Градуировка
В соответствии с требованиями ГОСТ 2.601 на каждый резервуар, должен составляться паспорт и градуировочная таблица для определения объема горючего в зависимости от высоты наполнения. Градуировку резервуаров проводят в соответствии с ГОСТ 8.346 "Резервуары стальные горизонтальные. Методы и средства поверки". Согласно ГОСТ 8.346 существуют следующие условия определения вместимости и градуировки:
- содержание вредных паров и газов не должно превышать норм, установленных санитарными нормами (СН 245-71);
- чистота внутренней поверхности резервуара, находящегося в эксплуатации, должна соответствовать ГОСТ 1510-84;
- температура рабочей среды в средствах определения вместимости и градуировки резервуара не должна отличаться более чем на ± 5%;
- давление внутри резервуара - атмосферное;
- освещенность внутри резервуара (местная) - 200 лк.
К трассировочным таблицам прилагают исходные и расчетные величины: полная вместимость, площадь зеркала, поправки на неровность днища и корпуса, акт на уклон резервуара, внутреннее оборудование и т.д. Поправки на неровность днища и корпуса проверяют при каждом опорожнении резервуара, акт проверки прикладывают к градуировочным таблицам.
При градуировке резервуара должен быть определен высотный трафарет (базовая высота)- расстояние по вертикали от нижней образующей резервуара до верхнего среза замерного устройства в постоянном месте замера. Величина высотного трафарета проверяется ежегодно в теплое время года.
Для обеспечения соответствия измеренных показателей уровня нефтепродукта в резервуаре градуировочной таблице в обязательном порядке должны быть заполнены следующие акты, являющиеся обязательным приложением на каждый резервуар АЗС:
1. Акт на измерение базовой высоты и неровностей днища резервуара. Предназначен для контроля базовой высоты резервуара измерения льда и контроля
достоверности показаний градуировочной таблицы. Составляется ежегодно в летний период, а также после проведения ремонта или зачистки.
2. Акт на уклон резервуара (рисунок 3.2.).
Предназначен для внесения поправки на уклон резервуара согласно формуле расчета:
h = ±a*I
где а- уклон оси резервуара;
I - расстояние от точки измерения до середины резервуара, мм;
знак (+) - если уклон в сторону люка;
знак (-) - если уклон от люка a = (H1-H2)/L
где L- длина резервуара;
Н1 и Н2 - измерения высоты взлива воды в двух точках резервуара, производимые при определении поправки на уклон.
I
 |
Рисунок 3.2. Измерение уклона резервуара.
К градуировочным таблицам прилагают исходные и расчетные величины:
· полная вместимость,
· площадь зеркала,
· поправки на неровности днища и корпуса, внутреннее оборудование и т. д.
Поправки на неровности днища и корпуса проверяют при каждом опорожнении резервуара, акт проверки прилагают к градуировочным таблицам.
При градуировке резервуара должен быть определен его высотный трафарет - расстояние по вертикали от днища резервуара до верхнего среза замерного люка в постоянном месте замера. Величина высотного трафарета проверяется ежегодно.
Градуировку производят двумя методами:
1) объемным
2) геометрическим.
Геометрический метод наиболее доступен и не требует применения специализированного оборудования, поэтому является основным.
Порядок градуировки горизонтальных резервуаров объемным и геометрическими методами изложен в ГОСТ 8.346 «Резервуары стальные горизонтальные. Методы и средства поверки». В этом стандарте приведены значения коэффициентов заполнения, определяемые по отношению высоты наполнения к диаметру резервуара.
Принцип данного метода заключается в измерении линейных размеров резервуара: дины корпуса, длины цилиндрической части, внутреннего диаметра по каждому поясу, выпуклости днищ - плоских, сферических, конических, глубины заложения горловины, определения объема внутренних деталей резервуара, составления описи деформаций и проведения математических расчетов по формулам и таблицам. Число измерений каждого линейного размера резервуара - не менее двух. Среднее значение результатов измерения принимают за величину линейных размеров.
