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基于质量流量计的成品油装船计量系统 流量计技术指标

时间:2020-07-29    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
锦州石化公司成品油装船过去一直采用立式金属罐手工计量和刮板流量计配在线温度、在线密度测量两种计量方式。方式一的劳动强度大,人为等因素对测量准确度的影响较大。另外,由于装船工艺管线经过山坡后再到装船码头,管线比较长、存油多,装船结束前按规定必须自压装船,当岸罐内液位低于管线最高点时,岸罐里的油进不到管线,而管线中的油有一部分装到船上了,当以岸罐计量为准时,将造成供方油品损失。所以岸罐计量只能作为参考。方式二在理论上可行,但在实际工作中,刮板流量计在测量汽油介质时,没有自润滑功能,常年运转会造成泄流量逐年增加,根据在线实液检定数据显示,最大时误差已达到-0.5%,无法满足交接计量的要求。经过调研和论证,提出采用质量流量计成品油装船计量系统替代以往计量方式,并对该系统的设计及其在实际中的应用进行了论述和分析。

一、系统设计要求

1.符合国家和行业标准

计量系统的不确定度应满足国家规定或行业要求,选用的流量计及其他配套设备能够溯源至国家基准,确保计量仪表符合法制计量要求,避免安装后无法检定或校准。成品油装船流量计系统不确定度为0.25%,满足《中国石油天然气股份有限公司炼油与销售分公司成品油计量管理规范》第六章第二十六条“采用流量计装船计量时,以流量计仪表数为准,发货方与承运方共同监督计量。流量计须经省级以上技术监督局授权委托、股份公司指定的计量检测机构在线实液检定合格,系统不确定度优于0.35%”的要求。

2.工艺要求

锦州石化公司成品油装船计量系统,瞬时流量为(400~900)t/h,油温为-30℃~50℃,压力为(0.1~0.5)MPa的工艺要求:为了能灵活地根据流量选择不同的运行台数,每条管线采用两台流量计并联的计量回路,使流量计运行在上限流量的60%~80%,以保证流量计的计量准确性。

3.系统设计

系统采用DS600质量流量计,成品油装船流量计计量系统增加了在线实液检定接口,其原理图如图1所示,F1~F6为DN150球阀,F7~F10为DN25闸阀,Y1~Y4为压力表;Z1~Z2为质量流量计,M为在线标准密度计,T1为标准体积管检定装置,C1~C4为质量流量计支撑。


图1 系统原理图

采用体积管法与在线标准密度计配套检定质量流量计的原理是:用体积管法计量流过流量计Z1(或Z2)的流体在标准器处的体积值与密度值,然后计算出标准器测得的质量,与流过被检质量流量计质量进行比较,达到检定质量流量计的目的,密度采用在线标准密度计测得的数值。

4.流量计安装位置

因为质量流量计对管线震动、强电磁场以及安装应力敏感,因此,流量计安装地点应尽量远离泵出口、较大电机等用电设备。流量计安装位置还应考虑现场安装及方便专业人员进行维修作业,并考虑流量计拆卸时计量介质排放、收集,以减少环境污染。

5.背压控制

计量时由于介质饱和蒸汽压高,质量流量计测量管实际流通口径较小,当流速较大及流量计出口端背压低于介质在工况下的饱和蒸汽压时,在输送过程中或静止状态下极易产生汽化(或气穴)现象,直观表现为流量计显示的密度会明显低于实际值,在非计量期间有时会产生较大幅度的零点漂移量,因此,应考虑流量计出口背压控制手段,压力应满足下式要求:

式中:Pm——满足要求的下限压力,kPa;Pe——被测量介质饱和蒸汽压,kPa;ΔP1——最大质量流量时流量计压力降,kPa,根据《流量计操作手册》给定数据选择或者为流量计实际工作中在最大流量下前后压力表读数差。

流量计出口端是否设计压力控制或调节系统,取决于被计量介质的物性和环境变化,如果确认被计量介质不会出现汽化现象,则没必要设计背压控制设施。

二、系统数据采集及处理软件

1.数据采集及计算

数据采集主要包括:质量流量计累计质量(TOT),t;瞬时质量流量,t/h;工况密度ρt,kg/m3;工况温度t,℃。每分钟采集一次数据。

2.软件计算

软件计算包括:工况平均密度ρt,kg/m3;工况平均温度t,℃;油品体积,m3;标准体积V20,m3;根据人工输入标准密度ρ20,kg/m3,自动选择F值,出库单油量。其中出库单油量计算公式为

