определения массы. Результаты оценок сведены в таблицу 4.
Таблица 4. Минимальные погрешности измерения массы в различных мерах вместимости, кг.
|
Тип РГС (длина, м; диаметр, м) |
Дизел. топливо |
Бензин |
Товар. нефть |
|
РГС - 100 м3 (12,64; 3,24) |
137 |
129,5 |
139 |
|
РГС - 75 м3 (9,64; 3,24) |
102 |
97 |
104 |
|
РГС – 50 м3 (9,64; 2,788) |
59,5 |
55,1 |
61,4 |
|
РГС – 25 м3 (6,6; 2,28) |
32 |
30,3 |
33 |
|
РГС – 20 м3 (5,64; 2,28) |
25,8 |
25 |
26,5 |
|
РГС – 10 м3 (3,4; 2,06) |
13,6 |
12,8 |
13,9 |
Данные табл.4 могут быть полезными при проектировании систем автоматизации для АЗС и нефтебаз, при выборе способа определения массы продуктов хранения и служить ориентиром при расчете состояния резервной схемы учета количества жидкостей в мерах вместимости.
Приведенные выше численные значения поведения относительной погрешности измерений массы продукта позволяют сделать следующие выводы:
- основной вклад в относительную погрешность измерений массы продукта вносит погрешность измерений значения давления P гидростатического столба продукта;
- приведенный характер погрешности измерения давления гидростатического столба обуславливает появление граничных значений уровня наполнения контролируемой емкости, за пределами которых определение массы продукта не удовлетворяет требованиям /1/;
- погрешности измерений температуры и погрешности составления градуировочных таблиц начинают оказывать существенное влияние на точность измерений массы продукта с уровней наполнения меры вместимости три метра и выше;
- введение в алгоритмы учета специальных методов компенсации дополнительных, в основном температурных, погрешностей измерений позволяет - вдвое и более раз уменьшить предельное значение минимального заполнения меры вместимости, обеспечивать точность измерения массы, в четверо превышающую минимально допустимую, при работе на предельных уровнях налива;
- приведенные количественные оценки погрешностей определения массы продукта позволяют в рамках компьютерной системы оценивать текущий жидкостной баланс предприятия, анализировать динамику и статику процессов движения и хранения продуктов, выявлять факты несанкционированных действий в процессе эксплуатации.
В настоящее время ряд компаний предлагают свои услуги по решению задачи количественного массового учета товарной нефти и нефтепродуктов. Недавно к их числу присоединилось и ЗАО «Альбатрос», выпустив на рынок измерительный комплекс ДУУ6-БСД (далее - комплекс). Он предназначен для измерений в мерах вместимости высотой до шести метров уровня однофазных жидких продуктов, давления в газовых подушках мер вместимости, гидростатического давления и температуры. Комплекс является средством измерения системы количественного учета Альбатрос ТанкСупервайзер, которая с помощью программного обеспечения промышленного компьютера и результатов измерений вычисляет количество нефтепродуктов в парке до 108 резервуаров /4/.
Алгоритм вычисления массы продукта включает в себя процедуры коррекции дополнительных погрешностей измерений, что обеспечило аттестацию системы на соответствие /1/ и сертификацию как средства измерения.
1. ГОСТ Р 8.595-2004. “Государственная система обеспечения единства измерений. Масса нефти и нефтепродуктов. Общие требования к методикам выполнения измерений”.
2. ТУ 4214‑026‑29421521‑06 “Комплекс измерительный ДУУ6+БСД. Технические условия”.
3. Государственная система обеспечения единства измерений. Приемо-сдаточные пункты нефти. Метрологическое и техническое обеспечение. Рекомендация ФГУП ВНИИР Госстандарта России, Казань, 2003 г.
4. ТУ 4252‑003‑29421521‑05 “Система измерительная Альбатрос ТанкСупервайзер. Технические условия”.
