ISO 15169:2003
(Main)Petroleum and liquid petroleum products — Determination of volume, density and mass of the hydrocarbon content of vertical cylindrical tanks by hybrid tank measurement systems
Petroleum and liquid petroleum products — Determination of volume, density and mass of the hydrocarbon content of vertical cylindrical tanks by hybrid tank measurement systems
ISO 15169:2003 gives guidance on the selection, installation, commissioning, calibration and verification of hybrid tank measurement systems (HTMS) for the measurement of level, static mass, observed and standard volume, and observed and reference density in tanks storing petroleum and petroleum products in fiscal or custody transfer application. As it is a matter for the user to decide which measurements (i.e. volume, or mass or both) are used for custody transfer purposes, this International Standard includes an uncertainty analysis, with examples, to enable users to select the correct components of an HTMS to address the intended application. ISO 15169:2003 is applicable to stationary, vertical cylindrical tanks storing liquid hydrocarbons with a Reid Vapour Pressure (RVP) below 103,42 kPa. ISO 15169:2003 is not applicable to pressurized tanks or marine applications.
Pétrole et produits pétroliers liquides — Détermination du volume, de la masse volumique et de la masse d'hydrocarbures contenus dans les réservoirs cylindriques verticaux à l'aide de systèmes hybrides de mesurage
L'ISO 15169:2003 donne des indications concernant le choix, l'installation, la mise en service, l'étalonnage et le contrôle des systèmes hybrides de mesurage de réservoir (SHMR). Ces systèmes assurent le mesurage du niveau, de la masse statique, du volume observé, du volume aux conditions de référence, de la masse volumique observée et de la masse volumique de référence de pétrole et de produits pétroliers contenus dans des réservoirs de stockage et impliquant des transactions commerciales ou fiscales. Il revient à l'utilisateur de décider quel type de mesurage (volume ou masse ou les deux) sera utilisé pour les transferts avec comptage. Pour cela, la présente Norme internationale comprend une analyse des incertitudes, accompagnée d'exemples, permettant à l'utilisateur de choisir les éléments convenables d'un SHMR en vue de l'application prévue. L'ISO 15169:2003 est applicable aux réservoirs cylindriques verticaux statiques contenant des hydrocarbures liquides dont la pression de vapeur Reid est inférieure à 103,42 kPa. L'ISO 15169:2003 n'est pas applicable aux réservoirs sous pression ni aux applications maritimes.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15169
First edition
2003-12-01
Petroleum and liquid petroleum
products — Determination of volume,
density and mass of the hydrocarbon
content of vertical cylindrical tanks by
hybrid tank measurement systems
Pétrole et produits pétroliers liquides — Détermination du volume, de la
masse volumique et de la masse d'hydrocarbures contenus dans les
réservoirs cylindriques verticaux à l'aide de systèmes hybrides de
mesurage
Reference number
©
ISO 2003
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Contents Page
Foreword. iv
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 General precautions . 2
4.1 Safety precautions . 2
4.2 Equipment precautions . 3
5 Selection and installation of hybrid tank measurement system equipment . 3
5.1 General. 3
5.2 Automatic level gauge. 4
5.3 Pressure sensor(s). 4
5.4 Automatic tank thermometer (ATT). 5
5.5 Hybrid processor . 5
5.6 Optional sensors. 6
6 Accuracy effects of HTMS components .6
6.1 General. 6
6.2 Accuracy effects of the ALG. 6
6.3 Accuracy effects of the pressure sensor(s). 7
6.4 Accuracy effects of the ATT. 7
7 HTMS measurement and calculations . 8
7.1 General. 8
7.2 HTMS Mode 1. 8
7.3 HTMS Mode 2. 8
8 Commissioning and initial field calibration. 8
8.1 General. 8
8.2 Initial preparation . 9
8.3 Initial calibration and verification of HTMS components. 9
8.4 Verification of hybrid processor calculations. 10
8.5 Initial field verification of HTMS . 10
9 Subsequent verification . 11
9.1 General. 11
9.2 Objectives . 12
9.3 Adjustment during regular verification. 12
9.4 Subsequent verification of HTMS in volume-based custody transfer application. 12
9.5 Subsequent verification of HTMS in mass-based custody transfer applications. 13
9.6 Handling out-of-tolerance situations during regular verification of HTMS in custody
transfer application. 14
Annex A (informative) Calculation overview. 17
Annex B (informative) Measurement accuracy and uncertainty analysis . 21
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 15169 was prepared by Technical Committee ISO/TC 28, Petroleum products and lubricants,
Subcommittee SC 3, Static petroleum measurement.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15169:2003(E)
Petroleum and liquid petroleum products — Determination of
volume, density and mass of the hydrocarbon content of
vertical cylindrical tanks by hybrid tank measurement systems
1 Scope
This International Standard gives guidance on the selection, installation, commissioning, calibration and
verification of hybrid tank measurement systems (HTMS) for the measurement of level, static mass, observed
and standard volume, and observed and reference density in tanks storing petroleum and petroleum products
in fiscal or custody transfer application. As it is a matter for the user to decide which measurements (i.e.
volume, or mass or both) are used for custody transfer purposes, this International Standard includes an
uncertainty analysis, with examples, to enable users to select the correct components of an HTMS to address
the intended application.
This International Standard is applicable to stationary, vertical cylindrical tanks storing liquid hydrocarbons
with a Reid Vapour Pressure (RVP) below 103,42 kPa.
This International Standard is not applicable to pressurized tanks or marine applications.
NOTE 1 The term “mass” is used to indicate mass in vacuum (true mass). In the petroleum industry, it is not
uncommon to use apparent mass (in air) for commercial transactions. Guidance is provided on the calculation of both
mass and apparent mass in air (see Annex A).
NOTE 2 The calculation procedures in this International Standard can also be applied to tanks with other geometries,
which have been calibrated by a recognized oil-industry method (e.g. ISO 7507). Examples of uncertainty analysis for
spherical and horizontal cylindrical tanks are given in Annex B.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 91-1:1992, Petroleum measurement tables — Part 1: Tables based on reference temperatures of 15 °C
and 60 °F
ISO 1998 (all parts), Petroleum industry — Terminology
1)
ISO 3170:— , Petroleum liquids — Manual sampling
ISO 3675:1998, Crude petroleum and liquid petroleum products — Laboratory determination of density —
Hydrometer method
ISO 4266 (all parts), Petroleum and liquid petroleum products — Measurement of level and temperature in
storage tanks by automatic methods
ISO 7507 (all parts), Petroleum and liquid petroleum products — Calibration of vertical cylindrical tanks
1) To be published. (Revision of ISO 3170:1988)
ISO 11223-1:1995, Petroleum and liquid petroleum products — Direct static measurements — Contents of
vertical storage tanks — Part 1: Mass measurement by hydrostatic tank gauging
ISO 12185:1996, Crude petroleum and petroleum products — Determination of density — Oscillating U-tube
method
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 1998 and the following apply.
3.1
hybrid tank measurement system (HTMS)
system which uses product level measured by an automatic level gauge (ALG), the product temperature
measured by an automatic tank thermometer (ATT), and the static head of the liquid measured by one or
more pressure sensors
NOTE These measurements are used, together with the tank capacity table and the product volume/density
correction tables, to provide level, temperature, mass, observed and standard volume, and observed and reference
density.
3.2
hybrid processor
computing device which uses the level, temperature, and pressure sensor measurements of the HTMS, in
addition to stored tank parameters, to compute density, volume and mass
3.3
hybrid reference point
stable and clearly marked point on the outside of the tank wall, from which the hybrid pressure sensor
position(s) of the pressure sensors(s) is (are) measured
NOTE The hybrid reference point is measured relative to the datum plate.
3.4
zero error of pressure transmitter
indication of the pressure transmitter when no pressure difference between input and ambient pressure is
applied to the pressure transmitter
NOTE This value is expressed in units of pressure measurement, such as pascals.
3.5
linearity error of a pressure transmitter
deviation of the indicated value of the pressure transmitter in relation to the applied pressure as input to the
transmitter
NOTE This value should not include the zero error and is expressed in fractional or percent values, related to the
applied pressure (i.e. as a fraction or percentage of reading).
4 General precautions
4.1 Safety precautions
4.1.1 General
ISO standards and applicable national and local regulations on safety and material compatibility precautions
should be followed when using HTMS equipment. Manufacturers' recommendations on the use and
installation of the equipment should be followed. All regulations covering entry into hazardous areas should be
observed.
