Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11155-1:2015 Phương pháp thủ công Hiệu chuẩn bể trụ ngang Dầu mỏ

• Số hiệu: TCVN11155-1:2015
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2015

1	Đường hàn	3	Phép đo chu vi
2	Chiều dài khoang	4	Độ cao chuẩn

Hình 1 - Các phép đo đường kính/chu vi

8  Các phép đo bên ngoài

8.1  Giới thiệu

Các phép đo bên ngoài được thực hiện tại mức chất lỏng và áp suất bất kỳ của chất lỏng chứa trong bể. Ghi lại các số đo về chiều cao mức chất lỏng, nhiệt độ, khối lượng riêng và áp suất chất lỏng tại thời điểm hiệu chuẩn. Tuy nhiên, nếu trong khi thực hiện các phép đo mà nhiệt độ của thành bể giữa phần không có chất lỏng và phần có chất lỏng chênh lệch quá 10 ^oC, thì bể cần được nạp đầy hoặc tháo xả hết chất lỏng ra khỏi bể.

8.2  Quy định chung

Đối với các quy trình đo này, phải sử dụng thước đo chu vi có chiều dài đủ để quấn quanh bể và thực hiện các phép đo chu vi.

a) Trong tất cả các trường hợp, khi đo phải áp thước đo vòng xung quanh chu vi bể tại các vị trí đã định; tức là, ban đầu để lỏng toàn bộ chiều dài thước, sau đó điều chỉnh đúng vị trí, và xiết chặt bằng cách kéo căng thước thích hợp.

Như thể hiện trên Hình 1, thước phải đặt tại các vị trí khoảng 20 % và 80 % chiều dài khoang.

b) Trong trường hợp khi thước đo chu vi tiếp xúc với bề mặt bể tại tất cả các điểm đo dọc theo đường đo, thì các phép đo chu vi được tiến hành và được kiểm tra theo quy trình tương ứng nêu tại TCVN 11156-1 (ISO 7507-1). Các kết quả của phép đo kiểm tra được ghi lại làm các kết quả cuối cùng.

...

...

...

Sau khi đã đo chu vi, thả lỏng thước, sau đó lại xiết chặt tại vị trí đó và thực hiện lại phép đo lần nữa, sau đó ghi lại các số đọc.

8.4  Dung sai

Các số đo được đọc chính xác đến 1 mm và được coi là đạt yêu cầu nếu chênh lệch của hai số đọc liên tiếp nằm trong khoảng ± 0,03 % chu vi (hoặc 3 mm).

Nếu không đồng thuận, thì cần thực hiện tiếp các phép đo như trên cho đến khi hai số đọc liên tiếp đạt yêu cầu quy định và ghi lại các kết quả. Số đo chu vi của bể tại vị trí đo được tính bằng giá trị trung bình của hai kết quả đo. Nếu hai số đọc liên tiếp không đạt yêu cầu, thì cần xác định nguyên nhân và thực hiện lại quy trình hiệu chuẩn.

8.5  Các phép đo khác trên thành bể

8.5.1  Chiều dày thành bể và lớp sơn phủ

Chiều dày thành bể và lớp sơn phủ của mỗi khoang đều phải đo bằng thiết bị siêu âm/phương pháp chính, hoặc được lấy từ các bản vẽ. Ghi lại các số đo thành bể và lớp sơn phủ của mỗi khoang chính xác đến 0,5 mm. Các phép đo vật lý được ưu tiên hơn các số đọc lấy từ bản vẽ.

8.5.2  Chiều dài của phần trụ ngang

Chiều dài của bể ngang (phần hình trụ) được đo tại đường hàn của phần đầu lồi đầu tiên tại bốn điểm đại diện cho chiều dài bể (xem Hình 2).

...

...

...

8.5.3  Phép đo bán kính phần đầu bể

Bán kính phần đầu lồi được đo bằng cách sử dụng các dưỡng hoặc calip đo độ sâu tùy theo điều kiện cho phép (xem Hình 2), thực hiện phép đo tại tám vị trí xung quanh chu vi, hoặc nếu được thì lấy từ các bản vẽ. Giá trị trung bình của tám số đo được ghi lại và sử dụng để tính toán.

