jak pokonać niedogdności podczas pobierania próbek

jak pokonać niedogdności podczas pobierania próbek

Dr inż.
Włodzimierz R. OSTASZEWSKI
EXPLONAFT Sp. z o.o., Warszawa
JAK POKONAĆ NIEDOGDNOŚCI PODCZAS POBIERANIA PRÓBEK
W artykule przedstawiono podstawowe problemy, błędy i niedogodności powstające podczas pobierania
próbek paliw i olejów w praktyce eksploatacyjnej i procesów kontroli jakości. Zaprezentowano szereg urządzeń
pozwalających na ich ominięcie i usprawnienie procesu pobierania prób.
Każdy wynik badań laboratoryjnych wykonanych w laboratoriach wyposażonych w
najnowocześniejsze urządzenia, posiadających udokumentowany system jakości i najbardziej
doświadczoną załogę, może być z łatwością podważony jeśli próbki do badań nie zostały pobrane
zgodnie z obowiązującymi normami.
Błędy popełnione w trakcie pobierania próbek, badania gęstości i temperatury, pomiarów
ilości osadów i wody na dnie zbiorników itp., prowadzą nie tylko do wyciągania błędnych wniosków
ale także mają swój, najczęściej ujemny, skutek finansowy. Dotyczy to zarówno pobierania próbek
dla celów technicznych (laboratoryjna kontrola jakości), komercyjnych (przyjmowanie towarów,
kontrole graniczne, identyfikacja produktu itp.) jak i eksploatacyjnych. A że mogą to być znaczne
kwoty i ilości produktu przekonali się o tym fachowcy z Mobil’a [1].
Źle pobrana próbka może spowodować przyjęcie do eksploatacji niewłaściwej jakości
produktu. Źle zmierzona gęstość i temperatura prowadzą do przyjęcia innych od rzeczywistych
ilości produktu (szczególnie istotne przy przyjmowaniu paliw lub ropy w dużych ilościach). Źle
zmierzona ilość osadów i/lub wody na dnie zbiornika prowadzi do błędów w odczycie ilości produktu
w zbiorniku (rzeczywista wysokość słupa cieczy jest różna od zmierzonej) oraz do podejmowania
decyzji o czyszczeniu zbiorników w nieodpowiednim czasie, co także może mieć bezpośredni wpływ
na jakość wydawanego paliwa.
Ze znanych autorowi rozwiązań na szczególną uwagę zasługują propozycje francuskiej firmy
AfA SARL. Firma ta od wielu lat specjalizuje się w produkcji urządzeń do pobierania prób, pomiarów
temperatury, gęstości, wysokości słupa cieczy itp. Szczyci się referencjami największych operatorów
rynku produktów naftowych na całym świecie. Przeprowadzone testy polowe, próby w warunkach
laboratoryjnych i zapoznanie się z budową tych urządzeń, wykazały ich dokładnie przemyślaną
konstrukcję, trwałość i niezawodność działania oraz łatwość i prostotę obsługi, no i oczywiście
zgodność z normami ISO. Są zbudowane z materiałów nie iskrzących i nie korodujących, posiadają
odporne na działanie produktów naftowych uszczelnienia (szczelność to także ochrona zdrowia
pobierającego próby i ochrona środowiska naturalnego), a w celu nadania niektórym istotnym
elementom automatyki mechanicznej odpowiedniej trwałości, zastosowano do ich konstrukcji
tytan.
W niniejszym artykule przedstawione zostaną niektóre urządzenia tej firmy pozwalające
na pokonanie typowych problemów występujących podczas pobierania prób płynów
eksploatacyjnych.
W skali międzynarodowej pobieranie prób produktów naftowych regulują nowe normy ISO
3170 i 5555. Komitet Techniczny 222 ds. przetworów naftowych pracuje nad przystosowaniem
polskich norm do wymagań międzynarodowych i w zakresie pobierania prób, podobnie jak i inne kraje
europejskie, mamy jej odpowiednik. Np. we Francji są to normy AFNOR M 07-001 i 60-280. Biorąc
pod uwagę, że znaczna ilość paliw płynnych oraz praktycznie cała ilość ropy naftowej pochodzą z
importu, dostosowanie polskich norm oraz stosowanie urządzeń zgodnych z wymaganiami norm
międzynarodowych staje się koniecznością.
A jak wygląda praktyka eksploatacyjna?
