PL213634B1 - Sposób dostawy propanu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek jest związany z dziedziną systemów przepływomierzy masowych, a zwłaszcza sposobu dostawy i pomiaru propanu przy wykorzystaniu masowego natężenia przepływu dla przepływomierza Coriolisa.

Około 36000 ciężarówek dostawczych jeździ na autostradach USA i na lotniskach, aby dostarczyć różne paliwa. Sprzedaż albo przeładunek roboczy zwykle występuje, gdy paliwa są wyładowywane z tych ciężarówek lub przyczep. Zwykle są zainstalowane mierniki wyporowe do pomiaru objętości materiałów, które są wyładowywane z tych ciężarówek.

Obecnie tylko mierniki wyporowe uzyskały zatwierdzenie rządowe dla sprzedaży dostaw paliwa. Inne typy mierników albo nie były testowane, aby potwierdzić, czy są w stanie wytrzymać warunki użycia na drogach albo zwykle ulegały uszkodzeniu w warunkach takiego użycia.

Ciężarówki dostawcze są używane do transportu ciekłego gazu ziemnego lub produktów LPG. Najbardziej powszechną postacią LPG jest propan. Propan powstaje w procesie rafinacji ropy naftowej, jak również w wyniku obróbki gazu ziemnego. Propan i inne postacie LPG występują często pod ziemią w słupach solnych, antyklinach i innych formacjach geologicznych, aż staną się potrzebne. Ciężarówki dostawcze są używane do transportu LPG do odległych miejsc użycia, na przykład do domów wiejskich mających zbiorniki propanu, gdzie propan jest używany do ogrzewania, do stacji samochodowych tankujących propan lub w sąsiedztwo punktów dystrybucji do napełniania zbiorników propanu, które są używane w rożnach przy rezydencjach i podobnych. Propan jest korzystny, ponieważ staje się on ciekły przy niskich ciśnieniach, które są zwykle niższe niż 10 bar. W tych urządzeniach może być także używany gaz ziemny bez frakcji, lecz gaz ziemny wymaga magazynowania w znacznie wyższych ciśnieniach, co może spowodować katastroficzne uszkodzenie metalowych pojemników magazynujących.

Przy sprzedaży powstaje problem związany ze zmianami objętości, które są powodowane przez różne temperatury i ciśnienia. Gdy mierzone sprzedawane objętości są korygowane z tych powodów, najczęściej ma miejsce przypadek korekcji jedynie wpływów temperatury. Korekcja temperatury jest normalnie uzyskiwana przy zastosowaniu standardowych danych publikowanych przez American Petroleum Institute, na przykład tablicy 24 redukcji objętości dla 16°C, tablic pomiarów ropy naftowej, standardu API: 2450 (ASTM oznaczenie D: 1250) wydanie amerykańskie 1952.

Pomimo powszechnej praktyki korekcji tylko temperaturowej, przy założeniu, że ciecze są zasadniczo nieściśliwe przy niskich ciśnieniach około 10 bar, LPG pozostaje wysoce ściśliwy nawet w postaci cieczy przy tych ciśnieniach. Standardowe mierniki wyporowe są nieczułe na zmiany ciśnienia i temperatury, które mają wpływ na dokładność pomiaru względem standardowych warunków, na przykład przy 16°C i 10 bar dla propanu. Standardowe mierniki wyporowe mogą mierzyć objętość przemieszczonej cieczy, lecz występuje niewystarczająca informacja dostępna dla przemiany objętości w objętość standardową, to jest odpowiednią objętość w warunkach standardowego ciśnienia i temperatury.

Mierniki wyporowe często pękają lub uszkadzają się w warunkach polowych. Dla przykładu, propan jest powszechnie znany jako środek niedostatecznie poślizgowy i mierniki wyporowe, które są stosowane do dostarczania propanu, po prostu szybko zużywają się w wyniku niedostatecznego smarowania w zamierzonym środowisku użycia. Cząstki dostarczanych materiałów mogą powodować zakleszczanie się poruszających się części mierników wyporowych, które następnie powoduje błąd pomiaru. Ponadto mierniki wyporowe są nieczułe na zmiany ciśnienia, temperatury i gęstości cieczy dostarczanych materiałów. Te warunki sumują się przy uzyskiwaniu niedopuszczalnie dużej niepewności miernika w warunkach polowych.