CHÚ THÍCH: Các phép đo vật lý thường được ưu tiên sử dụng hơn các số liệu lấy từ các bản vẽ.

8.5.4  Phép đo chiều dài phần đầu bể

Chiều dài phần đầu được đo giữa các đường hàn nêu tại 8.5.2 tại ít nhất hai điểm (xem Hình 2).

CHÚ DẪN:

L Chiều dài phần hình trụ của bể (xem 8.5.2 và 9.4.2);

L_t Tổng chiều dài của bể (xem 9.4.5);

...

...

...

R_k Bán kính phần đĩa lồi (xem 8.5.3 và 9.4.3).

Hình 2 - Các phép đo chiều dài và bán kính

9  Các phép đo bên trong

9.1  Quy định chung

Theo quy trình đo này, sử dụng thước ống (5.2) có chiều dài đủ để đo toàn bộ đường kính trong của bể. Phương pháp đo bên trong áp dụng cho các bể có đường kính nhỏ hơn 4 m.

Trong tất cả các trường hợp, thước ống được sử dụng để đo tại bốn điểm đã định cách đều nhau trên chu vi. Ghi lại giá trị trung bình của bốn số đo này làm kết quả.

9.2  Lặp lại phép đo

Sau khi đi đo đường kính trong, rút thước ống ra và sau đó đặt lại vào thành bể. Thực hiện lặp lại và ghi lại các số đo.

9.3  Dung sai

...

...

...

Nếu không đồng thuận, thì cần thực hiện tiếp các phép đo như trên cho đến khi hai số đọc liên tiếp đạt yêu cầu và ghi lại các kết quả. Lấy giá trị trung bình của hai số đo làm kết quả đo đường kính. Nếu các số đo liên tiếp không đạt yêu cầu, thì cần phải xác định nguyên nhân và thực hiện lại quy trình hiệu chuẩn.

9.4  Các phép đo khác trên thành bể

9.4.1  Chiều dày thành bể

Chiều dày thành bể được đo cho từng khoang hoặc lấy từ các bản vẽ, tùy điều kiện cho phép. Ghi lại các số đo chiều dày thành bể cho từng khoang chính xác đến 0,5 mm. Các phép đo vật lý thường được ưu tiên hơn các số liệu lấy từ các bản vẽ.

CHÚ THÍCH: Số đo chiều dày thành bể là bắt buộc dùng để hiệu chính áp lực.

9.4.2  Chiều dài phần trụ nằm ngang

Chiều dài của bể loại nằm ngang (phần hình trụ) được đo tại vị trí đường hàn của phần lồi đầu tiên tại bốn điểm đại diện cho chiều dài bể (xem Hình 2).

Đối với từng vị trí đo, cần phải đánh dấu điểm mốc trên thành bể. Phép đo chiều dài được lặp lại ít nhất hai lần. Các số đo được đọc chính xác đến 1 mm và được cho là đạt yêu cầu nếu chênh lệch giữa hai số đo liên tiếp không vượt quá giá trị lớn hơn nằm trong khoảng 0,03 % chiều dài (hoặc ± 3 mm). Xác định chiều dài tổng bằng cách lấy giá trị trung bình của hai số đọc liên tiếp.

9.4.3  Phép đo bán kính phần đầu bể

...

...

...

CHÚ THÍCH: Các phép đo vật lý thường được ưu tiên hơn các số liệu lấy từ các bản vẽ.

9.4.4  Phép đo chiều dài phần đầu bể

Chiều dài phần đầu được đo giữa các đường hàn nêu tại 9.4.2 tại ít nhất hai điểm (xem Hình 2).

9.4.5  Phép do chiều dài giữa tâm của hai đầu bể

Tổng chiều dài của bể được đo giữa tâm hai đầu. Lặp lại phép đo ít nhất hai lần cho đến khi chênh lệch của hai số đọc liên tiếp nằm trong khoảng ± 0,03 % chiều dài hoặc 3 mm, lấy số nào lớn hơn.