Применяется в основном для наземно-расположенных резервуаров, так как при измерениях заглубленных резервуаров требуется нахождение людей внутри газового пространства. Геометрический метод имеет невысокую точность измерения в связи с невозможностью учета погрешностей на дефекты корпуса (вмятины, неровности).
Данный метод допускается применять при соблюдении следующих условий:
- разность диаметров резервуара в одном сечении и в разных сечениях, включая конусность и бочкообразность, - не более 10 мм;
- непрямолинейность образующей резервуара (излом образующей) - не более 10 мм;
- диаметры местных отдельных выпучин или вмятин на стенке резервуара - не более 100 мм, максимальная стрелка прогиба их - не более 5 мм.
При объемном методе в резервуар заливают точно отмеренные объемы жидкости и определяют высоту наполнения. Метод точен, но длителен и технически трудно осуществим для резервуаров большой вместимости вследствие неизбежного колебания температуры и объема жидкости в процессе градуировки. Метод приемлем для резервуаров небольшой вместимости.
- При градуировке горизонтальных резервуаров учитывают непостоянство площади зеркала жидкости при изменении высоты наполнения и различную форму днищ (плоскую, сферическую, коническую). При ко нических и сферических днищах зависимость возрастания объема наполненной части от высоты нелинейная.
Имеет высокую точность измерения. Требует применения специализированного оборудования. Применим к резервуарам с любым расположением и различными дефектами корпуса. При объемном методе измеряют объем жидкости, поданной в резервуар, и уровень жидкости (высоту наполнении) после каждой или нескольких доз.
Объемный метод градуировки осуществляется двумя способами:
- с использованием образцовых мерников и образцового уровнемера (рисунок 3.3);
- с использованием счетчика жидкости и образцового уровнемера (рисунок 3.4).
- 
Рисунок 3.3. Градуировка резервуаров с использованием образцовых мерников:
1- градуируемый резервуар; 2- образцовые мерники; 3, 4- краны мерников; 5-уровнемер; 6- насос; 7- резервуар; 8-расширитель струи с магнитным наконечником; 9- линия подачи.
 |  | ||
 |
Рисунок 3.4. Градуировка резервуаров с использованием счетчика жидкости:
1- градуируемый резервуар; 2- уровнемер; 3- трехходовой клапан; 4- счетчик жидкости; 5- насос; 6- вспомогательный резервуар; 7-расширитель струи с магнитным наконечником; 8- обводная линия; 9- линия подачи.
При проведении градуировки объемным методом соблюдают следующие условия:
- рабочая среда по ГОСТ 2874;
- образцовые мерники должны обеспечить возможность получения дозы в объеме, достаточном для подъема уровня воды в резервуаре в пределах от 10 до 40 мм;
- на 10мм в любом интервале его сечения по всей высоте;
- счетчик жидкости должен работать на номинальном режиме;
- высоту наполнения следует измерять в пределах от 10 до 40 мм.
Объемный метод с использованием образцовых мерников и образцового уровнемера осуществляется следующим образом.
Воду из резервуара 7 (рисунок 3.3) насосом 6 подают в образцовые мерники 2, регулируя режим потока кранами 3, и наполняют их. Затем, прекратив подачу, сливают из мерников в градуируемый резервуар дозу, измеряют уровень воды в нем и подсчитывают по мерникам объем дозы, поступившей в резервуар. В таком же порядке осуществляют подачу второй, третьей и последующих доз с одновременным измерением уровня и объема воды. Наполнение осуществляют до уровня, соответствующего номинальной вместимости резервуара. При подходе уровня к расширителю 8 последний поднимают ближе к горловине и магнитными наконечниками прикрепляют его к внутренней стороне стенки горловины. Результаты измерения уровня и объема воды, поступившей в резервуар, записывают в журнал.
В комплект мерников может быть включен цилиндрический мерник с уровнемерной трубкой и шкалой, который почти во всех случаях градуировки будет долинным с тем, чтобы поднять уровень воды в резервуаре до требуемой отметки.
Объемный метод с использованием счетчика жидкости и образцового уровнемера осуществляется следующим образом.