1. POBIERANIE PRÓBEK Z DUŻYCH ZBIORNIKÓW
1.1 Pobieranie próby z określonego poziomu
Jedną z podstawowych form pobierania próbek jest pobieranie z jednego, ściśle określonego
poziomu; zasady obliczania wysokości pobierania próbki określają normy. Dotyczy to zarówno
zbiorników stacjonarnych jak i tych na zbiornikowcach, statkach i okrętach oraz cysternach
kolejowych i samochodowych. Do pobrania próbki służy odpowiednie, opisane we właściwej
normie, naczynie. Pobranie próby, w większości przypadków, polega na opuszczeniu na właściwą
(wynikającą z postanowień normy) wysokość próbopobieralnika przywieszonego do taśmy
metalowej z naniesioną miarą (bardzo często zamiast taśmy stosowany jest sznurek), następnie
otwarciu naczynia (najczęściej poprzez pociągnięcie linki przymocowanej do korka) i wyciągnięciu
napełnionego naczynia.
Dużą niedogodnością tego typu rozwiązania jest sposób otwierania naczynia. W praktyce
bardzo często następuje konieczność mocnego, wielokrotnego szarpania sznurka a czasem wręcz
otwarcie jest zupełnie niemożliwe. Szarpnięcia sznurka powodują „skoki” i „bujanie” naczynia,
a to z kolei wywołuje niepożądane mieszanie, naruszające stan warstwy, z której powinna być
pobrana próba - jest to szczególnie ważne gdy próba ma być pobrana z warstwy przydennej.
Takie niekontrolowane ruchy powodują poderwanie zgromadzonych na dnie zanieczyszczeń,
które następnie dostają się do naczynia i mogą być przyczyną dyskwalifikacji paliwa. Niewłaściwy
sznurek podczas operacji zanurzania, szarpania i wyciągania może emitować włókna do paliwa,
co w przypadku paliw do turbinowych silników lotniczych może być podstawą niedopuszczenia do
eksploatacji.
Kłopoty z otwieraniem naczynia są częstą przyczyną zaniechania stosowania
korków - naczynie zanurza się z otwartym otworem napełniającym. Niejednokrotnie
korek mocowany jest zbyt lekko, co powoduje samoczynne otwarcie naczynia podczas
zanurzania, przed osiągnięciem zamierzonego poziomu. Takie postępowanie powoduje
napełnianie naczynia już podczas zanurzania, a to jest odstępstwem od normy.
Czasem jako naczynie do pobierania prób stosuje się butelkę do pobierania prób
umocowaną w koszyczku metalowym obciążonym różnymi dziwnymi przedmiotami:
kawałkami metali, śrubami, kamieniami a nawet cegłą! Autor był świadkiem tego rodzaju
praktyk. Także zastanawiającym jest sposób przygotowania takiego próbopobieralnika
do kolejnego pobrania próby - w jaki sposób następuje jego czyszczenie (zwłaszcza
obciążników)? To pytanie autor pozostawia bez odpowiedzi...
Na większości lotnisk małych i wojskowych zbiorniki paliw są niewielkie.
Otwory przewidziane do zanurzania naczyń do pobierania prób są z reguły mniejsze
od produkowanych na świecie naczyń! Powoduje to szereg utrudnień. Przede
wszystkim konieczność otwierania włazów, a to z kolei, obok straconego czasu, może
być przyczyną dodatkowego zanieczyszczenia paliwa, zwłaszcza podczas opadów
atmosferycznych.
Wszystkie te trudności mogą być pokonane za pomocą próbopobieralnika
(ze zmodernizowanym korpusem, tak aby spełnione również były potrzeby wojska o
których pisano wyżej), o symbolu katalogowym EP, przedstawionego na fotografii 1.
Korpus próbopobieralnika EP zaopatrzony jest w kilka „zaślepek” (dwie na górze i jedna
na dnie). Pozwala to, poprzez dołączenie odpowiednich urządzeń mechanicznych na
przystosowanie naczynia do założonej funkcji.
Aby możliwym było pobranie próby dokładnie z określonego poziomu, bez
konieczności wyszarpywania korka, do jednego z zaślepionych otworów na górze
naczynia należy dołączyć zdalnie sterowany zawór o symbolu katalogowym CD lub
jego uproszczoną wersję o symbolu CDS. Zawory te pokazano na fotografiach 2 i 3.
Autor uważa, że ze względu na mniej złożoną konstrukcję (i niższą cenę) oraz mniejsze
Fot. 1
prawdopodobieństwo zepsucia przez obsługującego, przy równie dobrym spełnianiu
funkcji, stosowanie zaworu typu CDS jest bardziej uzasadnione.
