5. Hiệu chuẩn bình chuẩn

5.1. Yêu cầu chung

Một bình chuẩn thường được hiệu chuẩn ở áp suất khí quyển bằng các sử dụng nước. Khi bình chuẩn được hiệu chuẩn và vận hành ở áp suất khí quyển, không cần hiệu chính thể tích theo áp suất. Tuy nhiên khi bình chuẩn vận hành ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển, phải hiệu chính để tăng thể tích chất lỏng so với thể tích hiệu chuẩn ở áp suất khí quyển. Việc hiệu chính này phải được xác định trong quá trình hiệu chuẩn (xem 4.7)

Nước được coi là môi trường tốt nhất để hiệu bình chuẩn.

Có hai phương pháp hiệu chuẩn bình chuẩn:

a) Hiệu chuẩn bằng chuẩn sao truyền; hoặc

b) Hiệu chuẩn bằng đồng hồ chuẩn.

Tiêu chuẩn này ưu tiên phương pháp sử dụng chuẩn sao truyền, khi có thể, bao gồm hoặc xác định thể tích nước xả từ bình chuẩn đầy vào chuẩn sao truyền hoặc xác định thể tích nước lấy từ bình kiểm tra vào đầy bình chuẩn, nên hiệu chuẩn bình chuẩn bằng phương pháp xả nước vào bình kiểm tra. Tuy nhiên trong các lắp đặt nhất định có thể thích hợp với quy trình ngược lại. Trong cả hai trường hợp phải áp dụng hiệu chính thể tích nước để bù cho sự chênh lệch nhiệt độ của nước trong bình chuẩn và trong chuẩn sao truyền.

Phương pháp hiệu chuẩn thứ hai liên quan đến việc sử dụng một đồng hồ chuẩn đã được kiểm chứng bằng chuẩn chính, khi bình chuẩn khá lớn thì sử dụng chuẩn sao truyền là không khả thi. Với phương pháp này, nước hoặc dầu mỏ có độ nhớt thấp, ổn định có thể được đo theo cách chảy vào hoặc lấy khỏi bình chuẩn và cần áp dụng hệ số hiệu chính.

...

...

...

a) Bình chuẩn phải làm sạch bên trong và phải có dây dọi và nivô;

b) Tất cả các thiết bị và dụng cụ có ảnh hưởng đến thể tích bên trong của bình chuẩn, như là đường phun (spray lines), cảm biến đo nhiệt, ống thủy, phải được đặt đúng vị trí.

c) Bình chuẩn, bao gồm tất cả các van, phụ kiện, và các tấm chắn để giữ chất lỏng phải được kiểm tra độ kín.

d) Phải chuẩn bị để việc nạp nước vào và lấy nước ra được thuận tiện.

5.2. Quy trình xác định độ không đảm bảo trong hiệu chuẩn bình chuẩn

Phạm vi giới hạn 0,02 % giữa giữa kết quả thử cao và thấp thường được sử dụng để làm tiêu chí chấp nhận yêu cầu hiệu chuẩn bình chuẩn. Độ lệch chuẩn ước lượng của trung bình từ hai đến năm lần hiệu chuẩn phù hợp trong phạm vi 0,02 % như nêu trong Bảng 2. Độ không đảm bảo trung bình ở mức tin cậy 95 % của hai đến năm lần hiệu chuẩn phù hợp trong phạm vi 0,02 % được thể hiện trong Bảng 3.

Bảng 2 - Độ lệch chuẩn ước lượng của trung bình các lần hiệu chuẩn bình chuẩn

Số lần hiệu chuẩn

Độ lệch chuẩn ước lượng (%)

...

...

...

3

4

5

0,018

0,012

0,010

0,009

Bảng 3 - Độ không đảm bảo trung bình của các lần hiệu chuẩn ở mức tin cậy 95 %

Số lần hiệu chuẩn

...

...

...

2

3

4

5

± 0,159

± 0,029

+ 0,016

± 0,011

5.3. Độ ổn định nhiệt độ

...

