Durchflussmessung während der Tankerentladung

Das an einem Terminal an der Nordsee ankommende Mineralöl beginnt seinen Weg durch die Anlagen an der Tankerlöschbrücke. Sie liegt nahe am Fahrwasser, so dass die Tanker hier problemlos festmachen können, um ihre Ladung umzuschlagen. Für den Umschlag von Mineralöl stehen dem Stand der Technik entsprechende, äußerst leistungsstarke Verladeeinrichtungen, sogenannte Löschköpfe, zur Verfügung.

Am hier genanneten Pier stehen drei Löschköpfe mit einer Gesamtumschlagleistung von 40.000 Kubikmetern Mineralöl pro Stunde zur Verfügung. Die Leistung verteilt sich auf zwei Löschköpfe, mit denen jeweils bis zu 12.000 Kubikmeter pro Stunde umgeschlagen werden können sowie auf einen Löschkopf, mit bis zu 16.000 Kubikmetern Löschleistung pro Stunde. Die Tanker pumpen das Öl mit schiffseigenen Pumpen über die Löschköpfe in das Tanklager, so dass die tatsächliche Löschleistung von der Pumpenkapazität des jeweiligen Tankers abhängt.

Weil aus Sicherheitsgründen eine festgelegte Fördermenge pro Leitung nicht überschritten werden darf, muss der Löschvorgang mit Durchflussmessern überwacht werden. Darüber hinaus können durch die Messung der Löschleistung die Schiffspumpen so geregelt werden, dass Anlagen und Prozess bestmöglich gefahren werden. Nicht zuletzt erlauben Durchflussmessungen eine erste Erfassung der gelöschten Mineralölmengen. Die fiskalisch relevante Mengenmessung erfolgt durch Füllstandsmessungen in den jeweiligen Tanks.

Bislang kommen zur Durchflussmessung Staudrucksonden und Turbinen zum Einsatz, die nicht auf der Löschbrücke selbst, sondern an Land installiert sind. Diese benetzten Messeinrichtungen haben ihre bekannten Schwächen: Sie sind mechanischem Verschleiß ausgesetzt und verfügen nur über eine geringe Messdynamik, d.h. sie messen nur in einem beschränkten Arbeitsbereich genau. Für Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten muss die Rohrleitung geöffnet werden, steht also dem Betrieb zeitweise nicht zur Verfügung. Im Rahmen der Modernisierung der Anlagentechnik suchten die verantwortlichen Ingenieure daher gezielt nach einer besseren Alternative.

Einmal mehr erweist sich die eingriffsfreie Durchflussmessung mit FLUXUS als ideale Lösung. Weil die Clamp-On-Ultraschallsensoren einfach außen auf dem Rohr angebracht werden, sind sie keinerlei Verschleiß durch das innen fließende Medium ausgesetzt. Die Installation erfordert kein Öffnen der Leitung und erfolgt bei laufendem Betrieb. Das akustische Messverfahren ist trägheitsfrei und bietet eine außerordentliche Messdynamik, also hohe Genauigkeit von den geringsten bis höchsten Strömungsgeschwindigkeiten. Dadurch können auch An- und Abfahrvorgänge genau erfasst werden.

Nachdem mit einem portablen FLUXUS Durchflussmesser die grundsätzliche Eignung der Clamp-On-Ultraschalltechnik von FLEXIM für diese Messaufgabe demonstriert wurde, entschieden sich die Verfahrensingenieure des Terminals dazu, zunächst einen der drei Löschköpfe mit FLUXUS zu instrumentieren. Eine besondere Schwierigkeit der Messung liegt darin, dass die Tankerpumpen häufig auch Luft fördern, die als Blasen im Mineralölstrom die Ultraschallsignale stark dämpfen. Diese Herausforderung wurde durch die Verwendung von Ultraschallsensoren, die mit Lamb-Wellen arbeiten, überzeugend überwunden. Um höchste Zuverlässigkeit gewährleisten zu können, wurde die Messung zweikanalig ausgeführt. Zur Erreichung höchstmöglicher Genauigkeit werden zusätzlich die im Prozessleitystem vorliegenden Werte für Dichte und Viskosität des jeweils gelöschten Mineralöls für die Durchflussmessung verrechnet indem sie als Stromsignal in den FLUXUS eingespeist werden.

Die eingriffsfreie Durchflussmessung mit FLUXUS überzeugte auch im Langzeittest. Daher wurden auch die beiden weiteren Löschköpfe in gleicher Weise nachgerüstet. An einem der beiden Löschköpfe wird nicht nur Mineralöl umgeschlagen, sondern auch Raffinerierückstandsprodukte, die gewärmt angelandet und durch eine beheizte und isolierte Leitung zu den Tanks an Land gepumpt werden. Angesichts des hochviskosen Mediums spielt die eingriffsfreie akustische Messung von außen hier erst recht ihre Vorteile aus. Die Clamp-On-Sensoren wurden in die Isolierung integriert.
Sämtliche Messungen wurden im Vergleich zu den Tankfüllstandsmessungen feldkalibriert. Mit Hilfe der genauen und dynamischen Durchflussmessungen soll nun noch ein zusätzliches Sicherheitssystem zur schnellen Erkennung eventueller Leckagen implementiert werden.