Zaletą zaworu typu CD jest to, że może on być stosowany także
do sterowania urządzeniem do pobierania prób osadów z dna
zbiornika oraz urządzeniem do pomiarów i wizualizacji stanu
faz w zbiorniku (osady/woda/produkt) a także urządzeniem do
pobierania prób produktów „brudnych”, niebezpiecznych, bardzo
gorących i bardzo lotnych (tu także nadaje się CDS). Otwarcie
zaworu następuje poprzez uderzenie w główkę zaworu specjalnym
obciążnikiem, spuszczanym wzdłuż linki, na której opuszcza się
naczynie do zbiornika. Napełnianie płynem naczynia pomiarowego
oraz wypieranie powietrza następuje oddzielnymi kanałami
Fot. 3
wewnątrz zaworu. Tak więc pobranie próby, o objętości 1 dm3,
następuje dokładnie z zamierzonego poziomu, bez zakłócania
stanu warstwy, w ciągu trzydziestu sekund.
Urządzenie to charakteryzuje się doskonałą szczelnością. Pozwala to
na uniknięcie (jeśli zachodzi taka potrzeba) przelewania pobranej cieczy
Fot. 2
do innego naczynia – próba może być dostarczona do laboratorium w
próbopobieralniku bez ryzyka wycieku.
W razie potrzeby, korzystając z drugiego otworu w górnej tulei zamykającej
korpus naczynia, można zamocować termometr w obudowie ochronnej (fot. 4)
– pozwala to na jednoczesny pomiar temperatury pobieranego produktu.
Proces mycia i czyszczenia także jest niezwykle prosty. Wszystkie elementy
(górna i dolna tuleje zamykające, zaślepki i dodatkowo montowane urządzenia jak:
zawory, termometr w obudowie itp.) są odkręcane bez konieczności stosowania
jakichkolwiek narzędzi, gwarantując łatwą dostępność do wewnętrznych
powierzchni.
Fot. 4
1.2 Pobieranie próby z dna zbiornika
W wielu przypadkach zachodzi konieczność
pobrania próby bezpośrednio z dna lub z
warstwy przydennej zbiornika. Takie typowe
przypadki to: kontrola i pomiar obecności wody
oraz pobieranie prób wody i paliwa celem
stwierdzenia obecności mikroflory w warstwie
wodnej lub na granicy faz.
Typowe próbopobieralniki pozwalają na
pobranie próbek z warstwy co najwyżej (a
właściwie co najniżej) równej wysokości
„położonego” naczynia. Tak więc w przypadkach występowania warstwy wody o wysokości
słupa niższej niż wysokość wlotu „położonego”
Fot. 5 naczynia nie ma możliwości stwierdzenia obecności wody. Podobnie przy ilościach niewiele
większych oraz przy wspomnianych kłopotach z otwieraniem korka próbopobieralnika (mącenie
warstwy) uzyskana informacja może być nieadekwatna do stanu rzeczywistego. Na fotografii
5 pokazano porównanie rezultatów osiągniętych za pomocą kilku różnych próbopobieralników,
podczas pobierania prób ropy naftowej z tego samego zbiornika (zbiornikowiec). Jak widać tylko
jeden z nich - pierwszy z lewej - (urządzenie firmy AfA SARL, typ EP) pozwolił na wykrycie obecności
wody; warto także, przy okazji, zwrócić uwagę na różnice w ilościach pobranego produktu. Nie należy
tu chyba nikogo przekonywać jakie skutki finansowe (zwłaszcza w skali zbiornikowca) i techniczne
może mieć przyjęcie tezy o braku warstwy wodnej na dnie!
Osiągnięcie takiego rezultatu było możliwe dzięki zastosowaniu przystawki (symbol
katalogowy SF) umożliwiającej pobieranie prób bezpośrednio z dna zbiornika, mocowanej w
miejsce zaślepki w dolnej tulei zamykającej
korpus próbopobieralnika (fot. 6a) oraz
odpowiedniego odpowietrznika, wchodzącego
w skład zestawu SF, mocowanego na górnej
tulei (fot. 6b). Próba jest pobierana z warstwy
0 ... 3 mm od dna! Pobranie próby następuje
w chwili gdy końcówka przystawki osiągnie
Fot. 6a
Fot. 6b
dno – otwarcie zaworu następuje pod ciężarem
próbopobieralnika (ugięcie sprężyny). Aby, w przypadku dużych głębokości zbiorników, nie nastąpiło
samoczynne otwarcie zaworu na skutek ciśnienia statycznego, przystawkę wyposażono w sprężynę
o regulowanym stopniu nacisku. Pozwala to na ustawienie bezpiecznego momentu otwarcia – jeden
obrót pierścienia utrzymującego sprężynę na 1 m głębokości zanurzenia.