...

...

Để ngăn chặn sự tích tụ các túi khí bên trong thành bình chuẩn, các bình chuẩn không được điền đầy nước lâu hơn mức cần thiết để ổn định nhiệt độ trước khi bắt đầu hiệu chuẩn.

5.4. Phương pháp hiệu chuẩn bằng nước

5.4.1. Bình chuẩn với cổ trên và cổ dưới

Với bình chuẩn có các cổ trên và cổ dưới, một trong hai phương pháp có thể được sử dụng để hiệu chuẩn cổ trên và cổ dưới. Phương pháp thứ nhất, bao gồm việc xác định và đánh dấu dung tích thực tế của bình chuẩn trên thang đo. Phương pháp thứ hai bao gồm việc lắp đặt thang đo đã đánh dấu trước đó và chuẩn bị bảng với đơn vị đo phù hợp. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm, và một trong hai phương pháp có thể sử dụng nếu phù hợp với tất cả các bên liên quan.

Phương pháp hiệu chuẩn bình chuẩn với cổ trên và dưới tại điều kiện tiêu chuẩn và tại áp suất khí quyển sử dụng nước làm chất lỏng hiệu chuẩn.

a) Để loại bỏ mảnh cặn nổi, nạp đầy tràn nước vào bình chuẩn, giữ trong khoảng vài phút, loại bỏ các mảnh cặn, kiểm tra tất cả các van xả xem có sự rò rỉ hay không. Đường xả phải thông khí. Sau khi nạp đầy, nguồn nước phải được ngắt bằng van đầu vào.

b) Cổ trên phải được hiệu chuẩn. Nước xả phải được mở từ từ cho đến khi thấy mức nước ở đỉnh ống thủy, sau đó đóng van lại. Điểm này phải được đánh dấu tạm thời trên thang đo và bắt đầu xả nước. Lượng giảm phải được đánh dấu trên thang đo là lượng nước lấy ra từ bình chuẩn vào bình kiểm tra đã lựa chọn, mỗi lần chỉ dùng một bình kiểm tra. Khi thấy mức nước đến điểm giữa phía trên của ống thủy sau khi lấy xong một lượng, đánh dấu trên thang đo và xác định mức phía trên tham chiếu giả định. Tiếp tục lấy nước ra và đánh dấu trên thang đo như trước, miễn là mức chất lỏng vẫn còn trong tầm nhìn phía trên ống thủy. Việc phân chia những lượng đo này có thể được chia nhỏ như mong muốn để hoàn thành việc hiệu chuẩn cổ trên. Việc hiệu chuẩn cổ trên và cổ dưới có thể được hiệu chuẩn riêng biệt.

c) Tiếp tục lấy nước ra khỏi bình chuẩn, đong từng bình kiểm tra một, sử dụng một cỡ chuẩn sao truyền phù hợp, đo đến khi mức nước xấp xỉ ở đỉnh của ống thủy thấp hơn.

Tiếp tục lấy nước ra khỏi điểm này bằng bình kiểm tra được sử dụng khi đo mức trên của thang đo, và mức dưới phải được đánh dấu với một lượng giảm tương tự. Mức tham chiếu thấp hơn với thể tích danh nghĩa chưa được hiệu chính của bình chuẩn phải được thiết lập cho toàn bộ lượng lấy ra tại điểm giữa trên thang đo thấp hơn. Thể tích lấy ra giữa mức phía trên tham chiếu và phía dưới tham chiếu phải được hiệu chính với bất kỳ thay đổi nào của nhiệt độ nước có thể xảy ra trong suốt thời gian hiệu chuẩn như nêu trong 4.6. Tổng số hiệu chỉnh này phải được ghi lại như hiệu chính thể tích của lần kiểm tra.

...

...

...

Quá trình hiệu chuẩn này phải được lặp lại cho đến khi hai hoặc nhiều lần kiểm tra liên tiếp, sau hiệu chính, phù hợp trong phạm vi 0,02 %. Mức trung bình của các thể tích bình chuẩn liên tiếp phải được dùng để làm thể tích hiệu chuẩn của bình chuẩn.