Воду из резервуара 6 (рисунок 3.4) посредством насоса подают через напорную линию, счетчик 4, трехходовой клапан 3 и обводную линию 8 в резервуар 6. В напорной линии установлен проходной кран (на рисунке не показан), посредством которого счетчик 4 выводят на установившийся режим работы. При достижении установившегося режима (номинального расхода) трехходовой клапан 3 переключают и направляют поток через линию подачи 9 в градуируемый резервуар Ь Вода в резервуар поступает без перерыва. При этом измерение уровня и объема поступившей воды осуществляется одновременно.
Наполнение осуществляют до уровня, соответствующего номинальной вместимости градуируемого резервуара.
При подходе уровня к расширителю 7 последний поднимают ближе к горловине и при помощи магнитных наконечников прикрепляют к внутренней стороне стенки горловины. Результаты измерения уровня и объема воды, поступившей в резервуар, записывают в журнал.
Градуировочную таблицу при геометрическом методе составляют на основании данных расчетной таблицы.
Градуировочную таблицу по результатам объемного метода составляют на основе определения объема и уровня жидкости.
Для проведения градуировки с применением описанных средств требуется очень много времени, затрачиваемого на перевозку, установку оборудования и соответственно материальные затраты возрастают. К тому же требуется остановка АЗС на длительный срок.
В настоящее время для проведения градуировки резервуаров применяются мобильные аппаратно-програмные комплексы на автомобильном шасси. Такие комплексы позволяют производить измерения для определения объема мер вместимости и градуировки резервуаров объемным непрерывным методом при поверке (калибровке). Комплекс имеет законченный автоматизированный цикл, исключающий субъективное влияние оператора на конечный результат, обеспечивает измерения, обработку результатов, представление твердых копий результатов в номенклатуре и формах, определенных ГОСТами.
При использовании объемного метода градуировки резервуара в качестве устройств выдачи и учета количества жидкости для измерения объема используются напорные линии со счетчиком жидкости от топливозаправщиков, изготавливаемых по ГОСТ Р50913-96, которые получили название "ЗОНД" на базе автомобиля ЗИЛ-4331 и ЗИЛ 5301 (рисунок 3.5).
Рассмотрим устройство, принцип работы и структурную схему такого комплекса на примере КГР"ЗОНД" (рисунок 3.6), изготавливаемого ООО НПП "Нефте-Стандарт", г. Екатеринбург и являющимся одним из самых надежных и применяемых на предприятиях России.
 |
Рисунок 3.5. Внешний вид КГР "ЗОНД".
Комплекс градуировки резервуаров "ЗОНД" выпускается на основании документов:
- Лицензия №001031-ИР Госстандарта России;
- Сертификат Госстандарта РФ №16369, в Гос. реестре средств измерений под № 17906-98;
- Сертификат Госстандарта Республики Казахстан №1741, в ГСИ РК под № KZ.02.03.00641-2004/17906-98;
- Сертификат Госстандарта Республики Беларусь №3095, в ГСИ РБ под № РБ 03 07 1852 04;
-Завод изготовитель - ООО НПП "Нефте-стандарт", г. Екатеринбург.
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Комплекс градуировки резервуаров "Зонд" это аппаратно-программный комплекс, предназначенный для определения вместимости и градуировки резервуаров объемным методом непрерывным или дозовым способом.
Область применения - первичная и периодическая поверка мер вместимости, и градуировка горизонтальных и вертикальных резервуаров.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ
В состав Комплекса "ЗОНД" входят уровнемер "Струна-М", насосно-дозирующая установка на базе заправщика 5Л22 (5Л62), из которого используется его напорно-всасывающая линия со счетчиком жидкости и элементы электроавтоматики управления напорной линией (счетные устройства автозаправщика не используются), компьютер с программным обеспечением, реализующим функции Комплекса, а также блок сопряжения компьютера с уровнемером и элементами электроавтоматики управления напорной линией.
