Hybridné meranie skladových zásob

Merací systém označovaný ako HIMS (Hybrid Inventory Measurement System) je kombináciou najmodernejších techník merania výšky hladiny s metódou HTG (bola opísaná v minulej časti seriálu, pozn. red.) – obr. 11 a obr. 12. Tento spôsob využíva radarové hladinomery a hladinomery so servopohonom na presné meranie výšky hladiny spolu s inteligentným vysielačom tlaku (P1) a snímačom teploty. V zásobníkoch, kde je iný ako atmosférický tlak, sa na kompenzáciu tlaku pary vyžaduje ešte aj druhý vysielač.

Meranie výšky hladiny je základom presného výpočtu skladových zásob. Meranie tlaku v kombinácii s meraním výšky hladiny umožňuje pravdivé meranie priemernej hustoty v rámci celej výšky hladiny produktu. Táto priemerná hustota sa používa na výpočet odhadu hmotnosti. Teplota sa používa na výpočet štandardného objemu a hustoty pri referenčných teplotách.

K pokročilému meraniu výšky hladiny pomocou servopohonu a ­radara možno pridať rozhranie, ktoré priamo komunikuje s ­inteligentným vysielačom tlaku. Výsledkom je jedinečná kombinácia merania výšky hladiny, teploty a tlaku, ktorá umožňuje ­merať výšku hladiny, výšku hladiny rozhraní, výšku hladiny rozhrania ­produkt – voda, priemernú hustotu, priemernú teplotu a teplotu pary, a ktorá dokáže aj posielať alarmové hlásenia.

Existujúce aplikácie využívajúce radarové snímače a snímače so servopohonmi možno vo väčšine prípadov veľmi jednoducho rozšíriť tak, aby sa z nich stal HIMS systém. HIMS sa často nazýva ako „to najlepšie z obidvoch svetov“, pričom prináša najlepšie riešenia merania výšky hladiny v kombinácii s najlepšími riešeniami pre hydrostatické merania.

Určovanie množstva pri meraní vo veľkokapacitných zásobníkoch

Nezrovnalosti pri určovaní množstva obsahu veľkokapacitných ­zásobníkov závisia od nepresnosti merania inštalovaných meracích zariadení, tabuľky objemu zásobníka (Tank Capacity Table, T.C.T) a samotnej inštalácie. Prístroje na meranie výšky hladiny merajú výšku hladiny kvapaliny v zásobníku. Vysielače tlaku merajú hydrostatický tlak kvapalinového stĺpca. Hladina aj tlak majú primárnu funkciu pri výpočte objemu a hmotnosti.
Hybridné systémy, ako napr. HIMS, využívajú obidva vstupy v ­jednom systéme.

Konverzia z objemu na hmotnosť a naopak sa vykonáva s využitím sekundárnych vstupov, ako sú hustota a teplota. Hustotu možno získať aj z iných zdrojov, ako je napr. laboratórium, alebo ju možno zmerať priamo v zásobníku použitím vysielača tlaku alebo servohustomera. Teplota sa získava priamo zo snímača teploty umiestneného na zásobníku. To, akým spôsobom ovplyvňujú jednotlivé chyby neurčitosti pri stanovovaní hmotnosti alebo objemu, závisí od spôsobu určovania množstva.

Určovanie množstva na základe výšky hladiny

Na obr. 13 je zobrazené, ako sa využíva konvenčný systém merania hladiny (objemu) na určovanie množstva. Relevantnými údajmi sú výška hladiny a teplota a hustota kvapaliny v zásobníku.

  • Na meranie výšky hladiny sa používa radarový snímač a snímač so servopohonom.
  • Teplota sa meria bodovo alebo priemerovo pomocou snímača teploty.
  • Hustota pri referenčnej teplote sa získava z laboratórnej analýzy odobranej vzorky.
  • Hrubý zistený objem (Gross Observed Volume, GOV) je odvodený z výšky hladiny a T.C.T.
  • Hrubý štandardný objem (Gross Standard Volume, GSV) sa vypočítava z GOV s uplatnením korekčného faktora objemu (Volume Corrective Factor, VCF).
  • VCF sa odvodzuje z nameranej teploty s využitím ASTM tab. 54 a hustoty pri referenčnej teplote (DENS. REF.).
  • Celková hmotnosť sa vypočítava z GSV vydelením hustotou pri referenčnej teplote (DENS. REF.).

