TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10953-2:2015 (API 4.4:1998) VỀ HƯỚNG DẪN ĐO DẦU MỎ – HỆ THỐNG KIỂM CHỨNG -PHẦN 2: BÌNH CHUẨN

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10953-2:2015

HƯỚNG DẪN ĐO DẦU MỎ – HỆ THỐNG KIỂM CHỨNG – PHẦN 2: BÌNH CHUẨN

Guidelines for petroleum measurement – Proving systems – Part 2: Tank provers

Lời nói đầu

TCVN 10953-2:2015 được xây dựng trên cơ sở tham khảo API 4.4:1998 Manual of Petroleum measurement standard – Chapter 4: Proving systems – Section 4: Tank provers.

TCVN 10953-2:2015 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 30 Đo lưu lượng lưu chất trong ống dẫn kín biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

HƯỚNG DẪN ĐO DẦU MỎ – HỆ THỐNG KIỂM CHỨNG – PHẦN 2: BÌNH CHUẨN

Guidelines for petroleum measurement – Proving systems – Part 2: Tank provers

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các đặc tính của bình chuẩn tĩnh (cố định) hoặc di động được trong sử dụng chung và quy trình hiệu chuẩn bình chuẩn.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

API Chapter 7: Manual of petroleum measurement standard – Temperature determination (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ – Xác định nhiệt độ).

API Chapter 12: Manual of petroleum measurement standard – Calculation of petroleum quantities (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ – Tính toán đại lượng đo).

3. Thiết bị

3.1. Yêu cầu chung

Tất cả các thành phần của lắp đặt bình chuẩn bao gồm: ống nối, các van và khuỷu ống nối, phải phù hợp với mã áp suất sử dụng.

Khi một bình chuẩn kín đấu nối vào dòng chảy thì trở thành một phần của hệ thống áp suất. Phải có sự chuẩn bị đối với việc dãn nở, thu hẹp, rung động và phản ứng với thay đổi áp suất và các điều kiện tiến hành khác. Phải cân nhắc việc lắp đặt van để cách ly bình chuẩn khỏi áp suất đường ống khi hệ thống không được sử dụng hoặc trong quá trình bảo dưỡng.

Tất cả các bình chuẩn kín phải được trang bị đầu nối thoát khí và xả chất lỏng.

Phải có sự chuẩn bị để loại bỏ các chất lỏng và/hoặc hơi bằng cách xả hoặc cho thoát khỏi bình chuẩn. Việc loại bỏ có thể được thực hiện bằng bơm các chất lỏng hoặc hơi trở lại hệ thống hoặc chuyển chúng đến các điểm thu gom.

Mặt bích đặc hoặc van kết nối phải được trang bị trên hai bên của van chặn xả kép trên hệ thống đường ống bình chuẩn. Các kết nối này đóng vai trò như là định vị cho việc kiểm chứng các đồng hồ hoặc như là phương tiện hiệu chuẩn bình chuẩn bằng đồng hồ chuẩn hoặc phương pháp thể tích.

3.2. Van

Tất cả các van sử dụng trong hệ thống bình chuẩn có thể cung cấp hoặc nối vào ống chất lỏng quanh bình chuẩn hoặc đồng hồ gây rò rỉ giữa bình chuẩn và đồng hồ phải là van chặn xả kép hoặc hệ thống đó phải được trang bị các van và ống tương đương. Phải kiểm tra độ kín trong hệ thống van.

3.3. Dây dẫn và điều khiển

Tất cả các dây dẫn và điều khiển phải phù hợp với các mã áp dụng. Điều khiển điện và các bộ phận phải được đặt ở vị trí thuận tiện cho việc vận hành và bảo dưỡng.

3.4. Thiết bị an toàn

Các van giảm áp an toàn với đường ống xả và thiết bị phát hiện rò rỉ, phải được lắp đặt để kiểm soát sự giãn nở nhiệt của chất lỏng trong bình chuẩn và đường ống nối khi bị cách ly khỏi dòng chảy chính. Thiết bị điều khiển tự động và từ xa phải được bảo vệ bằng khóa công tắc hoặc mạch hoặc cả hai giữa các bảng điều khiển từ xa và tại chỗ để ngăn ngừa các can thiệp từ xa ngẫu nhiên trong khi thiết bị đang được điều khiển tại chỗ.

Các thiết bị an toàn và các khóa phải được lắp để ngăn ngừa hoạt động không cố ý, hoặc can thiệp trái phép vào thiết bị. Tất cả các thiết bị tự động hóa hoặc nguồn điện vận hành hệ thống kiểm định đồng hồ phải có hướng dẫn vận hành khẩn cấp khi có tai nạn hoặc lỗi nguồn.

Các thiết bị nối đất phải được trang bị để bảo vệ chống điện giật hoặc phóng tĩnh điện trong cả bình chuẩn và thiết bị điện.

3.5. Hệ thống kín

Nếu chất lỏng được đo bằng đồng hồ có áp suất hơi cao, phải sử dụng một hệ thống bình chuẩn kín. Các bình chuẩn hở (có hoặc không có kiểm soát sự bay hơi) hoặc các bình chuẩn kín có thể sử dụng cho các chất lỏng có áp suất hơi thấp. Sự khác nhau giữa chất lỏng áp suất hơi thấp và chất lỏng áp suất hơi cao phụ thuộc vào việc áp suất hơi bão hòa thấp hơn hoặc cao hơn áp suất khí quyển ở nhiệt độ vận hành.

