خانه / اتوماسیون صنعتی / ابزار دقیق و سنسورینگ / بررسی روش‌های مختلف کالیبراسیون مخازن ذخیره بخش یک

بررسی روش‌های مختلف کالیبراسیون مخازن ذخیره بخش یک

بررسی روش‌های مختلف کالیبراسیون مخازن ذخیره  ( بخش اول )
ارایه روشی نوین جهت کالیبراسیون مخازن استوانه ‌ای ایستاده

در این مقاله ابتدا روش‌های مختلف اندازه گیری و کالیبراسیون «مخازن ذخیره استوانه‌ای ایستاده» که مورد تأیید انستیتو نفت آمریکا (API) و سازمان استاندارد جهانی (ISO) نیز هست، بررسی می‌شود. سپس به مقایسه این روش‌ها پرداخته و مزایا و معایب احتمالی هر کدام بیان می‌گردد.

شاید بتوان ادعا نمود که تنها تفاوت روش‌های کالیبراسیون مخازن که در حال حاضر در کلیه شرکت‌های نفتی دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرد‌، چگونگی اندازه‌گیری محیط مخزن است. بنابراین در این مقاله با صرف‌نظر کردن از چگونگی محاسبات کالیبراسیون و سایر اندازه‌گیری‌های ابعادی، صرفاً نحوه اندازه‌گیری و یا محاسبه ابعادی محیط (مهم ترین بخش مخازن ذخیره) مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.

در پایان راهکاری جدید جهت کالیبراسیون مخازن ایستاده ارائه می‌گردد. در این روش که می‌توان آن را EODR External نامید، در هر ایستگاه، پس از تعیین ۳ نقطه هدف بر روی هر حلقه، با بهره‌گیری از دوربین نقشه برداری توتال استیشن‌، مختصات قطبی نقاط هدف اندازه‌گیری می‌شود. بعد از تبدیل مختصات قطبی به دکارتی امکان ترسیم دایره و مشخص نمودن ابعاد آن به وجود می‌آید. به ازای n ایستگاه می‌توانیم n مرتبه محیط را برای هر حلقه محاسبه نماییم. با به دست آوردن چند محیط دایره بر روی هر حلقه و محاسبه ی میانگین آن‌ها، می‌توان بقیه محاسبات کالیبراسیون را ادامه داد.

مقدمه

هدف از کالیبراسیون یک مخزن، تعیین دقیق ظرفیت کلی مخزن و همچنین مشخص نمودن حجـم سیال موجود درون مخزن در هر ارتفاعی از آن می‌ باشد، به طوری‌که با اندازه‌گیری دقیق سطح سیال بتوان حجم فرآورده ی مظروف در آن را محاسبه نمود. دانستن ظرفیت مخازن ذخیره و آگاهی از جداول کالیبراسیون آن‌ها علاوه بر رفع نیازهای عملیاتی، می‌تواند در نقل و انتقال فرآورده‌ها نیز مورد استفاده قرار گیرد.

هـر چنـد برخی از کارشناسان معتقدند بهره‌گیری از جریان‌سنج‌ها نسبت به حجم سنجی استاتیک برتری کامل دارد، ولی در بسیاری موارد روش دیگری جهت تحویل و تحولات وجود نداشته و این امر اجتناب‌ناپذیر است. البته نویسنده اعتقاد دارد که نمی‌توان برای اندازه‌گیری سیالات حکمی کلی صادر نمود و به طور عام، برای یک روش نسبت به دیگری ارجحیت قائل شد. بلکه برای هر موقعیت خاص، باید کلیه پارامترهای مربوطه بررسی و درخصوص انتخاب شیوه اندازه‌گیری تصمیم گیری شود.

به هر حال محاسبه حجم فرآورده ی موجود در مخزن همواره مهم و انکارناپذیر است و نیازمند کالیبراسیون مخزن می‌باشد. روش‌هایی متفاوت برای کالیبره نمودن مخزن وجود دارد. این روش‌ها که مورد تأیید مؤسسات استاندارد نیز قرار دارند عبارتند از:

  • Strapping
  • RLM
  • OTM
  • EODR

گاهی، به دلیل بروز برخی موانع و مشکلات دقت لازم در جهت اندازه گیری و حجم سنجی دقیق مخازن ذخیره صورت نگرفته است. این مشکل منجر به هدر رفتن مواد نفتی به طرق مختلف می‌گردد.

