Совершенствование методов и средств учета нефтепродуктов в процессах транспорта и хранения

Актуальность и перспективность работы. При эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов одной из актуальных задач является повышение эффективности их эксплуатации, которая решается главным образом за счет снижения потерь нефтепродуктов и затрат на их транспорт. Однако для оценки проводимых мероприятий необходима точная и достоверная информация о количестве перекачиваемого и хранимого нефтепродукта. Отсюда следует, что повышение точности определения массы нефтепродуктов является значимой проблемой для предприятий, участвующих в процессах транспорта и хранения, в том числе при установлении планов приема и поставки нефтепродуктов по трубопроводам, расчета грузооборота и удельного расхода электроэнергии, контроля общего наличия нефтепродуктов и свободных емкостей при проведении ремонтных работ и принятия решений о возможности изменения режима перекачки.

Необоснованное применение предприятиями и организациями системы нефтепродуктообеспечения завышенных норм естественной убыли (потерь) обусловливает недостоверность учета нефтепродуктов, что приводит к списанию недостачи нефтепродуктов на издержки вместо целенаправленных действий по разработке соответствующих ресурсосберегающих мероприятий.

Наличие в трубопроводе на отдельных участках течения неполным сечением, локальные изменения температуры, изменения режима работы и др. условия усложняют точное определение количества нефтепродуктов.

Поэтому разработка новых и совершенствование существующих методов определения массы нефтепродуктов в процессах транспорта и хранения в настоящее время является актуальной задачей.

Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является обеспечение эффективности эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов на основе повышения точности и достоверности определения количества нефтепродуктов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) анализ существующих методов и средств определения количества нефтепродуктов в процессах транспорта и хранения;

2) разработка алгоритма определения массы нефтепродуктов в линейной части магистрального нефтепродуктопровода (далее — МНПП), учитывающего влияние изменения плотности, температуры, давления и степени заполнения трубопровода на каждом участке;

3) разработка способа настройки и установки для его реализации, позволяющего повысить точность определения массы нефтепродуктов автоматизированными системами (далее — АС) при приеме и поставке нефтепродуктов по МНПП;

4) оценка точности предлагаемых методов и средств определения массы нефтепродуктов в линейной части МНПП.

Методы исследования. Поставленные в работе задачи решались с использованием системного, логического, структурного анализа, математической статистики и уравнения теплового баланса. Расчеты выполнялись с использованием программ MathCAD и MS Excel.

Научная новизна.

1 Установлен оптимальный шаг дискретизации влияющих величин (разность температур между конечной и начальной точками рассматриваемого участка 0,4 °Сразность давлений 0,2 МПа для бензинов и 0,3 МПа для дизельных и реактивных топлив) при определении массы нефтепродуктов в МНПП, что позволило повысить точность в 2 раза.

2 Установлено, что пренебрежение фактическим углом наклона трубопровода к горизонту при определении массы нефтепродуктов на самотечных участках приводит к снижению точности до 20%.

На защиту выносятся результаты научных разработок в области создания методов повышения точности и достоверности учета нефтепродуктов в процессах транспорта и хранения.

Практическую ценность имеют:

1) результаты анализа существующих методов и средств определения количества нефтепродуктов в процессах транспорта и хранения легли в основу разработок следующих методик измерений:

— «Методика выполнения измерений массы нефтепродуктов в стальных вертикальных резервуарах РВС-1000 на участке № 2 Уфимского филиала ОАО „Башкирнефтепродукт“ с использованием системы учета и контроля ре-зервуарных запасов 876Entis Pro», используемая на предприятии ОАО АНК «Башнефть» «Башнефть-Башкирнефтепродукт»;

— «Методика выполнения измерений массы нефтепродуктов в железнодорожных цистернах на ОАО «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод», используемая на предприятии ОАО «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод»;

— «Методика измерений массы нефтепродуктов в железнодорожных цистернах на ОАО «Уфанефтехим», используемая на предприятии ОАО АНК «Башнефть» «Башнефть-Уфанефтехим»;

— «Методика выполнения измерений массы нефтепродуктов в стальных вертикальных резервуарах на ОАО «Уфанефтехим», используемая на предприятии ОАО АНК «Башнефть» «Башнефть-Уфанефтехим»;

— «Методика измерений массы нефтепродуктов в стальных вертикальных резервуарах РВС-1000 на объекте 11−19 товарного производства ОАО «УФАОРГСИНТЕЗ», используемая на предприятии ОАО «УФАОРГ-СИНТЕЗ».

2) предлагаемый метод градуировки информационно-измерительных систем (АС) внедрен на предприятии ОАО АНК «Башнефть» «Башнефть-Башкирнефтепродукт» при проведении калибровки «Комплекса измерительного АНП № 2−01», предназначенного для измерений и регистрации объема и массы светлых нефтепродуктов в процессе налива в автоцистерны при проведении учетно-расчетных операций;

3) Разработанная конструкция установки (эталона) защищена патентом на полезную модель № 98 579 «Передвижная установка для поверки средств измерения массы или объема расхода жидкости» и принята заводом ОАО «Иглинский весовой завод» к производству.

Апробация работы.