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4.1.2 Mechanical safety
HTMS sensor connections form an integral part of the tank structure. All HTMS equipment should be capable
of withstanding the pressure, temperature, operating and environmental conditions that are likely to be
encountered in service.
4.1.3 Electrical safety
All electric components of an HTMS for use in electrically classified areas should be appropriate to the
classification of the area and should conform to appropriate national and/or international (e.g. IEC, CSA,
CENELEC, ISO) electrical safety standards.
4.2 Equipment precautions
4.2.1 The HTMS equipment should be capable of withstanding the pressure, temperature, operating and
environmental conditions likely to be encountered in service.
4.2.2 All electrical equipment and components should be certified for use in the hazardous area
classification appropriate to their installation.
4.2.3 Measures should be taken to ensure that all exposed metal parts of the HTMS have the same
electrical potential as the tank.
4.2.4 All parts of the HTMS in contact with the product or its vapour should be chemically compatible with
the product, to avoid both product contamination and corrosion of the equipment.
4.2.5 All HTMS equipment and components should be maintained in safe operating condition and the
manufacturers' maintenance instructions should be complied with.
NOTE The design and installation of an HTMS or its components may be subject to the approval of the national
measurement organization, who will normally have issued a type approval for the design of the HTMS for the particular
service for which it is to be employed. Type approval is normally issued after an HTMS has been subjected to a specific
series of tests and is subject to the HTMS being installed in an approved manner.
Type approval tests may include the following: visual inspection, performance, vibration, humidity, dry heat, inclination,
fluctuations in power supplies, insulation, resistance, electromagnetic compatibility, and high voltage.
5 Selection and installation of hybrid tank measurement system equipment
5.1 General
A hybrid tank measurement system consists of four major components: an automatic level gauge (ALG), an
automatic tank thermometer (ATT), one or more pressure sensors, and a hybrid processor, which stores the
tank parameters and performs calculations. The requirements for these individual components are given in 5.2
to 5.6.
The user should specify whether the HTMS is to be used primarily for standard volume or mass
measurements and the measurement accuracy required for custody transfer.
The user or manufacturer should select the HTMS components and configure the system to meet the
application requirements. The accuracy requirements of the user's application determine the individual
accuracy requirements of the HTMS components.
NOTE Annex A provides an overview of the HTMS theory and calculations. Clause 6 and Annex B provide guidance
and methods to estimate the effects on overall HTMS accuracy of the individual component selection.
5.2 Automatic level gauge
5.2.1 The automatic level gauge (ALG) should be selected based on the intended application(s) of the
HTMS, e.g. for volume-based custody transfer application, or for mass-based custody transfer application, or
both. Likewise, the installation of the ALG should allow the installed accuracy to be suitable for the intended
application(s).
NOTE The naming convention for the pressure sensors (P near the tank bottom, and P in the ullage space) is
1 3
chosen for consistency with ISO 11223-1, which describes hydrostatic tank gauging (see Figure A.1).
5.2.2 The intrinsic accuracy of the ALG, demonstrated by the factory calibration, and the installed accuracy,
demonstrated during field verification, should be as given in Table 1.
Table 1 — Maximum permissible error for ALG
Volume-based custody Mass-based custody
transfer application transfer application
mm mm
Intrinsic accuracy 1 3
Installed accuracy 4 12
The accuracy of the ALG has no effect on the mass calculated above the level where P is located because of
the cancelling effect of density/volume errors. However, the uncertainty of calculated density due to error in
the ALG has an effect on the heel mass (i.e. at levels below location P ). Therefore, the choice of ALG
accuracy in Table 1 for the mass-based custody transfer case is made for the purpose of minimizing error in
heel mass. In addition, by minimizing uncertainty in calculated density, the accuracy provides a means to
independently monitor the performance of the pressure transmitters.
5.2.3 In general, the accuracy of an ALG for an HTMS in a volume-based custody transfer application
should comply with ISO 4266-1 for vertical cylindrical tanks.
5.3 Pressure sensor(s)
5.3.1 The HTMS pressure sensor(s) should be selected in accordance with the uncertainty calculation for
the specific application (see clause 6 and Annex B). The pressure-sensor installation should be in accordance
with the recommendations given in ISO 11223-1. The accuracy requirements of the pressure sensor(s)
depend on the intended application of the HTMS, i.e. for volume-based custody transfer application, or for
mass-based custody transfer application, or both. The maximum permissible errors are given in Table 2.
Table 2 — Maximum permissible errors for pressure sensor(s)
Maximum error of For volume-based custody transfer For mass-based custody transfer
pressure sensor application application
P − Zero error 100 Pa 50 Pa
Linearity error 0,1 % of reading 0,07 % of reading
a
P − Zero error 40 Pa 24 Pa
Linearity error 0,5 % of reading 0,2 % of reading
a
If P is used.
The span of pressure sensor P can be much smaller than the span chosen for pressure sensor P because
3 1
the gauge vapour pressure is typically limited to a maximum of approximately 5 kPa.
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5.3.2 The HTMS pressure sensor(s) should be stable, with precision pressure sensors mounted at specific
locations on the tank shell (or immersed at specific locations above the reference datum plate). HTMS
pressure sensor(s) in atmospheric storage tank applications should be gauge pressure transmitters (one port
opens to atmosphere).
5.3.3 Use of electronic analogue output or digital output depends upon the overall accuracy requirement of
the pressure transmitter for its intended application.
5.4 Automatic tank thermometer (ATT)
5.4.1 The automatic tank thermometer (ATT) should be selected, based on the intended application(s) of
the HTMS, e.g. for volume-based custody transfer application, or for mass-based custody transfer application,
or both. Likewise, the installation of the ATT should allow the installed accuracy to be suitable for the intended
application(s).
5.4.2 The intrinsic accuracy of the ATT, demonstrated by the factory calibration, and the installed accuracy,
demonstrated during field verification, should be as shown in Table 3.
Table 3 — Maximum permissible errors for ATT
Volume-based custody transfer Mass-based custody
application transfer application
Intrinsic accuracy a) as a “system”: 0,5 °C
0,25 °C including sensor,
converter/transmitter/display
b) by components:
0,20 °C for sensor,
0,15 °C for transmitter/
converter/ readout
Installed accuracy 0,5 °C 1,0 °C
5.4.3 In general, the accuracy of an ATT for an HTMS in volume-based custody transfer application should
be as given in ISO 4266-4 for vertical cylindrical tanks.
5.4.4 Depending on the HTMS application and the accuracy requirements, the ATT may be an averaging
ATT consisting of multiple fixed-temperature sensors, a series of spot temperature sensors installed at
appropriate elevations, or a single spot temperature sensor. HTMS designed primarily to compute standard
volumes should use an ATT that provides average temperature. For HTMS designed primarily for measuring
mass, a single point or spot resistance thermometer (RTD) is often considered adequate.
5.4.5 The ATT may, optionally, be used in the calculation of vapour density if multiple elements exist that
can measure vapour temperature independently from the remaining elements that are submerged.
Alternatively, the submerged elements(s) of an ATT may be used for vapour temperature estimation in an
insulated tank.
5.5 Hybrid processor
5.5.1 The hybrid processor may be implemented in various ways, which include a locally mounted
microprocessor, a remote computer, or the user's computer system. The hybrid processor may be dedicated
to a single tank or shared among several tanks.
5.5.2 The hybrid processor receives data from the sensors and uses the data together with the tank and
product parameters to compute the observed density, reference density, mass, observed volume and
standard volume inventories for the product in the storage tank (see Figure A.1). The stored parameters fall
into six groups: tank data, ALG data, ATT data, pressure sensor data, product data and ambient data (see
Table 4).
5.5.3 The hybrid processor may also perform linearization and/or temperature compensation corrections of
the various HTMS components.
5.5.4 All variables measured and computed by the hybrid processor should be capable of being displayed,
printed, or communicated to another processor.
NOTE Computations normally performed by the hybrid processor are given in Annex A.
5.6 Optional sensors
5.6.1 Pressure transmitter
A middle transmitter (P ) may be employed for an alternate (i.e. hydrostatic tank gauge, or HTG) density
calculation for comparison or for alarming purposes, or as a backup density calculation should the ALG
component become inoperative. (See ISO 11223-1 for further information.)
5.6.2 Instrumentation for ambient density determination
5.6.2.1 Ambient air density is a second order term found in the HTMS density calculation. Methods for
determination of ambient air density are not addressed by this International Standard. However, ambient
temperature and pressure sensors may be used for more accurate determination of ambient air density, if
desired.
5.6.2.2 Single measurements of ambient temperature and pressure may be used for all tanks in the same
location.