3.6. Cổ

Bình chuẩn có thể có cổ trên và cổ dưới chia độ (xem Hình 1, 2 và 3) hoặc chỉ chia độ ở cổ trên (xem Hình 4 và Hình 5).

Bình chuẩn có cổ trên và cổ dưới chia độ là bình có tiết diện có giảm thu hẹp để có thể xác định chính xác hơn số gia thể tích. Có thể sử dụng bình chuẩn hở hoặc kín phù hợp với hầu hết các chất lỏng. Cả cổ trên và cổ dưới phải có thang chia độ và ống thủy hoặc phương tiện khác phù hợp để chỉ thị mức chất lỏng. Mỗi cổ có thể có một hoặc nhiều thang đo.

Bình chuẩn có cổ trên chia độ là bình có tiết diện cổ thu hẹp chỉ phần đầu và có thể hoặc kín hoặc hở. Cổ phải có ống thủy hoặc các phương tiện phù hợp khác để chỉ thị mức chất lỏng, cổ có thể có một hoặc nhiều thang đo.

3.7. Bộ đếm/thanh ghi

Trong quá trình kiểm chứng đồng hồ có trường hợp khi thanh ghi của đồng hồ sử dụng trong quá trình tính toán hệ số đồng hồ được suy ra từ bộ đếm phụ của đồng hồ chứ không phải từ thanh ghi của đồng hồ. Trong trường hợp này phải thực hiện các bước để đảm bảo rằng tất cả thể tích chỉ thị bởi bộ đếm cũng phản ánh đúng thanh ghi của đồng hồ.

Hình 1 – Bình chuẩn cố định kín

Hình 2 – Bình chuẩn cố định hở (Loại xả tới điểm “0” hoặc loại ống thủy ở đáy)

4. Thiết kế và kết cấu

4.1. Yêu cầu chung

Thiết kế một hệ thống kiểm chứng bao gồm: ống, thiết bị và thiết bị phụ trợ, bình chuẩn. Thiết kế và vật liệu được sử dụng trong kết cấu và các mã áp dụng đối với kiểu bình chuẩn áp suất kín phụ thuộc vào áp suất lớn nhất mà bình chuẩn có thể chịu được và đặc tính của chất lỏng được đo.

Kết cấu của bình chuẩn phải đảm bảo cứng vững và chắc chắn để tránh sự biến dạng của bình làm ảnh hưởng đáng kể đến phép đo khi bình bình chứa đầy chất lỏng ở áp suất kiểm chứng. Bình chuẩn phải có kết cấu đảm bảo chất lỏng thoát hoàn toàn xuống mức thấp hơn mức quy chiếu mà không có túi đọng chất lỏng hoặc cặn. Việc thay đổi diện tích mặt cắt ngang phải đảm bảo từ từ và có đủ độ dốc để bọt khí không bám vào mà dịch chuyển lên trên đầu bình chuẩn. Khi bình chuẩn rỗng, chất lỏng thoát ra ngoài nhanh.

Bình chuẩn phải có khả năng tự làm sạch để những sản phẩm có tính ăn mòn, mỡ bôi trơn và các chất lạ khác sẽ không đọng vào bên trong, cần bố trí để kiểm tra định kỳ bên trong bình chuẩn. Phủ bề mặt bình chuẩn để chống gỉ, trong một số trường hợp có thể gia tăng đáng kể khoảng thời gian giữa các lần hiệu chuẩn. Ống thủy (kính quan sát) phải có khả năng làm sạch được hoặc lau mà không phải tháo ra khỏi bình chuẩn. Các thiết bị phụ phải được đặt ở vị trí thuận tiện để vận hành nhanh và đọc chính xác.

4.2. Đo nhiệt độ

Cần đo nhiệt độ của chất lỏng cần đo ở cả đồng hồ và bình chuẩn. Tất cả các thiết bị đo nhiệt độ phải được kiểm tra bằng một nhiệt kế được chứng nhận bởi cơ quan đo lường quốc gia hoặc một nhiệt kế có độ chính xác được dẫn xuất từ cơ quan đo lường quốc gia. Nhiệt kế phải được kiểm tra thường xuyên để đảm bảo sự chỉ thị chính xác liên tục (xem API Chương 7). Phạm vi đo của nhiệt kế phải được chia độ với độ chính xác trong phạm vi 1/4 °C hoặc tốt hơn.

Vị trí cảm biến nhiệt độ trong bình chuẩn là rất quan trọng. Sử dụng một cảm biến trong bình chuẩn dung tích 380 L là phù hợp. Sử dụng hai cảm biến với bình chuẩn dung tích từ 380 L đến 1 900 L. Sử dụng ba cảm biến với bình chuẩn dung tích trên 1 900 L hoặc lớn hơn. Nếu sử dụng một cảm biến, thì phải đặt ở tâm bình chuẩn theo chiều cao đứng. Nếu sử dụng hai cảm biến, một cảm biến phải đặt cách một phần ba phía trên và cảm biến còn lại đặt cách một phần ba phía dưới theo chiều cao bình. Nếu sử dụng ba cảm biến, thì cứ một phần ba bình chuẩn, theo chiều cao thành bình đặt một cảm biến. Nếu nhiều cảm biến được sử dụng thì chúng phải được đặt cách đều nhau theo chu vi bình.