W przypadku występowania osadów na dnie, które mogłyby być
przyczyną zatkania otworu wlotowego, przystawkę można przedłużyć
o końcówkę (symbol PRO.SF – fot. 7) pozwalającą podnieść wysokość
z której pobierana będzie próba o kolejne 3, 6 i 9 mm od dna. Wybór
wysokości następuje poprzez ustawienie diafragmy w odpowiednie
położenie.
1.3 Pobieranie próby średniej
Istnieją przypadki, że interesuje nas próba średnia
(przekrojowa) charakteryzująca produkt znajdujący się
w zbiorniku; dotyczy to zwłaszcza zbiorników olejowych.
To z pozoru bardzo proste zadanie okazuje się być
skomplikowane w momencie pobierania takiej próby
z dużego zbiornika. W praktyce sprowadza się do
Fot. 7
pobrania kilku próbek z różnych wysokości, ich zlaniu do
większego naczynia i wymieszaniu oraz przekazaniu tak zwanej próby uśrednionej
do badań. Zlewanie i mieszanie na ogół następuje na otwartym terenie, przy
zbiorniku, w aktualnie panujących warunkach atmosferycznych, co może być
przyczyną dodatkowego zanieczyszczenia (chłonięcie wilgoci z otoczenia przez
produkt o niższej od otoczenia temperaturze, kurz, opady atmosferyczne).
Dodatkowe utrudnienia to: różna gęstość i lepkość płynów w zbiornikach,
różna wysokość słupa cieczy, temperatura itp. Firma AfA SARL posiada w swojej
ofercie urządzenie pozwalające na pobranie w pełni reprezentatywnej próby
średniej, niezależnie od właściwości fizykochemicznych cieczy oraz wielkości
zbiornika i stopnia jego napełnienia. Urządzenie to, o symbolu katalogowym EMST
(bez termometru w obudowie ochronnej) lub EMT (z termometrem), pokazano na
fotografii 8. Pozwala ono na pobranie próby średniej przy wysokościach słupa
cieczy od 1 do 40 metrów w ciągu 30 sekund. Widoczny pierścień z otworami
przy końcu korpusu (fot. 8a) służy do ustawienia zakresu głębokości (największy
otwór to zakres od 1 do 10 , średni to 10 do 20 m, najmniejszy to 20 do 40 m).
Napełnianie naczynia następuje poprzez otwory przy jego dnie,
uwalnianie powietrza specjalnym zaworem umieszczonym na
górze. Taka konstrukcja zapewnia równomierny napływ produktu
w czasie swobodnego opadania próbopobieralnika, tak aby nigdy
nie nastąpiło pełne wypełnienie naczynia (pełne napełnienie może
nastąpić w przypadku wolniejszego opuszczania niż swobodne
Fot. 8
opadanie), jest to gwarancją, że ciecz całą drogę napływała
do naczynia (gdy naczynie jest pełne to nigdy nie mamy świadomości w którym
momencie nastąpił koniec napełniania – na początku zanurzania, gdzieś w środku
czy pod koniec?). Po osiągnięciu dna następuje samoczynne zamknięcie, zarówno
Fot. 8a
otworów napełniających jak i odpowietrzającego. W przypadku cieczy bardzo lepkich, może
zaistnieć sytuacja w której opadanie jest na tyle wolne, że nie nastąpi zwolnienie zatrzasku zamka,
wówczas zamknięcie nastąpi samoczynnie w czasie wyciągania.
Kolejnymi zaletami tego urządzenia jest to, że – podobnie jak w przypadku typu EP, można
do niego dołączyć dodatkowe urządzenia (SF, CD, CDS,) co uczyni ten przyrząd także zdolny do
pobierania prób z jednego poziomu lub z warstwy bezpośrednio przydennej na zasadach podanych
powyżej.
Ze względu na podobieństwo konstrukcji próbopobieralników typu EP i EMT (EMST),
wszystkie wcześniej przedstawione zalety typu EP odnoszą się także do EMT (EMST). Bardziej
złożona konstrukcja urządzenia EMT i jego większa uniwersalność wpływają jednak na jego
znacznie wyższą cenę.
1.3 Pobieranie prób z dowolnej przestrzeni zbiornika
Bywają sytuacje, że nie zależy nam na pobraniu próby dokładnie ze ściśle
określonej wysokości – po prostu może nam zależeć na pobraniu próby z pewnej,
wybranej dowolnie przestrzeni. Bywa i tak, że wysokość słupa cieczy jest niższa
od wysokości naczynia do pobierania prób, wtedy jesteśmy praktycznie bezradni
(mówimy cały czas o dużych zbiornikach). Oczywiście można zapuścić przewód
elastyczny podłączony do pompki elektrycznej lub ręcznej, ale wymaga to po
pierwsze posiadania pompki o wymaganej wysokości ssania, po drugie przewodu
i ewentualnie dostępu do zasilania, a po trzecie pobrana próbka pochodzi
wtedy dokładnie z jednego punktu, np. z samego dna i może wcale nie być
wiarygodna.
Urządzenia do pobierania próby z dowolnie wybranej przestrzeni zbiornika
(oznaczenie katalogowe EZ) pokazano na fotografii 9. Podczas opuszczania
próbopobieralnika następuje, na skutek oporu cieczy, uniesienie grzybka i otwarcie
otworów: napełniającego w dnie naczynia i przelewowych w jego górnej części.
Tak więc, w czasie ruchu naczynia ciecz przepływa przez korpus swobodnie.
Zatrzymanie powoduje szczelne zamknięcie otworów i zatrzymanie 1 dm3 cieczy
w próbopobieralniku. Po wyciągnięciu można pobraną próbkę dostarczyć do
laboratorium w próbopobieralniku (np. w sytuacji gdy nie jest pożądane częste
przelewanie: do pomiarów lotności, prężności par, lub
w sytuacjach niesprzyjających warunków atmosferycznych
– obawa przed zanieczyszczeniem) albo też przelać do
butelki po dołączeniu do otworu w dnie króćca wylewowego
o zmniejszonej średnicy wylewu. Króciec ten pozwala na
przelewanie zawartości naczynia bezpośrednio do butelki (lub
innego naczynia) bez strat, zanieczyszczania rąk i środowiska
oraz z ograniczonym kontaktem z otoczeniem. Opróżnienie
naczynia następuje po uniesieniu zaworu grzybkowego
(fotografia 10).
Często drobiazgi dają świadectwo o dobrze
przemyślanej konstrukcji. W tym przypadku uwagę autora
zwróciło ukształtowanie pierścienia dolnego, zamykającego
naczynie, z otworem do jego opróżniania. W czasie
pobierania prób okazało się, że próbopobieralnik można
Fot. 10
swobodnie postawić na brudnej nawierzchni, bez obawy o
zanieczyszczenie produktu w czasie jego przelewania np. do butelki. Odpowiednie
wybranie materiału w pierścieniu nie dopuszcza do styku otworu wylotowego z
zanieczyszczeniami podłoża na którym stawiany może być próbopobieralnik, a
zastosowanie króćca dołączanego do otworu wylewowego zapobiega wymywaniu
ewentualnie przyklejonych zanieczyszczeń.
Fot. 9
Szczególną cechą tego urządzenia jest możliwość pobrania próby z kilkunastocentymetrowej
nawet warstwy cieczy na dnie zbiornika. Pobranie próby (o pełnej objętości naczynia!!!), nawet jeśli
jest ono zanurzone poniżej jego 1/3 wysokości, następuje po kilkukrotnym szarpnięciu naczyniem
(góra-dół), tak aby nie nastąpiło wynurzenie końca. Szybkość i łatwość z jaką następuje pełne
napełnienie naczynia, przy jego, jak widać nieskomplikowanej budowie i przy jego niepełnym
zanurzeniu wzbudziła niekłamane zdziwienie zarówno w czasie prezentacji na Targach LUBRISHOW
jak i podczas pokazu dla MON i służb granicznych.
W przypadku zbiorników o bardzo małych otworach umożliwiających pobieranie prób
(znane są przypadki gdy średnica takiego otworu wynosi 20 mm) i bez możliwości otwarcia włazu,
zwykłe próbopobieralniki nie nadają się do zastosowania – sytuacja taka dotyczy niektórych typów
podziemnych zbiorników paliwa. Wówczas można zastosować zestaw składający się z rurek
łączonych szeregowo o średnicy zewnętrznej 14 mm, naczynia przelewowego i pompki (oznaczenie
katalogowe: SC). Łącząc odpowiednią ilość rurek można pobierać próby poprzez niewielkie otwory
z żądanej głębokości.
1.4 Urządzenia wspomagające
Pobranie próbki wymaga zanurzenia naczynia na żądaną głębokość.
W przypadku pobierania próbek z określonej normami wysokości niezbędną
jest informacja o wysokości słupa cieczy, głębokości zbiornika, ewentualnie o
wysokości warstwy osadów i wody.