Основные положения работы докладывались на следующих конференциях: 58-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученных УГНТУ, г. Уфа, 2007 г.- Международный форум «Нефтегазсер-вис 2007»: Научно-практическая конференция «Нефтегазовый сервис — ключ к рациональному использованию энергоресурсов», г. Уфа, 2007 г.- Мавлю-товские чтения: Всероссийская молодежная научная конференция, посвященная 75-летию УГАТУ, г. Уфа, 2007 г.- VII Российский энергетический форум: Роль науки в развитии топливно-энергетического комплекса, г. Уфа, 2007 г.- Международная учебно-научно-практическая конференция «Трубопроводный транспорт — 2007», г. Уфа, 2007 г.- 59-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, г. Уфа, 2008 г.- Международная учебно-научно-практическая конференция «Трубопроводный транспорт — 2008», г. Уфа, 2008 г.- Международная учебно-научно-практическая конференция «Трубопроводный транспорт — 2009», г. Уфа, 2009 г.- 61-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученных УГНТУ, г. Уфа, 2010 г.- Международная учебно-научно-практическая конференция «Трубопроводный транспорт — 2010», г. Уфа, 2010 г.- Международная учебно-научно-практическая конференция «Трубопроводный транспорт — 2012», г. Уфа, 2012 г.

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 17 печатных трудов, в том числе 4 статьи, из них 3 статьи опубликованы в журналах перечня ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендацийсодержит 191 страницу машинописного текста, в том числе 31 таблицу, 27 рисунков и 14 приложений, библиографический список из 162 наименований.

4.4 Выводы по главе 4.

1 В результате проведенных экспериментальных исследований на прототипе эталона был выявлен ряд влияющих факторов, случайное изменение которых приводит к дополнительным погрешностям. Из описанных факторов определились два основных, которые существенно влияют на результат измерения эталона. Таковыми являются влияние установки эталона по горизонту и влияние деформации при нагружении несущей рамы. Данные погрешности обусловлены нарушением геометрии несущей опоры и, как следствие, смещением центра тяжести и перекосом в датчиках.

Проведенные экспериментальные исследования позволили оценить степень влияния каждого фактора на точность измерений, выполняемых прототипом эталона, вследствие чего была доработана конструкция эталона и учтены недостатки.

Доработка конструкции эталона позволила обеспечить следующую точность измерений:

— предел относительной погрешности установки при измерении массы ± 0,05%;

— предел относительной погрешности установки при измерении объема ± 0,04%;

— предел допускаемой абсолютной погрешности установки при измерел.

НИИ плотности ±0,1 кг/м .

На основании результатов доработки был получен патент № 98 579 на «Передвижную установку для поверки средств измерения массы или объема расхода жидкости».

Разработанная конструкция эталонной установки принята заводом ОАО «Иглинский весовой завод» к производству.

2 Проведена проверка адекватности предлагаемого алгоритма учета массы нефтепродуктов в линейной части МН1111. Результатом применения алгоритма является повышение точности и достоверности определения массы нефтепродуктов в МНПП в 2 раза за счет исключения систематической составляющей погрешности и до 20% на самотечных участках в случае их возникновения путем учета фактического угла наклона трубопровода к горизонту.

3 Внедрение предлагаемых методик и технических решений в народное хозяйство и учебный процесс подтверждает практическую значимость результатов диссертационной работы. Экспериментальные исследования и расчеты показали, что предложенные в работе методы и технические решения удовлетворяют требованиям нормативно-технических документов.

1 Выполнен анализ существующих методов и средств учета нефтепродуктов в процессах транспорта и хранения. Показано, что существующая методика определения массы нефтепродуктов в линейной части магистрального нефтепродуктопровода не учитывает влияющие факторы при эксплуатации (изменение давления, температуры и степени заполнения трубопровода). Это приводит к превышению нормированной погрешности определения массы нефтепродуктов в ряде случаев более чем в 2 раза. Установлено, что учет значений влияющих величин позволит повысить точность и достоверность определения массы нефтепродуктов.

2 Предложен алгоритм определения массы нефтепродуктов в линейной части магистрального нефтепродуктопровода, позволяющий учитывать изменения плотности, температуры и давления как влияющих величин методом пошаговой дискретизации, а также степени фактического заполнения трубопровода на каждом участке.

3 Установлено, что для обеспечения достоверных измерений количества нефтепродуктов АС необходимо проводить комплектную настройку, поскольку существующий способ поэлементной настройки не позволяет объективно оценить ее работу и выявить скрытые дефекты. Разработан и внедрен в практику способ настройки АС, позволяющий определить и скорректировать значения факторов, влияющих на точность определения количества нефтепродуктов в условиях эксплуатации. Для реализации способа создана установка (патент на полезную модель № 98 579 «Передвижная установка для поверки средств измерения массы или объема расхода жидкости»), обеспечивающая передачу единицы массы и объема в условиях эксплуатации с высокой точностью.

4 Проведена оценка погрешности определения массы нефтепродуктов в линейной части МН1III на трубопроводе «Салават — Уфа», в результате которой установлено, что применение предлагаемого алгоритма позволяет повысить точность и достоверность определения массы в 2 раза за счет исключения систематической составляющей погрешности.

5 Доказана необходимость учета фактического угла наклона трубопровода к горизонту при возникновении самотечных участков в МЫ 111, что позволяет повысить точность определения массы на этих участках до 20%.