Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN10953 4 2015 Công ty luật Minh Khuê www luatminhkhue vn TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10953 4 2015 HƯỚNG DẪN ĐO DẦU MỎ HỆ THỐNG KIỂM CHỨNG PHẦN 4 PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY XUNG Guidelines[.]
Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10953-4:2015 HƯỚNG DẪN ĐO DẦU MỎ - HỆ THỐNG KIỂM CHỨNG - PHẦN 4: PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY XUNG Guidelines for Petroleum measurement - Proving systems - Part 4: Pulse interpolation Lời nói đầu TCVN 10953-4:2015 xây dựng sở tham khảo API 4.6:1999 Manual of Petroleum measurement Standard - Chapter 4: Proving systems - Section 6: Pulse interpolation TCVN 10953-4:2015 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 30 Đo lưu lượng lưu chất ống dẫn kín biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố HƯỚNG DẪN ĐO DẦU MỎ - HỆ THỐNG KIỂM CHỨNG - PHẦN 4: PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY XUNG Guideline for petroleum measurement - Proving systems - Part 4: Pulse interpolation Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp đo thời gian kép nội suy xung, bao gồm yêu cầu vận hành hệ thống phép thử thiết bị, áp dụng cho kiểm chứng đồng hồ Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn khơng ghi năm cơng bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có) API Chapter Manual of Petroleum measurement standard - Chapter 4: Proving system - Section 3: Small volume provers (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Chương 4: Hệ thống kiểm chứng - Bình chuẩn dung tích nhỏ) API Chapter 12 Manual of Petroleum measurement standard - Chapter 12: Calculation of petroleum quantities using dynamic measurement methods and volumetric correction factors - Part 3: Proving reports (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Chương 12: Tính đại lượng đo sử dụng phương pháp đo động hệ số hiệu thể tích - Báo cáo kiểm chứng) Thuật ngữ định nghĩa Tiêu chuẩn áp dụng thuật ngữ định nghĩa sau: 3.1 Tín hiệu cảm biến (detector signal) Sự thay đổi trạng thái cơng tắc tín hiệu khác để bắt đầu kết thúc đếm tính thời gian chuẩn xác định thể tích hiệu chuẩn chuẩn 3.2 Đo thời gian kép (double-chronometry) Kỹ thuật nội suy xung sử dụng để tăng mức độ phân biệt xung đầu lưu lượng kế phát tín hiệu cảm biến chuẩn Kỹ thuật thực việc phân tích xung thành số nguyên số xung cộng với phần lẻ xung cách sử dụng hai đếm thời gian tốc độ cao kết hợp với cổng logic, điều khiển tín hiệu cảm biến xung lưu lượng kế 3.3 Độ phân biệt lưu lượng kế (flowmeter discrimination) Số đo lượng tăng nhỏ thay đổi số xung đơn vị thể tích thể tích đo 3.4 Tần số (Frequency) Số lần lặp lại, chu kỳ tín hiệu thay đổi theo chu kỳ (ví dụ: xung, điện áp xoay chiều dòng điện) xảy chu kỳ s Số lần lặp lại đó, số chu kỳ, xảy chu kỳ giây biểu thị Hz 3.5 Sự liên tục xung đồng hồ (meter pulse continuity) Độ lệch chu kỳ xung lưu lượng kế, tính theo phần trăm chu kỳ xung LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn đầy đủ 3.6 Đồng hồ khơng có phận quay (nonrotating meter) Thiết bị đo có xung đầu khơng dẫn xuất từ quay phận khí dẫn động dịng chảy Chẳng hạn lưu lượng kế kiểu vortex, tiết lưu, vòi phun, siêu âm lưu lượng kế kiểu điện từ thiết bị đo mà tín hiệu đầu (tín hiệu để tính tốn lưu lượng thể tích kiểm chứng) dẫn xuất từ vài đặc tính khơng phải phận quay mà tỉ lệ với lưu lượng 3.7 Chu kỳ xung (pulse period) Giá trị nghịch đảo tần số xung Chẳng hạn tần số xung lưu lượng kế Hz, chu kỳ xung 1/2 s 3.8 Bộ phận tạo xung (pulse generator) Thiết bị điện tử mà lập trình để phát lượng xung điện áp với tần số chu kỳ thời gian xác 3.9 Nội suy xung (pulse interpolation) Bất kỳ kỹ thuật toàn bố số xung đếm hai kiện (chẳng hạn tín hiệu thay đổi hai lần đóng cơng tắc cảm biến) phần lẻ lại xung hai kiện tính 3.10 Đồng hồ dạng quay (rotating meter) Bất kỳ thiết bị đo mà tín hiệu xung đầu dẫn xuất từ việc quay phận khí dẫn động dịng chảy Ví dụ đồng hồ tuốc bin đồng hồ thể tích thiết bị đo mà tín hiệu dẫn xuất từ chuyển góc liên tục phận dịng chảy chuyền động 3.11 Tỷ số tín hiệu nhiễu (signal-to-noise ratio) Tỷ số biên độ tín hiệu điện độ nhiễu tín hiệu Đo thời gian kép nội suy xung Phép đo thời gian kép nội suy xung yêu cầu phải đếm toàn số xung nguyên lưu lượng kế, Nm tạo lần kiểm chứng đo khoảng thời gian T1 T2 T1 khoảng thời gian xung lưu lượng kế sau tín hiệu cảm biến kích thích xung lưu lượng kế sau tín hiệu cảm biến cuối T2 khoảng thời gian tín hiệu cuối Bộ tính xung đếm thời gian bắt đầu kết thúc tín hiệu cảm biến chuẩn cảm biến Các khoảng thời gian T1 (tương ứng với số xung Nm) khoảng thời gian T2 (tương ứng với số xung nội suy, N1) đo đồng hồ xác Số xung nội suy tính sau: N1 = Nm(T2/T1) Việc sử dụng kỹ thuật đo thời gian kép kiểm chứng đồng hồ yêu cầu độ phân biệt khoảng thời gian T1 T2 phải lớn ± 0,01 % Do chu kỳ thời gian T1 T2 phải lớn 20 000 lần so với chu kỳ chuẩn Tc đồng hồ sử dụng để đo khoảng thời gian Tần số đồng hồ, Fc phải đủ lớn để đảm bảo T1 T2 tích lũy tối thiểu 20 000 xung đồng hồ q trình kiểm chứng Điều khơng khó đạt được, cơng nghệ điện tử sử dụng cho nội suy xung thường sử dụng tần số đồng hồ dải MHz 4.1 Điều kiện sử dụng Các điều kiện sau áp dụng để đo thời gian kép nội suy xung: 4.1.1 Số lượng xung nội suy, N1, không số ngun Vì N1 làm trịn API 12.2.3 4.1.2 Các phương pháp nội suy xung dựa giả định lưu lượng thực không thay đổi chu kỳ xung liên tiếp đồng hồ xung đại diện cho thể tích Để giả định có giá trị, dao động với chu kỳ ngắn lưu lượng trình kiểm chứng phải giảm thiểu 4.1.3 Do thiết bị nội suy xung bao gồm tính đếm thời gian tốc độ cao nên thiết bị phải lắp đặt theo hướng dẫn nhà sản xuất, phải giảm thiểu nguy dẫn đến số đếm xung không tin cậy gây nhiễu điện xảy kiểm chứng Tỷ số tín hiệu nhiễu toàn hệ thống phải đủ cao để đảm bảo tín hiệu nhiễu điển hình điện loại trừ Thông tin chi tiết xem API 5.4 API 5.5 phần khác API Chương LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn 4.2 Yêu cầu hoạt động lưu lượng kế Các lưu