Khi áp suất vận hành cho phép thì cảm biến nhiệt độ phải được đặt trực tiếp trên thành bình chuẩn mà không sử dụng lỗ đo nhiệt, nên ngập sâu một phần ba bán kính bình. Tuy nhiên mong muốn sâu ngập ít nhất là 30 cm, miễn là cảm biến không vượt quá tâm bình chuẩn. Nếu phải sử dụng cảm biến nhiệt (ví dụ, khi áp suất đủ lớn), các ống đo nhiệt phải có kết cấu sao cho đường kính nhỏ nhất có thể và phần kim loại phải đủ cứng.

4.3. Đo áp suất

Dụng cụ đo áp suất được yêu cầu đối với bình chuẩn kín. Dụng cụ này phải có phạm vi đo phù hợp và được hiệu chuẩn với độ chính xác 2 % giá trị đọc toàn thang đo. Đấu nối dụng cụ đo phải trên mức chất lỏng cao nhất và phải dốc để tránh đọng hơi hoặc chất lỏng.

4.4. Dung tích của chuẩn

Dung tích của bình chuẩn phải không nhỏ hơn thể tích giao nhận trong thời gian một phút tại lưu lượng vận hành bình thường qua đồng hồ kiểm chứng. Ưu tiên dung tích bằng 1,5 lần thể tích giao nhận trong thời gian một phút.

Đường kính trong của cổ bình chuẩn phải được chia độ nhỏ nhất thể hiện không quá 0,02 % thể tích tổng của bình chuẩn.

Đường kính trong của cổ không được nhỏ hơn 10 cm. Dung tích của cổ trên trong phạm vi chiều dài ống thủy phải ít nhất là 1 % thể tích bình chuẩn và dung tích cổ dưới trong phạm vi chiều dài ống thủy phải ít nhất là 0,5 % thể tích bình chuẩn. Khi kiểm chứng đồng hồ dung tích lớn yêu cầu phạm vi đọc dài hơn (dung tích cổ lớn hơn) để quan sát mức chất lỏng trong thời gian yêu cầu bằng van vặn tay.

4.5. Kết nối

Kết nối đầu vào và đầu ra bình chuẩn phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể liên quan. Nếu sử dụng ống ngập, thì sẽ được lắp đặt cố định và được trang bị một van thoát khí. Kích cỡ đường ống phải phù hợp với lưu lượng lớn nhất của đồng hồ kiểm chứng (xem Hình 4) và giảm thiểu sự bắn tóe và chảy rối.

Kết nối đầu ra của bình chuẩn phải có kích thước để cho phép làm rỗng bình nhanh chóng và phải đưa ra các quy định đối với chỉ thị mức nước xả. Tất cả các van đầu vào và ra phải là van chặn xả kép. Phải có một lỗ thông hơi tại điểm cao nhất của bình chuẩn để loại bỏ bất kỳ khí nào có thể tích lũy.

Hình 3 – Sơ đồ vận hành chuẩn đo thể tích đối với thể tích hơi

Hình 4 – Chuẩn di động (Loại xả tới điểm “0” hoặc loại ống thủy ở đáy)

4.6. Ống thủy (kính quan sát)

Ống thủy phải có đường kính trong tối thiểu là 16 mm, nhưng nên lớn hơn. Bảng 1 cho thấy sự tăng hiện tượng mao dẫn với vài kích thước của ống thủy và nước. Ống thủy phải được lắp trực tiếp vào thành cổ hoặc thân bình chuẩn. Ống thủy bổ sung có thể được cung cấp để che phần chính của bình chuẩn. Chiều dài được yêu cầu lớn nhất của bất kỳ ống thủy đơn lẻ nào là 60 cm. Chiều dài này giảm thiểu sai số do chênh lệch nhiệt độ giữa chất trong ống thủy và trong bình chuẩn.

Thang đo của ống thủy được chia nhỏ để tăng độ chính xác mong muốn. Thang đo phải được gắn cơ cấu an toàn phía sau hoặc liền kề với ống thủy. Phải có quy định để điều chỉnh theo chiều thẳng đứng và tỉ lệ với một vị trí cố định. Thang đo phải được làm bằng kim loại chống ăn mòn với hệ số giãn nở nhiệt tương tự như vật liệu của bình chuẩn.

Mức trên ống thủy và thang đo phải phủ được ít nhất 1 % thể tích danh nghĩa của bình chuẩn, trong khi đó mức dưới ống thủy và thang đo phải bao gồm ít nhất là 0,5 %.