Przepływomierze masowe nie są często używane w tych zastosowaniach, częściowo ponieważ nie uzyskały one jeszcze wymaganych prawnych zatwierdzeń. Innym powodem, dlaczego przepływomierze nie są stosowane w tym zamierzonym środowisku użycia, jest fakt, że mierzą one masę, a nie objętość, a sprzedaż musi mieć miejsce względem objętości. Pewne typy przepływomierzy masowych, szczególnie przepływomierze Coriolisa, są zdolne do pracy w sposób, który dokonuje bezpośredniego pomiaru gęstości, a objętość jest otrzymywana jako iloraz masy przez gęstość. Dla przykładu, opis patentowy USA nr 4 872 351 przedstawia komputer dla czystego oleju, który wykorzystuje przepływomierz Coriolisa do pomiaru gęstości nieznanego płynu wielofazowego. Opis patentowy USA nr 5 687 100 przedstawia gęstościomierz typu Coriolisa, który koryguje odczyty gęstości dla masowego natężenia przepływu w przepływomierzu masowym pracującym jako gęstościomierz rurowy wibracyjny.

PL213 634 B1

Przepływomierze Coriolisa mierzą przepływ masowy i inne dane materiałów przepływających przez przewód. Takie przepływomierze są ujawnione w opisach patentowych USA nr 4 109 524, 4 491 025 i RE. 31 450. Przepływomierze Coriolisa mają jedną lub więcej rur przepływowych o konfiguracji prostej lub zakrzywionej. Informacja dotycząca własności materiału przepływającego w przepływomierzu masowym Coriolisa musi być uzyskana z wielką dokładnością, ponieważ często jest wymagane, żeby uzyskana informacja o szybkości przepływu miała błąd mniejszy niż 0,15%.

Sygnały wyjściowe przepływomierzy Coriolisa są sinusoidalne i są przesuwane w czasie lub fazie w stopniu określonym przez siły Coriolisa, które są wytwarzane przez przepływomierz, przez który przepływa materiał. Układ przetwarzania sygnałów, który odbiera te sygnały wyjściowe czujników, mierzy dokładnie różnicę czasu i tworzy wymagane charakterystyki procesu przepływającego materiału z wymaganym błędem mniejszym niż 0,15%.

Organy, które nadzorują sprzedaż i dostawę propanu, wymagają, żeby jednostka dostawcza dostarczała zarówno objętość brutto, jak i objętość regulowaną (którą można także omawiać jako objętość netto). Organ nadzorczy stosuje objętość brutto do badania dokładności przepływomierza oraz udzielania lub odmawiania zatwierdzenia przepływomierza na podstawie dokładności.

Przy dostawie do klienta, system przepływomierza, taki jak miernik wyporowy, mierzy i dostarcza objętość brutto. System przepływomierza następnie reguluje objętość brutto na podstawie jednego lub więcej czynników dla uzyskania objętości regulowanej. Niekorzystnie, jeżeli kalibracja przepływomierza jest wyłączona lub przepływomierz jest uszkodzony, błąd wytwarzany przez przepływomierz staje się złożony, gdy objętość regulowana jest obliczona na podstawie objętości brutto. To mogłoby powodować niedopuszczalne błędy przy pomiarach objętości propanu.

Wynalazek pomaga rozwiązać powyższe problemy przez określenie objętości regulowanej propanu bezpośrednio z masowego natężenia przepływu przepływomierza Coriolisa. Określenie objętości regulowanej z masowego natężenia przepływu korzystnie zapewnia więcej informacji, wymaga mniej konserwacji i daje większą dokładność. Przepływomierze Coriolisa korzystnie spełniają przepisy związane z zastosowaniem na drogach i nie zużywają się w taki sposób, jak znane mierniki.