Комплекс "ЗОНД" обеспечивает законченный автоматизированный цикл, исключающий влияние оператора: измерение, обработка результатов, представление твердых копий результатов в номенклатуре и формах, определенных ГОСТ 8.346-2000, ГОСТ 8.570-2000 (ГСОЕИ. Резервуары стальные горизонтальные цилиндрические. Методы поверки. ГСОЕИ. Резервуары стальные вертикальные цилиндрические. Методика проверки.
В процессе градуировки резервуаров, в каждой измеряемой точке, производится автоматическое сопоставление и регистрация уровня, объема, скорости, температуры жидкости и среднего сдвига дозирования, получаемого из данных калибровки напорной линии. Процесс градуировки заканчивается автоматическим формированием и выдачей оператору градуировочной таблицы, включая, по требованию, ее твердую копию по форме ГОСТ 8.346-2000. Дополнительно, оператор имеет возможность получить твердые копии протоколов калибровки напорной линии и градуировки резервуара, градуировочную таблицу резервуара по миллиметрам.
В процессе измерения объема мер вместимости производится автоматическое сопоставление и регистрация скорости, объема, учет температуры жидкости и среднего сдвига дозирования, получаемого из данных калибровки напорной линии. Процесс измерения объема заканчивается автоматическим формированием и выдачей оператору протокола измерения, включая, по требованию, его твердую копию по форме ГОСТ 8.346-2000.
Данные градуировки резервуара и измерения объема мер вместимости могут быть воспроизведены на любом внешнем IBM совместимом компьютере.
СОСТАВ КОМПЛЕКСА
В состав Комплекса градуировки резервуаров " ЗОНД " входят:
Насосно-дозирующая установка из состава заправщиков 5Л22 (5Л62), широко применяемых в данной области, ремонт которых осуществляет ООО НПП "Нефте-Стандарт" - лицензия № 001031-ИР Госстандарта РФ;
Уровнемер "Струна-М" (имеет сертификат Госстандарта РФ и зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под № 15669-96);
Компрессорная система;
IBM совместимый компьютер;
блок сопряжения (БС) компьютера с уровнемером и элементами электроавтоматики управления напорной линии;
функциональное программное математическое обеспечение (ПМО);
транспортные носители функционального ПМО и данных результатов работы КГР "ЗОНД" в заданных режимах на транспортной дискете или на CD;
кабели связи.
Транспортные носители функционального ПМО - трех видов, включающих определенные наборы функциональных режимов:
"Zond";
"Калибровка", "Градуировка", "Тиражирование", "Отчет" - обеспечивающих полный цикл работ по градуировке резервуаров ;
"Калибровка", "Калибровка резервуаров", "Тиражирование" - обеспечивающих полный цикл работ по определению объема мер вместимости.
.
Структурная схема Комплекса Градуировки Резервуаров "ЗОНД" показана на рисунке 3.6.
ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ "Zond"
Программа "Zond" (далее программа) предназначена для представления результатов градуировки резервуаров Комплексом "ЗОНД" в формах ГОСТ 8.346-2000.
Программа ставится на компьютер, имеющий операционную систему Windows 98 и приложение Internet Explorer, версия не ниже 4 (стандартная установка Windows). Рекомендуется устанавливать программу на "рабочий" "Note-book" и офисный компьютер. Это позволит описывать объект на месте его нахождения и обрабатывать результаты работ на объекте в условиях офиса.
Программа выполнена как стандартное приложение Windows и, соответственно, реализует стандартный, для приложений Windows, пользовательский интерфейс -достаточно простой в работе и освоении.
Дополнительно, сверх требований ГОСТ, пользователю представляются также протокол калибровки счетчика жидкости (литромера) и график наполнения резервуара в форматах 2 или 3D. На графике можно выделить фрагмент и представить в увеличенном масштабе (например, для рассмотрения "хлопка" резервуара).
Программа "Zond" позволяет архивировать отчетные документы и, соответственно, создать базу данных объектов и результатов работ на объектах.
Отчетные документы представлены в формате htm, могут храниться на Web-сервере и передаваться по сети Internet без дополнительной подготовки.