10  Các phép đo bổ sung

10.1  Thể tích choán chỗ (deadwood)

Các kích thước của vật choán chỗ được đo khi điều kiện cho phép, hoặc lấy từ các bản vẽ và chiều cao của điểm thấp nhất và điểm cao nhất của vật choán chỗ này so với điểm mốc (điểm thả thước đo mức chất lỏng) của bể. Các số đo được ghi lại chính xác đến 5 mm.

10.2  Phép đo độ nghiêng

...

...

...

Khi bể được lắp đặt nổi trên mặt đất, có thể sử dụng thiết bị máy kinh vĩ có vạch ngắm (theoteodolit) để xác định độ nghiêng bằng cách xác định độ cao chênh lệch theo phương ngang tại các đường hàn, tức là tại các đường hàn thuộc đầu lồi.

Máy kinh vĩ được đặt tại khoảng giữa chiều dài bể nằm ngang, cách bể một khoảng cách nhỏ. Tiến hành đo góc tạo bởi các điểm mốc trên đường hàn của hai đầu bể và sử dụng để hiệu chuẩn góc nghiêng (kỹ thuật trắc đạc tiêu chuẩn).

10.2.2  Các bể lắp đặt chìm (dưới mặt đất)

Khi bể được lắp đặt chìm dưới đất, có thể sử dụng máy kinh vĩ (teodolit) với thanh đo để xác định độ nghiêng của bể.

Máy kinh vĩ được đặt tại khoảng giữa chiều dài bể nằm ngang, và tiến hành đo độ cao và khoảng cách đo (kỹ thuật trắc đạc tiêu chuẩn).

10.2.3  Phép đo chiều cao tổng

Chiều cao tổng của bể được đo tại vị trí của lỗ đo quy chiếu.

11  Các thông số khác

Để tính toán lập bảng dung tích, cần xác định các thông số bổ sung sau:

...

...

...

- áp suất làm việc;

- nhiệt độ làm việc.

12  Hiệu chuẩn lại

Cần tiến hành hiệu chuẩn lại các bể khi có nghi ngờ phép hiệu chuẩn hoặc khi bể bị biến dạng về mặt vật lý, ví dụ, di chuyển vị trí lắp đặt của bể hoặc theo yêu cầu của quy chuẩn quốc gia. Tương tự, thiết bị mới chịu ảnh hưởng của thể tích vật choán chỗ được lắp vào hay dịch chuyển thì bảng hiệu chuẩn cần được tính toán lại.

13  Các dữ liệu mô tả

13.1  Phải đưa các dữ liệu mô tả vào biên bản kết quả đo của bể. Thông thường thì dung tích của bể là đủ để mô tả. Nếu cần sự mô tả chính xác hơn thì ghi thêm số đọc tỷ trọng kế và nhiệt độ của mẫu chất lỏng.

13.2  Bản phác thảo bổ sung bằng bút chì để nhận dạng đầy đủ, ghi ngày tháng và ký tên, sẽ tạo thành một phần quan trọng của trường dữ liệu. Bản phác thảo bao gồm:

a) các mối ghép thẳng đứng và chu vi;

b) số lượng và kích thước các tấm vật liệu trên vòng;

...

...

...

d) sự bố trí và kích thước các ống xả và lối lên xuống;

e) các vết lồi, lõm trên thành của bể;

f) độ lệch khỏi vị trí nằm ngang;

g) phương pháp tránh vật cản trên đường đo chu vi;

h) sự chệch của vị trí đặt thước đo so với vị trí mô tả trong bản hướng dẫn, và

i) vị trí và kích thước ước lượng của giá đo.

CHÚ THÍCH: Các thông tin chi tiết có thể tham khảo tại Phụ lục C của TCVN 11156-1 (ISO 7507-1).

