Измерение уровня нефтепродуктов – достаточно сложная задача, которая требует тщательного подбора уровнемеров из-за агрессивности, вязкости и взрывоопасности контролируемой среды.
О том, какие типы датчиков уровня оптимально соответствуют условиям технологических процессов в нефтеперерабатывающей промышленности, рассказал руководитель направления «уровень» АО «ЭМИС» Максим Николаевич Дудкин.
ВОПРОС: С какими сложностями приходится сталкиваться при измерении уровня на НПЗ?
ОТВЕТ: Рассмотрим сложности, возникающие при измерении уровня на основе следующих примеров с определёнными технологическими процессами:
Ректификационные колонны
Кипящие углеводородные среды с изменяющейся плотностью и неспокойной поверхностью в широком температурном диапазоне. Оптимальным решением задачи измерения уровня в выносных камерах колонн является уровнемер волноводно-радарного типа. Используемый принцип измерения позволяет измерять уровень турбулентной поверхности, усредняя возмущение от колебаний поверхности в месте физического касания измерительного зонда, что способствует усреднению значений уровня с минимальной погрешностью измерения.
Отсутствие зависимости от плотности измеряемой среды, а следовательно, от объёмного расширения продукта и отсутствие движущихся частей обеспечивают надёжность измерений во всём диапазоне температуры и давления, что качественно отличает волноводно-радарный метод измерения от других. В частности, буйкового или гидростатического.
Рекомендуемый вариант: ЭМИС-ПУЛЬС 540 с одностержневым измерительным зондом в стандартном (до 200 °C) и высокотемпературном (до 450 °C) исполнениях;
Дегидраторы (электрообессоливатели)
Поступающая в аппарат сырая нефть может разделяться на 3 фазы – нефть, воду и слой эмульсии. Соли, содержащиеся в сырой нефти, должны быть удалены перед подачей нефти на стадии переработки. Для этого применяются химические реагенты, вода и решётка, создающая электростатическое поле высокого напряжения. Уровнемеры емкостного и кондуктометрического принципов измерения сталкиваются с проблемой налипаний на стержнях, приводящих к ошибкам измерения, вследствие которых возможно попадание нефти на очистные сооружения.
Оптимальным решением задачи измерения уровня воды и слоя эмульсии является уровнемер волноводно-радарного типа. Рекомендуемый вариант: ЭМИС-ПУЛЬС 540 с одностержневым измерительным зондом в стандартном исполнении;
Сепараторы нефти (нефтегазоотделители)
В аппаратах данного типа из сырой нефти отделяются пластовая вода и попутный газ. Подготовленная нефть поступает далее на ЭЛОУ (электрообессоливающую установку). От качества первичной очистки сырой нефти зависят последующие процессы, поэтому важно качественно определять уровень раздела фаз между нефтью и водой. Оптимальным решением задачи измерения уровня является уровнемер волноводно-радарного типа, позволяющий контролировать одновременно значения уровня нефти и воды.
Рекомендуемый вариант: ЭМИС-ПУЛЬС 540 с одностержневым измерительным зондом в стандартном исполнении с двумя аналоговыми выходными сигналами;
Факельный сепаратор (дренирование конденсата)
Основное предназначение факельного сепаратора — отделение жидкости от газа перед сжиганием на факеле, что позволяет уменьшить или предотвратить выделение вредных газов в атмосферу. В дренажную ёмкость сливаются стоки грязной воды и остатки нефтепродуктов. Процесс заполнения может быть достаточно быстрым, поэтому требуется надёжное измерение с быстрым откликом. Дренажная ёмкость может быть подземной и иметь ограниченное количество монтажных патрубков и типоразмеров штуцеров. Ввиду налипаний и изменения плотности поплавковые средства измерения не могут корректно измерять уровень отделяемой жидкости.
Оптимальным решением задачи измерения уровня дренируемой жидкости является уровнемер волноводно-радарного типа. Рекомендуемый вариант: ЭМИС-ПУЛЬС 540 с одностержневым измерительным зондом в стандартном исполнении с центрирующими звёздочками в верхней части;
Резервуарный парк хранения нефти и нефтепродуктов (учёт нефтепродуктов)
Для хранения и отпуска нефтепродуктов в основном используются резервуары вертикальные стальные (РВС), в том числе с понтоном (РВСП), а иногда встречаются резервуары горизонтальные стальные (РГС). Учитывая значительный объём продукции, поступающей и отпускаемой из резервуарного парка, требуется точный и качественный учёт нефтепродуктов с погрешностью, не превышающей 3 мм, с учётом значительной высоты резервуаров и удалённости кабельных линий. Помимо высокой требуемой точности измерения, сложность для измерения в резервуарах типа РВСП представляет необходимость измерения в направляющих (успокоительных) трубах.
Рекомендуемый вариант:
- уровнемер бесконтактно-радарного типа ЭМИС-ПУЛЬС 530 с линзовой антенной для РВС;
- уровнемер бесконтактно-радарного типа ЭМИС-ПУЛЬС 530 с конической антенной для РВСП;
- уровнемер волноводно-радарного типа ЭМИС-ПУЛЬС 540 с коаксиальным измерительным зондом для РГС.