Bảng 1 – Hiện tượng tăng mao dẫn trong ống thủy với sự thay đổi chất lượng của nước

5. Hiệu chuẩn bình chuẩn

5.1. Yêu cầu chung

Một bình chuẩn thường được hiệu chuẩn ở áp suất khí quyển bằng các sử dụng nước. Khi bình chuẩn được hiệu chuẩn và vận hành ở áp suất khí quyển, không cần hiệu chính thể tích theo áp suất. Tuy nhiên khi bình chuẩn vận hành ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển, phải hiệu chính để tăng thể tích chất lỏng so với thể tích hiệu chuẩn ở áp suất khí quyển. Việc hiệu chính này phải được xác định trong quá trình hiệu chuẩn (xem 4.7)

Nước được coi là môi trường tốt nhất để hiệu bình chuẩn.

Có hai phương pháp hiệu chuẩn bình chuẩn:

a) Hiệu chuẩn bằng chuẩn sao truyền; hoặc

b) Hiệu chuẩn bằng đồng hồ chuẩn.

Tiêu chuẩn này ưu tiên phương pháp sử dụng chuẩn sao truyền, khi có thể, bao gồm hoặc xác định thể tích nước xả từ bình chuẩn đầy vào chuẩn sao truyền hoặc xác định thể tích nước lấy từ bình kiểm tra vào đầy bình chuẩn, nên hiệu chuẩn bình chuẩn bằng phương pháp xả nước vào bình kiểm tra. Tuy nhiên trong các lắp đặt nhất định có thể thích hợp với quy trình ngược lại. Trong cả hai trường hợp phải áp dụng hiệu chính thể tích nước để bù cho sự chênh lệch nhiệt độ của nước trong bình chuẩn và trong chuẩn sao truyền.

Phương pháp hiệu chuẩn thứ hai liên quan đến việc sử dụng một đồng hồ chuẩn đã được kiểm chứng bằng chuẩn chính, khi bình chuẩn khá lớn thì sử dụng chuẩn sao truyền là không khả thi. Với phương pháp này, nước hoặc dầu mỏ có độ nhớt thấp, ổn định có thể được đo theo cách chảy vào hoặc lấy khỏi bình chuẩn và cần áp dụng hệ số hiệu chính.

Quy trình chung sau áp dụng để hiệu chuẩn cho cả bình chuẩn đặt cố định và di động:

a) Bình chuẩn phải làm sạch bên trong và phải có dây dọi và nivô;

b) Tất cả các thiết bị và dụng cụ có ảnh hưởng đến thể tích bên trong của bình chuẩn, như là đường phun (spray lines), cảm biến đo nhiệt, ống thủy, phải được đặt đúng vị trí.

c) Bình chuẩn, bao gồm tất cả các van, phụ kiện, và các tấm chắn để giữ chất lỏng phải được kiểm tra độ kín.

d) Phải chuẩn bị để việc nạp nước vào và lấy nước ra được thuận tiện.

5.2. Quy trình xác định độ không đảm bảo trong hiệu chuẩn bình chuẩn

Phạm vi giới hạn 0,02 % giữa giữa kết quả thử cao và thấp thường được sử dụng để làm tiêu chí chấp nhận yêu cầu hiệu chuẩn bình chuẩn. Độ lệch chuẩn ước lượng của trung bình từ hai đến năm lần hiệu chuẩn phù hợp trong phạm vi 0,02 % như nêu trong Bảng 2. Độ không đảm bảo trung bình ở mức tin cậy 95 % của hai đến năm lần hiệu chuẩn phù hợp trong phạm vi 0,02 % được thể hiện trong Bảng 3.

Bảng 2 – Độ lệch chuẩn ước lượng của trung bình các lần hiệu chuẩn bình chuẩn

Bảng 3 – Độ không đảm bảo trung bình của các lần hiệu chuẩn ở mức tin cậy 95 %

5.3. Độ ổn định nhiệt độ

Việc hiệu chuẩn bình chuẩn có thể được đơn giản hóa, khi có thể, bằng cách đặt bình chuẩn, chuẩn sao truyền và chất lỏng đo ở nhiệt độ không đổi với thời gian đủ để thiết bị và chất lỏng thử đạt được nhiệt độ cân bằng. Việc hiệu chuẩn tốt nhất nên được tiến hành trong điều kiện thay đổi ít nhất nhiệt độ của thiết bị và chất lỏng. Hệ số hiệu chính cho ảnh hưởng của nhiệt độ đối với nước và thép phải được áp dụng (xem 4.6 và API Chương 12).

Để ngăn chặn sự tích tụ các túi khí bên trong thành bình chuẩn, các bình chuẩn không được điền đầy nước lâu hơn mức cần thiết để ổn định nhiệt độ trước khi bắt đầu hiệu chuẩn.

5.4. Phương pháp hiệu chuẩn bằng nước

5.4.1. Bình chuẩn với cổ trên và cổ dưới

Với bình chuẩn có các cổ trên và cổ dưới, một trong hai phương pháp có thể được sử dụng để hiệu chuẩn cổ trên và cổ dưới. Phương pháp thứ nhất, bao gồm việc xác định và đánh dấu dung tích thực tế của bình chuẩn trên thang đo. Phương pháp thứ hai bao gồm việc lắp đặt thang đo đã đánh dấu trước đó và chuẩn bị bảng với đơn vị đo phù hợp. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm, và một trong hai phương pháp có thể sử dụng nếu phù hợp với tất cả các bên liên quan.