14  Tính toán lập bảng dung tích bể - Các nguyên tắc cơ bản

14.1  Tất cả các phép tính được thực hiện phù hợp theo các nguyên tắc toán học được thừa nhận. Các sai số tính toán được giảm thiểu và dễ dàng kiểm tra bằng cách tính toán theo các công thức tiêu chuẩn và các bảng dữ liệu.

...

...

...

14.3  Các bảng dung tích được tính toán phù hợp theo các hướng dẫn nêu dưới đây phải bao gồm dòng chữ: “Được Hiệu chuẩn theo phương pháp thủ công đo trong/đo ngoài theo TCVN 11155-1 (ISO 12917-1).”

14.4  Trên đầu bảng ghi rõ nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn của dòng chảy mà theo đó bảng dung tích của bể đã được lập.

14.5  Thể tích và vị trí của vật choán chỗ cần được xác định chính xác để khấu trừ thể tích chất lỏng thể hiện bởi các phần khác nhau và cung cấp ảnh hưởng dâng lên khác nhau trong bể.

14.6  Nếu cần thiết, tất cả các phép đo được hiệu chính về độ giãn nở nhiệt và phù hợp với việc hiệu chuẩn thiết bị.

CHÚ THÍCH: Nếu độ giãn nở nhiệt tuyến tính của bể và của thiết bị đo (thước dây hoặc thanh đo) là như nhau, thì không cần hiệu chỉnh thêm.

15  Ảnh hưởng của độ nghiêng

Nếu điểm đo của bể là ở trung tâm (đường sinh) thì hiệu chính đối với độ nghiêng có thể được bỏ qua. Trong tất cả các trường hợp khác, liên quan đến vị trí điểm đo thì cần áp dụng sự hiệu chính bổ sung đối với độ nghiêng (xem Phụ lục A).

16  Tính toán hệ thống (tóm tắt)

16.1  Quy định chung

...

...

...

a) tính thể tích phần hình trụ của bể (xem 16.2); ;

b) tính thể tích của các phần đầu bể (xem 16.3);

c) tính thể tích của vật choán chỗ (xem 16.4).

Sau khi hoàn thành các phần từ 16.2 đến 16.4, cần tính thêm các hiệu chính về thể tích do áp suất làm việc, nhiệt độ thành bể, cột (chiều cao) chất lỏng và độ nghiêng. Tính các hiệu chính theo các công thức nêu tại Phụ lục A.

16.2  Thể tích phần hình trụ

Thể tích phần hình trụ của bể (xem Hình 3) được tính như sau:

V = A x L với 0 ≤ h ≤ 2R

trong đó A = 0,5 R^2 (α - sinα^N)

trong đó α^N = 2 x .

...

...

...

trong đó

D là đường kính trong trung bình của bể;

h là chiều cao chất lỏng trong bể;

V là thể tích, hàm số của mức (chiều cao) chất lỏng;

L là chiều dài phần hình trụ của bể.

Hình 3 - Tính toán thể tích phần hình trụ

16.3  Thể tích của các đầu bể dạng lồi

Tính toán thể tích các đầu bể dạng lồi dựa trên các thông số sau:

...

...

...

b) Bán kính phần đĩa, R_d;

c) Bán kính phần hình trụ, R.

Chiều dài đo được của phần đầu bể chỉ được sử dụng để kiểm tra việc tính toán.

Từ Hình 4, có thể suy ra các phương trình sau:

R₂ = R_d x sin β

x₂ = R_k x cos β

x₁ = R_d - (R_d - R_k) x cos β (chiều sâu đã tính)

Như vậy, bán kính của đĩa là hàm số của khoảng cách, R_x, sẽ được tính như sau:

...

...

...

và

x₂ ≤ x ≤ x₁

trong đó M=(R_d - R_k)x cos β

Thể tích của phần đĩa lồi là hàm số của chiều cao chất lỏng (h) được tính bằng tích phân theo Simpson:

trong đó A_h(x) =  x (0,5α_x - 0,5 sin α_x)

...

...

...