6 Accuracy effects of HTMS components
6.1 General
The accuracy of each component of the HTMS affects one or more of the measured or calculated parameters.
For certain applications, HTMS may be designed to provide high accuracy of certain parameters, but some
compromise may be accepted with the remaining parameters. For example, if the HTMS is designed primarily
for gross standard volume measurement using the density of the product as measured by the HTMS,
components should be chosen such that the accuracy of the average product density would not affect the
determination of Volume Correction Factor (VCF). (See the example in Table B.6.)
The effects of component accuracy on measured and calculated parameters are given in 6.2 to 6.4. Equations
are given in Annex B to assist the user in determining the magnitudes of errors of spot (i.e. static)
measurement of observed density, mass, and gross standard volume due to uncertainty of each of the HTMS
system primary measurements (level, pressure and temperature).
6.2 Accuracy effects of the ALG
The accuracy of the ALG component and its installation has the most effect on level, observed and reference
density, and observed and standard volume.
Errors in the measured level have little effect on the computed mass because of error cancellation of product
volume and density.
NOTE The mass error cancellation effect is greatest in vertical cylindrical tanks. In spherical or horizontal cylindrical
tanks, the mass error cancellation is somewhat less. The effects of ALG accuracy on mass for various tank geometries
can be predicted using the uncertainty equations in B.3.
6 © ISO 2003 — All rights reserved
If an HTMS is used to determine standard volume for custody transfer, the accuracy of the ALG should meet
the corresponding requirements given in ISO 4266-1. If the HTMS is used primarily for mass or density
determination, ALG accuracy should meet less rigorous requirements than those given in ISO 4266-1 (see
Table 1 for maximum permissible errors for ALG).
6.3 Accuracy effects of the pressure sensor(s)
The accuracy of the pressure sensors (P and P ) directly affects the observed and reference density, and the
1 3
mass. However, errors in P or P have no effect on observed volume, and only a minor effect on standard
1 3
volume.
The overall accuracy of the pressure sensor will depend on both the zero and linearity errors. The zero error is
an absolute error, expressed in a unit of pressure measurement (e.g. pascals, in H O). The linearity error is
typically expressed as percent of reading. At low levels, this zero error is the dominating factor in the
uncertainty analysis. The manufacturer should unambiguously state both the zero and linearity errors (the
zero error expressed in absolute units, the span error in percent of reading) over the anticipated operating
temperature range. This is to enable the user to verify that the error contribution of the pressure sensor to the
overall uncertainty will be acceptable for the required HTMS accuracy (see Annex B). (See Table 2 for
maximum permissible zero and linearity errors.)
The total error in pressure units of a pressure sensor can be calculated by the formula:
U = U + (p ⋅ U )/100
P-total P-zero applied P-linearity
where
U is the total error of pressure sensor, expressed in pascals;
P-total
U is the zero error of pressure sensor, expressed in pascals;
P-zero
p is the pressure as input to the pressure sensor, expressed in pascals;
applied
U is the linearity error of pressure sensor, expressed as percent of reading.
P-linearity
The applied pressure for pressure sensor P (p ) is approximately the sum of the liquid head, the
1 1 applied
vapour head and the maximum setting of the pressure relief valve (see Annex B).
For the P pressure sensor, the vapour pressure is not related to the liquid level, and therefore the maximum
value of the pressure relief valve (i.e. p ) should be taken for p . (See Table 2 for maximum
3 max 3 applied
permissible errors for pressure sensor(s).)
6.4 Accuracy effects of the ATT
The accuracy of the ATT directly affects the reference density and standard volume accuracy. Averaging
temperature measurement is required for accurate determination of reference density or standard volume.
(See ISO 4266-4.)
ATT accuracy has no effect on the observed density in any tank geometry and only minor effects on the mass
determined by an HTMS. For HTMS designed primarily for measuring mass, a single-point or spot
temperature (e.g. RTD) should be considered adequate.
NOTE A temperature error can affect the accuracy of the calculated volume and mass if a thermal expansion
correction is required, because the tank operating temperature is different from the tank calibration reference temperature.
7 HTMS measurement and calculations
7.1 General
When the product level approaches the bottom pressure sensor (P ), the uncertainty of the calculated
(observed) density becomes greater. This is because of both the increasing uncertainties in the ALG level
measurement as a fraction of level, and the increasing uncertainty of the P pressure measurement as a
fraction of liquid head pressure, as level drops. This effect should be considered in how various parameters
are calculated at low product levels.
Depending upon which measurements the user considers as the primary measurement (i.e. standard volume
or mass), and depending upon the characteristics of the product (i.e. uniform or density stratified), two modes
are defined for HTMS measurements and calculations. These HTMS modes (Mode 1 and Mode 2) should be
user-configurable.
7.2 HTMS Mode 1
HTMS Mode 1 is preferable where standard volume is the primary value of concern, and when product density
remains relatively uniform at low levels. When the level is above a predetermined level (h ), Mode 1
min
calculates the average density for the tank contents continuously. Below this h , Mode 1 uses the last
min
calculated reference density (D ) from when the level was falling to reach h .
ref min
Alternatively, below h , D may be manually entered if the product is stratified or if new product is
min ref
introduced into the tank.
Table 5 (method A) and Table 6 (method B) specify the HTMS measurements and calculations required for
Mode 1 at and above h , and below h , respectively.
min min
See Figure 1 for additional clarification of how calculation methods A and B apply to HTMS Mode 1 as the
level changes.
7.3 HTMS Mode 2
HTMS Mode 2 is preferable where product mass is the primary output value of concern. Mode 2 is also
preferable when standard volume is the primary output value and the user expects that a stored reference
density (Mode 1) would not be representative of actual density at low liquid levels (due to stratification or the
introduction of new product).
HTMS Mode 2 does not use an h or store the product density. In this mode, the HTMS calculates the
min
reference density (D ) at all levels above P . However, to ensure that the pressure sensor is always fully
ref 1
submerged, a “P cut-off level” is introduced in this mode. If the product level is at or below this “cut off” level,
the last calculated D is used and is held constant. Above this level, all measurements and calculations are
ref
performed in accordance with method A (Table 5). Below this level, the measurements and calculations follow
method B (Table 6). (See Figure 1 for additional clarification of how calculation methods A and B apply to
HTMS Mode 2 as the level changes.)
8 Commissioning and initial field calibration
8.1 General
All measuring components are normally calibrated at the factory before installation. The process of
commissioning the HTMS is performed before putting the HTMS system in service, and involves not only
calibrations, but also configuration and verification.
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8.2 Initial preparation
8.2.1 Tank capacity table validation
The hybrid processor will normally store sufficient data to reproduce the tank capacity table. These data
should be checked against the tank calibration table.
8.2.2 Establishment of the hybrid reference point
It is essential that the positions of both the P transmitter and the ALG be defined relative to the reference
datum specified in the tank calibration table. For practical purposes, the hybrid reference point is introduced.
The hybrid reference point is referenced to the tank datum by the dimension h . (See Figure A.1.)
o
It is advised that the hybrid reference point be located close to the P pressure transmitter's process
connection, and should be clearly and permanently marked on the tank shell.
The relative position of the hybrid reference point in relation to the tank datum plate (h ) should be accurately
o
measured, recorded, and entered into the hybrid processor. From the hybrid reference point, the elevation of the
pressure sensor effective centre h should be measured. The pressure sensor position in relation to the tank
b
datum plate (z = h + h ) should then be calculated and entered into the hybrid processor. (See Figure A.1.)
o b
NOTE The hybrid reference point can be used for future P transmitter position verification or determination after
reinstallation of the transmitter. This eliminates the need for remeasuring the position of the P transmitter relative to the
tank datum.
8.2.3 HTMS parameter entry
HTMS parameters should be established and entered into the hybrid processor. These parameters include
tank data such as the capacity table, dimensions between hybrid reference point, ALG reference height and
P sensor, the HTMS Mode, the value of h , “P cut off”, ambient data, pressure sensor parameters, ALG
1 min 1
and ATT component parameters, and product parameters. (See Table 4.)
8.3 Initial calibration and verification of HTMS components
8.3.1 General
Each of the HTMS components should be independently calibrated, e.g. the ALG should not be calibrated
using measurements derived from the pressure sensors, and vice-versa.
8.3.2 ALG calibration
The ALG should be field-calibrated in accordance with ISO 4266-1, but using the appropriate tolerance given
in Table 1 of this International Standard.