Sposób dostawy propanu, zawierający etapy transportu propanu do klienta przy użyciu pojazdu transportowego i dostarczenia propanu z pojazdu transportowego do klienta, według wynalazku charakteryzuje się tym, że układ elektroniczny przepływomierza Coriolisa odbiera sygnały przetwornikowe z czujnika przepływomierza, gdy propan jest dostarczany z pojazdu transportowego do klienta. Układ elektroniczny przepływomierza generuje sygnał pomiaru masowego natężenia przepływu propanu na podstawie sygnałów przetwornikowych. Układ elektroniczny przepływomierza otrzymuje wartości gęstości odniesienia na podstawie przepisowych wymagań. Układ elektroniczny przepływomierza określa także objętość regulowaną propanu na podstawie masowego natężenia przepływu jako regulowaną przez wartość gęstości odniesienia. Wartość gęstości odniesienia odpowiada gęstości propanu w temperaturze odniesienia.

Korzystnie sposób ponadto zawiera etap regulacji wartości gęstości odniesienia przez interfejs programowania.

Korzystnie temperatura odniesienia wynosi około 16°C.

Korzystnie sposób ponadto zawiera etap wydania rachunku za propan na podstawie objętości regulowanej.

Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania, jest zilustrowany na rysunku, na którym

Fig. 1 przedstawia przepływomierz Coriolisa ze stanu techniki.

Fig. 2 przedstawia pojazd transportowy do dostawy propanu do klienta w przykładzie wykonania wynalazku.

Fig. 3 jest siecią działań ilustrującą sposób dostawy propanu w przykładzie wykonania wynalazku.

Fig. 4 jest siecią działań ilustrującą inny sposób dostawy propanu w przykładzie wykonania wynalazku.

Fig. 5 przedstawia przepływomierz Coriolisa w przykładzie wykonania wynalazku.

Ten sam numer odniesienia reprezentuje ten sam element na wszystkich rysunkach.

Fig.1 przedstawia znany przepływomierz Coriolisa, aby ułatwić lepsze zrozumienie wynalazku.

Fig. 2-5 i następujący opis przedstawiają szczególne przykłady wykonania wynalazku, aby ujawnić specjalistom w tej dziedzinie, jak wykonać i zastosować najlepszy tryb wynalazku. W celu ujawnienia zasad wynalazku uproszczono lub pominięto pewne standardowe cechy wynalazku. Specjaliści w tej dziedzinie docenią odmiany tych przykładów, które są zawarte w zakresie wynalazku. Specjaliści w tej dziedzinie docenią, że cechy opisane poniżej mogą być połączone w różny sposób

PL 213 634 B1 w celu utworzenia wielu odmian wynalazku. W wyniku tego wynalazek nie jest ograniczony do specyficznych przykładów opisanych poniżej, lecz tylko przez zastrzeżenia i ich równoważniki.

Znany przepływomierz Coriolisa - fig. 1.

Fig. 1 przedstawia przepływomierz Coriolisa 5 ze stanu techniki. Przepływomierz Coriolisa 5 zawiera czujnik 10 i układ elektroniczny 20. Układ elektroniczny 20 przepływomierza jest dołączony do czujnika 10 przepływomierza przez tor 100 dla zapewnienia masowego natężenia przepływu, gęstości, objętościowego natężenia przepływu, informacji o przepływie całej masy i innych informacji w torze 26. Wiele różnych dostępnych na rynku przepływomierzy Coriolisa, zapewniających te pomiary, może być zakupionych od Micro Motion of Boulder, Colorado.

Czujnik 10 przepływomierza zawiera parę kołnierzy 101 i 101', rurę rozgałęźną 102 i rury przepływowe 103A i 103B. Do rur przepływowych 103A i 103B są dołączone sterownik 104, czujniki przetwornikowe 105 i 105' oraz czujnik temperatury 107. Pręty wzmacniające 106 i 106' służą do określania osi W i W', wokół których drga każda rura przepływowa 103A i 103B.