Urządzeniami doskonale wspomagającymi zanurzanie próbopobieralników na właściwą głębokość są specjalnej konstrukcji trzy typy kołowrotków
(oznaczenie katalogowe DER1, 2, 3 – fot. 11). Wyposażone są one w nie iskrzącą
linkę stalową o długości do 40 metrów, licznik o dokładności 1⁄4 m,
z możliwością wyzerowania na dowolnej wysokości opuszczenia
(np. na granicy faz powietrze-paliwo), automatyczną blokadę
kołowrotka w przypadku oderwania ręki od korby (przypadkowe
wypuszczenie, konieczność wykonania dodatkowej operacji
itp.) oraz wygodny uchwyt. Typ 2 posiada dodatkowo blokadę i
spust ciężarka otwierającego zawory typu CD (CDS) oraz listwy
umożliwiające położenie kołowrotka nad otworem do pobierania
prób. Typ 3 przeznaczony jest do pobierania prób ze zbiorników
Fot. 11
z poduszką gazową pod ciśnieniem. Zdaniem autora najbardziej
przydatnym do typowych operacji jest kołowrotek typ 2.
Inne proste urządzenie, z homologacją CEE klasa II, to taśma (czarna lub
żółta, 10, 20 lub 30 m) z podziałką, na zwijaczu, obciążona skalowanym, stalowym
lub brązowym ciężarkiem, uziemiana. Podziałka na ciężarku, po jego pokryciu pastą
wodoczułą, pozwala na pomiar ilości wody. W przypadku niektórych produktów
wymagane jest naniesienie na taśmę specjalnych past koloryzujących, umożliwiających
odczyt poziomu zanurzenia.
Niezwykle ważną, ze względów technicznych i finansowych, jest informacja
o ilości osadów i wody na dnie zbiornika. Szczególnego znaczenia nabiera to w
eksploatacji i podczas rozliczania przy wydawaniu produktów ze zbiornikowców. Tu
każdy milimetr ma swój potężny wymiar finansowy.
AfA SARL ma w swojej ofercie specjalne urządzenie (oznaczenie katalogowe:
VIP) do wizualizacji stanu warstwy przydennej (60 cm) oraz pomiaru wysokości osadów
i wody (fot. 12). Urządzenie to posiada dopuszczenie francuskiego ministerstwa
gospodarki i finansów oraz certyfikat Lloyd’s Register of Shipping zezwalające na
stosowanie go do rozliczeń.
Próbnik zapuszcza się (np. z wykorzystaniem kołowrotka DER) na dowolną
wybraną głębokość (także na samo dno) z otwartym zaworem zamykającym,
Fot. 12
umieszczonym na końcu przeźroczystej, skalowanej (podziałka 1 mm) rurki pomiarowej,
stanowiącej jednocześnie naczynie. Zamknięcie zaworu następuje poprzez spuszczenie ciężarka
po lince na której „wisi” VIP i uderzenie w główkę dołączanego do górnej części urządzenia CD
(CDS nie nadaje się). Na fotografii 13 pokazano próbkę ropy naftowej, pobranej z dna zbiornikowca,
z wyraźnie oddzielonymi fazami: osady, woda, ropa.
W gospodarce morskiej zbiorniki po zużyciu lub rozładowaniu paliwa (ropy), ze względów
bezpieczeństwa, uzupełniane są tzw. wodą balastową. Przed kolejnym napełnieniem zbiorników
zachodzi konieczność zrzucenia wody balastowej. Odpowiednie przepisy regulują ile milimetrów
produktu może znajdować się na powierzchni zrzucanej wody balastowej (ochrona środowiska);
łamanie tych przepisów naraża armatora na poważne straty finansowe. Urządzenie VIP po
wyposażeniu go w specjalny pływak (oznaczenie katalogowe FLO.VIP) umożliwia dokonanie
takiego pomiaru i posiada certyfikat Lloyd’s Register of Shipping.
Pomiar ilości produktu to nie tylko zmierzenie jego wysokości w zbiorniku – to także
konieczność zbadania jego gęstości i temperatury. Zwykle pomiar polega na pobraniu próbki
produktu, przelaniu do cylindra pomiarowego, umieszczeniu termoareometru i odczytaniu gęstości
i temperatury. Podczas wyciągania i przelewania produktu następuje zmiana temperatury w wyniku
różnic temperatur produktu położonych w niższych i wyższych warstwach w zbiorniku, na skutek
różnicy temperatury produktu i otoczenia (zwłaszcza w czasie przelewania), w wyniku wkładania
termoareometru o innej temperaturze niż produkt. Innym niekorzystnym zjawiskiem
jest odparowanie lekkich frakcji (produkty lotne). Dokonane w takich warunkach
pomiary obarczone są większym błędem co powoduje powstawanie jeszcze
większych błędów przy przeliczaniu gęstości na temperaturę normatywną. Prowadzi
to w rezultacie do powstawania znacznych różnic w ilościach deklarowanych i
zmierzonych produktu.