8.3.3 Pressure sensor calibration and zero adjustment
HTMS pressure sensors are normally factory-calibrated. Except for pressure sensor zero adjustments, no
other adjustments of the pressure sensors are normally practical in the field. The calibration of installed
pressure sensors should be checked using precision pressure calibrators traceable to national standards. If
the pressure sensors are found to be out of specification, they should be replaced.
Zero adjustments of pressure sensors should be carried out using the procedure given in ISO 11223-1.
8.3.4 ATT calibration
The ATT should be calibrated in accordance with ISO 4266-4, but using the appropriate tolerance given in
Table 3 of this International Standard.
8.4 Verification of hybrid processor calculations
Hybrid processor calculations should be checked against manual calculations for verification of proper data
entry.
8.5 Initial field verification of HTMS
8.5.1 General
The final step in commissioning and initial verification of an HTMS system is to verify it against manual
measurements. If manual checks indicate that HTMS measurements do not fall within the tolerances expected
of the system, part or all of the commissioning calibrations and manual verification procedures should be
repeated.
8.5.2 Initial field verification of volume-based HTMS applications
8.5.2.1 The major components of a volume-based HTMS for fiscal/custody transfer application should be
verified as follows:
a) The ALG should be verified in accordance with the procedure and tolerances given in ISO 4266-1.
b) The ATT should be verified in accordance with the procedure and tolerances given in ISO 4266-4.
c) The pressure sensors (including transmitters, if they are separate devices) should be zeroed and verified
for linearity. These verifications should be carried out in situ. Therefore, means should be provided to
read the digital pressure values of these sensors by either a local display, hand-held terminal or separate
computer.
1) For zero adjustment, the transmitter should be isolated from the pressure port vented to atmosphere.
The zero error after this adjustment should be approximately zero.
2) Linearity should be verified using a high-precision pressure calibration reference traceable to national
standards. The linearity verification should be performed at a minimum of two test pressures of
approximately 50 % and 100 % of range. Linearity error should be determined by calculating the
difference between the pressure sensor indication (minus any observed zero error) and the pressure
reference to give a fractional linearity error, which may be converted to a percentage error. The
resulting linearity error should not exceed the maximum linearity error given in Table 2 for any of the
test pressures.
NOTE For high-precision pressure transmitters, it may be difficult or impractical to adjust transmitter linearity under
field conditions.
3) After the sensors/transmitters have been zeroed and verified for linearity, a final check should be
performed to determine if the zero error remains within the accuracy given in Table 2. The zero
reading and linearity error “as left” should be documented.
8.5.2.2 The reference product density determined by the HTMS should also be compared with the
average product density determined by testing of a representative tank sample. Sampling should be
performed in accordance with ISO 3170. The density should be determined in accordance with either
ISO 3675 or ISO 12185.
The density comparison should be performed at a level of approximately (4 ± 0,5) m above P , when HTMS
provides on-line measurement of density, i.e. with a level above h . The difference between the product
min
density given by the HTMS and by the tank sample should be within ± 0,5 % of the reading. If the tank
contents are homogeneous, the uncertainty due to manual sampling will be reduced. In this situation, a more
stringent tolerance (i.e. less than ± 0,5 % of the reading) should be used. This tolerance can be established
using statistical quality control methods.
10 © ISO 2003 — All rights reserved
If the tank content is a pure homogeneous product (e.g. some pure petrochemical liquids), its reference
density can be determined accurately from physical science, and it is well recognized as an accurate
representation of the density of the product, the density by the HTMS can be compared with this reference
density.
NOTE 1 The ± 0,5 % tolerance is based on estimated uncertainty of manual sampling and the repeatability of
laboratory analysis. The uncertainty of manual sampling can vary significantly in tanks with density stratification and will
depend on the location of the gauging access point used for sampling and the procedure actually used.
NOTE 2 The acceptable uncertainty of the HTMS density is determined, based on the impact of the uncertainty on the
volume correction factor, VCF, or correction for the effect of temperature on liquid, CTL.
Alternately, for non-stratified products, if an on-line densitometer is available and has been recently calibrated
against a reference traceable to the national standard, the density measured by the densitometer for a batch
transferred into or out of a tank can be compared with the mean density measured by the HTMS for the batch,
and the above tolerance can be used.
8.5.3 Initial field verification of mass-based HTMS applications
8.5.3.1 The major components of a volume-based HTMS for fiscal/custody transfer application should be
verified as follows.
a) The ALG should be verified in accordance with the procedure given in ISO 4266-1, except that the
tolerance may be relaxed to 12 mm.
b) The ATT should be verified in accordance with the procedure and tolerances given in ISO 4266-4, except
that the tolerance may be relaxed to 1 °C.
c) The pressure sensors (including transmitters, if they are separate devices) affect the accuracy of the
mass measurement and should be zeroed and spanned using a suitable calibration reference (e.g. a
hand-held terminal and a precision pressure calibrator) traceable to the national standard. The calibration
should be performed to determine if the sensors/transmitter remains within the accuracy given in Table 2.
NOTE For high-precision pressure transmitters, it may be difficult or impractical to span the transmitter under field
conditions. Under these circumstances, this procedure cannot be performed.
8.5.3.2 Density comparison of the HTMS should be verified by the method given in 8.5.2.2.
8.5.3.3 The HTMS mass transfer accuracy should be verified using the method given in ISO 11223-1.
NOTE The tolerance given in ISO 11223-1 is for “transfer accuracy” and therefore the verification involves a transfer
of liquid into or out of the tank.
9 Subsequent verification
9.1 General
After commissioning and initial field verification, an HTMS in custody transfer service should be regularly
verified in the field. This subsequent or regular verification is also called “validation”.
Post-commissioning HTMS verification and any necessary recalibrations are given in 9.2 to 9.6.
NOTE Verification differs from calibration in that it generally does not involve correction of the sensors or the HTMS
hybrid processor parameters.
9.2 Objectives
The objectives of regular verification are as follows:
a) to ensure that the performance of HTMS remains within the required accuracy limits; and
b) to allow use of statistical quality control to establish the frequency of recalibration, provided that this is
acceptable to parties involved in custody transfer.
9.3 Adjustment during regular verification
If the verification process identifies that a drift in HTMS performance has occurred exceeding the
predetermined limits, the HTMS should be recalibrated and/or readjusted. Otherwise, no adjustments should
be made during the verification process. The limits should take into account the expected combined
measurement uncertainties of the HTMS, the reference equipment, and the HTMS performance requirements.
9.4 Subsequent verification of HTMS in volume-based custody transfer application
9.4.1 Procedures and tolerances
9.4.1.1 The major components of a volume-based HTMS should be verified as follows.
a) The ALG should be verified in accordance with the procedures and tolerances for subsequent verification
given in ISO 4266-1 (for upright cylindrical tanks).
b) The ATT should be verified in accordance with the procedures and tolerances for subsequent verification
given in ISO 4266-4 (for upright cylindrical tanks).
c) The stability of the pressure sensor/transmitter should be verified as follows.
1) The transmitter zero should be verified in situ. The zero reading (“a
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15169
Première édition
2003-12-01
Pétrole et produits pétroliers liquides —
Détermination du volume, de la masse
volumique et de la masse
d'hydrocarbures contenus dans les
réservoirs cylindriques verticaux à l'aide
de systèmes hybrides de mesurage
Petroleum and liquid petroleum products — Determination of volume,
density and mass of the hydrocarbon content of vertical cylindrical
tanks by hybrid tank measurement systems
Numéro de référence
©
ISO 2003
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 2
4 Précautions générales. 3
4.1 Mesures de sécurité. 3
4.2 Précautions relatives à l'équipement. 3
5 Choix et installation des éléments d'un système hybride de mesurage de réservoir
(SHMR) . 4
5.1 Généralités. 4
5.2 Jaugeur automatique. 4
5.3 Capteur(s) de pression. 5
5.4 Thermomètre automatique de réservoir. 5
5.5 Calculateur du SHMR. 6
5.6 Capteurs optionnels . 6
6 Influence de l'exactitude des éléments d'un SHMR . 7
6.1 Généralités. 7
6.2 Influence de l'exactitude du jaugeur automatique . 7
6.3 Influence de l'exactitude du (des) capteur(s) de pression. 7
6.4 Influence de l'exactitude du thermomètre automatique . 8
7 Mesurages et calculs relatifs à un SHMR. 8
7.1 Généralités. 8
7.2 Mode 1 du SHMR. 8
7.3 Mode 2 du SHMR. 9
8 Mise en service et étalonnage initial sur site. 9
8.1 Généralités. 9
8.2 Préparation initiale. 9
8.3 Étalonnage et contrôle initial des éléments du SHMR. 10
8.4 Vérification des calculs du calculateur du SHMR . 10
8.5 Contrôle initial sur site du SHMR . 10
9 Contrôles suivants. 12
9.1 Généralités. 12
9.2 Objectifs. 12
9.3 Réglages en cours de contrôle périodique . 13
9.4 Contrôles d'un SHMR utilisé pour transferts avec comptage en volume. 13
9.5 Contrôles d'un SHMR utilisé pour transferts avec comptage en masse . 14
9.6 Gestion des dépassements de tolérance observés lors du contrôle périodique d'un SHMR
utilisé pour transferts avec comptage . 15
Annexe A (informative) Aperçu des calculs. 19
Annexe B (informative) Exactitude des mesurages et analyse des incertitudes. 23
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 15169 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 28, Produits pétroliers et lubrifiants, sous-comité
SC 3, Mesurage statique du pétrole.