در این مقوله عوامل مختلفی می‌تواند در تعیین این حجم تأثیرگذار باشد که هریک به نوبه ی خود می‌تواند این امر را تحت تأثیر قرار دهد، از جمله این موارد می توان به دمای محیط و تأثیر آن بر بدنه ی مخازن که باعث انبساط و انقباض بدنه می‌شوند، فضاهای مثبت و منفی درون مخزن، اثر شناوری در مخازن سقف شناور، تأثیر کجی مخزن، نشست فونداسیون مخزن و سایر عوامل که می‌تواند دقت این امر را تحت الشعاع قرار دهد، اشاره نمود. ]۱[

در این نوشتار اشاره‌ای گذرا بر چگونگی این روش‌ها داشته، سپس روشی را معرفی خواهیم نمود که علاوه بر سهولت، معایب احتمالی روش‌های قبلی را نداشته باشد.

۱. قسمت‌های مشترک اندازه‌گیری و محاسبات در روش‌های مختلف

هر چند برای کالیبراسیون یک مخزن شیوه‌های مختلفی وجود دارد، اما در تمامی آن‌ها قسمت‌هایی به روش یکسان انجام می‌شود. گذشته از محاسبات کالیبراسیون پس از به دست آوردن محیط هر حلقه، اندازه‌گیری بخش‌هایی مانند فضاهای مرده، فاصله سقف شناور از بدنه، اندازه‌گیری عمودی بدنه، اطلاعات کف مخزن و صفحه مبنا، ارتفاع عمق‌یابی و مواردی از این قبیل در تمامی این روش‌ها یک‌سان می‌باشند.

۲.روش‌های مختلف اندازه‌گیری محیط مخزن

همان‌طور که پیش تر بیان گردید اختلاف روش‌های کالیبراسیون در چگونگی اندازه‌گیری محیط مخزن می‌باشد. در این قسمت روش‌های متفاوت اندازه‌گیری و یا محاسبه محیط بیان می‌گردد.

۲-۱ اندازه‌گیری محیط به روش نوار اندازه‌گیری (متر نواری) ]۲[ ]۶[

مهم‌ترین مرحله‌ی فنی کالیبراسیون، اندازه‌گیری محیط مخزن می‌باشد. اندازه‌گیری محیط باید از روی بدنه‌ مخزن صورت پذیرد. (این اندازه گیری را نمی توان از روی عایق ها انجام داد).

بسته به نوع مخـزن محل اندازه‌گیـری محیط (ارتفاع باند اندازه‌گیری محیط در هر حلقه‌) متفاوت خواهد بود. در جدول ۱ توضیح مختصر در این خصوص مشاهده می‌گردد.

پس از انتخاب باند اندازه‌گیری در ارتفاع مناسب، باید دور تا دور مخزن (محیط) را به صورت کامل اندازه‌گیری نمود. در صورتی که محیط مخزن از نوار اندازه گیری بزرگ‌تر بود، می توان اندازه‌گیری ها را با همان نوار و به صورت متوالی انجام داد.

 

Table3 – Elevations for Circumference Measurements on Various Types of Upright Cylindrical Tanks
Type of Tank Construction Circumference Measurement Elevations
Welded steel, One or More Rings 20 percent down from top of each ring whether Butt or Lap jointsa
Riveted Steel, Shingled Arrangement lowest point on each ring and I foot (or 300 millimeters) below top of top ringb
Riveted steel In –and- out Arrangement lowest point above horizontal rivet rows on each ring and   ۱ foot (  or  ۳۰۰ MILLIMETERS) below top of ringb
Riveted Steel, Combination shingled and In-and- out Arrangement Lowest point above horizontal rivet rows on each ring, and I foot (or 300 millimeters) below top of top ringb
Steel Tank One Ring High, Riveted Lap Joints on bottom of shell 25 and 75 percent above
Bolted steel, lapped Vertical Joints 25 and 75  percent  above bottom of each ring
Bolted Steel, Flanged vertical Joints 75 percent above bottom of each ring

