基于質(zhì)量流量計(jì)的成品油裝船計(jì)量系統(tǒng)

 過去一直采用立式金屬罐手工計(jì)量和刮板流量計(jì)配在線溫度、在線密度測量兩種計(jì)量方式。方式一的勞動(dòng)強(qiáng)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)液位低于管線點(diǎn)時(shí)，岸罐里的油進(jìn)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(jì)量為準(zhǔn)時(shí)，將造成供方油品損失。所以岸罐計(jì)量只能作為參考。方式二在理論上可行，但在實(shí)際工作中，刮板流量計(jì)在測量汽油介質(zhì)時(shí)，沒有自潤滑功能，常年運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成泄流量逐年增加，根據(jù)在線實(shí)液檢定數(shù)據(jù)顯示，時(shí)誤差已達(dá)到-0.5%，無法滿足交接計(jì)量的要求。經(jīng)過調(diào)研和論證，提出采用質(zhì)量流量計(jì)成品油裝船計(jì)量系統(tǒng)替代以往計(jì)量方式，并對該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行了論述和分析。 

  一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 

1.符合國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 

計(jì)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(jì)及其他配套設(shè)備能夠溯源至國家基準(zhǔn)，確保計(jì)量儀表符合法制計(jì)量要求，避免安裝后無法檢定或校準(zhǔn)。成品油裝船流量計(jì)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(jì)量管理規(guī)范》第六章第二十六條“采用流量計(jì)裝船計(jì)量時(shí)，以流量計(jì)儀表數(shù)為準(zhǔn)，發(fā)貨方與承運(yùn)方共同監(jiān)督計(jì)量。流量計(jì)須經(jīng)省級以上技術(shù)委托、股份公司的計(jì)量檢測機(jī)構(gòu)在線實(shí)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 

成品油裝船計(jì)量系統(tǒng)，瞬時(shí)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(yùn)行臺(tái)數(shù)，每條管線采用兩臺(tái)流量計(jì)并聯(lián)的計(jì)量回路，使流量計(jì)運(yùn)行在上限流量的60%~80%，以保證流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性。 

  3.系統(tǒng)設(shè)計(jì) 

系統(tǒng)采用DS600質(zhì)量流量計(jì)，成品油裝船流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)增加了在線實(shí)液檢定接口，其原理圖如圖1所示，F1~F6為DN150球閥，F7~F10為DN25閘閥，Y1~Y4為壓力表；Z1~Z2為質(zhì)量流量計(jì)，M為在線標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)，T1為標(biāo)準(zhǔn)體積管檢定裝置，C1~C4為質(zhì)量流量計(jì)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(jì)配套檢定質(zhì)量流量計(jì)的原理是：用體積管法計(jì)量流過流量計(jì)Z1（或Z2）的流體在標(biāo)準(zhǔn)器處的體積值與密度值，然后計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)器測得的質(zhì)量，與流過被檢質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量進(jìn)行比較，達(dá)到檢定質(zhì)量流量計(jì)的目的，密度采用在線標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)測得的數(shù)值。 

  4.流量計(jì)安裝位置 

因?yàn)橘|(zhì)量流量計(jì)對管線震動(dòng)、強(qiáng)電磁場以及安裝應(yīng)力敏感，因此，流量計(jì)安裝地點(diǎn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離泵出口、較大電機(jī)等用電設(shè)備。流量計(jì)安裝位置還應(yīng)考慮現(xiàn)場安裝及方便專業(yè)人員進(jìn)行維修作業(yè)，并考慮流量計(jì)拆卸時(shí)計(jì)量介質(zhì)排放、收集，以減少環(huán)境污染。 

5.背壓控制 

計(jì)量時(shí)由于介質(zhì)飽和蒸汽壓高，質(zhì)量流量計(jì)測量管實(shí)際流通口徑較小，當(dāng)流速較大及流量計(jì)出口端背壓低于介質(zhì)在工況下的飽和蒸汽壓時(shí)，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(jì)顯示的密度會(huì)明顯低于實(shí)際值，在非計(jì)量期間有時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大幅度的零點(diǎn)漂移量，因此，應(yīng)考慮流量計(jì)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——質(zhì)量流量時(shí)流量計(jì)壓力降，kPa，根據(jù)《流量計(jì)操作手冊》給定數(shù)據(jù)選擇或者為流量計(jì)實(shí)際工作中在流量下前后壓力表讀數(shù)差。 

流量計(jì)出口端是否設(shè)計(jì)壓力控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng)，取決于被計(jì)量介質(zhì)的物性和環(huán)境變化，如果確認(rèn)被計(jì)量介質(zhì)不會(huì)出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，則沒必要設(shè)計(jì)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(jì)算 

數(shù)據(jù)采集主要包括：質(zhì)量流量計(jì)累計(jì)質(zhì)量（TOT），t；瞬時(shí)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(jì)算 

軟件計(jì)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(dòng)選擇F值，出庫單油量。其中出庫單油量計(jì)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(jì)末讀數(shù)；m初——質(zhì)量流量計(jì)初讀數(shù)；MF——流量計(jì)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(shí)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(shí)例及分析 

圖2為實(shí)際某次成品油裝船過程中的瞬時(shí)流量、累積流量、溫度、密度曲線。

 
圖2 瞬時(shí)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(dòng)，維持在530t/h左右，結(jié)束時(shí)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(jì)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(jì)處的油溫十分接近，溫度差值為0.4℃，說明溫度計(jì)量沒有問題。對密度曲線觀察，整個(gè)裝船過程中密度平穩(wěn)，通過流量計(jì)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(shí)流量、累積流量、溫度、密度曲線可知：該系統(tǒng)計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確、高效，對處理計(jì)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(dòng)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(jì)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(jì)后的成品油裝船計(jì)量系統(tǒng)不僅提高了自動(dòng)化程度，從根本上降低了人為因素產(chǎn)生的影響，同時(shí)提高了成品油裝船計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和重復(fù)性，減小了計(jì)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(jì)效益可觀。