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基于質(zhì)量流量計的成品油裝船計量系統(tǒng) 流量計技術(shù)指標(biāo)

時間:2020-07-29    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
錦州石化公司成品油裝船過去一直采用立式金屬罐手工計量和刮板流量計配在線溫度、在線密度測量兩種計量方式。方式一的勞動強度大,人為等因素對測量準(zhǔn)確度的影響較大。另外,由于裝船工藝管線經(jīng)過山坡后再到裝船碼頭,管線比較長、存油多,裝船結(jié)束前按規(guī)定必須自壓裝船,當(dāng)岸罐內(nèi)液位低于管線最高點時,岸罐里的油進不到管線,而管線中的油有一部分裝到船上了,當(dāng)以岸罐計量為準(zhǔn)時,將造成供方油品損失。所以岸罐計量只能作為參考。方式二在理論上可行,但在實際工作中,刮板流量計在測量汽油介質(zhì)時,沒有自潤滑功能,常年運轉(zhuǎn)會造成泄流量逐年增加,根據(jù)在線實液檢定數(shù)據(jù)顯示,最大時誤差已達到-0.5%,無法滿足交接計量的要求。經(jīng)過調(diào)研和論證,提出采用質(zhì)量流量計成品油裝船計量系統(tǒng)替代以往計量方式,并對該系統(tǒng)的設(shè)計及其在實際中的應(yīng)用進行了論述和分析。

一、系統(tǒng)設(shè)計要求

1.符合國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

計量系統(tǒng)的不確定度應(yīng)滿足國家規(guī)定或行業(yè)要求,選用的流量計及其他配套設(shè)備能夠溯源至國家基準(zhǔn),確保計量儀表符合法制計量要求,避免安裝后無法檢定或校準(zhǔn)。成品油裝船流量計系統(tǒng)不確定度為0.25%,滿足《中國石油天然氣股份有限公司煉油與銷售分公司成品油計量管理規(guī)范》第六章第二十六條“采用流量計裝船計量時,以流量計儀表數(shù)為準(zhǔn),發(fā)貨方與承運方共同監(jiān)督計量。流量計須經(jīng)省級以上技術(shù)監(jiān)督局授權(quán)委托、股份公司指定的計量檢測機構(gòu)在線實液檢定合格,系統(tǒng)不確定度優(yōu)于0.35%”的要求。

2.工藝要求

錦州石化公司成品油裝船計量系統(tǒng),瞬時流量為(400~900)t/h,油溫為-30℃~50℃,壓力為(0.1~0.5)MPa的工藝要求:為了能靈活地根據(jù)流量選擇不同的運行臺數(shù),每條管線采用兩臺流量計并聯(lián)的計量回路,使流量計運行在上限流量的60%~80%,以保證流量計的計量準(zhǔn)確性。

3.系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)采用DS600質(zhì)量流量計,成品油裝船流量計計量系統(tǒng)增加了在線實液檢定接口,其原理圖如圖1所示,F(xiàn)1~F6為DN150球閥,F(xiàn)7~F10為DN25閘閥,Y1~Y4為壓力表;Z1~Z2為質(zhì)量流量計,M為在線標(biāo)準(zhǔn)密度計,T1為標(biāo)準(zhǔn)體積管檢定裝置,C1~C4為質(zhì)量流量計支撐。


圖1 系統(tǒng)原理圖

采用體積管法與在線標(biāo)準(zhǔn)密度計配套檢定質(zhì)量流量計的原理是:用體積管法計量流過流量計Z1(或Z2)的流體在標(biāo)準(zhǔn)器處的體積值與密度值,然后計算出標(biāo)準(zhǔn)器測得的質(zhì)量,與流過被檢質(zhì)量流量計質(zhì)量進行比較,達到檢定質(zhì)量流量計的目的,密度采用在線標(biāo)準(zhǔn)密度計測得的數(shù)值。

4.流量計安裝位置

因為質(zhì)量流量計對管線震動、強電磁場以及安裝應(yīng)力敏感,因此,流量計安裝地點應(yīng)盡量遠離泵出口、較大電機等用電設(shè)備。流量計安裝位置還應(yīng)考慮現(xiàn)場安裝及方便專業(yè)人員進行維修作業(yè),并考慮流量計拆卸時計量介質(zhì)排放、收集,以減少環(huán)境污染。