iv © ISO 2003 — Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 15169:2003(F)
Pétrole et produits pétroliers liquides — Détermination du
volume, de la masse volumique et de la masse d'hydrocarbures
contenus dans les réservoirs cylindriques verticaux à l'aide de
systèmes hybrides de mesurage
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale donne des indications concernant le choix, l'installation, la mise en service,
l'étalonnage et le contrôle des systèmes hybrides de mesurage de réservoir (SHMR). Ces systèmes assurent
le mesurage du niveau, de la masse statique, du volume observé, du volume aux conditions de référence, de
la masse volumique observée et de la masse volumique de référence de pétrole et de produits pétroliers
contenus dans des réservoirs de stockage et impliquant des transactions commerciales ou fiscales. Il revient
à l'utilisateur de décider quel type de mesurage (volume ou masse ou les deux) sera utilisé pour les transferts
avec comptage. Pour cela, la présente Norme internationale comprend une analyse des incertitudes,
accompagnée d'exemples, permettant à l'utilisateur de choisir les éléments convenables d'un SHMR en vue
de l'application prévue.
La présente Norme internationale est applicable aux réservoirs cylindriques verticaux statiques contenant des
hydrocarbures liquides dont la pression de vapeur Reid est inférieure à 103,42 kPa.
La présente Norme internationale n'est pas applicable aux réservoirs sous pression ni aux applications
maritimes.
NOTE 1 Le terme «masse» est utilisé pour indiquer une masse dans le vide (masse vraie). Dans l'industrie pétrolière, il
n'est pas rare d'utiliser la masse apparente (dans l'air) pour les transferts avec comptage. Des indications sont fournies
pour le calcul tant de la masse que de la masse apparente dans l'air (voir Annexe A).
NOTE 2 La méthode de calcul de la présente Norme internationale peut également être appliquée aux réservoirs
présentant d'autres formes dans la mesure où ils ont été jaugés par une méthode reconnue dans l'industrie pétrolière (par
exemple l'ISO 7507). Des exemples d'analyse des incertitudes pour des réservoirs sphériques et cylindriques horizontaux
sont donnés dans l'Annexe B.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 91-1:1992, Tables de mesure du pétrole — Partie 1: Tables basées sur les températures de référence de
15 °C et 60 °F
ISO 1998 (toutes les parties), Industrie pétrolière — Terminologie
1)
ISO 3170:— , Produits pétroliers liquides — Échantillonnage manuel
ISO 3675:1998, Pétrole brut et produits pétroliers liquides — Détermination en laboratoire de la masse
volumique — Méthode à l'aréomètre
1) À publier. (Révision de l'ISO 3170:1988)
ISO 4266 (toutes les parties), Pétrole et produits pétroliers liquides — Mesurage du niveau et de la
température dans les réservoirs de stockage par méthodes automatiques
ISO 7507 (toutes les parties), Pétrole et produits pétroliers liquides — Jaugeage des réservoirs cylindriques
verticaux
ISO 11223-1:1995, Pétrole et produits pétroliers liquides — Mesurage statique direct — Contenu des
réservoirs verticaux de stockage — Partie 1: Mesurage de masse par jaugeage hydrostatique des réservoirs
ISO 12185:1996, Pétrole brut et produits pétroliers — Détermination de la masse volumique — Méthode du
tube en U oscillant
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 1998 ainsi que les
suivants s'appliquent.
3.1
système hybride de mesurage de réservoir (SHMR)
système exploitant le niveau de produit mesuré par un jaugeur automatique, la température du produit
mesurée par un thermomètre automatique de réservoir et la pression statique du liquide mesurée par un ou
plusieurs capteurs de pression
NOTE Ces mesures sont utilisées conjointement à la table de jaugeage du réservoir et aux tables de correction de
volume/masse volumique pour obtenir tout à la fois le niveau, la température, la masse, le volume observé, le volume aux
conditions de référence, la masse volumique observée et la masse volumique de référence.
3.2
calculateur du SHMR
équipement de calcul exploitant les mesures de niveau, de température et de pression du SHMR, conjointement
aux paramètres de réservoir en mémoire, pour calculer tout à la fois la masse volumique, le volume et la masse
3.3
point de référence du SHMR
point marqué de manière inaltérable et bien visible sur la paroi extérieure du réservoir, à partir duquel la (les)
position(s) du (des) capteur(s) de pression du SHMR est (sont) mesurée(s)
NOTE Le point de référence du SHMR est lui-même mesuré par rapport à la plaque de touche.
3.4
erreur de zéro du transmetteur de pression
indication fournie par le transmetteur de pression lorsque aucune différence de pression entre la pression
d'entrée et la pression ambiante ne lui est appliquée.
NOTE Cette valeur est exprimée en une unité de mesure de pression, comme par exemple le pascal.
3.5
erreur de linéarité du transmetteur de pression
écart entre la valeur indiquée par le transmetteur de pression et la pression qui lui est appliquée en entrée
NOTE Il convient de ne pas inclure l'erreur de zéro dans cette valeur. Celle-ci est exprimée en valeur fractionnaire ou
en pourcentage par rapport à la pression appliquée (en fraction ou en pourcentage de l'indication).
2 © ISO 2003 — Tous droits réservés
4 Précautions générales
4.1 Mesures de sécurité
4.1.1 Généralités
Pour la mise en œuvre d'un équipement SHMR, il convient de respecter à la fois les normes ISO, les
réglementations de sécurité locale et nationale en vigueur ainsi que les précautions relatives à la compatibilité
matière. Il convient également de suivre les instructions du fabricant en ce qui concerne l'installation et
l'utilisation de l'équipement. Enfin, il convient d'observer l'ensemble des règlements régissant le travail en
zones dangereuses.
4.1.2 Sécurité mécanique
Les connexions du capteur du SHMR font partie intégrante de la structure du réservoir. Il convient que
l'ensemble de l'équipement SHMR soit en mesure de résister aux conditions de pression, de température, de
fonctionnement et aux conditions environnementales susceptibles d'être rencontrées en service.
4.1.3 Sécurité électrique
Ils est recommandé que tous les éléments du SHMR destiné à être utilisé en zone électriquement classée
soient compatibles avec la classification de la zone concernée et satisfassent aux normes de sécurité
électrique nationales et/ou internationales (par exemple; IEC, CSA, CENELEC, ISO) appropriées.
4.2 Précautions relatives à l'équipement
4.2.1 Il convient que l'équipement SHMR soit capable de résister aux conditions de pression, de température,
de fonctionnement et aux conditions environnementales susceptibles d'être rencontrées en service.
4.2.2 Il convient que tous les éléments et équipements électriques soient certifiés pour la classification de
zone dangereuse correspondant à leur lieu d'installation.
4.2.3 Il convient que des mesures soient prises pour être sûr que toutes les parties métalliques visibles du
SHMR présentent le même potentiel électrique que le réservoir.
4.2.4 Il convient que toutes les parties du SHMR en contact avec le produit ou ses vapeurs soient
chimiquement compatibles avec le produit afin d'éviter à la fois une contamination du produit et une corrosion
de l'équipement.
4.2.5 Il convient que tous les éléments et équipements du SHMR soient maintenus en état de
fonctionnement sûr et il convient de respecter les instructions de maintenance stipulées par le fabricant.
NOTE L'étude et l'installation d'un SHMR ou de ses éléments peuvent être assujetties à homologation par
l'organisme de métrologie national concerné. Celui-ci aura normalement délivré un agrément de type pour la conception
du SHMR pour le service spécifique prévu. Cet agrément de type est normalement attribué après avoir soumis le SHMR à
une série d'essais spécifique et sous condition qu'il ait été installé de manière agréée.
