№04(133) 2013
ТЕХНОЛОГИИ

И снова о массе, или Программное обеспечение по определению массы светлых нефтепродуктов

Как известно, объективной оценкой количества нефтепродуктов (н/п) в резервуарах АЗС и нефтебаз в режимах хранения, приема и отпуска является учет по массе. Это требование предписывает ГОСТ Р 8.595-2004. Однако на практике возникают определенные трудности, связанные с сезонными и суточными изменениями температуры, плотности и уровня н/п. Кроме того необходима узаконенная методика выполнения измерений (МВИ), а также автоматизация операций измерений и обработки их результатов в соответствии с МВИ...

Учет
Определение массы н/п в резервуаре производят косвенным методом статических измерений. Сущность метода заключается в измерениях уровня, плотности, температуры н/п и расчете их объема и массы.

Объем н/п определяется по градуировочным таблицам на резервуар и установленным значениям уровня. Резервуары хранения н/п должны быть проверены с точностью измерений градуировки не более 0,2%.

Измерения проводят при уровне н/п выше верхнего среза заборного патрубка резервуара после их отстаивания там не менее двух часов после приема и удаления отстоя воды и загрязнений. Для обеспечения предела относительной погрешности измерений массы в режимах хранения, приема и отпуска погрешность должна быть не более ±0,65% (при массе н/п до 120 т) и не более ±0,5% (при массе н/п от 120 т и более). Измерительная система (ИС) должна не реже одного раза в 30 сек. измерять уровень, температуру (точечные и среднее значения) и плотность (точечные и среднее значения) н/п.

Массу в резервуаре определяют как произведение значений ее объема и плотности. Массу принятого (или отпущенного) н/п определяют как сумму (или разность) измеренных масс до и после проведения операции.

Все формульные соотношения, необходимые для проведения вычислений, приводятся в МВИ, утвержденной Росстандартом. Одновременно с проведением измерений массы автоматически должен осуществляться динамический контроль относительной погрешности измерений.

Он включает в себя расчет величины относительной погрешности измерений и сравнение ее с заданной величиной (±0,65% или ±0,5% соответственно).

Расчет минимального уровня н/п для обеспечения пределов относительной погрешности измерений массы н/п при хранении должен производиться программно путем последовательной подстановки значения уровня с шагом 1 мм, начиная с нулевого уровня. Как только погрешность станет меньше заданной величины, расчет должен заканчиваться. Его следует производить для среднего значения плотности.
Расчет допустимого значения уровня н/п для обеспечения пределов относительной погрешности измерений массы н/п после завершения предстоящей операции отпуска (приема) должен производиться аналогично. Значение уровня увеличивается (при приеме) или уменьшается (при отпуске) с шагом 1 мм и рассчитывается программно по соответствующим формулам. Как только погрешность станет меньше заданной величины, расчет нужно закончить. При отпуске н/п расчет должен производиться для среднего значения плотности, а при приеме для плотности, равной нижней границе поддиапазона измерений плотности.

Для обработки результатов и проведения вычислений вручную по формулам, приведенным в МВИ, измерений массы с помощью ИС требуются значительные усилия, и расчеты в реальном времени практически невозможны.

Автоматизация
С целью автоматизации вычислений было разработано программное обеспечение АРМ «Струна МВИ» на основе МВИ для светлых н/п.

В программе реализованы стандартные функции работы с резервуарным парком — отображение данных на экране, архивирование данных, печать отчетов. Программа предусматривает одновременный просмотр данных резервуарного парка с разных ИС на компьютерах АЗС и нефтебаз, а также из удаленного офиса через Интернет, предоставляет возможность проведения учетных операций и мониторинга данных.
Сторонние производители могут подключаться к программе по интерфейсам TCP-IP или OPC (для SCADA-систем) и через таблицу базы данных, что позволяет использовать бухгалтерию 1С (рис. 1).


Рис. 1

Программа точно рассчитывает массу н/п. Как показало математическое моделирование, важнейшим параметром, влияющим на относительную погрешность массы и остатка н/п является уровень заполнения резервуара. Характерной особенностью программы является расчет погрешности массы н/п.

В результате пользователь получает инструмент по обработке измеренных данных, погрешности измерений и рекомендаций МВИ по минимальному уровню остатков и минимальным дозам приема (отпуска), что создает удобство при эксплуатации.
В качестве практического примера осуществим в программе отпуск из резервуара №2. Данный резервуар — горизонтальный, с диаметром 2700 мм, плотностью н/п 750 кг/м3 и температурой н/п 20°С.

Операции приема/отпуска осуществляются в специальном окне программы. Откроем его нажатием на кнопку «МВИ» главной формы (рис. 2, поз. 1).


Рис. 2

В верхней части окна расположена область вывода рассчитанных программой рекомендаций по приему, отпуску и хранению нефтепродуктов (рис. 2, поз. 1).

Согласно выведенным рекомендациям для отпуска, чтобы погрешность массы отпуска не превышала 0,65%, необходимо слить продукт как минимум до уровня 410 мм. При этом ориентировочная минимальная доза отпуска будет составлять 8440 кг. Переведем резервуар №2 в режим отпуска нажатием на кнопку «Отпуск» (рис. 3, поз. 2).