Ciekawie tu prezentuje się zestaw firmy AfA SARL o oznaczeniu katalogowym
EDT, pokazany na fotografii 13. Umieszczenie areometru i termometru w przeźroczystym naczyniu, wykonanym z materiału będącym izolatorem, z otworem
poziomującym, gwarantującym pobranie zawsze jednakowej i właściwej ilości
produktu pozwala na uniknięcie opisanych wyżej niedogodności. Obudowa wykonana
z tworzyw sztucznych sama jest odporna na stłuczenie i chroni przed stłuczeniem
zarówno termometr jak i areometr (jakże często szklane cylindry pomiarowe
i termoareometry tłuką się...). Co więcej, w czasie przypadkowego
przewrócenia urządzenia, tylko niewielka ilość produktu wyleje się przez
otworek przelewowy, co po podniesieniu nadal umożliwia dokonanie
pomiaru, a środowisko zostanie zanieczyszczone tylko w minimalnym
stopniu. W przypadku klasycznych metod cały proceder pobierania próbki i
Fot. 13
dokonywania pomiaru musi zostać powtórzony a litr produktu wnika do
otoczenia...
Do pomiarów temperatury można zastosować
specjalny termometr w obudowie chroniącej przed
stłuczeniem (rys. 1). Ciekawym pomysłem jest
zastosowanie specjalnego zbiorniczka na ciecz
wokół końcówki pomiarowej. Taka warstwa izolacyjna
produktu, ze względu na większą bezwładność
cieplną, pozwala na uniknięcie niepożądanych
zmian temperatury w czasie wyciągania termometru
i odczytu temperatury.
Dla służb, których zadaniem jest wykonywanie
„lotnych” kontroli, w różnych warunkach i różnych
miejscach (służby graniczne, wojsko, laboratoria
niezależne, kontrola jakości na terenie dużych Rys. 1
zakładów i składów itp.) dobrym rozwiązaniem jest
skompletowanie niezbędnych urządzeń w zestaw walizkowy.
2. POBIERANIE PRÓB Z MAŁYCH OPAKOWAŃ
Większość cieczy eksploatacyjnych, w tym zwłaszcza olejów smarowych, dostarczana
jest odbiorcom w beczkach o pojemności od kilkudziesięciu do 215 litrów albo w kontenerach
o pojemności kilkuset litrów. Do wymogu prawidłowego pobrania prób musi się przyzwyczaić
zarówno dostawca (importer), który zazwyczaj zobowiązany jest przedstawić certyfikat (orzeczenie
laboratoryjne), co raz częściej polskiej placówki badawczej, jak i odbiorca (użytkownik), który także
czasem potrzebuje potwierdzenia jakości posiadanego produktu (np. sprawdzenie przydatności
produktu po jego długotrwałym przechowywaniu), nie mówiąc już o laboratoriach niezależnych
świadczących usługi kontroli jakości, bądź działach kontroli jakości u producentów płynów
eksploatacyjnych.
W przypadku tego rodzaju płynów eksploatacyjnych najczęściej potrzebna jest tzw. próba
średnia (przekrojowa). Jak zauważył autor, pobieranie prób z beczek, kanistrów, kontenerów itp.
opakowań to najczęściej „radosna twórczość” pobierających. Pobierający próbki posługują się
bardzo różnymi „urządzeniami”. Najczęściej są to rurki z tworzyw sztucznych zanurzane do beczki;
pobranie próby polega na zassaniu (ustami, gruszką a niekiedy pompką) i wytworzeniu lewara. Ciecz
wolniej lub szybciej, zależnie od lepkości, spływa do naczynia do pobierania prób. W tym czasie
może nastąpić zawilgocenie, zanieczyszczenie kurzem, a w przypadku cieczy lotnych odparowanie
lżejszych frakcji. Ale najważniejszą wadą tej grupy urządzeń do pobierania prób jest to, że nie ma
możliwości pobrania próby średniej – pobieranie następuje bowiem z jednego poziomu.
Innym sposobem jest pobieranie prób za pomocą rurek metalowych, na
zasadzie pipety. Autor wielokrotnie zmuszony był korzystać w czasie pobierania porób
olejów dostarczanych dla MON. Jego działanie polega na powolnym zanurzeniu
próbopobieralnika do beczki, tak aby nóżkami znajdującymi się na końcu rury dotknąć dna,
następnie zatkaniu palcem otworu odpowietrzającego znajdującego się w górnej części
urządzenia i wyciągnięciu za „uszy” przymocowane do obudowy. W trakcie wielokrotnego
pobierania prób autorowi nigdy nie udało się wyciągnąć pełnej objętości – zawsze podczas
wyciągania znaczna część płynu uciekała. Napełnienie butelki o pojemności 1 l wymagało
kilkukrotnego zanurzania – nigdy też nie było pewności z której warstwy tak naprawdę
pochodził pobrany olej, a wcelowanie w dziurkę od butelki graniczyło z cudem. Dla
technika o niskim wzroście wyciągnięcie rury w ten sposób aby ciągle była ona zatkana
i skierowanie otworu wylotowego nad dziurkę od butelki było praktycznie niewykonalne.
Ociekający zewnętrzną stroną i ulatujący z wewnątrz olej brudził ręce (a często i ubranie),
beczki, naczynie do pobierania prób i otoczenie. Ociekający na zewnątrz olej łączył się ze
strugą wewnętrzną (próbką właściwą), co mogło – zwłaszcza w przypadku niekorzystnych
warunków w otoczeniu (kurz, wilgoć itp.) – powodować dodatkowe zanieczyszczenie
próbki. Podkładanie papierów, folii itp. jakby nie rozwiązuje problemu z punktu widzenia
ochrony środowiska. Problem ociekania i zanieczyszczania dotyczy również wszystkich
odmian urządzeń typu lewar.
Godnym polecenia i pozbawionym wyżej wymienionych wad urządzeniem jest
próbopobieralnik oznaczony symbolem katalogowym EF (fot. 14). Produkowany jest
w dwóch długościach: 105 i 120 cm. Ten dłuższy może być wykorzystywany także do
pobierania prób z kontenerów. Rura zewnętrzna może być wykonana ze stali lub szkła
(wówczas możliwa jest obserwacja stanu próbki – woda, zawiesina, zanieczyszczenia
mechaniczne, rozwarstwienia). Dla praktyki codziennej stalowa obudowa wydaje się być
bezpieczniejsza – unika się możliwości zbicia.
Urządzenie zaopatrzone jest w specjalny, zatrzask sterowany elementami
umieszczonymi w jego górnej części. Zatrzask jest jednocześnie tłoczyskiem połączonym
prętem z główką. Pozwala to na szczelne zamknięcie wylotu po dotarciu do dna (brak
wycieków podczas wyciągania) oraz wypróżnienie specjalnym otworem umieszczonym w
jednym z górnych pierścieni poprzez wyciągnięcie tłoczyska. W ten sposób jednocześnie
następuje całkowite oczyszczenie przestrzeni wewnętrznej (gotowość do pobierania
następnej próby). Na zewnątrz rury znajduje się pierścień zgarniający o tak dobranym Fot. 14
wymiarze, aby nastąpiło przykrycie otworu beczki w czasie pobierania próby – zabezpiecza to
zawartość beczki przed kontaktem z otoczeniem (kurz, opady). Podczas wyciągania urządzenia
następuje zgarnięcie produktu z powierzchni zewnętrznej rury – produkt ścieka do beczki (brak
strat i zanieczyszczenia), a urządzenie, praktycznie suche, może być (bez niebezpieczeństwa
zabrudzenia siebie i otoczenia) przeniesione w dowolne miejsce celem opróżnienia. Przekonali się
o tym uczestnicy pokazu zorganizowanego w Wojskowym Ośrodku Badawczo-Rozwojowym Służby
MPS oraz choćby użytkownicy jak Castrol i Total.
* * *
Wdrażane coraz powszechniej systemy sterowania jakością serii ISO 9000 oraz systemy
zarządzania środowiskiem ISO 14000 stają się wizytówkami przedsiębiorstw. Posiadane certyfikaty
są powodem do dumy, są też gwarantem jakości i solidności firmy. Wymagają też stosowania
nowoczesnych, spełniających odpowiednie wymagania jakościowe i środowiskowe, urządzeń. Ceny
nowoczesnych urządzeń do pobierania prób, choć na pierwszy rzut oka wydają się być wysokie, są
porównywalne na przykład ze stratami normatywnymi przy rozładunku pociągu, są nieporównywalnie
niższe od strat powstających przy błędach pomiarowych podczas badania gęstości, temperatury,
wysokości słupa cieczy czy też ilości wody lub osadów (w odniesieniu do dużych pojemności).
Niewymierną korzyścią jest ochrona zdrowia pracownika i ochrona środowiska naturalnego, trudno
też oszacować aspekty techniczne prawidłowej oceny jakości płynów eksploatacyjnych. Czas
„partyzantki” już minął ...
Różne urządzenia firmy AfA znalazły zastosowania w Wojsku Polskim, u Operatora
Logistycznego Paliw Płynnych, w niektórych rafineriach, służbach celnych, instytutach
badawczych.