Les essais d'agrément de type peuvent notamment comprendre les essais suivants: examen visuel, fonctionnement,
vibrations, humidité, chaleur sèche, inclinaison, fluctuations de l'alimentation électrique, isolement, résistance,
compatibilité électromagnétique et haute tension.
5 Choix et installation des éléments d'un système hybride de mesurage de
réservoir (SHMR)
5.1 Généralités
Un système hybride de mesurage de réservoir consiste en quatre éléments principaux: un jaugeur
automatique, un thermomètre automatique, un ou plusieurs capteurs de pression et un calculateur qui
contient en mémoire les paramètres du réservoir et réalise les calculs. Les exigences relatives à ces éléments
individuels sont données de 5.2 à 5.6.
Il convient que l'utilisateur spécifie d'abord si le SHMR sera utilisé à la base pour des mesurages de masse ou
de volume aux conditions de référence. Il convient également qu'il spécifie l'exactitude de mesurage requise
pour les transferts avec comptage.
Il convient que l'utilisateur ou le fabricant choisisse les différents éléments du SHMR et configure le système
de manière à répondre aux exigences de l'application. Les exigences d'exactitude relatives à l'application de
l'utilisateur déterminent les exigences d'exactitude pour chacun des éléments du SHMR.
NOTE L'Annexe A expose une vue d'ensemble de la théorie et des calculs du SHMR. L'Article 6 et l'Annexe B
donnent des indications et des méthodes pour estimer les effets du choix des éléments individuels sur l'exactitude globale
du SHMR.
5.2 Jaugeur automatique
5.2.1 Il convient de choisir le jaugeur automatique en fonction de l'application envisagée pour le SHMR, par
exemple pour des transferts avec comptage en volume ou en masse, ou bien pour les deux. En outre, il
convient que l'installation du jaugeur conduise à une exactitude installée adéquate pour l'application prévue.
NOTE Par souci de cohérence, la désignation conventionnelle choisie pour les capteurs de pression (P près du fond
du réservoir et P dans le creux du réservoir) est celle de l'ISO 11223-1 qui traite du jaugeage hydrostatique des
réservoirs (voir Figure A.1).
5.2.2 Il convient que l'exactitude intrinsèque du jaugeur automatique établie lors de l'étalonnage en usine,
ainsi que l'exactitude installée trouvée lors du contrôle sur chantier, correspondent aux valeurs indiquées
dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Erreur maximale permise pour le jaugeur automatique
Transferts avec comptage Transferts avec comptage
en volume en masse
mm mm
Exactitude intrinsèque 1 3
Exactitude installée 4 12
L'exactitude du jaugeur automatique n'a aucun effet sur la masse calculée au-dessus du niveau où se trouve
P en raison de l'effet d'annulation des erreurs de masse volumique/volume. Toutefois, l'incertitude sur la
masse volumique calculée due à l'erreur du jaugeur automatique a une influence sur la masse du talon (aux
niveaux inférieurs à l'emplacement de P ). Pour cette raison, l'exactitude du jaugeur automatique indiquée
dans le Tableau 1 dans le cas de transferts avec comptage en masse, a été choisie de façon à réduire l'erreur
sur la masse du talon. De plus, en réduisant l'incertitude sur la masse volumique calculée, l'exactitude procure
un moyen de suivre indépendamment le fonctionnement des transmetteurs de pression.
5.2.3 En général, Il convient que l'exactitude du jaugeur automatique d'un système SHMR dans le cas de
transferts avec comptage en volume réponde à la norme ISO 4266-1 relative aux réservoirs cylindriques
verticaux.
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5.3 Capteur(s) de pression
5.3.1 Il convient que le (les) capteur(s) de pression du SHMR soit(ent) choisi(s) en fonction du calcul
d'incertitude relatif à l'application spécifique (voir Article 6 et Annexe B). Il convient que l'installation du capteur
de pression soit réalisée conformément aux recommandations données dans l'ISO 11223-1. Les exigences
d'exactitude du (des) capteurs (s) de pression dépendent de l'application prévue pour le SHMR (transferts
avec comptage en volume ou en masse, ou les deux). Les erreurs maximales permises sont indiquées dans
le Tableau 2.
Tableau 2 — Erreurs maximales permises pour le (les) capteur (s) de pression
Erreur maximale Transferts avec comptage en volume Transferts avec comptage en masse
du capteur de pression
P Erreur de zéro 100 Pa 50 Pa
Erreur de linéarité 0,1 % de l'indication 0,07 % de l'indication
a
P Erreur de zéro 40 Pa 24 Pa
Erreur de linéarité 0,5 % de l'indication 0,2 % de l'indication
a
Si un capteur P est utilisé.
L'échelle du capteur de pression P peut être beaucoup plus petite que l'échelle choisie pour le capteur de
pression P du fait que la pression de vapeur relative est en général limitée à un maximum d'environ 5 kPa.
5.3.2 Il convient que les capteurs de pression du SHMR soient stables et précis et installés à des
emplacements précis sur la robe du réservoir (ou immergés à des emplacements précis au-dessus de la
plaque de touche). Il convient que le (les) capteur(s) de pression d'un SHMR pour réservoirs de stockage à
pression atmosphériques soient du type transmetteur de pression relatif (avec une voie ouverte à
l'atmosphère).
5.3.3 L'emploi d'une sortie électronique analogique ou numérique dépend de l'exactitude globale requise
pour le transmetteur de pression dans le cadre de l'application prévue.
5.4 Thermomètre automatique de réservoir
5.4.1 Il convient que le thermomètre automatique du réservoir soit choisi en fonction de l'application
envisagée pour le SHMR, par exemple pour des transferts avec comptage en volume ou en masse, ou pour
les deux. En outre, il convient que l'installation du thermomètre automatique conduise à une exactitude
installée appropriée à l'application prévue.
5.4.2 Il convient que l'exactitude intrinsèque du thermomètre automatique, établie lors de l'étalonnage en
usine, ainsi que l'exactitude installée, montrée lors du contrôle sur site, correspondent à ce qui est indiqué
dans le Tableau 3.
Tableau 3 — Erreurs maximales permises pour le thermomètre automatique
Transferts avec comptage en volume Transferts avec comptage en masse
Exactitude intrinsèque a) du «système»: 0,5 °C
0,25 °C intégrant le capteur, le
convertisseur, le transmetteur et
l'affichage.
b) par élément:
0,20 °C pour le capteur,
0,15 °C pour le transmetteur, le
convertisseur et la lecture
Exactitude installée 0,5 °C 1,0 °C
5.4.3 En général, il convient que l'exactitude du thermomètre automatique d'un SHMR prévu pour des
transferts avec comptage en volume soit telle que donnée dans l'ISO 4266-4 relative aux réservoirs
cylindriques verticaux.
5.4.4 Selon l'application du SHMR envisagée et les exigences de précision, le thermomètre automatique
peut être soit du type à plusieurs capteurs de température fixes effectuant une moyenne, soit une série de
capteurs de température ponctuels installés à des hauteurs appropriées, ou encore un unique capteur de
température ponctuel. Il convient que les SHMR conçus au départ pour calculer des volumes aux conditions
de référence fassent appel à un thermomètre automatique donnant une température moyenne. Pour les
SHMR prévus pour mesurer des masses, un thermomètre ponctuel à résistance électrique est considéré
comme approprié dans la plupart des cas.
5.4.5 Il est possible d'utiliser le thermomètre automatique pour le calcul de la masse volumique des vapeurs,
dans la mesure où la température des vapeurs est mesurée par plusieurs éléments du thermomètre
indépendamment des autres éléments immergés. Néanmoins, dans le cas d'un réservoir calorifugé, les
éléments immergés d'un thermomètre automatique peuvent être utilisés pour estimer la température des
vapeurs.
5.5 Calculateur du SHMR
5.5.1 La mise en place d'un système de calcul pour SHMR peut être réalisée de plusieurs façons: soit au
moyen d'un microprocesseur installé à proximité, soit avec un ordinateur à distance ou encore avec le réseau
d'ordinateurs de l'utilisateur. Le calculateur peut être dédié à un seul réservoir ou utilisé pour en gérer
plusieurs à la fois.
5.5.2 Le calculateur reçoit les données issues des capteurs et les utilise conjointement aux paramètres du
produit et du réservoir pour calculer tout à la fois la masse volumique observée, la masse volumique de
référence, la masse, le volume observé et le volume aux conditions de référence du produit contenu dans le
réservoir (voir Figure A.1). Les paramètres stockés en mémoire se répartissent en six groupes de données:
réservoir, jaugeur automatique, thermomètre, capteur de pression, données du produit et données ambiantes
(voir le Tableau 4).