Gdy czujnik 10 przepływomierza jest wstawiony do systemu przewodów rurowych (niepokazanego na fig. 1), który przenosi materiał podlegający pomiarom, materiał wchodzi do czujnika 10 przepływomierza przez kołnierz 101, przechodzi przez rurę rozgałęźną 102, gdzie materiał jest kierowany do wejścia rur przepływowych 103A i 103B, przepływa przez rury przepływowe 103A i 103B i z powrotem do rury rozgałęźnej 102, skąd wychodzi z czujnika 10 przepływomierza przez kołnierz 101'.

Rury przepływowe 103A i 103B są wybrane i właściwie zamocowane do rury rozgałęźnej 102, aby mieć zasadniczo ten sam rozkład masy, momenty bezwładności i moduły sprężystości podłużnej odpowiednio wokół osi W i W' zginania. Rury przepływowe 103A i 103B wychodzą na zewnątrz z rury rozgałęźnej 102 w sposób zasadniczo równoległy.

Rury przepływowe 103A-103B są napędzane przez sterownik 104 w przeciwnych kierunkach wokół ich poszczególnych osi W i W' zginania, przez co jest określony pierwszy tryb zginania poza fazą przepływomierza. Sterownik 104 może zawierać dowolny z wielu dobrze znanych układów, takich jak magnes zamocowany do rury przepływowej 103A i przeciwnie działająca cewka zamocowana do rury przepływowej 103B, i przez który płynie prąd naprzemienny dla wywołania drgań obu rur przepływowych. Właściwy sygnał napędowy jest dostarczany przez układ elektroniczny 20 przepływomierza poprzez doprowadzenie 110 do sterownika 104.

Czujniki przetwornikowe 105 i 105' są zamocowane do co najmniej jednej z rur przepływowych 103A i 103B na przeciwnych końcach rury przepływowej dla pomiaru drgań rur przepływowych. Gdy rury przepływowe 103A i 103B drgają, czujniki przetwornikowe 105 i 105' wytwarzają pierwszy sygnał przetwornikowy i drugi sygnał przetwornikowy. Pierwszy i drugi sygnały przetwornikowe są podawane do doprowadzeń 111 i 111'.

Czujnik temperatury 107 jest zamocowany do co najmniej jednej z rur przepływowych 103A i 103B. Czujnik temperatury 107 mierzy temperaturę rury przepływowej w celu modyfikacji równań temperaturowych systemu. Tor 112 przenosi sygnały temperatury z czujnika temperatury 107 do układu elektronicznego 20 przepływomierza.

Układ elektroniczny 20 przepływomierza odbiera pierwszy i drugi sygnały przetwornikowe występujące odpowiednio na doprowadzeniach 111 i 111'. Układ elektroniczny 20 przepływomierza przetwarza pierwszy i drugi sygnały przetwornikowe dla obliczenia masowego natężenia przepływu, gęstości lub innej własności materiału przechodzącego przez czujnik 10 przepływomierza. Ta złożona informacja jest dostarczana przez układ elektroniczny 20 torem 26 do elementów użytkowych (niepokazanych na fig. 1).

Dostawa propanu - fig. 2-4.

Fig. 2 przedstawia pojazd transportowy 200 do dostawy propanu do klienta 202 w przykładzie wykonania wynalazku. Pojazd transportowy 200 ma zbiornik 210 propanu, przepływomierz Coriolisa 212 i wąż 214. Pojazd transportowy 200 mógłby również zawierać pompę, filtry, zawory, układ kalibracji lub mieć inne cechy, które są pominięte dla uproszczenia. Klient 202 ma zbiornik 220 propanu. Wąż 214 łączy zbiornik 220 propanu w celu dostarczania propanu ze zbiornika 210 do zbiornika 220.