Hmotnosť produktu možno tiež vypočítať z čistého štandardného objemu (Net Standard Volume, NSV) ako GOV mínus sedimenty a voda. Hlavnými príčinami nepresností sú určovanie teploty a TCT. Na zlepšenie výkonu meracích zariadení a výsledkov merania možno pridať ďalšiu funkcionalitu, napr. meranie tlaku pary či rozhrania vody.

Určovanie množstva na základe merania hydrostatického tlaku

Určovania množstva pomocou hydrostatického merania obsahu zásobníkov je zobrazené na obr. 14. Relevantnými parametrami sú hydrostatický tlak a hustota a teplota kvapaliny v zásobníku.

  • Tlak M sa meria cez vysielač tlaku P1.
  • Pozorovaná hustota sa určuje z merania vysielačov tlaku P1 a P2.
  • Snímačom teploty možno namerať teplotu na výpočet G.S.V.
  • Hmotnosť sa priamo vypočítava z ekvivalentnej oblasti a P1 (tlak M). Ekvivalentná oblasť sa získa z tabuľky T.C.T.
  • G.O.V. sa odvodzuje z hmotnosti a pozorovanej hustoty.
  • Pozorovaná hustota sa odvodzuje z merania diferenčného tlaku P1 – P2 a vzdialenosti medzi dvomi vysielačmi. V.C.F. sa odvodzuje z nameranej teploty pomocou tabuľky ASTB Table 54 a hustoty pri referenčnej teplote.
  • G.S.V. sa vypočítava z G.O.V. a koriguje sa pomocou V.C.F.
  • V.C.F. sa odvodzuje z nameranej teploty použitím tabuľky ASTM Table 54 a hustoty pri referenčnej teplote.
  • Výška hladiny sa odvodzuje z tlaku (tlak M) a pozorovanej hustoty získanej z P1 a P2.
  • Hustota pri referenčnej teplote sa odvodzuje z pozorovanej hustoty, avšak korigovanej pomocou V.C.F.

Hlavné chyby vyskytujúce sa v HTG systéme spôsobuje tabuľka T.C.T., vysielače tlaku a výpočty používajúce nepresné hodnoty, ktoré sú dôsledkom nehomogénnosti meraného produktu nachádzajúceho sa v zásobníku. Zmeny teploty nemajú vplyv na presnosť určovania hmotnosti. Meranie teploty sa vyžaduje kvôli výpočtom hustoty pri referenčných podmienkach a výpočtu G.S.V.

Určovanie množstva na základe hybridného merania

Určovania množstva pomocou HIMS systému je zobrazené na obr. 15. Relevantnými parametrami sú hydrostatický tlak, vlastnosti ­zásobníka a výška a teplota kvapaliny v zásobníku.

  • Hydrostatický tlak sa meria pomocou vysielača tlaku P1.
  • Výška hladiny sa meria pomocou pokročilých radarových alebo servo snímačov hladiny.
  • Teplota sa meria pomocou snímača teploty ako bodová alebo priemerná teplota.

Tento systém určovania množstva je v podstate rovnaký ako systém postavený na meraní výšky hladiny, avšak hustota sa odvodzuje z hydrostatického tlaku (tlak M), ktorý je meraný cez vysielač tlaku P1, a z výšky kvapalinového stĺpca na vysielači tlaku P1. G.O.V. sa určuje z výšky hladiny a tabuľky T.C.T. G.S.V. sa vypočítava z G.O.V. a koriguje sa pomocou V.C.F.

Hmotnosť je priamo vypočítaná z G.O.V. a pozorovanej hustoty určenej prostredníctvom tlaku M, ktorý meria P1. Referenčná hustota sa vypočítava z pozorovanej hustoty korigovanej s V.C.F. V.C.F. sa v tomto prípade odvodzuje z meranej teploty s využitím tabuľky ASTM table 54 a pozorovanej hustoty.

Ďalšou výhodou metódy HIMS je, že umožňuje veľmi presné priebežné meranie priemernej hustoty. Priemerná pozorovaná hustota sa určuje pre celú výšku produktu v zásobníku. To je výnimočná vlastnosť, pretože všetky ostatné systémy odvádzajú priemernú hustotu pre jednu alebo niekoľko konkrétnych výšok alebo len pre obmedzenú výšku od 2 do 3 m.

Pokračovanie v ďalšom čísle.

Zdroj textu: The art of Tang Gauging, Honeywell Enraf, White Paper, 2004
Zdroj obrázkov: Honeywell Enraf, redakcia
Publikované so súhlasom spoločnosti Honeywell.

-tog-