УПРАВЛЕНИЕ КОМПЛЕКСОМ
интерактивный интерфейс оператора с Комплексом "ЗОНД";
управление подачей рабочей жидкости в градуируемый резервуар;
контроль расхода, фиксирование соответствия измеренного уровня величине объема поступающей жидкости с формированием протокола;
отображения хода проводимой работы на мониторе;
автоматическое прекращение подачи рабочей жидкости при достижении уровня, соответствующего номинальной вместимости;
формирование и получение твердой копии Градуировочной таблицы с учетом сдвига дозирования литромера и температуры среды - осуществляет Система управления Комплексом "ЗОНД".
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАКТЕРИСТИКА
Рабочая жидкость Вода
Диапазон измерения уровня, мм 10...4000*
Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения уровня, мм +1
Производительность 100,150,200,250
Предел относительной погрешности измерения
объема выдаваемой жидкости, % +0,15
Минимальный объем поверяемых (градуируемых) резервуаров, л 200 Параметры питающей сети:
Напряжение переменного тока, В 380 (+10% -15%)
Частота , Гц 50+1
Потребляемая мощность,кВА, не более 8
Температура окружающей среды, °С -20...+40
Относительная влажность окружающей среды (при темп.+25 ОС),% не более 98
Температура рабочей жидкости, °С +1...+40
Средний срок службы, лет, не менее 10
* Диапазон измерения уровня ограничен только техническими характеристиками уровнемера "Струна-М".
Возможность воспроизведения данных градуировки резервуара и измерения объема автоцистерн на любом внешнем IBM совместимом компьютере позволяет, при необходимости, органам Федерального агенства Ростехрегулирования и метрологии вести контроль за деятельностью организаций, аккредитованных в этой области деятельности.
Комплекс "ЗОНД" полностью автоматизирует работы по градуировке резервуаров и определению вместимости, исключая субъективное влияние оператора на конечный результат. Время от момента окончания наполнения градуируемого резервуара до получения твердых копий протокола градуировки и градуировочной таблицы - не более 5 минут.
Достигаемая Комплексом высокая точность градуировки резервуаров позволяет: существенно сократить потери нефтепродуктов при коммерческом учете; применить рекомендуемый НПБ 111-98 ("Автозаправочные станции. Требования пожарной безопасности") способ контроля герметичности резервуаров методом автоматизированного контроля массового баланса топлива в технологической системе.
Комплекс позволяет также выявить в процессе градуировки скрытые дефекты резервуара: скачкообразное изменение геометрических параметров ("хлопок"), подвижность на фундаменте и т.п.
К настоящему времени выпущено 105 Комплексов Градуировки Резервуаров "ЗОНД", длительное время и с положительными отзывами эксплуатируется в региональных органах Госстандарта - Центрах стандартизации и метрологии , в региональных нефтеинспекциях, в нефтяных компаниях, а также на производственно-коммерческих предприятиях России и стран СНГ .
Эффективность применения Комплекса возрастает при оснащении стационарных резервуаров уровнемером "Струна-АЗС".
Однако, исследования широкого применения объемного метода градуировки резервуаров, проведенные в ФГУП "25 ГосНИИ Минобороны России" под руководством кандидата технических наук В.И.Кабанова с использованием математического моделирования и эксперементов на модельных и натурных автоматизированных установках, позволили установить, что:
- на погрешность измерения уровня жидкости в резервуаре влияют циркуляции скорости от динамических и тангенциальных составляющих по замкнутому контуру, которые могут быть описаны уравнением:
Г= 2rv
где г - радиус резервуара;
V - скорость движения жидкость в резервуаре;
- необходимо учитывать поправку на уклон резервуара в процессе его заполнения
жидкостью по формуле:
Н = 0,5 К sin2а - sin2 а((d/2)-Hu
\
где Н- поправка на уклон резервуара, мм;
а - угол наклона резервуара, град;
d - диаметр резервуара, мм;
Нu - уровень наклонения резервуара, мм;
К - величина, отражающая изменения расстояния от оси, проходящей через центр замерного люка (горловины) до вертикальной оси резервуара, мм.