5.5.3 Le calculateur peut être amené à réaliser des linéarisations et/ou des corrections de température pour
les différents éléments du SHMR.
5.5.4 Il convient que toutes les variables mesurées et traitées par le calculateur puissent être affichées,
imprimées ou transmises à un autre calculateur.
NOTE Les calculs ordinairement réalisés par le calculateur d'un SHMR sont indiqués dans l'Annexe A.
5.6 Capteurs optionnels
5.6.1 Transmetteur de pression
En cas de panne du jaugeur automatique, on peut employer un transmetteur intermédiaire (P ) pour effectuer
un calcul de masse volumique de remplacement (jauge hydrostatique de réservoir, ou JHR) à des fins de
comparaison ou d'alerte ou encore comme calcul de masse volumique de réserve. (Voir l'ISO 11223-1 pour
plus d'informations.)
5.6.2 Appareillage de détermination de la masse volumique de l'air ambiant
5.6.2.1 La masse volumique de l'air ambiant est un terme du second ordre que l'on trouve dans le calcul
de la masse volumique par le SHMR. La présente Norme internationale ne traite pas des méthodes de
détermination de la masse volumique de l'air ambiant. Si cela est souhaité, des capteurs de pression et de
température ambiants peuvent cependant être utilisés en vue d'obtenir une mesure plus exacte de la masse
volumique de l'air.
5.6.2.2 Des mesures uniques de température et de pression ambiante peuvent être utilisées pour
l'ensemble des réservoirs se trouvant sur un même site.
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6 Influence de l'exactitude des éléments d'un SHMR
6.1 Généralités
L'exactitude de chacun des éléments du SHMR a une influence sur un ou plusieurs des paramètres mesurés
ou calculés. Pour certaines applications, les SHMR peuvent être prévus pour donner une grande exactitude à
certains paramètres, au détriment des autres paramètres pour lesquels on doit accepter un certain compromis.
Par exemple, si le SHMR est prévu à la base pour des mesurages de volume brut aux conditions de référence
au moyen de la masse volumique du produit mesurée par le SHMR, il convient que les éléments du système
soient choisis de sorte que l'exactitude de la masse volumique moyenne du produit n'affecte pas la
détermination du coefficient de correction de volume (VCF). (Voir l'exemple du Tableau B.6.)
Les effets de l'exactitude des différents éléments sur les paramètres mesurés et calculés sont décrits de 6.2 à
6.4. Des équations sont données en Annexe B afin d'aider l'utilisateur à déterminer l'importance des erreurs
de mesurage ponctuel (statique) de masse volumique observée, de masse et de volume brut aux conditions
de référence dues aux incertitudes de chacun des mesurages de base (niveau, pression et température) du
système SHMR.
6.2 Influence de l'exactitude du jaugeur automatique
L'influence de l'exactitude du jaugeur automatique est plus importante sur les mesures de niveau, de masse
volumique observée, de masse volumique de référence, de volume observé et de volume aux conditions de
référence.
Les erreurs sur le niveau mesuré auront peu d'influence sur la masse calculée en raison de l'annulation de
l'erreur dans le produit du volume par la masse volumique.
NOTE L'effet de l'annulation des erreurs de masse est plus important dans le cas des réservoirs cylindriques
verticaux. Pour les réservoirs sphériques ou cylindriques horizontaux, cet effet est légèrement inférieur. Pour des formes
diverses de réservoirs, l'influence de l'exactitude d'un jaugeur automatique sur la masse peut être prévue au moyen des
équations d'incertitudes données en B.3.
Lorsque le SHMR est utilisé pour déterminer le volume aux conditions de référence d'un transfert avec
comptage, il convient que l'exactitude du jaugeur automatique réponde aux exigences indiquées tant dans le
Tableau 1 que dans l'ISO 4266-1. Si le SHMR est utilisé en premier lieu pour déterminer la masse ou la
masse volumique, il convient d'adopter des exigences d'exactitudes pour le jaugeur moins rigoureuses que
celles de l'ISO 4266-1 relatives aux transferts avec comptage (voir Tableau 1).
6.3 Influence de l'exactitude du (des) capteur(s) de pression
L'exactitude des capteurs de pression P et P a une influence directe sur la masse volumique observée et de
1 3
référence, et sur la masse. Toutefois, des erreurs de P ou P n'ont aucune influence sur le volume observé
1 3
et seulement un effet mineur sur le volume aux conditions de référence.
L'exactitude globale du capteur de pression dépendra à la fois de son erreur de zéro et de son erreur de
linéarité. L'erreur de zéro est une erreur absolue, exprimée en unité de mesure de pression (par exemple:
pascal, colonne d'eau). L'erreur de linéarité est, en règle générale, exprimée en pourcentage de l'indication.
Aux faibles niveaux, cette erreur de zéro est le facteur dominant dans l'analyse des incertitudes. Il convient
que le fabricant indique clairement les erreurs de zéro et de linéarité (l'erreur de zéro exprimée en unités
absolues et l'erreur d'échelle en pourcentage de l'indication) sur toute la plage de température de
fonctionnement prévue. Ceci afin de permettre à l'utilisateur de vérifier que la contribution de l'erreur du
capteur de pression à l'incertitude globale sera acceptable au regard des exigences d'exactitude du SHMR
(voir Annexe B). (Voir le Tableau 2 pour les erreurs de zéro et de linéarité permises.)
L'erreur totale d'un capteur de pression, exprimée en unité de pression, peut être calculée comme suit:
U = U + (p ⋅ U )/100
P-totale P-zéro appliquée P-linéarité
où
U est l'erreur totale du capteur de pression, exprimée en pascals;
P-totale
U est l'erreur de zéro du capteur de pression, exprimée en pascals;
P-zéro
p est la pression appliquée au capteur de pression, exprimée en pascals;
appliquée
U est l'erreur de linéarité du capteur de pression, exprimée en pourcentage de l'indication.
P-linéarité
La pression appliquée au capteur de pression P (p ) est approximativement égale à la somme de la
1 1appliquée
pression statique du liquide, de la pression de la vapeur et du réglage maximal de la soupape de décharge
(voir Annexe B).
Pour le capteur de pression P , la pression de vapeur n'est pas fonction du niveau de liquide, et de ce fait il
convient d'adopter pour p la valeur maximale de la soupape de décharge (p ). (Voir le Tableau 2
3appliquée 3max
pour les erreurs maximales autorisées pour le(s) capteur(s) de pression.)
6.4 Influence de l'exactitude du thermomètre automatique
L'exactitude du thermomètre automatique a une influence directe sur l'exactitude de la masse volumique de
référence et le volume aux conditions de référence. Pour obtenir une détermination précise de l'une ou l'autre
de ces caractéristiques, il faut procéder par moyennage des mesures de température. (Voir l'ISO 4266-4.)
L'exactitude du thermomètre automatique n'a aucune influence sur la masse volumique observée quelle que
soit la forme du réservoir, et seulement un effet mineur sur la masse déterminée par un SHMR. Pour les
SHMR prévus pour mesurer des masses, un capteur de température ponctuel (par exemple un RTD) convient.
NOTE Lorsqu'une correction pour dilatation est requise en raison d'une température de service du réservoir
différente de sa température de référence de jaugeage, une erreur de température peut affecter à la fois l'exactitude de la
masse et du volume calculés.
7 Mesurages et calculs relatifs à un SHMR
7.1 Généralités
Lorsque le niveau de liquide se rapproche du capteur de pression inférieur (P ), l'incertitude sur la masse
volumique calculée (observée) augmente. Ceci est dû aux incertitudes à la fois sur la mesure de niveau
donnée par le jaugeur automatique et sur la mesure de pression donnée par P qui augmentent au fur et à
mesure de la baisse du niveau. Il convient de prendre en compte cet effet dans la manière de calculer les
différents paramètres aux faibles niveaux de produit.
Selon le type de mesurage prévu par l'utilisateur comme mesurage primaire (volume aux conditions de
référence ou masse), et selon les caractéristiques du produit (homogène ou stratifié), deux modes sont définis
pour les mesurages et les calculs relatifs au SHMR. Il convient que ces deux modes de calcul du SHMR
(mode 1 et mode 2) soient configurables par l'utilisateur.