Công việc cuối cùng là đánh dấu cố định mức phía trên và phía dưới tham chiếu và tất cả giá trị chia độ ở cả thang đo trên và dưới và gắn cố định và an toàn lên cổ bình chuẩn, kẹp chì lại để ngăn ngừa dịch chuyển tự do hoặc trái phép.

5.4.2. Bình chuẩn với van xả ở cổ trên và cổ dưới

Quy trình sau đây mô tả phương pháp hiệu chuẩn “kiểu cấp phát” một bình chuẩn với cổ phía trên và van xả đáy như các mức tham chiếu phía dưới tại điều kiện tiêu chuẩn sử dụng nước làm chất lỏng hiệu chuẩn.

a) Nước phải được lấy vào các bình kiểm tra bằng một trong các phương pháp sau:

1) Phương pháp trọng lực: Ống phải được kết nối phía dưới van đáy. Nước lấy ra qua van đáy của bình chuẩn vào các chuẩn sao truyền bằng một ống dẫn hoặc ống có độ dốc để nước chảy tự do và xả hết hoàn toàn. Van đáy hoặc bất kỳ một van xả nào đều phải được đóng để kiểm tra độ kín. Phép thử độ kín phải được thực hiện bằng cách đổ một lượng nước nhỏ vào bình chuẩn, sau khi kiểm tra độ kín, mở van đáy để xả nước qua ống xả. Chuẩn và ống xả phải hết nước, nhưng ống phải để ướt. Van đáy phải đóng và điền đầy nước vào bình chuẩn đến cực đỉnh của ống thủy phía trên. Đánh dấu tạm thời mức chất lỏng này trên thang đo.

2) Phương pháp bơm: Nếu việc nâng cao bình chuẩn lên so với bình kiểm tra là không thực tế thì có thể dùng máy bơm. Nếu sử dụng máy bơm đường ống và bơm phải được loại bỏ khí, trong khi bơm này đang bơm (đóng van nạp của bình kiểm tra) van đáy và bình chuẩn phải đóng. Mức chất lỏng phải được đánh dấu tạm thời trên thang đo.

b) Mức cổ trên phải được hiệu chuẩn, lấy nước ra bằng cách sử dụng một bình kiểm tra thích hợp. Liên tục lấy nước ra miễn là mức chất lỏng vẫn còn trong tầm nhìn của ống thủy phía trên. Lượng nước lấy ra này phải được đánh dấu trên thang đo.

c) Bình chuẩn phải được hiệu chuẩn sử dụng một trong các phương pháp sau:

...

...

...

2) Phương pháp bơm: Nếu sử dụng máy bơm, van đáy phải được đóng khi mức chất lỏng gần đáy "0” trước khi tắt bơm. Bơm và đường ống sau đó có thể được tháo ra và lượng nước lấy ra cuối cùng phải được lấy trực tiếp vào bình kiểm tra nhỏ hoặc bình chứa trung gian.

d) Việc hiệu chuẩn phải được lặp lại, bắt đầu từ bình chuẩn, điền đầy nước đến mức tham chiếu tạm thời mới, cho đến khi hai hoặc nhiều lần kiểm tra liên tiếp, sau hiệu chính, phù hợp trong phạm vi 0,02 %. Mức trung bình của các thể tích bình chuẩn phải được dùng như thể tích hiệu chuẩn. Mức phía trên tham chiếu phải được đánh dấu tạm thời trên ống thủy hoặc trên một bộ phận của bình chuẩn ngay cạnh thang đo sao cho có thể lấy thang đo đi khắc.

e) Tất cả giá trị độ chia yêu cầu phải được đánh dấu cố định lên phía trên thang đo ống thủy và được điều chỉnh để hiệu chính mức phía trên tham chiếu, thang đo phải an toàn và gắn cố định với cổ bình chuẩn và được kẹp chì để ngăn chặn dịch chuyển không mong muốn hoặc trái phép