Hình 4 - Tính toán thể tích phần đầu lồi

16.4  Các phần đầu dạng elip

16.4.1  Tổng thể tích

Tổng thể tích, V_t, được tính theo công thức:

trong đó

R là bán kính của phần đầu (xem hình 5);

L₁ là chiều dài của phần đầu.

16.4.2  Thể tích từng phần

...

...

...

trong đó h là chiều cao chất lỏng (xem hình 5).

16.5  Phần dầu bể dạng chỏm cầu

16.5.1  Tổng thể tích

Tổng thể tích, V_t, được tính theo công thức:

16.5.2  Thể tích từng phần

Tính toán như trường hợp đầu lồi với bán kính lồi = 0.

16.6  Thể tích vật choán chỗ

...

...

...

Hình 5 - Các đầu của bể

Phụ lục A

(quy định)

Độ nghiêng

Nếu giá trị E/D như mô tả trên Hình A.1 nhỏ hơn 0,012 thì bỏ qua ảnh hưởng của độ nghiêng.

Đối với các bể có độ nghiêng lớn hơn giới hạn 0,012, thì việc hiệu chính thể tích sẽ được thực hiện theo Hình A.1.

Khi phép đo được thực hiện tại tâm trên đường sinh chiều dài của bể, thì sử dụng quy trình dựa trên các phép đo và tính toán. Trước hết tính tổng thể tích phần trụ của bể. Các thể tích gia tăng do ảnh hưởng của độ nghiêng được xác định theo phần trăm của tổng thể tích. Hình A.1 đưa ra các hệ số hiệu chỉnh thể tích tại điểm bất kỳ của các bể nghiêng. Quy trình này chỉ áp dụng đối với phần trụ của bể bị chệch.

...

...

...

CHÚ THÍCH: Đối với các bể có đường kính lớn hơn 4 m và chiều dài hơn 30 m, phải áp dụng các phương trình “Coats” [1] để tính các hiệu chính độ nghiêng thể tích bể.

CHÚ DẪN:

1 Giá trị H/D - trừ đi số hiệu chính thể tích khi chất lỏng trong bể được non một nửa;

2  Giá trị H/D - cộng vào số hiệu chỉnh thể tích khi chất lỏng trong bể chưa được một nửa;

3 Hiệu chính thể tích, phần trăm của tổng dung tích bể;

4 Trung tâm bể;

5 D, E và H có thể đo theo phương thẳng đứng;

D  Đường kính của bể, tính bằng mét;

...

...

...

H  Chiều cao chất lỏng trong bể, tính bằng mét.

Hình A.1 - Hiệu chính thể tích đối với các bể hình trụ có trục bị nghiêng

Phụ lục B

(tham khảo)

Hiệu chính thể tích của bảng bể chứa

B.1  Quy định chung

Hiệu chính thể tích của bảng bể chứa được thực hiện theo:

- áp suất làm việc;

...

...

...

- cột chất lỏng, và

- độ nghiêng.

B.2  Áp suất làm việc

Các hiệu chính về thể tích của bể theo áp suất làm việc khi lập bảng được thực hiện theo các nguyên tắc sau (Young's môđun).

Ứng suất theo một hướng gây ra sự giãn nở thành bể theo hướng đó. Hiện tượng này còn có thể gây ra sự co rút theo hướng vuông góc, mức độ của các hiện tượng đó sẽ phụ thuộc vào tỷ số Poisson's của vật liệu bể.

Sự kết hợp của hai tác động trên gây ra sự căng đồng nhất trong vật liệu của các đầu hình bán cầu của hình trụ được tính theo phương trình

trong đó

p là áp suất làm việc, tính theo pascal;

...

...

...

t là chiều dày thành bể, tính bằng mét;

E là Young's môđun, tính theo pascal;

σ là tỷ số Poisson's.

Độ biến căng theo chiều tăng bán kính của các đầu bể, r_e, được tính bằng:

(Chỉ số phía dưới được dùng để phân biệt sự tăng bán kính của các đầu bán cầu của bể hình trụ với sự tăng bán kính của phần trụ được ký hiệu bằng δr_c).