Phương pháp hiệu chuẩn bình chuẩn với cổ trên và dưới tại điều kiện tiêu chuẩn và tại áp suất khí quyển sử dụng nước làm chất lỏng hiệu chuẩn.

a) Để loại bỏ mảnh cặn nổi, nạp đầy tràn nước vào bình chuẩn, giữ trong khoảng vài phút, loại bỏ các mảnh cặn, kiểm tra tất cả các van xả xem có sự rò rỉ hay không. Đường xả phải thông khí. Sau khi nạp đầy, nguồn nước phải được ngắt bằng van đầu vào.

b) Cổ trên phải được hiệu chuẩn. Nước xả phải được mở từ từ cho đến khi thấy mức nước ở đỉnh ống thủy, sau đó đóng van lại. Điểm này phải được đánh dấu tạm thời trên thang đo và bắt đầu xả nước. Lượng giảm phải được đánh dấu trên thang đo là lượng nước lấy ra từ bình chuẩn vào bình kiểm tra đã lựa chọn, mỗi lần chỉ dùng một bình kiểm tra. Khi thấy mức nước đến điểm giữa phía trên của ống thủy sau khi lấy xong một lượng, đánh dấu trên thang đo và xác định mức phía trên tham chiếu giả định. Tiếp tục lấy nước ra và đánh dấu trên thang đo như trước, miễn là mức chất lỏng vẫn còn trong tầm nhìn phía trên ống thủy. Việc phân chia những lượng đo này có thể được chia nhỏ như mong muốn để hoàn thành việc hiệu chuẩn cổ trên. Việc hiệu chuẩn cổ trên và cổ dưới có thể được hiệu chuẩn riêng biệt.

c) Tiếp tục lấy nước ra khỏi bình chuẩn, đong từng bình kiểm tra một, sử dụng một cỡ chuẩn sao truyền phù hợp, đo đến khi mức nước xấp xỉ ở đỉnh của ống thủy thấp hơn.

Tiếp tục lấy nước ra khỏi điểm này bằng bình kiểm tra được sử dụng khi đo mức trên của thang đo, và mức dưới phải được đánh dấu với một lượng giảm tương tự. Mức tham chiếu thấp hơn với thể tích danh nghĩa chưa được hiệu chính của bình chuẩn phải được thiết lập cho toàn bộ lượng lấy ra tại điểm giữa trên thang đo thấp hơn. Thể tích lấy ra giữa mức phía trên tham chiếu và phía dưới tham chiếu phải được hiệu chính với bất kỳ thay đổi nào của nhiệt độ nước có thể xảy ra trong suốt thời gian hiệu chuẩn như nêu trong 4.6. Tổng số hiệu chỉnh này phải được ghi lại như hiệu chính thể tích của lần kiểm tra.

d) Cuối cùng, phần cổ thấp phía dưới mức tham chiếu phía dưới phải được hiệu chuẩn. Phải tiếp tục lấy nước khỏi chuẩn sao truyền tại điểm phía dưới mức tham chiếu phía dưới đến khi mức chất lỏng thấp hơn điểm cuối của thang đo, đánh dấu ở mỗi khoảng đo.

Quá trình hiệu chuẩn này phải được lặp lại cho đến khi hai hoặc nhiều lần kiểm tra liên tiếp, sau hiệu chính, phù hợp trong phạm vi 0,02 %. Mức trung bình của các thể tích bình chuẩn liên tiếp phải được dùng để làm thể tích hiệu chuẩn của bình chuẩn.

Công việc cuối cùng là đánh dấu cố định mức phía trên và phía dưới tham chiếu và tất cả giá trị chia độ ở cả thang đo trên và dưới và gắn cố định và an toàn lên cổ bình chuẩn, kẹp chì lại để ngăn ngừa dịch chuyển tự do hoặc trái phép.

5.4.2. Bình chuẩn với van xả ở cổ trên và cổ dưới

Quy trình sau đây mô tả phương pháp hiệu chuẩn “kiểu cấp phát” một bình chuẩn với cổ phía trên và van xả đáy như các mức tham chiếu phía dưới tại điều kiện tiêu chuẩn sử dụng nước làm chất lỏng hiệu chuẩn.

a) Nước phải được lấy vào các bình kiểm tra bằng một trong các phương pháp sau:

1) Phương pháp trọng lực: Ống phải được kết nối phía dưới van đáy. Nước lấy ra qua van đáy của bình chuẩn vào các chuẩn sao truyền bằng một ống dẫn hoặc ống có độ dốc để nước chảy tự do và xả hết hoàn toàn. Van đáy hoặc bất kỳ một van xả nào đều phải được đóng để kiểm tra độ kín. Phép thử độ kín phải được thực hiện bằng cách đổ một lượng nước nhỏ vào bình chuẩn, sau khi kiểm tra độ kín, mở van đáy để xả nước qua ống xả. Chuẩn và ống xả phải hết nước, nhưng ống phải để ướt. Van đáy phải đóng và điền đầy nước vào bình chuẩn đến cực đỉnh của ống thủy phía trên. Đánh dấu tạm thời mức chất lỏng này trên thang đo.