5.4.3. Bình chuẩn dung tích nhỏ với cổ trên và kín phía dưới

Bình chuẩn dung tích nhỏ với cổ phía trên và kín ở phía dưới được sử dụng để kiểm chứng các đồng hồ nhỏ và hiệu chuẩn các chuẩn. Trong thực tế tốt nhất là gửi các chuẩn dung tích nhỏ đến cơ quan đo lường quốc gia hoặc phòng hiệu chuẩn được công nhận để hiệu chuẩn. Có thể cho phép hiệu chuẩn các bình chuẩn dung tích nhỏ bằng việc sử dụng chuẩn sao truyền và ống đong chia độ phù hợp. Nếu thuận tiện để làm khô chuẩn sau mỗi đổ hết thì chuẩn có thể được hiệu chuẩn để đổ vào; khi chuẩn được hiệu chuẩn và được sử dụng theo cách này thì sẽ chính xác nhất để đo hydrocacbon lỏng. Nếu chuẩn được sử dụng để hiệu chuẩn chuẩn lớn hơn bằng nước, thì hiệu chuẩn chuẩn để đổ ra sẽ phù hợp hơn.

Quy trình sau đây được sử dụng để hiệu chuẩn bình chuẩn dung tích nhỏ:

a) Bên trong chuẩn phải được làm khô nếu chuẩn được hiệu chuẩn để đổ vào. Để hiệu chuẩn bình chuẩn để đổ ra, đầu tiên bình phải được điền đầy nước sau đó đổ hết, xả nước theo thời gian quy định;

b) Bình chuẩn phải được đặt ở vị trí cân bằng và được kiểm tra bằng thiết bị cân bằng;

c) Đổ đầy nước vào bình chuẩn, từng bình một, từ những chuẩn sao truyền đã được chứng nhận. Nhiệt độ nước trong từng bình kiểm tra phải được ghi lại. Bình chuẩn phải được điền đầy đến mức thể tích gần tâm của cổ. Mức này phải được đánh dấu trên ống thủy hoặc trên thành bình chuẩn với mức tham chiếu tạm thời. Nhiệt độ nước ở bình chuẩn phải được xác định ngay; sau khi hiệu chính nhiệt độ, thể tích hiệu chính phải được ghi lại cho mỗi lần kiểm tra;

...

...

...

e) Sau khi bắt điền đầy bình chuẩn để thiết lập mức tham chiếu, phía trên và phía dưới mức tham chiếu thiết lập của cổ trên phải được hiệu chuẩn bằng các thêm hoặc bớt nước và đo bằng ống đong chia độ. Điều này có thể được thực hiện dễ dàng bằng cách dùng một xylanh. Mức tham chiếu bình chuẩn và thang độ chia phải được đánh dấu cố định trên thang đo. Thang đo phải được gắn chặt và kẹp chì.

5.5. Phương pháp hiệu chuẩn bằng đồng hồ chuẩn

Việc hiệu chuẩn một số bình chuẩn, đặc biệt là những bình chuẩn lớn, việc sử dụng một đồng hồ chuẩn có thể có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp điền đầy từng bình kiểm tra:

Quy trình chung sau đây được sử dụng cho hiệu chuẩn bằng đồng hồ chuẩn:

a) Đồng hồ chuẩn tải trực tiếp và không bù nhiệt phải được kiểm chứng và hệ số đồng hồ phải được xác định tại lưu lượng, áp suất và nhiệt độ dự kiến, sử dụng một đồng hồ chuẩn đã được hiệu chuẩn hoặc chuẩn sao truyền và chất lỏng tương tự với chất lỏng làm việc của đồng hồ chuẩn dùng để hiệu chuẩn bình chuẩn. Chất lỏng thử nghiệm được ưu tiên là nước, tuy nhiên, dầu mỏ có độ nhớt thấp, ổn định có thể được sử dụng. Nếu cần thiết, hiệu chính nhiệt độ và áp suất có thể được chấp nhận bởi các bên liên quan;