Рис. 3

Вид окна изменится, как показано на рис. 4.
Произведем слив н/п из резервуара №2 до рекомендованного уровня — 410 мм. Значение массы и погрешности отпущенного н/п тут же отобразится в окне.


Рис. 4

Как видим, значение отпущенной массы СУГ — 8441 кг — рассчитано с требуемой погрешностью — 0,65% (рис. 5, поз. 1).


Рис. 5

Теперь осталось только завершить процесс слива и перевести резервуар в режим хранения нажатием кнопки «Хранение» (рис. 5, поз. 2). После чего в нижней части окна отобразятся параметры произведенного отпуска (рис. 6, поз. 1).


Рис. 6

Для сравнения приведем результаты отпуска н/п из того же резервуара без соблюдения рекомендаций МВИ. Как и в предыдущем случае, начальный уровень н/п зададим 950 мм.

Слив произведем до уровня 500 мм. При массе отпущенного н/п — 7214 кг — погрешность составит уже 0,78% и выйдет за пределы заданного допуска. Полученные результаты наглядно объясняются графиком, изображенным на рис. 7.


Рис. 7

Как видим, зависимость погрешности расчета дозы отпуска от изменения уровня н/п почти гиперболическая, и в данном случае не может опуститься ниже 0,39% при любой дозе отпуска.

Тем не менее, если доза слива не менее рекомендованной МВИ (8441 кг, см. рис. 5), погрешность укладывается в норму. Таким образом, пользуясь подсказками-рекомендациями МВИ, можно значительно повысить точность учета по массе при отпуске из резервуара.

Приведем также полученный в результате математического моделирования аналогичный график отпуска из полностью заполненного резервуара (рис. 8).


Рис. 8

Как видим, в случае полного слива из резервуара погрешность дозы отпуска понижается до 0,26–0,27%. Такая высокая точность позволяет успешно использовать резервуар как средство контроля при розничной торговле н/п, путем подсчета итогов отпуска за большой промежуток времени, например, за смену.

Еще одну дополнительную возможность программа предоставляет пользователю при приеме топлива в резервуар.
Выполнение операции приема в программе производится аналогично выше описанной операции отпуска. Поэтому приведем лишь конечный вид формы МВИ после завершения операции приема н/п в пустой резервуар №2 (рис. 9, поз. 1). В данном примере масса 38648 кг принята с погрешностью 0,26%. Располагая этими данными можно уверенно оценивать реальную массу н/п, привезенную бензовозом, предотвращая таким образом конфликты с поставщиком.


Рис. 9

Вообще можно сказать, что прием больших объемов н/п будет происходить с высокой точностью, что подтверждается приведенным графиком зависимости погрешности массы принятого н/п от конечного уровня наполнения, составленным для резервуара №2 (см. рис. 10).


Рис. 10

Еще более перспективно использование возможностей программы при инвентаризации остатков н/п в резервуарном парке. Нажатием на кнопку «Темы» главной формы выберем тему отображения «Масса». После этого главная форма примет вид, показанный на рис. 11.


Рис. 11

Здесь для каждого резервуара выводятся значения текущей массы и ее погрешности (справа от значка — поз. 1 рис. 11), массы приема или отпуска и ее погрешности (справа от значка — поз. 2 рис. 11).

Мы видим, что для резервуара №1 сохранены параметры только что произведенного отпуска (рис. 12) — отпущено 19755 кг с погрешностью 0,49%, а текущая масса — 8830 кг (рис. 12) — расчитывается с погрешностью 0,52%. Резервуар №2 при текущей массе 38648 кг и погрешности 0,26% еще находится в режиме приема, причем текущая принятая масса 36648 кг рассчитывается с погрешностью 0,26%.


Рис. 12

Таким образом, располагая для каждого резервуара погрешностью текущей массы (остатка), программа, осуществляющая инвентаризацию на предприятии, сможет задать обоснованную величину допуска колебаний значения остатка.



В заключение
Как было сказано выше, программа предназначена для работы с различными типами топлива — для АЗС и нефтебаз со светлыми нефтепродуктами и керосином, а для АГЗС — со сжиженным углеводородным газом (СУГ) в соответствии с отдельной МВИ на СУГ. Кроме того имеется комплексное решение для заправочных станций смешанного типа. В данной статье описаны примеры работы и приведены графики для резервуаров со светлыми нефтепродуктами. Все сделанные в статье выводы и приведенные цифровые данные и графики базируются на высоких точностных характеристиках ИС (поскольку погрешность массы является величиной, зависящей от погрешности первичных измерительных параметров).
Многочисленные испытания и практика эксплуатации с 2007 г. подтвердили актуальность МВИ и востребованность разработанного программного обеспечения.

Андрей Лакеев,
Евгений Равикович,
Игорь Цветков
На главную страницу | Вывести на печать | Закрыть окно
© «Современная АЗС» 2002-2018. Все права на материалы, опубликованные на сайте, защищены в соответствии с законом об авторском праве. В случае использования текстовых и фотоматериалов ссылка на «Современную АЗС» обязательна! В случае полной или частичной перепечатки текстовых материалов в Интернете ссылка на «Современную АЗС» обязательна! Адрес электронной почты редакции: perov@sovazs.com