lượng kế kiểm chứng tạo xung cho hệ thống nội suy xung phải đáp ứng yêu cầu sau; a) Nếu tốc độ lặp xung lưu lượng ổn định khơng trì giới hạn đưa API 4.3 lưu lượng kế sử dụng với hệ thống nội suy xung với mức xác tổng thấp Trong trường hợp nên xem xét lại đánh giá độ xác hiệu chuẩn tăng số lần kiểm chứng/ kết hợp với kỹ thuật lấy trung bình b) Tính liên tục xung đồng hồ lưu lượng kế kiểu quay phải phù hợp với yêu cầu API 4.3 Xung lưu lượng kế tạo quan sát máy song (oscilloscope) mà thời gian sở cài đặt tới giá trị nhỏ chu kỳ đầy đủ, để kiểm tra tính liên tục xung lưu lượng kế c) Độ lặp lại lưu lượng kế khơng có phận quay hàm tốc độ thay đổi tần số xung lưu lượng ổn định Để áp dụng kỹ thuật nội suy xung cho lưu lượng kế khơng có phận quay tính liên tục xung lưu lượng kế phải phù hợp với API 4.3 trì độ xác hiệu chuẩn d) Kích cỡ hình dạng xung tạo lưu lượng kế phải phù hợp với thể hệ thống nội suy xung Nếu cần, tín hiệu phải khuếch đại định hình trước vào hệ thống nội suy xung Phép thử với thiết bị điện tử Sự thao tác xác phép nội suy xung điện tử có tính định để trì độ xác kiểm chứng Một phép thử trường chức phải thực định kỳ để đảm bảo thiết bị vận hành Điều thực đơn giản cách tính tốn thủ cơng để kiểm tra thiết bị tính tốn số xung nội suy, cần, tiến hành tất phép thử chứng nhận Điều 6 Yêu cầu phép thử chức hoạt động Trong thực tiễn thường sử dụng vi xử lý dựa máy tính lưu lượng có chức nội suy xung Máy tính lưu lượng phải có chức hiển thị liệu in liệu báo cáo thể đầy đủ giá trị tất tham số biến cần thiết để kiểm tra vận hành hệ thống tính thủ cơng Những tham số biến phải bao gồm không giới hạn: thời gian T1, T2, số nguyên số lượng xung lưu lượng kế Nm xung nội suy tính toán N1 Sử dụng chức hiển thị liệu trang bị, phận phải thử nghiệm mặt chức cách thực lần kiểm chứng phân tích liệu hiển thị liệu in Chứng thử nghiệm Chứng thử nghiệm phải nhà sản xuất máy tính lưu lượng thực trước chuyển giao thiết bị cần, người sử dụng theo danh mục chủ yếu, thỏa thuận công nhận lẫn bên liên quan Chứng thử nghiệm không loại trừ phép thử khác mà phải thực lắp đặt thực tế Sơ đồ khối chứng thử nghiệm thiết bị nêu Hình A.2 Một tạo xung có khả điều chỉnh, chứng nhận dẫn xuất với độ không đảm bảo đầu nhỏ 0,001 % cài đặt để tạo tín hiệu tần số đầu Fm, mô dãy xung lưu lượng kế Tín hiệu nối tới đầu vào máy tính lưu lượng Một tạo xung thứ hai điều chỉnh, chứng nhận dẫn xuất, có độ khơng đảm bảo đầu nhỏ 0,001 % có khả cài đặt để tạo xung đầu chia tách chu kỳ thời gian T2, mơ tín hiệu cảm biến cơng tắc Tín hiệu nối tới đầu vào máy tính lưu lượng Hàm nội suy xung quan trọng có xung đồng hồ thu thập công tắc cảm biến đặt chu kỳ xung tạo xung thứ để đưa thời gian thể tích T2 thời gian tạo cảm biến chuẩn lưu lượng kiểm chứng nhanh mong đợi Chức nội suy xung có tính định số xung thời gian thu thập công tắc cảm biến Cài đặt tần số đầu tạo xung thứ để tạo tần số với lưu lượng kế mà có số xung thấp đơn vị thể tích thử nghiệm với thiết bị lưu lượng thử cao mong đợi Chức nội suy xung có tính định