5.背壓控制

計量時由于介質(zhì)飽和蒸汽壓高,質(zhì)量流量計測量管實際流通口徑較小,當(dāng)流速較大及流量計出口端背壓低于介質(zhì)在工況下的飽和蒸汽壓時,在輸送過程中或靜止?fàn)顟B(tài)下極易產(chǎn)生汽化(或氣穴)現(xiàn)象,直觀表現(xiàn)為流量計顯示的密度會明顯低于實際值,在非計量期間有時會產(chǎn)生較大幅度的零點漂移量,因此,應(yīng)考慮流量計出口背壓控制手段,壓力應(yīng)滿足下式要求:

式中:Pm——滿足要求的下限壓力,kPa;Pe——被測量介質(zhì)飽和蒸汽壓,kPa;ΔP1——最大質(zhì)量流量時流量計壓力降,kPa,根據(jù)《流量計操作手冊》給定數(shù)據(jù)選擇或者為流量計實際工作中在最大流量下前后壓力表讀數(shù)差。

流量計出口端是否設(shè)計壓力控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng),取決于被計量介質(zhì)的物性和環(huán)境變化,如果確認被計量介質(zhì)不會出現(xiàn)汽化現(xiàn)象,則沒必要設(shè)計背壓控制設(shè)施。

二、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及處理軟件

1.數(shù)據(jù)采集及計算

數(shù)據(jù)采集主要包括:質(zhì)量流量計累計質(zhì)量(TOT),t;瞬時質(zhì)量流量,t/h;工況密度ρt,kg/m3;工況溫度t,℃。每分鐘采集一次數(shù)據(jù)。

2.軟件計算

軟件計算包括:工況平均密度ρt,kg/m3;工況平均溫度t,℃;油品體積,m3;標(biāo)準(zhǔn)體積V20,m3;根據(jù)人工輸入標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20,kg/m3,自動選擇F值,出庫單油量。其中出庫單油量計算公式為

式中:m——油品在空氣中的凈重量;m末——質(zhì)量流量計末讀數(shù);m初——質(zhì)量流量計初讀數(shù);MF——流量計系數(shù);F——油品空氣浮力修正系數(shù)(見表1);w——裝船損耗率。

表1 空氣浮力修正系數(shù)F

3.軟件實現(xiàn)的功能

數(shù)據(jù)庫管理功能,提供查詢功能(查詢特征值包括品種、日期或船名),歷史曲線功能(包括溫度曲線、密度曲線、質(zhì)量流量曲線),權(quán)限分級管理、打印等功能。

三、系統(tǒng)應(yīng)用

1.曲線實例及分析

圖2為實際某次成品油裝船過程中的瞬時流量、累積流量、溫度、密度曲線。


圖2 瞬時流量、累積流量、溫度、密度曲線

由圖2可以看出裝船流量沒有出現(xiàn)異常情況,裝船開始流量為534.886t/h,裝船過程中流量沒有大的波動,維持在530t/h左右,結(jié)束時流量為505.791t/h,正常裝船過程中沒有發(fā)生停電、停裝等異常情況。通過溫度曲線觀察,油溫平穩(wěn),通過流量計處溫度的平均值為22.6℃,岸罐內(nèi)油溫為22.2℃,長青油18油輪中油溫為22.5℃,岸罐中油溫、船上油溫、通過流量計處的油溫十分接近,溫度最大差值為0.4℃,說明溫度計量沒有問題。對密度曲線觀察,整個裝船過程中密度平穩(wěn),通過流量計處柴油標(biāo)準(zhǔn)密度的平均值為852.5kg/m3,岸罐內(nèi)柴油標(biāo)準(zhǔn)密度為851.7kg/m3,長青油18油輪中標(biāo)準(zhǔn)密度為852.8kg/m3,標(biāo)準(zhǔn)密度最大差值為1.1kg/m3,說明標(biāo)準(zhǔn)密度測量沒有問題。

通過觀察裝船全過程的瞬時流量、累積流量、溫度、密度曲線可知:該系統(tǒng)計量結(jié)果準(zhǔn)確、高效,對處理計量爭議提供了有力的證據(jù)。

2.數(shù)據(jù)對比

新、舊方法數(shù)據(jù)對比相對誤差如表2所示。

表2 新、舊方法數(shù)據(jù)對比相對誤差

表2中的罐量都是在裝船結(jié)束前采用高位罐頂線方式裝船,不存在空管線的問題,罐量是準(zhǔn)確的。表量與罐量的相對誤差由更換前的0.15%減小到-0.10%;表量與船量的相對誤差由更換前的-0.14%減小到-0.05%;興海公司成品油損失也由原來的-0.17%下降到-0.11%。由表2數(shù)據(jù)可知:采用新方法提高了系統(tǒng)自動化程度,降低了人為因素產(chǎn)生的影響,提高了成品油裝船計量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和重復(fù)性。