 

جدول ۱ . ارتفاع باند اندازه گیری محیط

 

تمام نقاطی که نوار خوانده می‌شود باید حداقل ۶۰ Cm (2 ft) با درز جوش‌های عمـودی فاصله داشته باشد. بعد از به دست آوردن محیط، کشش را کاهش دهید به گونه‌ای که نوار اندازه‌گیری اجازه‌ی حرکت داشتـه و بتواند به راحتی بر روی بدنه بلغزد. در این مرحله موقعیتی که نوار پهن شده و نقاط قرائت را مورد بررسی قـرار داده و از مناسب بودن باند اندازه‌گیری اطمینان حاصل نمایید. مجـدداً نوار اندازه‌گیری را در همان باند قرار داده، کشش لازم را اعمال کنید و دو قرائت متوالی که با هم مطابقت داشته باشند به دست آورید.

رواداری این دو قرائت متوالـی طبق جـدول زیر رعایت گردد. میانگین ایـن دو قرائـت متوالی را محاسبه و به عنوان محیط مخزن ثبت نمایید ]۲[.

درصورتی که اتصالات موجب ایجاد فاصله مابین نوار اندازه‌گیری و بدنه‌ی مخزن می‌گردد، اندازه‌گیری ضخامت و پهنای درز جوش‌ها الزامی بوده و علاوه بر ضخامت و پهنای درز جوش‌ها، تعداد آن‌ها در هر حلقه نیز باید شمارش و ثبت گردد.

 

کالیبراسیون مخزن, تئودولیت, خط مبنا, روش‌های مثلثاتی, خط مبنای نوری

جدول ۲ – تلرانس اندازه­گیری محیط

Customary SI

Up to 150 ft.  ۰.۰۱ ft.

150 to 300 ft.  ۰.۰۲ ft.

Over 300 ft.  ۰.۰۳ ft.

Up to 30 m   ۲mm

30 to 50 m  ۴mm

50 to 70 m  ۶mm

70 to 90 m  ۸mm

Over 90 m   ۱۰mm

 

گاهـی اوقات اتصالات به صورت لبه روی لبه می‌باشد که در این حالت اندازه‌گیری ضخامت لبه‌ی یک ورق در هر حلقه کافـی است. و علاوه بر آن تعداد اتصالات نیـز باید ثبت گردد. روی محیط‌های به دست آمده یک اصلاح اعمال می گردد تا اثر درز جوش ها یا سایر انواع اتصالات بر اندازه‌گیری حذف گردد.

اگر هنگام اندازه‌گیری محیط مخزن با موانعی روبرو شدید که اندازه‌گیری در این باند را غیر ممکن می‌سازد، می‌توان تمهیداتی بکار برد که بتوان محیط واقعی را به دست آورد. برای اندازه گیـری موانع می‌توانید از کولیس استفاده کنید.

۲-۲ اندازه‌گیری محیط به روش خط دید مبنا

روش خط دید مبنا یا ORLM ، تنها برای اندازه‌گیری قطر مبنا بر روی حلقه ی پایینی از نوار اندازه‌گیری استفاده می‌گردد. سپس میزان انحرافات قطر مخزن توسط اندازه‌گیری‌هایی که در ایستگاه‌های عمودی و افقی صورت می‌پذیرد، انجام خواهد شد. این اندازه‌گیری‌ها توسط ابزاری نوری (دوربینی ویژه) صورت می‌گیرد.
دیگر اندازه‌گیری‌های ابعادی مورد نیاز، دستورالعمل‌ها و روش‌های تجزیه و تحلیل و محاسبات برای تهیه ی جدول ظرفیت یک مخزن مطابق آنچه ذکر شد مانند روش پیشین است.

این روش برای مخازن سقف ثابت یا شناور که دارای بدنه‌ای با سطح خارجی صاف و صیقلی می‌باشند، مناسب است.

