Повышение точности и метрологической надежности информационно-измерительных систем количества нефти в магистральных нефтепроводах

• Автор: Еремин, Игорь Юрьевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 170 с. : ил.

1 Анализ условий эксплуатации информационно-измерительных систем
количества нефти в магистральных нефтепроводах
1.1 Эксплуатационные характеристики магистрального нефтепровода
1.2 Обобщенная схема ИИС
1.3 Оценка соответствия условий эксплуатации и поверки ИИС
1.4 Требования к условиям эксплуатации ИИС для повышения их точности и метрологической надежности
1.5 Обработка результатов измерений ИИС и определение погрешности
1.6 Выводы к первому разделу
2 Исследование метрологических характеристик существующих ИИС
2.1 Постановка задачи исследования метрологических характеристик существующих ИИС
2.2 Функция преобразования ИИС с ТПР
2.3 Результаты исследования функции преобразования
ИИС с ТПР
2.4 Экспериментальные исследования ИИС
2.4.1 Аппаратура для проведения экспериментальных исследований
2.4.2 Обработка данных измерений
2.4.3 Обработка ансамбля трендов РФС
2.4.4 Результаты экспериментальных исследований ТПР
2.5 Функция преобразования ИИС с УПР
Выводы ко второму разделу
3 Разработка и исследование расходомера для ИИС объема нефти в
трубопроводах
3.1 Постановка задачи исследования метрологических характеристик расходомера ИИС
3.2 Диффузия вихря в потоке нефти
3.3 Описание существующих устройств
3.4 Описание предложенного устройства
3.5 Исследование точности работы предложенного устройства
3.6 Разработка структуры расходомера с коррекцией погрешностей, вызванных влиянием ВВФ за счет изменения качества нефти
3.7 Выводы к третьему разделу
4 Разработка и исследование расходомера ИИС массы нефти в
трубопроводах
4.1 Описание предложенного устройства
4.2 Исследование точности предложенного устройства
4.3 Требования к точности плотномера, используемого в ИИС потребителя нефти
5 Методика обработки результатов измерений ИИС в измерительных каналах
расхода и массы нефти
5.1 Постановка задачи исследования
5.2 Алгоритмы обеспечения метрологической надежности ИИС
5.2.2 Структура алгоритма взаимокорреляционной обработки сигналов
Заключение
Библиографический список
Приложение А Акт о внедрении результатов диссертационной работы
Приложение Б Акт о внедрении результатов диссертационной работы
Приложение В Акт о внедрении результатов диссертационной работы
Приложение Г Акт о внедрении результатов диссертационной работы

Нефтепроводный транспорт Российской федерации является одним из самых крупнейших нефтепроводных транспортов мира. Имея протяженность несколько тысяч километров, он обеспечивает нефтью многие сотни потребителей, к которым относятся крупнейшие предприятия СНГ и Европы. В настоящее время ведется интенсивное строительство ещё одной ветви магистрального нефтепровода (нефтепровод), соединяющего РФ с Китаем и Японией.
Огромный объем перекачиваемой нефти требует грамотно организованной системы её учёта. Учет продажи и покупки нефти осуществляется при помощи информационно-измерительных систем (ИИС) массы и объема энергопродуктов (нефть), расположенных на нефтепроводе в различных его точках, как на стороне поставщика, так и на стороне потребителя. При этом обе стороны заинтересованы в высокоточном измерении количества нефти, так как в противном случае они могут понести значительные материальные потери. Например, при цене нефти 78 долларов за баррель и прокачке 300 миллионов тонн нефти в год экономический эффект от снижения погрешности измерения массы на 0,1 % составит 141,3 млн. долларов в год.
Точность ИИС определяется многими факторами, основными из которых являются - влияние температуры окружающей среды; изменение неизмеряемых параметров нефти, таких как, наличие газов, воды, механических примесей, растворенных парафинов, серы, вязкости и т.д.; изменение параметров нефтепровода.
Эти причины связаны с тем, что по нефтепроводу перекачиваются последовательно различные партии нефти. Партия нефти формируется поставщиком при закачке нефти в нефтепровод. Свойства нефти каждой партии формируются и контролируются поставщиком в процессе ее

тем, что наличие в нефти воды, существенно различается разных сечениях измерительной линии, в которой установлен ИП измерений расхода ИК ИИС. Это приводит нестабильности профиля потока в контролируемом участке измерительной линии нефтепровода. Таким образом, присутствует влияние изменений профиля потока на погрешность измерений количества нефти.
В ходе проведения экспериментальных исследований проводилась определение межповерочного интервала.
Если рассматривать погрешность результатов измерений как случайный процесс, то исчерпывающей его характеристикой может служить только полное описание закона распределения разностной функции (РФС) сличения ИИС со ВЭ. Документ [30] разработан (не указывая на это в явном виде) без учёта автокорреляционной функции РФС и в предположении нормальности её одномерной плотности распределения. Таким образом, незнание реального закона распределения случайной погрешности измерительных преобразователей, входящих в состав ИИС приводит к непредсказуемой погрешности определения МПИ. В настоящее время это не затрагивает интересы владельцев ИИС, поскольку для них основная проблема - проведение КМХ, но центры стандартизации и метрологии (ЦСМ) отмечают этот фактор как одну из своих основных проблем [31].
Для поддержания информационной достоверности процесса поверки величина МПИ должна быть сформирована в соответствии с теоремой Шеннона - Котельникова, - дискретность взятия временных отсчетов (моменты времени проведения поверочных процедур) не должна превышать у{2-Fc),
где Fc верхняя частота энергетического спектра разностной функции сличения поверяемой ИИС с ВЭ.
Рассмотрим фактор, влияющий на достоверность установления МПИ - недостаточный запас по точности ВЭ по отношению к ИИС.
Схема поверки ИИС приведена на рисунке 1.8 [32]. Эта схема иллюстрирует проведение поверки при минимальном запасе по точности измерительного преобразователя и средства поверки, который составляет в среднем