b) Bình chuẩn phải được hiệu chuẩn theo quy định bằng phương pháp thích hợp, ngoại trừ thể tích phải được chỉ thị bằng đồng hồ chuẩn hơn là đếm từng bình chuẩn kiểm tra. Nếu bình chuẩn có một hay nhiều cổ, thì tốt hơn là hiệu chuẩn cổ hay các cổ bằng bình kiểm tra và phần thân của bình chuẩn bằng đồng hồ chuẩn;

c) Đọc đầy đủ nhiệt độ để tính toán nhiệt độ trung bình của chất lỏng đo. Phải hiệu chính thể tích do chênh lệch về nhiệt độ giữa chất lỏng đo và chất lỏng điền đầy vào bình chuẩn.

Quy trình sau đây mô tả việc sử dụng đồng hồ chuẩn trong hiệu chuẩn bình chuẩn “kiểu cấp phát” với cổ ở phía trên và phía dưới bằng cách sử dụng nước ở điều kiện tiêu chuẩn:

a) Cổ trên và cổ dưới phải được hiệu chuẩn bằng chuẩn sao truyền;

...

...

...

c) Bình chuẩn phải được hiệu chuẩn bằng cách xả khỏi bình chuẩn qua đồng hồ chuẩn. Ghi lại số đọc của đồng hồ chuẩn và nhiệt độ nước. Nước phải được lấy ra cho đến khi xuất hiện mức nước ở đỉnh của thang đo ống thủy phía dưới. Trong suốt thời gian lấy nước ra này đồng hồ chuẩn phải hoạt động ở lưu lượng mà nó đã được kiểm chứng. Hệ số đồng hồ cần được đặt ở số hiệu chính nhiệt độ và thể tích quan sát được để đưa thể tích đo về điều kiện chuẩn. Hiệu chính nhiệt độ đối với thép cũng phải được thực hiện với thể tích đo để xác định thể tích hiệu chuẩn của bình chuẩn ở điều kiện tiêu chuẩn. Nếu đồng hồ chuẩn dừng khi nước đạt mức đỉnh của thang đo ống thủy phía dưới, thể tích từ đó tới mức tham chiếu phía dưới phải được xác định từ việc hiệu chuẩn ở mục (a) để có được tổng thể tích bình chuẩn đến mức phía dưới tham chiếu;

d) Việc hiệu chuẩn phải được lặp lại cho đến khi hai hoặc nhiều lần kiểm tra liên tiếp sau hiệu chỉnh, phù hợp trong phạm vi 0,02 %. Mức trung bình của các thể tích bình chuẩn liên tiếp phải được dùng làm thể tích hiệu chuẩn;

e) Yêu cầu giá trị độ chia phải được đánh dấu trên thang đo ống thủy, sau đó được gắn cố định và kẹp

5.6. Hiệu chính nhiệt độ

Hệ số hiệu chính cho ảnh hưởng của nhiệt độ lên nước và thép phải được áp dụng (xem API Chương 12). Quy trình lấy nước từ bình chuẩn vào bình kiểm tra được thực hiện với những thay đổi phù hợp.

Quy trình hiệu chính thể tích với nhiệt độ nước thay đổi trong suốt thời gian hiệu chuẩn chuẩn.

a) Ghi lại nhiệt độ ban đầu của bình chuẩn, nếu có nhiều hơn một nhiệt kế trên bình chuẩn thì xác định nhiệt độ trung bình và ghi lại là nhiệt độ ban đầu của bình chuẩn.

b) Thể tích từng bình kiểm tra lấy nước ra phải được ghi lại.

c) Nhiệt độ của nước trong từng bình kiểm tra lấy nước ra phải được ghi lại. Nhiệt độ phải được đo và đọc ngay sau khi điền đầy nước.

...

...