در صورتی‌که تصمیم دارید از روش ORLM (خط دید مبنا) مخزنی را از بیرون اندازه‌گیری کنید و آن مخزن عایقکاری شده است، لازم است عایق‌ها از جداره‌ی مخزن باز شوند. برای سهولت کار و اجتناب از باز نمودن عایق‌ها می‌توان اندازه‌گیری‌های ORLM را به صورت داخلی انجام داد و فقط برای به دست آوردن محیط مبنا باید عایق‌های حلقه اول باز شود.

ایستگاه افقی: موقعیتی در پلان افقی، واقع بر سطح زمیـن و اطراف دیـواره‌ی مخـزن. ایستگاه‌های افقی قبل از شروع اندازه‌گیری تعیین مـی‌گردند. شکل ۲ نشان دهنده موقعیت ایستگاه‌های افقی نسبت به مخزن می‌باشد.

 

کالیبراسیون مخزن, تئودولیت, خط مبنا, روش‌های مثلثاتی, خط مبنای نوری

 

جدول شماره ۳ – ارتباط قطر مخزن با تعداد ایستگاه­های افقی

Tank Diameter Minimum number of station
feet meters

50

100

150

200

250

300

350

15

30

50

70

85

100

120

8

12

16

20

24

30

36

 

ابتدا باید تعداد ایستگاه‌های افقی که قرار است در اطراف مخزن ایجاد شوند، مشخص نمود. جدول شماره ۳ تعداد ایستگاه‌های افقی را بر حسب قطر مخزن تعیین می‌کند.

محیط مبنا باید بر روی موقعیتی که آفست مبنا قرائت می‌شود، اندازه‌گیری گردد. آفست مبنا بر روی حلقه پایینی در اولین ایستگاه افقی قرائت می‌شود. با توجه به شکل ۳ مشخص می‌گردد که فاصله‌ی a در این تصویر آفست مبنا محسوب می‌گردد.
پس از تعیین آفست مبنا، ارابه را به سمت بالا هدایت کرده تا در ایستگاه‌های عمودی که قبلاً بر روی هر حلقه بالاتر، قرار گیرد و آفست را در هر یک از این ایستگاه‌ها قرائت و نتیجه ی حاصله را ثبت می‌نماییم.

 

کالیبراسیون مخزن, تئودولیت, خط مبنا, روش‌های مثلثاتی, خط مبنای نوری

 

به عنوان مثال فاصله m در شکل ۳، میزان آفست می‌باشد. این عمل را در تمامی ایستگاه‌های عمودی انجام و آفست های مربوطه راثبت خواهیم کرد. با استفاده از آفست و محیط مبنا، اقدام به تعیین شعاع هر حلقه می‌گردد. ]۳[ ]۷[

Ŕ۱ + m1 = R + a

Ŕ۱ = R + a – m1

    = R – (m1 – a)

    = (C/2π) – (m1-a)

For n horizontal stations.

Ŕ۱ = (C/2π) – [∑(m1 – a)]/n


 

1. American Petroleum Institute]

2. International Standard Organization

3. ORLM

4. OTM

5. EODR

6. Dead Wood

7. Datum Plate

8. Strapping

9. Lapped

10. Caliper

11.

12. انحراف عمودی (Offset): مقدار اندازه‌گیری شده به وسیله‌ی دوربین در معیـار افقـی. ایـن اندازه‌گیری به کمک دوربین و بر روی خط کـش قـرائـت می‌شود. خط کش مذکور بر روی یک ارابه‌ی مغناطیسی نصب و بـه کمک آن در ایستــگاه‌هـای عمودی قرار می‌گیرد.

درباره شاپور عبدالهی

کارشناس اندازه‌گیری شرکت ملی پخش فرآورده های نفتی

بررسی بیشتر

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت , اندازه گیری , دیاگرام بلوکی کنترل کننده مدار بسته , دستگاه های اندازه گیری کیفیت

اندازه گیری جریان سیالات در صنعت – بخش ۴

خطای مطلق – اختلاف بین اندازه­ واقعی و اندازه­ حاصل از عمل اندازه­ گیری، خطای …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *