Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Měřicí přístroje a systémy firmy Krohne pro petrochemii a software pro monitorování produktovodů

Firma Krohne patří k předním světovým výrobcům provozní přístrojové techniky pro různá průmyslová odvětví. K měření v potrubích, produktovodech a petrochemickém průmyslu firma dodává nejen přesné a spolehlivé přístroje, ale také např. měřicí tratě a soupravy s provozními i stanovenými měřidly nebo softwarovou sadu pro moderní management produktovodů a detekci netěsností. Kromě toho svým zákazníkům nabízí i mnoho různých služeb, od řízení projektů až po uvedení do provozu a zaškolení obsluhy. 

Měření vlhkých plynů a médií obsahujících různá skupenství

Tradiční metodou ověření produkce vrtu je oddělení vody, ropy a plynu v jednostupňovém nebo dvoustupňovém separátoru. Modernější metodou je použití průtokoměru, který je schopen měřit všechno současně. Dříve se používalo měření rozdílu tlaků na Venturiho trubici spolu s hustoměrem na principu záření gama. V posledních několika letech jsou však k dispozici i metody, které radiometrický hustoměr nepotřebují.

Například magneticko-rezonanční průtokoměr M-Phase 5000 (obr. 1) firmy Krohne umožňuje přímé měření počtu molekul uhlovodíků v ropě, molekul vody a různých molekul plynné složky v proudícím médiu. Stejně jako při použití magnetické rezonance ve zdravotnictví se atomy vodíku ve směsi zmagnetizují a na základě jejich odezvy na vysokofrek­venční impulzy se určuje obsah ropy, vody a plynu. Tento princip dovoluje měřit vlastnosti média přímo v potrubí, takže odpadá odběr a analýza vzorků, zjednodušuje se celý proces a snižují provozní náklady. Průtokoměr je vhodný i do velmi náročných podmínek, např. tam, kde se tvoří pěna či emulze, nebo tam, kde směs kapalin a plynu přechází ve vlhký plyn. 

Průtokoměry a soupravy pro měření v obchodním styku

V roce 1996 uvedla firma Krohne na trh Altosonic 5, první ultrazvukový průtokoměr pro měření v obchodním styku, jehož funkce je zcela nezávislá na viskozitě média (obr. 2). Šlo o výraznou inovaci a počátek změn při používání stanovených měřidel.

V současné době se místo masivních kalibrátorů běžně používají ultrazvukové a hmotnostní průtokoměry pro fakturační měření i v ropném a plynárenském průmyslu a při změně viskozity média není třeba provádět ověřovací zkoušky. Sortiment firmy Krohne obsahuje Coriolisovy hmotnostní průtokoměry s přímou i zahnutou měřicí trubicí a velkokapacitní ultrazvukové průtokoměry k měření ropy, rafinovaných produktů, zkapalněného i plynného zemního plynu a LPG. Firma Krohne vyrábí i měřicí soupravy a kalibrační tratě, které jsou obvykle umístěny v rámech a obsahují jedno nebo několik pracovních měřidel a jednu měřicí trasu s etalonem (obr. 3). Toto provedení umožňuje díky pravidelnému srovnávání pracovních měřidel s etalonem rychle zjistit jejich počínající znečištění. Výrobní program doplňují měřicí a analyzátorové domky, rozváděče, měřicí panely a přepočítávače průtoku (obr. 4). 

Měření v oblasti těžby ropy

Tam, kde se používají výrobní separátory pro rozdělení směsi ropy, vody a plynu na jednotlivá média, je nutné trvale měřit a regulovat rozhraní vody a ropy (obr. 5). Ideálním přístrojem pro tento úkol je radarový hladinoměr Optiflex s vedenou vlnou (obr. 6), který spolehlivě detekuje rozhraní a pomáhá tak optimalizovat proces separace. Prostřednictvím komunikace HART jsou měřené hodnoty spojitě přenášeny do velínu, takže hladinu není nutné kontrolovat ručně.

Pro udržení efektivní těžby ropy je možné pokles přirozeného tlaku v ložisku kompenzovat zatláčením vody nebo usnadnit proudění ropy uvnitř ložiska a její vytékání zatláčením uhlovodíkových nebo jiných plynů, např. CO2. Rovněž se používá stlačený vzduch, který se zavádí do stupačkové kolony a provzdušněním snižuje hustotu ropy. Při trvalém nebo přerušovaném zatláčení plynů je pro dosažení optimálních výsledků velmi důležité regulovat jejich průtok. Firma Krohne nabízí pro uvedené úlohy magneticko-indukční průtokoměry Optiflux (obr. 7) a ultrazvukové průtokoměry Optisonic (obr. 8), které mohou pracovat při tlaku až 150 MPa a teplotách do 180 °C, pro měření plynů rovněž ultrazvukové průtokoměry nebo hmotnostní průtokoměry Optimass. 

Software PipePatrol pro management produktovodů a detekci netěsností

Firma Krohne dodává kompletní sadu programů PipePatrol pro bezpečný a efektivní provoz potrubních tras a produktovodů, která je založena na principu E-RTTM (Extended Real Time Transient Modelling, rozšířené přechodové modelování v reálném čase). Tato sada obsahuje moduly pro detekci úniků, krádeží a přerušení potrubí, sledování těsnosti a zatížení v průběhu životnosti. Jednotlivé moduly je možné objednat samostatně nebo v libovolné kombinaci. Sada PipePatrol může spolupracovat s měřicími přístroji od firmy Krohne nebo od jiných výrobců a může být rovněž pořízena jako kompletní dodávka „na klíč“ včetně měřicí techniky a systému pro sběr a zabezpečení dat (obr. 9).

Sada PipePatrol byla vyvinuta ve spolupráci s německými technickými univerzitami a původně byla určena pro provozovatele produktovodů v Německu. Po rozsáhlých zkouškách a schválení institutem TÜV byl tento produkt uvolněn pro globální trh. Používá se pro různé úlohy při měření ropy, kapalných uhlovodíků, vody nebo technických plynů po celém světě. Jednou z předností modelu E-RTTM je spolehlivost v průběhu přechodových operací v potrubí, kde tradiční modely založené na hmotnostních bilancích mohou způsobit falešný alarm.

Nejnovější inovací této programové sady je modul pro prediktivní modelování, který je schopen předvídat budoucí události a provozní stavy produktovodu (např. v následujících 24 h) a upozornit na možná rizika, např. překročení maximálního povoleného tlaku. Prediktivní simulační jádro využívá termodynamické a hydrodynamické modely a trvale přijímá aktuální měřené hodnoty z potrubní sítě. Obsluha může nastavovat různá pravidla a mezní hodnoty pro výstražnou signalizaci a sledovat na prediktivních grafech jak okamžité, tak vypočtené budoucí hodnoty. Simulace může být použita pro včasné nalezení nápravných opatření a pro plánování optimálního provozu. 

Detekce krádeží, přerušení potrubí a sledování těsnosti

Modul PipePatrol Theft Detection využívá speciální algoritmy pro rozpoznávání profilů chování produktovodu a na jejich základě zajišťuje rychlou lokalizaci případného nelegálního odběru média. Zařízení spustí výstražnou signalizaci již pro velmi malý objem, a to v průběhu několika minut, takže je možné přistihnout pachatele při činu. Výstrahy jsou posílány např. e-mailem s integrovanou mapou Google Earth s označením místa krádeže.

Modul PipePatrol Line Break Detection je určen k okamžité detekci přerušení potrubí, spuštění alarmu a zahájení postupu pro nouzové uzavření příslušného úseku produktovodu. Modul je tvořen programovatelným logickým automatem s unikátním algoritmem pro rozpoznávání trhlin v produktovodu a dvěma speciálními snímači tlaku pro detekci přerušení potrubí. Adaptivní funkce usnadňuje uvedení do provozu a přizpůsobení místním provozním podmínkám.

Běžné systémy pro detekci úniků z potrubí často nejsou schopné zjistit malé nebo postupně vznikající netěsnosti, protože tyto ztráty mohou být „maskovány“ změnami tlaku a teploty podél sledovaného potrubí. Modul PipePatrol Tightness Monitoring byl vyvinut speciálně pro detekování postupně vznikajících netěsností s využitím běžných snímačů tlaku a teploty. Tento modul je možné použít i jako náhradu klasických tlakových zkoušek vodou, kdy se těsnost potrubí ověřuje pomocí média běžně přepravovaného produktovodem. 

Hilko den Hollander, Technical Ma­nager Global Industry Division Oil & Gas, Krohne AG (Překlad zkrácené verze: Radmila Kompová, KROHNE CZ, spol. s r. o.)

Obr. 1. Magneticko-rezonanční průtokoměr M-Phase 5000 (princip činnosti zájemci najdou na https://academy-online.krohne.com/elearning/en/courses/magnetic-resonance-flowmeter/)

Obr. 2. Ultrazvukový průtokoměr Altosonic V12 (24“) pro měření zemního plynu v obchodním styku

Obr. 3. Souprava v rámu s průtokoměrem Altosonic pro měření průtoku ropy

Obr. 4. Měřicí panel pro fakturační měření s přepočítávači průtoku Summit 8800 v redundantním uspořádání

Obr. 5. Schéma separátoru: 1. plyn, 2. ropa, 3. voda, 4. směs ropy, vody, plynu a usazenin, 5. hladinoměr Optiflex 8200

Obr. 6. Radarový hladinoměr s vedenou vlnou Krohne Optiflex 1300 na střeše separátoru

Obr. 7. Magneticko-indukční průtokoměry Optiflux 4300 pro zatláčení vody do vrtu

Obr. 8. Ultrazvukový průtokoměr Optisonic 4400 vhodný pro měření při těžbě stlačeným plynem

Obr. 9. Sada PipePatrol pro management produktovodů