四、結(jié)束語

通過上述對比數(shù)據(jù)可以看出,采用質(zhì)量流量計后的成品油裝船計量系統(tǒng)不僅提高了自動化程度,從根本上降低了人為因素產(chǎn)生的影響,同時提高了成品油裝船計量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和重復(fù)性,減小了計量誤差。該系統(tǒng)一年為公司減少1560噸成品油的損失,為公司減少損失1014萬元,經(jīng)濟效益可觀。



    電磁流量計直管段長度不夠及處理方法:

    一、讓步法

    所謂讓步法就是對某項指標(biāo)做出讓步,該方法在產(chǎn)品質(zhì)量管理中是普遍使用的。例如在化工生產(chǎn)中,從流程末端流出的產(chǎn)品達不到一級品指標(biāo),但能達到二級品指標(biāo),于是就作二級品入庫銷售,而不是將其報廢,這樣在經(jīng)濟上比較劃算。

    在電磁流量計使用現(xiàn)場,如果直管段長度無論如何也不能滿足要求,流量測量結(jié)果也不是用于貿(mào)易結(jié)算,而是用于一般監(jiān)測或過程控制,可嘗試采用讓步法。

    二、加裝流量調(diào)整器

    流動調(diào)整器可用于減少上游直管段長度。配合性實驗表明,它可以用在任何上游管件的下游。目前在ISO5167正文中只列入2種流動調(diào)整器:19根管束式流動整直器和Zanker流動調(diào)整板,流動調(diào)整器在標(biāo)準(zhǔn)中列有適用的節(jié)流件和阻流件類型以及具體的安裝位置等。

    三、選擇適合型號

    由于各種不同類型的流量計對直管段長度的要求差異懸殊,如果原來所選的流量計直管段要求較長,而且無論如何也滿足不了要求,應(yīng)改選直管段長度要求較低的型號。

    四、對影響值進行評估

    直管段長度不夠時,電磁流量計不確定度增大,是由于管道內(nèi)的速度分布畸變,使得儀表的實際流量系數(shù)與出廠標(biāo)定時的流量系數(shù)不一致。如果按照現(xiàn)場實際的管件種類和直管段長度組裝成一套帶前后管段的流量計,放在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上,標(biāo)定出該臺儀表的流量系數(shù),然后配套使用,并使用此流量系數(shù)計算流量,也就完全排除了直管段長度不夠?qū)y量結(jié)果的影響。





第四屆全國冶金、電力、石油和化工行業(yè)自動化技術(shù)交流論文集

【摘要】本文介紹了質(zhì)量流量計的工作原理及其在液化氣流量測量中出現(xiàn)的問題及其解決方法,問題典型,方法實用可靠,可供設(shè)計及維護、操作人員參考。

關(guān)鍵詞:質(zhì)量流量計;原理;液化氣;氣體;壓力

1 質(zhì)量流量計簡介

流體在旋轉(zhuǎn)的管內(nèi)流動時會對管壁產(chǎn)生一個力,它是科里奧利在1832年研究水輪機時發(fā)現(xiàn)的,簡稱科氏力。質(zhì)量流量計以科氏力為基礎(chǔ),在傳感器內(nèi)部有兩根平行的T型振管,中部裝有驅(qū)動線圈,兩端裝有拾振線圈,變送器提供的激勵電壓加到驅(qū)動線圈上時,振動管作往復(fù)周期振動,工業(yè)過程的流體介質(zhì)流經(jīng)傳感器的振動管,就會在振管上產(chǎn)生科氏力效應(yīng),使兩根振管扭轉(zhuǎn)振動,安裝在振管兩端的拾振線圈將產(chǎn)生相位不同的兩組信號,這兩個信號差與流經(jīng)傳感器的流體質(zhì)量流量成比例關(guān)系。計算機解算出流經(jīng)振管的質(zhì)量流量。不同的介質(zhì)流經(jīng)傳感器時,振管的主振頻率不同,據(jù)此解算出介質(zhì)密度。安裝在傳感器器振管上的鉑電阻可間接測量介質(zhì)的溫度。

質(zhì)量流量計直接測量通過流量計的介質(zhì)的質(zhì)量流量,還可測量介質(zhì)的密度及間接測量介質(zhì)的溫度。由于變送器是以單片機為核心的智能儀表,因此可根據(jù)上述三個基本量而導(dǎo)出十幾種參數(shù)供用戶使用。質(zhì)量流量計組態(tài)靈活,功能強大,性能價格比高,是新一代流量儀表。