Następujące definicje mogą być pomocne w zrozumieniu wynalazku. Pojazd transportowy obejmuje każdy pojazd zdolny do transportowania propanu, taki jak ciężarówka dostawcza, ciągnik z przyczepą itd. Klientem jest dowolna osoba lub jednostka, która odbiera dostawę propanu. Organ nadzorczy obejmuje dowolną osobę lub grupę, która przestrzega, wprowadza w życie lub interpretuje dane prawo, regułę lub wskazówki związane ze sprzedażą lub handlem propanem. Przykładem organu nadzorczego jest Ministerstwo Rolnictwa danego państwa.

PL213 634 B1

Fig. 3 przedstawia sposób 300 dostawy propanu do klienta 202 z fig. 2. W etapie 302 pojazd transportowy 200 transportuje propan do klienta 202. Transport propanu może wymagać jazdy pojazdu transportowego po drogach aż do lokalizacji klienta 202. Pojazd transportowy 200 dostarcza propan z pojazdu transportowego 200 do klienta w etapie 304. Dostarczenie propanu może wymagać przyłączenia węża 214 do zbiornika 220 i rozpoczęcia przepływu propanu ze zbiornika 210 do zbiornika 220. W etapie 306 przepływomierz Coriolisa 212 mierzy masowe natężenie przepływu propanu, gdy pojazd transportowy 200 dostarcza propan do klienta 202. Przepływomierz Coriolisa 212 określa objętość brutto propanu na podstawie masowego natężenia przepływu propanu w etapie 308. W pewnych przykładach przepływomierz Coriolisa 212 może także mierzyć gęstość dostarczanego propanu i określać objętość brutto na podstawie masowego natężenia przepływu i mierzonej gęstości propanu. Objętość brutto może być dla spełnienia wymagań organu nadzorczego odnośnie dostawy propanu. Dla przykładu, Ministerstwo Rolnictwa w danym państwie może wymagać, żeby wszystkie jednostki dostawy propanu były w stanie zapewnić pomiar objętości brutto. Przepływomierz Coriolisa 212 dostarcza objętość brutto. Dostarczanie objętości brutto może wymagać zobrazowania objętości brutto przez interfejs, wydrukowania objętości brutto lub przekazania objętości brutto do innego systemu.

Przepływomierz Coriolisa 212 określa także objętość regulowaną propanu na podstawie masowego natężenia przepływu i wartości stałej w etapie 310. Wartość stała odpowiada gęstości propanu w temperaturze odniesienia. Temperatura odniesienia może wynosić około 16°C. Przepływomierz Coriolisa 212 dostarcza objętość regulowaną. Dostarczenie objętości regulowanej może wymagać zobrazowania objętości regulowanej przez interfejs, wydrukowania objętości brutto lub przekazania objętości brutto do innego systemu. Na podstawie tego ujawnienia specjaliści w tej dziedzinie docenią, jak zmodyfikować istniejące sposoby dostawy propanu, aby zrealizować sposób 300.

W jednym przykładzie wykonania wynalazku wartość stała stanowi gęstość odniesienia w temperaturze odniesienia, określaną przez organ nadzorczy, państwo, rejon kraju, jak w USA. Dla przy₃ kładu, stan Nowy Jork może określać gęstość odniesienia jako 509 kg/m³ w 16°C dla propanu, nato₃ miast Kalifornia może określać gęstość odniesienia jako 510 kg/m³ w 16°C dla propanu.

W innym przykładzie wykonania wynalazku sprzedawca propanu dostarczanego przez pojazd transportowy 200 może wystawiać rachunek za propan na podstawie objętości regulowanej, określanej przez przepływomierz Coriolisa 212. Sprzedawca następnie wysyła rachunek do klienta.