Trong phần trụ của bể, ứng suất vòng (ứng suất tiếp tuyến) là pr/t và do có sự kéo sinh ra bởi các đầu bán cầu nên ứng suất dọc bằng pr/2t.

Vì vậy:

ứng suất theo chiều dọc

...

...

...

trong đó

l là chiều dài phần hình trụ, tính bằng mét;

δl là sự tăng lên của chiều dài, tính bằng mét;

δr_c  là sự tăng lên của bán kính của phần hình trụ, tính bằng mét;

p là áp suất làm việc, tính theo pascal;

r là bán kính của bể, tính bằng mét;

t là chiều dày thành bể, tính bằng mét;

σ  là tỷ số Poisson's.

E là Young's môđun, tính theo Pascal.

...

...

...

V_full = V_c x C_pvc + V_e x C_pve

Với:

trong đó

V_c là tổng thể tích phần hình trụ của bể;

V_e là tổng thể tích các đầu bể;

B.3  Nhiệt độ thành bể

Sở dĩ có các hiệu chính về thể tích của bể vì trên thực tế nhiệt độ thành bể khác với nhiệt độ khi hiệu chuẩn lập bảng, nên phải thực hiện theo các công thức sau:

...

...

...

C_tv = 1 + 2C₁(T_s - T_r)

trong đó

C₁ là hệ số giãn nở tuyến tính của vật liệu thành bể;

T_r là nhiệt độ chuẩn của thành bể;

T_s là nhiệt độ thực tế của thành bể;

trong đó

T_l là nhiệt độ chất lỏng;

T_a là nhiệt độ của môi trường xung quanh.

...

...

...

B.4  Cột chất lỏng

Việc hiệu chính thể tích của các bể trụ ngang do cột chất lỏng có thể bỏ qua vì ảnh hưởng này là quá nhỏ do các kích thước và dung tích của các bể loại này bị giới hạn.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] COAST, W. L.Calibration of the ends of cylindrical and elliptical barrels with axis horizontal and combined, Institute of Petroleum Quarterly Journal of Technical Papers, July - September 1989 (Hiệu chuẩn các đầu bể hình trụ và elip có trục nằm ngang và kết hợp. Tạp chí Kỹ thuật Hàng quý của Viện dầu mỏ, tháng 7-9 năm 1989).

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Lời giới Thiệu

...

...

...

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ và định nghĩa

4  Các yêu cầu an toàn

4.1  Quy định chung

4.2  Đối với phương pháp đo bên trong

4.3  Đối với phương pháp đo bên ngoài

5  Thiết bị, dụng cụ

5.1  Thiết bị sử dụng như trong bộ tiêu chuẩn TCVN 11156 (ISO 7507)

5.2  Thước ống

...

...

...

7  Quy trình hiệu chuẩn

8  Các phép đo bên ngoài

8.1  Giới thiệu

8.2  Quy định chung

8.3  Lặp lại các phép đo

8.4  Dung sai

8.5  Các phép đo khác trên thành bể

9  Các phép đo bên trong

9.1  Quy định chung

...

...

...

9.3  Dung sai

9.4  Các phép đo khác trên thành bể

10  Các phép đo bổ sung

10.1  Thể tích choán chỗ (deadwood)

10.2  Phép đo độ nghiêng

11  Các thông số khác

12  Hiệu chuẩn lại

13  Các dữ liệu mô tả

14  Tính toán lập bảng dung tích bể - Các nguyên tắc cơ bản

...

...

...

16  Tính toán hệ thống (tóm tắt)

16.1  Quy định chung

16.2  Thể tích phần hình trụ

16.3  Thể tích của các đầu bể dạng lồi

16.4  Các phần đầu dạng elip

16.5  Phần đầu bể dạng chỏm cầu

16.6  Thể tích vật choán chỗ

Phụ lục A (quy định) Độ nghiêng

Phụ lục B (tham khảo) Hiệu chính thể tích của bảng bể chứa

...

...

...