質(zhì)量流量計的主要技術(shù)指標(biāo)
(1) 主要參數(shù):
質(zhì)量流量精度: ±0.002×流量±零點漂移
密度測量精度: ±0.003g/cm3
密度測量范圍: 0.5~1.5g/cm3
溫度測量范圍: ±1°C
(2) 傳感器相關(guān)數(shù)據(jù):
環(huán)境溫度: -40~60°C
介質(zhì)溫度: -50~200°C
防爆類型: iBⅡBT3
關(guān)聯(lián)設(shè)備: 配套變送器
(3) 變送器相關(guān)數(shù)據(jù):
工作溫度: 0~60°C
相對濕度: 95%以下
電 源: 220±10%VAC,50Hz或24±5%VDC,40W

2質(zhì)量流量計安裝使用

實例一
為了配合本公司氣體分餾裝置的擴容改造,我公司于1998年初進行了丙烯裝車系統(tǒng)的設(shè)計、施工,其中丙烯流量表采用了太行儀表廠流量計生產(chǎn)的質(zhì)量流量計,裝置開工后,流量計工作一直正常,但其累積量與電子磅計量數(shù)據(jù)有較大偏差。原因分析:
(1) 通過與工藝人員共同探討,排除了液化氣中干氣量超標(biāo)(5%)引起儀表失準(zhǔn)的可能。
(2) 從氣體分餾裝置拆來一套規(guī)格相同的儀表換上觀察,現(xiàn)象不變,排除了流量計損壞的可能。
(3) 為此我們派人去中原油田煉化公司考察,該廠液化氣裝車系統(tǒng)流量儀表均采用質(zhì)量流量計,投用兩年多來,工作一直正常,示值準(zhǔn)確。其工藝流程及儀表安裝與我廠近似,流程圖

該廠特別強調(diào)操作步驟:裝車開始后,先開裝車線上的手閥d,待壓力表c、f示值相等時,再開氣相返回線上的手閥g,而我們原來裝車是,開始就將手閥d、g全部打開,這時裝車線上的壓力比罐車內(nèi)的壓力高許多,這樣就很容易將罐車內(nèi)殘存的一部分丙烯沖回到丙烯罐內(nèi),從而產(chǎn)生計量誤差。經(jīng)過改進操作方法,該系統(tǒng)工作正常,達到了準(zhǔn)確定量裝車,提高工作效率的目的。

實例二

為了配合本公司氣體分餾裝置的改造,我公司于1998年初進行了液化氣脫硫裝置的設(shè)計、施工,其中液化氣出脫硫醇裝置流量表采用了太行儀表廠流量計分廠生產(chǎn)的質(zhì)量流量計裝置開工后,流量計工作一直不正常,具體表現(xiàn)為瞬時流量頻繁回零,同時還顯示夾帶氣體告警碼。原因分析:
(1)通過儀表生產(chǎn)廠家和工藝人員共同探討,排除了液化氣中干氣量超標(biāo)(5%)引起儀表失準(zhǔn)的可能。
(2)氣體分餾裝置拆來一套規(guī)格相同的儀表換上觀察,現(xiàn)象不變,排除了流量計損壞的可能。
(3)又據(jù)觀察,儀表的回零與介質(zhì)壓力有關(guān)。
為此,我們派人去洛陽石化工程公司實驗廠考察,該廠兩套催化裝置液化氣出裝置儀表均采用質(zhì)量流量計,投用兩年多來,工作一直正常,示值準(zhǔn)確。其中一套儀表所測介質(zhì)壓力為1.0MPa,另一套儀表所測介質(zhì)壓力為2.0MPa。其它方面與我廠近似。

我廠液化氣脫硫醇裝置液化氣出裝置壓力為0.6~0.9MPa,經(jīng)觀察,介質(zhì)壓力低于0.75MPa時,儀表瞬時值回零。據(jù)此判斷,0.75MPa即本公司所產(chǎn)液化氣的飽和蒸氣壓(由于數(shù)據(jù)不全,根據(jù)色譜化驗結(jié)果難以計算),在此壓力下,液化氣蒸發(fā)出的氣體量超出了5%(M/M),致使質(zhì)量流量計所顯示的瞬時流量回零。
經(jīng)與工藝、操作人員商討,將質(zhì)量流量計的傳感器安裝于脫硫醇裝置的液化氣進料泵出口,此處介質(zhì)壓力不低于1.3MPa,且壓力穩(wěn)定。改造后,質(zhì)量流量計工作穩(wěn)定,計量準(zhǔn)確,達到了預(yù)期的效果。


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