số xung thời gian thu thập công tắc cảm biến Cài đặt tần số đầu tạo xung thứ hai để tạo thể tích theo thời gian, T2, LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn thời gian tạo cảm biến chuẩn lưu lượng kiểm chứng mong muốn lớn VÍ DỤ: Một ví dụ Mỹ: Một bình chuẩn dung tích nhỏ với dung tích sở 0,81225 barrels sử dụng để kiểm chứng đồng hồ turbine (với hệ số K 1000 xung/barrel) lưu lượng lớn 3000 barrels/giờ Khoảng thời gian cho 0,81225 barrels lưu lượng 3000 barrels/giờ là: T2 = 3000 x 0,81225/3600 = 0,676875 s Tần số lưu lượng kế Fm tạo lưu lượng kế lưu lượng 3000 barrels/giờ là: Fm = 3000 x 1000/3600 = 833 33333 Hz Xung nội suy lưu lượng kế tính tốn đơn giản cách lấy tần số mô Fm lưu lượng kế nhân với thời gian mơ theo thể tích T N1 = 833 33333 x 0,676875 = 564,0625 Kiểm tra kết thị hay in máy tính lưu lượng, đảm bảo chúng phải nằm phạm vi ± 0,01 % giá trị tính tốn Nếu để lựa chọn tần số mô F’m bội số thời gian T’2, cách tạo đồng xung mơ lưu lượng kế tín hiệu cơng tắc hành trình Trong trường hợp cần thay đổi tần số mô lưu lượng kế F’m chu kỳ mô T2 tín hiệu cơng tắc hành trình để đảm bảo xung nội suy bao gồm phần lẻ xung Thử nghiệm để cấp giấy chứng nhận nhà sản xuất Thử nghiệm cấp giấy chứng nhận phải thực số điều kiện mô Những điều kiện phải bao gồm phạm vi thiết thiết bị thời gian theo thể tích chuẩn, T2, tần số xung lưu lượng kế, Fm Khi yêu cầu, nhà sản xuất phải đưa giấy chứng nhận thử nghiệm chi tiết giá trị lớn nhỏ thời gian theo thể tích, T2, tần số lưu lượng kế, Fm, mà thiết bị chấp nhận theo thiết kế Nếu thiết bị điện tử nội suy xung thử nghiệm kiểm định cách sử dụng thiết bị quy trình trình bày, sử dụng q trình kiểm chứng lưu lượng kế với độ tin cậy mà đóng góp vào độ khơng đảm bảo tổng hợp độ không đảm bảo nhỏ ± 0,01 % phạm vi tần số tín hiệu xung thử nghiệm PHỤ LỤC A (tham khảo) Tính tốn xung nội suy A.1 Giới thiệu chung Phương pháp đo thời gian kép nội suy xung nêu Điều Hình A.1 sơ đồ tín hiệu điện yêu cầu cho kỹ thuật Kỹ thuật đưa liệu số học yêu cầu để giải đáp phần phân số xung đơn nguyên lưu lượng kế Kỹ thuật đo thời gian kép nội suy xung yêu cầu sử dụng ba đếm điện sau: CTR-Nm để đếm số xung nguyên lưu lượng kế; CTR-T1 đếm thời gian yêu cầu để tích lũy xung nguyên lưu lượng kế; CTR-T2 để đếm thời gian tín hiệu cảm biến tín hiệu để xác định thể tích dịch chuyển chuẩn Kỹ thuật đo thời gian kép giảm tổng số xung nguyên lưu lượng kế thông thường yêu cầu cho thể tích dịch chuyển 10 000 để đạt độ không đảm bảo độ phân biệt 0,02 % (giá trị trung bình ± 0,01 %) cho lần kiểm chứng Các hướng dẫn độ phân biệt thời gian/xung yêu cầu trình bày Điều sử dụng kết hợp với chuẩn thiết kế phù hợp tham số kích thước nêu API 4.3 Các ví dụ A.2 phù hợp với hướng dẫn Điều 4, ví dụ đại diện cho trường hợp liệu xác định đại diện cho tất phương pháp nội suy xung LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn Hình A - Sơ đồ điều chỉnh thời gian kép nội suy xung LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn Hình A.2 - Thiết bị thử chứng nhận thời gian kép nội suy xung A.2 Ví dụ A.2.1 Ví dụ - Tính tốn nội suy xung Các liệu đầu vào sau: Fc tần số đồng hồ sử dụng để đo khoảng thời gian, tính theo Hz > (20 000 x N1) x Fm Fm tần số xung đầu lưu lượng kế (giá trị lớn để phân tích) (= 520 Hz) Nm tổng số lượng xung nguyên lưu lượng kế, (= 200 x (CRT-Nm) N1 số xung lưu lượng kế nội suy; (= (T2/T1) x Nm) T1 khoảng thời gian để đếm số xung nguyên lưu lượng kế (N) tính giây (s); (= 2,43914 x (CTR-T1)) T2 khoảng thời gian tín hiệu cảm biến thứ thứ hai (tương ứng thể tích chuẩn); (= 2,43917 x (CTR-T2)) Nếu yêu cầu độ không đảm bảo phép nội suy xung tốt ± 0,01 %, thì: LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê 100 000 www.luatminhkhue.vn > (20000/200 xung) x (520 HZ) > (100) x (520) > 52 000 CHÚ THÍCH: Chu kỳ đồng hồ nghịch đảo tần số, T=1/F Vì chu kỳ xung đồng hồ T=1/100 000 Hz hay 0,00001 s Độ phân biệt đồng hồ 0,00001/2,43914 0,0004 % Yêu cầu giá trị Fc yêu cầu độ phân biệt Điều thỏa mãn Tính tốn giá trị nội suy xung: N1 = (2,43917/2,43914) x (200) = (1,00001) x (200) = 200,002 A.2.2 Ví dụ - Tính tốn giá trị giấy chứng nhận Sử dụng thiết bị Hình A.2, áp dụng kiện sau: Dữ liệu mô F’m tần số xung phát số mơ xung đồng hồ tính Hz = 233 000 T’2 chu kỳ xung phát xung số hai mơ tín hiệu cảm biến theo giây (s) = 1,666667 Các liệu quan sát máy tính lưu lượng: Nm số xung nguyên lưu lượng kế = 388 T1 số xung đồng hồ tích lũy q trình đếm số xung ngun lưu lượng kế (Nm) = 166 523 T2 số xung đồng hồ tích lũy q trình mơ thể tích kiểm chứng = 166 666 CHÚ THÍCH: Cả T1 T2 tích 20 000 xung đồng hồ, thỏa mãn yêu cầu độ phân biệt quy định Điều So sánh kết quả: N’1 xung nội suy tính dựa chứng nhận phát xung = F’m x T2 = 233 x 1,666667 = 388 33341 N1 số xung nội suy quan sát máy tính chuẩn = Nm (T2/T1) = 388 x (166666/166523) = 338 3319 Sự chấp nhận chứng nhận thử nghiệm yêu cầu N’ N1 phải tốt ± 0,01 % nên: (N’1 - N1)/N’1 < 0,0001 (388 33341 - 388 33319) / 388 33341 = 0,0000005 Kết thử nghiệm thiết bị phù hợp với kết tính tốn dựa liệu lên máy tạo xung có liên kết chuẩn 0,00005 % loạt thử nghiệm chứng nhận chấp nhận THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] API Chapter 5: Manual of Petroleum measurement Standard - Metering (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn dầu mỏ - Phép đo) LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 ... xung có liên kết chuẩn 0,00005 % loạt thử nghiệm chứng nhận chấp nhận THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] API Chapter 5: Manual of Petroleum measurement Standard - Metering (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo... ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn thời gian tạo cảm biến chuẩn lưu lượng kiểm chứng mong muốn lớn VÍ DỤ: Một ví dụ Mỹ: Một bình chuẩn dung tích nhỏ với dung tích sở 0,81225 barrels sử dụng... thống nội suy xung với mức xác tổng thấp Trong trường hợp nên xem xét lại đánh giá độ xác hiệu chuẩn tăng số lần kiểm chứng/ kết hợp với kỹ thuật lấy trung bình b) Tính liên tục xung đồng hồ