Fig. 4 przedstawia odmienny sposób 400 dostawy propanu do klienta 202. W etapie 402 pojazd transportowy 200 transportuje propan do klienta 202. Pojazd transportowy 200 dostarcza propan z pojazdu transportowego 200 do klienta w etapie 404. Dostarczenie propanu może wymagać przyłączenia węża 214 do zbiornika 220 i rozpoczęcia przepływu propanu ze zbiornika 210 do zbiornika 220. W etapie 406 przepływomierz Coriolisa 212 mierzy masowe natężenie przepływu propanu, gdy pojazd transportowy 200 dostarcza propan do klienta 202. Przepływomierz Coriolisa 212 określa objętość regulowaną propanu na podstawie masowego natężenia przepływu i wartości stałej w etapie 408. Wartość stała odpowiada gęstości propanu w temperaturze odniesienia. Przepływomierz Coriolisa 212 dostarcza objętość regulowaną. Dostarczanie objętości regulowanej może wymagać zobrazowania objętości regulowanej przez interfejs, wydrukowania objętości regulowanej lub przekazania objętości regulowanej do innego systemu. Na podstawie tego ujawnienia specjaliści w tej dziedzinie docenią, jak zmodyfikować istniejące sposoby dostawy propanu, aby zrealizować sposób 400.

Przepływomierz Coriolisa - fig. 5

Fig. 5 przedstawia schemat blokowy przepływomierza Coriolisa 500 w przykładzie wykonania wynalazku. Przepływomierz Coriolisa 500 jest złożony z układu elektronicznego 530 przepływomierza, czujnika 532 przepływomierza i interfejsu programowania 534. Czujnik 532 przepływomierza może być podobny do czujnika 10 przepływomierza na fig. 1. Gdy propan przepływa przez czujnik 532 przepływomierza, układ elektroniczny 530 przepływomierza jest skonfigurowany do odbioru sygnałów przetwornikowych z czujnika 532 przepływomierza. Układ elektroniczny 530 przepływomierza jest skonfigurowany ponadto do przetwarzania sygnałów przetwornikowych dla określania masowego natężenia przepływu propanu. Układ elektroniczny 530 przepływomierza jest skonfigurowany ponadto do określania objętości brutto propanu na podstawie masowego natężenia przepływu propanu. Układ elektroniczny 530 przepływomierza jest skonfigurowany ponadto do określania objętości regulowanej propanu na podstawie masowego natężenia przepływu i wartości stałej.

Interfejs programowania 534 umożliwia użytkownikowi wprowadzenie wartości stałej lub regulację wartości stałej przy użyciu układu elektronicznego 530 przepływomierza dla określenia objętości regulowanej. Użytkownik może chcieć regulować wartość stałą z wielu powodów. Dla przykładu, organ

PL 213 634 B1 nadzorczy lub stan czy rejon kraju mogą określić pewną gęstość odniesienia dla propanu w temperaturze odniesienia. W takim przypadku użytkownik może regulować wartość stałą na podstawie gęstości odniesienia dla tego obszaru, stosując interfejs programowania 534. Użytkownik może także chcieć regulować wartość stałą na podstawie jakości dostarczanego propanu. Użytkownik może również regulować wartość stałą w celu kalibracji przepływomierza Coriolisa 500.

Claims (4)

1. Sposób dostawy propanu, zawierający etapy transportu propanu do klienta przy użyciu pojazdu transportowego i dostarczenia propanu z pojazdu transportowego do klienta, przy czym sposób jest ponadto znamienny tym, że:

odbieranie, w układzie elektronicznym przepływomierza Coriolisa, sygnałów przetwornikowych z czujnika przepływomierza, gdy propan jest dostarczany z pojazdu transportowego do klienta, generowanie przez układ elektroniczny przepływomierza sygnału pomiaru masowego natężenia przepływu na podstawie sygnałów przetwornikowych;

otrzymywanie, w układzie elektronicznym przepływomierza, wartości gęstości odniesienia na podstawie przepisowych wymagań; oraz generowanie, przez układ elektroniczny przepływomierza, objętości regulowanej propanu na podstawie sygnału pomiaru masowego natężenia przepływu, która jest regulowana przez wartość gęstości odniesienia, przy czym wartość gęstości odniesienia odpowiada gęstości propanu w temperaturze odniesienia.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto zawiera etap: regulacji wartości gęstości odniesienia przez interfejs programowania.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że temperatura odniesienia wynosi około 16°C.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje ponadto etap: wydania rachunku za propan na podstawie objętości regulowanej.