2) Phương pháp bơm: Nếu việc nâng cao bình chuẩn lên so với bình kiểm tra là không thực tế thì có thể dùng máy bơm. Nếu sử dụng máy bơm đường ống và bơm phải được loại bỏ khí, trong khi bơm này đang bơm (đóng van nạp của bình kiểm tra) van đáy và bình chuẩn phải đóng. Mức chất lỏng phải được đánh dấu tạm thời trên thang đo.

b) Mức cổ trên phải được hiệu chuẩn, lấy nước ra bằng cách sử dụng một bình kiểm tra thích hợp. Liên tục lấy nước ra miễn là mức chất lỏng vẫn còn trong tầm nhìn của ống thủy phía trên. Lượng nước lấy ra này phải được đánh dấu trên thang đo.

c) Bình chuẩn phải được hiệu chuẩn sử dụng một trong các phương pháp sau:

1) Phương pháp trọng lực: Nước được lấy ra qua van đáy bằng một bình kiểm tra có cỡ phù hợp cho đến khi tất cả nước đã được lấy ra. Lượng nước lấy ra cuối cùng có thể là một phần bình kiểm tra, nhưng phải được xác định chính xác đến 10 cm³. Thể tích lẻ này phải được chuyển thành xentimét tuyến tính của cổ trên. Một mức tham chiếu tạm thời phải được thiết lập gần tâm thang đo để xác định thể tích của bình chuẩn dưới mức phía trên tham chiếu đến một đơn vị thể tích. Thang đo phải được đánh dấu ở mức tham chiếu trên tạm thời. Trong suốt quá trình hoạt động này, hiệu chính nhiệt độ phải được thực hiện như nêu trong 4.6.

2) Phương pháp bơm: Nếu sử dụng máy bơm, van đáy phải được đóng khi mức chất lỏng gần đáy “0” trước khi tắt bơm. Bơm và đường ống sau đó có thể được tháo ra và lượng nước lấy ra cuối cùng phải được lấy trực tiếp vào bình kiểm tra nhỏ hoặc bình chứa trung gian.

d) Việc hiệu chuẩn phải được lặp lại, bắt đầu từ bình chuẩn, điền đầy nước đến mức tham chiếu tạm thời mới, cho đến khi hai hoặc nhiều lần kiểm tra liên tiếp, sau hiệu chính, phù hợp trong phạm vi 0,02 %. Mức trung bình của các thể tích bình chuẩn phải được dùng như thể tích hiệu chuẩn. Mức phía trên tham chiếu phải được đánh dấu tạm thời trên ống thủy hoặc trên một bộ phận của bình chuẩn ngay cạnh thang đo sao cho có thể lấy thang đo đi khắc.

e) Tất cả giá trị độ chia yêu cầu phải được đánh dấu cố định lên phía trên thang đo ống thủy và được điều chỉnh để hiệu chính mức phía trên tham chiếu, thang đo phải an toàn và gắn cố định với cổ bình chuẩn và được kẹp chì để ngăn chặn dịch chuyển không mong muốn hoặc trái phép

5.4.3. Bình chuẩn dung tích nhỏ với cổ trên và kín phía dưới

Bình chuẩn dung tích nhỏ với cổ phía trên và kín ở phía dưới được sử dụng để kiểm chứng các đồng hồ nhỏ và hiệu chuẩn các chuẩn. Trong thực tế tốt nhất là gửi các chuẩn dung tích nhỏ đến cơ quan đo lường quốc gia hoặc phòng hiệu chuẩn được công nhận để hiệu chuẩn. Có thể cho phép hiệu chuẩn các bình chuẩn dung tích nhỏ bằng việc sử dụng chuẩn sao truyền và ống đong chia độ phù hợp. Nếu thuận tiện để làm khô chuẩn sau mỗi đổ hết thì chuẩn có thể được hiệu chuẩn để đổ vào; khi chuẩn được hiệu chuẩn và được sử dụng theo cách này thì sẽ chính xác nhất để đo hydrocacbon lỏng. Nếu chuẩn được sử dụng để hiệu chuẩn chuẩn lớn hơn bằng nước, thì hiệu chuẩn chuẩn để đổ ra sẽ phù hợp hơn.

Quy trình sau đây được sử dụng để hiệu chuẩn bình chuẩn dung tích nhỏ:

a) Bên trong chuẩn phải được làm khô nếu chuẩn được hiệu chuẩn để đổ vào. Để hiệu chuẩn bình chuẩn để đổ ra, đầu tiên bình phải được điền đầy nước sau đó đổ hết, xả nước theo thời gian quy định;

b) Bình chuẩn phải được đặt ở vị trí cân bằng và được kiểm tra bằng thiết bị cân bằng;

c) Đổ đầy nước vào bình chuẩn, từng bình một, từ những chuẩn sao truyền đã được chứng nhận. Nhiệt độ nước trong từng bình kiểm tra phải được ghi lại. Bình chuẩn phải được điền đầy đến mức thể tích gần tâm của cổ. Mức này phải được đánh dấu trên ống thủy hoặc trên thành bình chuẩn với mức tham chiếu tạm thời. Nhiệt độ nước ở bình chuẩn phải được xác định ngay; sau khi hiệu chính nhiệt độ, thể tích hiệu chính phải được ghi lại cho mỗi lần kiểm tra;

d) Việc hiệu chuẩn phải được lặp lại cho hai hoặc nhiều lần kiểm tra liên tiếp sau hiệu chính, phù hợp trong phạm vi 0,02 %. Giá trị trung bình của thể tích phải được dùng làm thể tích hiệu chuẩn;

e) Sau khi bắt điền đầy bình chuẩn để thiết lập mức tham chiếu, phía trên và phía dưới mức tham chiếu thiết lập của cổ trên phải được hiệu chuẩn bằng các thêm hoặc bớt nước và đo bằng ống đong chia độ. Điều này có thể được thực hiện dễ dàng bằng cách dùng một xylanh. Mức tham chiếu bình chuẩn và thang độ chia phải được đánh dấu cố định trên thang đo. Thang đo phải được gắn chặt và kẹp chì.