7.2 Mode 1 du SHMR
Le mode 1 est préférable quand la valeur primaire concernée est le volume aux conditions de référence, et
quand la masse volumique du produit reste relativement homogène aux faibles niveaux. Quand le niveau se
trouve au-dessus d'un niveau prédéterminé (h ), le mode 1 calcule en permanence la masse volumique
min
moyenne du contenu du réservoir. En dessous de ce niveau h , le mode 1 exploite la dernière valeur de
min
masse volumique de référence calculée (D ) au moment où le niveau diminuait pour atteindre h .
ref min
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En variante, au-dessous de h , D peut être entré manuellement si le produit est stratifié ou si un nouveau
min ref
produit est introduit dans le réservoir.
Le Tableau 5 (méthode A) et le Tableau 6 (méthode B) spécifient les mesurages et les calculs requis
respectivement pour le mode 1 à et au-dessus de h et en dessous de h .
min min
Voir la Figure 1 pour des précisions complémentaires et comment les méthodes de calcul A et B s'appliquent
au mode 1 du SHMR en fonction du changement de niveau.
7.3 Mode 2 du SHMR
Le mode 2 est préférable lorsque la masse du produit est la valeur de sortie primaire souhaitée. Le mode 2
est également préférable quand la valeur de sortie primaire est le volume aux conditions de référence et que
l'utilisateur s'attend à ce que la masse volumique de référence en mémoire (mode 1) ne sera probablement
pas représentative de la masse volumique réelle aux faibles niveaux de liquide (en raison d'une stratification
ou de l'introduction d'un nouveau produit).
Le mode 2 ne fait pas appel à une valeur de h ni à l'enregistrement en mémoire de la masse volumique du
min
produit. Dans ce mode, le SHMR calcule la masse volumique de référence (D ) pour les niveaux supérieurs
ref
à P . Toutefois, un «niveau de coupure P » est introduit dans ce mode afin de s'assurer que le capteur de
1 1
pression soit toujours totalement immergé. Si le niveau du produit se trouve à ce «niveau de coupure» ou
sous celui-ci, le dernier D calculé est utilisé et maintenu constant. Au-dessus de ce niveau, tous les
ref
mesurages et les calculs sont effectués conformément à la méthode A (Tableau 5). En dessous de ce niveau,
les mesurages et les calculs suivent la méthode B (Tableau 6). (Voir la Figure 1 pour des explications
complémentaires sur l'application des méthodes de calcul A et B au Mode 2 SHMR en fonction des
changements de niveau.)
8 Mise en service et étalonnage initial sur site
8.1 Généralités
Tous les dispositifs de mesurage sont généralement étalonnés en usine avant leur installation. Le processus
de mise en service du SHMR est réalisé avant de mettre le système en marche. Ce processus comprend non
seulement des étalonnages mais aussi une configuration et un contrôle.
8.2 Préparation initiale
8.2.1 Validation du barème de jaugeage du réservoir
Le calculateur SHMR sera généralement en mesure d'enregistrer en mémoire suffisamment de données pour
pouvoir reproduire le barème de jaugeage du réservoir. Il conviendra de vérifier ces données d'après la table
de jaugeage du réservoir.
8.2.2 Établissement du point de référence du SHMR
Il est essentiel que les positions du transmetteur P et du jaugeur automatique soient définies par rapport au
repère de référence spécifié dans la table de jaugeage du réservoir. Pour des raisons pratiques, il est introduit
un point de référence. Ce point est caractérisé par la distance h le séparant de la plaque de touche du
o
réservoir. (Voir Figure A.1.)
Il est conseillé de situer le point de référence du SHMR tout près de la connexion du transmetteur de pression
P . Il convient de le marquer de façon inaltérable et bien visible sur la paroi du réservoir.
Il convient que la position relative du point de référence du SHMR par rapport à la plaque de touche du
réservoir (h ) soit mesurée exactement, consignée puis entrée dans le calculateur. Il convient que la hauteur
o
du centre effectif du capteur de pression par rapport à ce point de référence du SHMR soit également
mesurée (h ). Il convient que la position du capteur de pression par rapport à la plaque de touche (z = h + h )
b o b
soit alors calculée puis entrée dans le calculateur du SHMR. (Voir la Figure A.1.)
NOTE Le point de référence peut être utilisé pour effectuer une vérification ultérieure de la position du transmetteur
P ou pour déterminer sa position après une réinstallation. Ce point évite d'avoir à remesurer la position du transmetteur
P par rapport à la plaque de touche du réservoir.
8.2.3 Entrée des paramètres du SHMR
Il convient que les paramètres du SHMR soient établis puis entrés dans le calculateur du système. Ces
paramètres comprennent le barème de jaugeage, les distances entre la hauteur de référence du jaugeur
automatique, le capteur P et le point de référence du SHMR, le mode de calcul, la valeur de h , le «point
1 min
de coupure P », les données ambiantes, les paramètres du capteur de pression, les paramètres du jaugeur
automatique et du thermomètre automatique ainsi que les paramètres du produit. (Voir le Tableau 4.)
8.3 Étalonnage et contrôle initial des éléments du SHMR
8.3.1 Généralités
Il convient que chacun des éléments du SHMR soit étalonné de façon indépendante, par exemple il convient
que le jaugeur automatique ne soit pas étalonné en utilisant les mesures obtenues à partir des capteurs de
pression, et vice-versa.
8.3.2 Étalonnage du jaugeur automatique
Il convient que le jaugeur automatique soit étalonné sur site selon l'ISO 4266-1, en prenant en compte les
tolérances appropriées données dans le Tableau 1 de la présente Norme internationale.
8.3.3 Étalonnage et réglage du zéro des capteurs de pression
Normalement, les capteurs de pression pour le SHMR sont étalonnés en usine. Hormis le réglage du zéro, il
n'est généralement pas nécessaire de procéder à d'autres réglages des capteurs de pression sur site. Il
convient que l'étalonnage de capteurs de pression installés soit contrôlé au moyen d'un dispositif
d'étalonnage de pression de précision correspondant à une norme nationale. Si les capteurs de pression ne
répondent pas aux spécifications, il convient de les remplacer.
Il convient d'effectuer le réglage du zéro des capteurs de pression selon la méthode donnée dans
l'ISO 11223-1.
8.3.4 Étalonnage du thermomètre automatique
Il convient d'étalonner le thermomètre automatique selon l'ISO 4266-4, mais en utilisant les tolérances
indiquées dans le Tableau 3 de la présente Norme internationale.
8.4 Vérification des calculs du calculateur du SHMR
Il convient de vérifier les calculs réalisés par le calculateur par des calculs manuels afin de vérifier que les
données entrées sont correctes.
8.5 Contrôle initial sur site du SHMR
8.5.1 Généralités
L'étape finale de la mise en service et du contrôle initial d'un SHMR consiste à le vérifier au moyen de
mesurages manuels. Si les vérifications manuelles démontrent que les valeurs données par le SHMR se
situent hors des tolérances prévues, il convient de recommencer, en partie ou en totalité, les étalonnages de
mise en service ainsi que les vérifications manuelles.
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8.5.2 Contrôle initial sur site d'un SHMR basé sur le volume
8.5.2.1 Il convient que les éléments principaux d'un SHMR prévu pour des transferts avec comptage ou
des applications fiscales soient contrôlés comme suit:
c) Il convient de contrôler le jaugeur automatique selon la méthode et les tolérances indiquées dans
l'ISO 4266-1.
d) Il convient de contrôler le thermomètre automatique selon la méthode et les tolérances indiquées dans
l'ISO 4266-4.
e) Il convient de régler le zéro des capteurs de pression et d'en contrôler la linéarité (y compris les
transmetteurs s'il s'agit de dispositifs distincts). Il convient d'effectuer ces opérations in situ. Pour cela, il
convient de prévoir des moyens pour lire les valeurs numériques de pression données par ces capteurs.
Il peut s'agir soit d'un affichage local, soit d'un terminal mobile ou encore d'un ordinateur à distance.
1) Pour le réglage du zéro, il convient d'isoler le transmetteur du port de pression mis à l'atmosphère. Il
convient que l'erreur de zéro après ce réglage soit proche de zéro.
2) Il convient de contrôler la linéarité au moyen d'un dispositif d'étalonnage de pression de haute
précision correspondant à une norme nationale. Il convient d'effectuer ce contrôle à au moins deux
pressions d'essai à environ 50 % et 100 % de la plage. Il convient de déterminer l'erreur de linéarité
en calculant la différence de pression existant entre l'indication donnée par le capteur de pression
(diminuée de toute erreur de zéro observée) et la pression de référence. Ce cal
...
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