...

e) Hệ số hiệu chính nhiệt độ cho từng thể tích bình kiểm tra phải được xác định (xem API Chương 11) và được nhân với thể tích của bình kiểm tra. Tổng thể tích đã hiệu chính này là thể tích bình chuẩn ở điều kiện tiêu chuẩn của lần kiểm tra này (xem API Chương 12).

5.7. Xác định thể tích bình chuẩn chịu áp suất

Nếu bình chuẩn được sử dụng ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển, phải thực hiện hiệu chính để làm tăng kết quả của thể tích bình chuẩn so với thể tích đã được xác định khi hiệu chuẩn bình chuẩn ở áp suất khí quyển. Việc hiệu chính này phải được xác định bằng thực nghiệm cho mỗi bình chuẩn trong suốt quá trình hiệu chuẩn, và sau khi bình chuẩn đã được hiệu chuẩn ở áp suất khí quyển.

Với bình chuẩn được sử dụng ở một áp suất vận hành, một hệ số hiệu chính phải được xác định tại áp suất đó. Nếu bình chuẩn được sử dụng ở các áp suất khác nhau, các hệ số hiệu chính phải được xác định thông qua phạm vi áp suất vận hành. Một bảng hoặc đồ thị của hệ số hiệu chính áp suất phải được lập ra để cung cấp dữ liệu hiệu chuẩn cần thiết trong quá trình vận hành của bình chuẩn. Cần có phương tiện điều chỉnh áp suất của bình chuẩn đến áp suất vận hành lớn nhất của nó.

Bình chuẩn có ống thủy trước hết phải được điền đầy nước và đánh dấu ở gần đỉnh của ống thủy phía trên. Thể tích nước trong bình chuẩn ở áp suất khí quyển phải được ghi lại. Khi nhiệt độ nước được giữ hầu như không đổi, khí hoặc không khí phải được đưa vào ở phía trên bình chuẩn, tăng áp suất đến khi đạt được áp suất vận hành tối đa. Mỗi lần tăng áp suất, thể tích chỉ thị của nước tại áp suất đó phải được ghi lại.

Tiếp theo là giảm áp suất, tương tự như quá trình tăng áp suất ở trên, đến khi đạt được áp suất khí quyển. Sự thay đổi thể tích nước giữa các lần tăng áp suất phải được đo và ghi lại.

Giá trị trung bình là kết quả của các bước thứ nhất và thứ hai cho mỗi lần tăng áp suất, được sử dụng để tính toán hệ số hiệu chính áp suất.

Từ dữ liệu ở trên, một bảng hoặc đồ thị của hệ số hiệu chính thể tích so với áp suất được lập ra trong phạm vi vận hành của bình chuẩn. Công thức để tính hệ số như sau:

Hệ số = 1+

...

...

...

-

giá trị thể tích giảm do việc tăng áp suất

thể tích ban đầu

Trong đó:

P là giá trị áp suất, tính bằng kilopascal (kPa);

V_a là thể tích của chuẩn tại áp suất khí quyển;

V_p là thể tích của chuẩn ở áp suất tăng;

...

...

...

F là hệ số nén của nước (0,00000047 kPa).

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] APl Chapter 1: Manual of petroleum measurement standard - Vocabulary (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Từ vựng)

[2] API Chapter 4: Manual of petroleum measurement standard - Proving systems (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Hệ thống kiểm chứng)

[3] API Chapter 5: Manual of petroleum measurement standard - Metering (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Đo)

[4] API Chapter 7: Manual of petroleum measurement standard - Temperature determination (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Xác định nhiệt độ)

[5] API Chapter 11: Manual of petroleum measurement standard - Physical properties data (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Dữ liệu tính chất vật lý)

[6] API Chapter 12: Manual of petroleum measurement standard - Calculation of petroleum quantities (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Tính toán đại lượng đo)

...

...

...

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10953-2:2015 (API 4.4:1998) về Hướng dẫn đo dầu mỏ - Hệ thống kiểm chứng -Phần 2: Bình chuẩn