5.5. Phương pháp hiệu chuẩn bằng đồng hồ chuẩn

Việc hiệu chuẩn một số bình chuẩn, đặc biệt là những bình chuẩn lớn, việc sử dụng một đồng hồ chuẩn có thể có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp điền đầy từng bình kiểm tra:

Quy trình chung sau đây được sử dụng cho hiệu chuẩn bằng đồng hồ chuẩn:

a) Đồng hồ chuẩn tải trực tiếp và không bù nhiệt phải được kiểm chứng và hệ số đồng hồ phải được xác định tại lưu lượng, áp suất và nhiệt độ dự kiến, sử dụng một đồng hồ chuẩn đã được hiệu chuẩn hoặc chuẩn sao truyền và chất lỏng tương tự với chất lỏng làm việc của đồng hồ chuẩn dùng để hiệu chuẩn bình chuẩn. Chất lỏng thử nghiệm được ưu tiên là nước, tuy nhiên, dầu mỏ có độ nhớt thấp, ổn định có thể được sử dụng. Nếu cần thiết, hiệu chính nhiệt độ và áp suất có thể được chấp nhận bởi các bên liên quan;

b) Bình chuẩn phải được hiệu chuẩn theo quy định bằng phương pháp thích hợp, ngoại trừ thể tích phải được chỉ thị bằng đồng hồ chuẩn hơn là đếm từng bình chuẩn kiểm tra. Nếu bình chuẩn có một hay nhiều cổ, thì tốt hơn là hiệu chuẩn cổ hay các cổ bằng bình kiểm tra và phần thân của bình chuẩn bằng đồng hồ chuẩn;

c) Đọc đầy đủ nhiệt độ để tính toán nhiệt độ trung bình của chất lỏng đo. Phải hiệu chính thể tích do chênh lệch về nhiệt độ giữa chất lỏng đo và chất lỏng điền đầy vào bình chuẩn.

Quy trình sau đây mô tả việc sử dụng đồng hồ chuẩn trong hiệu chuẩn bình chuẩn “kiểu cấp phát” với cổ ở phía trên và phía dưới bằng cách sử dụng nước ở điều kiện tiêu chuẩn:

a) Cổ trên và cổ dưới phải được hiệu chuẩn bằng chuẩn sao truyền;

b) Đồng hồ chuẩn phải được kết nối sao cho nước có thể xả khỏi bình chuẩn qua đồng hồ tại lưu lượng yêu cầu. Có thể cần có một bơm. Bình chuẩn sau đó phải được điền đầy nước đến vạch tham chiếu ở cổ trên và đồng hồ chuẩn phải được điền đầy trong suốt quá trình hoạt động để đảm bảo rằng đồng hồ chuẩn và tất cả các ống được điền đầy nước;

c) Bình chuẩn phải được hiệu chuẩn bằng cách xả khỏi bình chuẩn qua đồng hồ chuẩn. Ghi lại số đọc của đồng hồ chuẩn và nhiệt độ nước. Nước phải được lấy ra cho đến khi xuất hiện mức nước ở đỉnh của thang đo ống thủy phía dưới. Trong suốt thời gian lấy nước ra này đồng hồ chuẩn phải hoạt động ở lưu lượng mà nó đã được kiểm chứng. Hệ số đồng hồ cần được đặt ở số hiệu chính nhiệt độ và thể tích quan sát được để đưa thể tích đo về điều kiện chuẩn. Hiệu chính nhiệt độ đối với thép cũng phải được thực hiện với thể tích đo để xác định thể tích hiệu chuẩn của bình chuẩn ở điều kiện tiêu chuẩn. Nếu đồng hồ chuẩn dừng khi nước đạt mức đỉnh của thang đo ống thủy phía dưới, thể tích từ đó tới mức tham chiếu phía dưới phải được xác định từ việc hiệu chuẩn ở mục (a) để có được tổng thể tích bình chuẩn đến mức phía dưới tham chiếu;

d) Việc hiệu chuẩn phải được lặp lại cho đến khi hai hoặc nhiều lần kiểm tra liên tiếp sau hiệu chỉnh, phù hợp trong phạm vi 0,02 %. Mức trung bình của các thể tích bình chuẩn liên tiếp phải được dùng làm thể tích hiệu chuẩn;

e) Yêu cầu giá trị độ chia phải được đánh dấu trên thang đo ống thủy, sau đó được gắn cố định và kẹp

5.6. Hiệu chính nhiệt độ

Hệ số hiệu chính cho ảnh hưởng của nhiệt độ lên nước và thép phải được áp dụng (xem API Chương 12). Quy trình lấy nước từ bình chuẩn vào bình kiểm tra được thực hiện với những thay đổi phù hợp.