Фото: уровнемеры ЭМИС-ПУЛЬС 530 с линзовой антенной
Дренажные ёмкости (различные стоки)
Используются для собирания стоков различных сред, например, технологической некондиции или слива ливневой канализации. Чаще дренажные ёмкости проектируются горизонтальными подземными, что требует наличия монтажных патрубков сверху и, следовательно, установки измерительных приборов также сверху резервуара. Поскольку параметры измеряемой среды могут значительно варьироваться по плотности и вязкости, то применение поплавковых приборов зачастую ограничено. Оптимальным решением задачи измерения уровня является уровнемер бесконтактно-радарного типа, позволяющий контролировать уровень измеряемой среды, избегая возможных налипаний.
Рекомендуемый вариант: ЭМИС-ПУЛЬС 530 с конической антенной, альтернативой может служить волноводный ЭМИС-ПУЛЬС 540 со стержневым измерительным зондом.
Фото: Уровнемер ЭМИС-ПУЛЬС 530 с конической антенной
Хранение сжиженного углеводородного газа (СУГ)
Сжиженный углеводородный газ имеет нестабильное агрегатное состояние, и при определённых условиях происходит его вскипание. Поэтому для хранения СУГ часто применяются горизонтальные или сферические резервуары с избыточным давлением «специальной подушки» из инертного газа, встречаются также криогенные ёмкости хранения. Ввиду наличия избыточного давления и низкой плотности СУГ измерение продукта гидростатическим методом осложнено узким диапазоном измерения. Использование поплавковых уровнемеров также ограничено из-за условий процесса. Оптимальным решением задачи измерения уровня является уровнемер волноводно-радарного типа с коаксиальным измерительным зондом, позволяющий контролировать уровень продукта с очень низкой диэлектрической проницаемостью.
Рекомендуемый вариант: ЭМИС-ПУЛЬС 540 с коаксиальным зондом.
ВОПРОС: В чём преимущества и недостатки буйкового метода измерения уровня?
ОТВЕТ: Преимуществом буйкового метода измерений, безусловно, является простота самого принципа измерения и, следовательно, настройки в процессе ввода в эксплуатацию, а также при проведении периодического технического обслуживания. Кроме того буйковый уровнемер способен обеспечивать надёжное измерение уровня во многих технологических процессах. Ещё одним достоинством буйковых уровнемеров является возможность изготовления высокотемпературного исполнения, рассчитанного на температуру процесса свыше 400 °C. Именно поэтому уровнемер буйкового типа зарекомендовал себя, как простое и надёжное средство измерения на различных технологических процессах на разных НПЗ.
Однако буйковые уровнемеры имеют ряд недостатков, препятствующих их применению в решении задач измерения уровня. В частности к минусам буйковых уровнемеров относятся следующие недостатки: наличие подвижных частей; зависимость от плотности измеряемой среды; возможность появления осадка и налипаний на буйках, приводящих к увеличению погрешность измерения; необходимость частого периодического обслуживания и т.п.
ВОПРОС: На каких технологических процессах используются уровнемеры радарного типа?
ОТВЕТ: Современная практика измерения уровня различных сред на разных установках нефтеперерабатывающих заводов показывает, что уровнемеры радарного типа, использующие бесконтактно-радарный и волноводно-радарный методы измерения, способны решать около 80% задач надёжного и качественного измерения уровня в резервуарах. Среди ограничений применения радарных уровнемеров можно отметить несколько основных: слишком низкий предел измерений до 400 мм;
- реакторы высокого давления, конструктивно не допускающие возможности установки волноводных уровнемеров;
- высокотемпературные технологические процессы свыше 400 °C;
- прочие особые технологические условия.
Учитывая, что приведённые ограничения являются специфическими и встречаются не на всех НПЗ, а средства измерения для указанных процессов также требуются специфические, то в целом можно утверждать, что большинство задач по измерению уровня на различных технологических процессах можно решить, используя радарный принцип измерения.
ВОПРОС: Уровнемеры какого типа требуют периодического технического обслуживания?
ОТВЕТ: Практически все приборы для измерения уровня в той или иной степени требуют периодического технического обслуживания. В зависимости от условий технологического процесса, в частности возможных налипаний, наличия твёрдых включений или осадка, вязкости, воздействия высокой или низкой температуры, конденсации и т.п., периодичность и трудозатраты на техническое обслуживание могут значительно отличаться.
Так, стоит отметить, что приборы, использующие подвижную механическую конструкцию, в частности буйковые уровнемеры, поплавковые, магнитострикционные и сервоуровнемеры требуют регулярного более частого технического обслуживания, ввиду необходимости очистки подвижных компонентов и опорных осей с последующей калибровкой, с увеличенными трудозатратами на эксплуатацию данных устройств.
В меньшей степени требуют эксплуатационных трудозатрат приборы, постоянно контактирующие с измерительной средой, такие как датчики перепада давления, использующие гидростатический принцип измерения уровня. Они нуждаются лишь в периодической очистке и установке «нуля».
Наименьших трудозатрат требуют радарные уровнемеры, поскольку не имеют подвижных частей в своей конструкции и не зависят от изменения плотности измеряемой среды, а следовательно, не требуют периодической калибровки.
В некоторых случаях при техническом обслуживании радарных уровнемеров может потребоваться очистка измерительного (погружного) зонда для волноводных уровнемеров или выступающей части антенны для бесконтактных уровнемеров. При этом повторная калибровка не требуется, что значительно сокращает периодичность и длительность операций технического обслуживания КИП.
Более подробная информация о технических характеристиках уровнемеров ЭМИС-ПУЛЬС представлена в каталоге продукции.
Чтобы купить уровнемер ЭМИС-ПУЛЬС, заполните, пожалуйста, опросный лист и направьте его на электронную почту sales@emis-kip.ru.