Quy trình hiệu chính thể tích với nhiệt độ nước thay đổi trong suốt thời gian hiệu chuẩn chuẩn.

a) Ghi lại nhiệt độ ban đầu của bình chuẩn, nếu có nhiều hơn một nhiệt kế trên bình chuẩn thì xác định nhiệt độ trung bình và ghi lại là nhiệt độ ban đầu của bình chuẩn.

b) Thể tích từng bình kiểm tra lấy nước ra phải được ghi lại.

c) Nhiệt độ của nước trong từng bình kiểm tra lấy nước ra phải được ghi lại. Nhiệt độ phải được đo và đọc ngay sau khi điền đầy nước.

d) Sự khác nhau giữa nhiệt độ nước trong từng bình kiểm tra mỗi lần lấy nước ra và nhiệt độ ban đầu trung bình khi bình chuẩn điền đầy phải được ghi lại như sự gia tăng nhiệt độ hoặc giảm nhiệt độ đối với nhiệt độ ban đầu trung bình của bình chuẩn.

e) Hệ số hiệu chính nhiệt độ cho từng thể tích bình kiểm tra phải được xác định (xem API Chương 11) và được nhân với thể tích của bình kiểm tra. Tổng thể tích đã hiệu chính này là thể tích bình chuẩn ở điều kiện tiêu chuẩn của lần kiểm tra này (xem API Chương 12).

5.7. Xác định thể tích bình chuẩn chịu áp suất

Nếu bình chuẩn được sử dụng ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển, phải thực hiện hiệu chính để làm tăng kết quả của thể tích bình chuẩn so với thể tích đã được xác định khi hiệu chuẩn bình chuẩn ở áp suất khí quyển. Việc hiệu chính này phải được xác định bằng thực nghiệm cho mỗi bình chuẩn trong suốt quá trình hiệu chuẩn, và sau khi bình chuẩn đã được hiệu chuẩn ở áp suất khí quyển.

Với bình chuẩn được sử dụng ở một áp suất vận hành, một hệ số hiệu chính phải được xác định tại áp suất đó. Nếu bình chuẩn được sử dụng ở các áp suất khác nhau, các hệ số hiệu chính phải được xác định thông qua phạm vi áp suất vận hành. Một bảng hoặc đồ thị của hệ số hiệu chính áp suất phải được lập ra để cung cấp dữ liệu hiệu chuẩn cần thiết trong quá trình vận hành của bình chuẩn. Cần có phương tiện điều chỉnh áp suất của bình chuẩn đến áp suất vận hành lớn nhất của nó.

Bình chuẩn có ống thủy trước hết phải được điền đầy nước và đánh dấu ở gần đỉnh của ống thủy phía trên. Thể tích nước trong bình chuẩn ở áp suất khí quyển phải được ghi lại. Khi nhiệt độ nước được giữ hầu như không đổi, khí hoặc không khí phải được đưa vào ở phía trên bình chuẩn, tăng áp suất đến khi đạt được áp suất vận hành tối đa. Mỗi lần tăng áp suất, thể tích chỉ thị của nước tại áp suất đó phải được ghi lại.

Tiếp theo là giảm áp suất, tương tự như quá trình tăng áp suất ở trên, đến khi đạt được áp suất khí quyển. Sự thay đổi thể tích nước giữa các lần tăng áp suất phải được đo và ghi lại.

Giá trị trung bình là kết quả của các bước thứ nhất và thứ hai cho mỗi lần tăng áp suất, được sử dụng để tính toán hệ số hiệu chính áp suất.

Từ dữ liệu ở trên, một bảng hoặc đồ thị của hệ số hiệu chính thể tích so với áp suất được lập ra trong phạm vi vận hành của bình chuẩn. Công thức để tính hệ số như sau:

Trong đó:

P là giá trị áp suất, tính bằng kilopascal (kPa);

V_a là thể tích của chuẩn tại áp suất khí quyển;

V_p là thể tích của chuẩn ở áp suất tăng;

Q là giá trị tính toán hoặc thể tích đo được của nước giữa điểm tham chiếu dưới cùng và van xả dùng để kiểm soát lượng nước lấy ra (nếu có);

F là hệ số nén của nước (0,00000047 kPa).

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] APl Chapter 1: Manual of petroleum measurement standard – Vocabulary (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ – Từ vựng)

[2] API Chapter 4: Manual of petroleum measurement standard – Proving systems (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ – Hệ thống kiểm chứng)

[3] API Chapter 5: Manual of petroleum measurement standard – Metering (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ – Đo)

[4] API Chapter 7: Manual of petroleum measurement standard – Temperature determination (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ – Xác định nhiệt độ)

[5] API Chapter 11: Manual of petroleum measurement standard – Physical properties data (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ – Dữ liệu tính chất vật lý)

[6] API Chapter 12: Manual of petroleum measurement standard – Calculation of petroleum quantities (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ – Tính toán đại lượng đo)

[7] API Chapter 13: Manual of petroleum measurement standard – Statistical aspects of measuring and sampling (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ – Khía cạnh thống kê của đo và lấy mẫu).