式中:m——油品在空气中的净重量;m末——质量流量计末读数;m初——质量流量计初读数;MF——流量计系数;F——油品空气浮力修正系数(见表1);w——装船损耗率。

表1 空气浮力修正系数F

3.软件实现的功能

数据库管理功能,提供查询功能(查询特征值包括品种、日期或船名),历史曲线功能(包括温度曲线、密度曲线、质量流量曲线),权限分级管理、打印等功能。

三、系统应用

1.曲线实例及分析

图2为实际某次成品油装船过程中的瞬时流量、累积流量、温度、密度曲线。


图2 瞬时流量、累积流量、温度、密度曲线

由图2可以看出装船流量没有出现异常情况,装船开始流量为534.886t/h,装船过程中流量没有大的波动,维持在530t/h左右,结束时流量为505.791t/h,正常装船过程中没有发生停电、停装等异常情况。通过温度曲线观察,油温平稳,通过流量计处温度的平均值为22.6℃,岸罐内油温为22.2℃,长青油18油轮中油温为22.5℃,岸罐中油温、船上油温、通过流量计处的油温十分接近,温度最大差值为0.4℃,说明温度计量没有问题。对密度曲线观察,整个装船过程中密度平稳,通过流量计处柴油标准密度的平均值为852.5kg/m3,岸罐内柴油标准密度为851.7kg/m3,长青油18油轮中标准密度为852.8kg/m3,标准密度最大差值为1.1kg/m3,说明标准密度测量没有问题。

通过观察装船全过程的瞬时流量、累积流量、温度、密度曲线可知:该系统计量结果准确、高效,对处理计量争议提供了有力的证据。

2.数据对比

新、旧方法数据对比相对误差如表2所示。

表2 新、旧方法数据对比相对误差

表2中的罐量都是在装船结束前采用高位罐顶线方式装船,不存在空管线的问题,罐量是准确的。表量与罐量的相对误差由更换前的0.15%减小到-0.10%;表量与船量的相对误差由更换前的-0.14%减小到-0.05%;兴海公司成品油损失也由原来的-0.17%下降到-0.11%。由表2数据可知:采用新方法提高了系统自动化程度,降低了人为因素产生的影响,提高了成品油装船计量系统的准确度和重复性。

四、结束语

通过上述对比数据可以看出,采用质量流量计后的成品油装船计量系统不仅提高了自动化程度,从根本上降低了人为因素产生的影响,同时提高了成品油装船计量系统的准确度和重复性,减小了计量误差。该系统一年为公司减少1560吨成品油的损失,为公司减少损失1014万元,经济效益可观。



    电磁流量计直管段长度不够及处理方法:

    一、让步法

    所谓让步法就是对某项指标做出让步,该方法在产品质量管理中是普遍使用的。例如在化工生产中,从流程末端流出的产品达不到一级品指标,但能达到二级品指标,于是就作二级品入库销售,而不是将其报废,这样在经济上比较划算。

    在电磁流量计使用现场,如果直管段长度无论如何也不能满足要求,流量测量结果也不是用于贸易结算,而是用于一般监测或过程控制,可尝试采用让步法。

    二、加装流量调整器

    流动调整器可用于减少上游直管段长度。配合性实验表明,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种流动调整器:19根管束式流动整直器和Zanker流动调整板,流动调整器在标准中列有适用的节流件和阻流件类型以及具体的安装位置等。

    三、选择适合型号

    由于各种不同类型的流量计对直管段长度的要求差异悬殊,如果原来所选的流量计直管段要求较长,而且无论如何也满足不了要求,应改选直管段长度要求较低的型号。

    四、对影响值进行评估

    直管段长度不够时,电磁流量计不确定度增大,是由于管道内的速度分布畸变,使得仪表的实际流量系数与出厂标定时的流量系数不一致。如果按照现场实际的管件种类和直管段长度组装成一套带前后管段的流量计,放在流量标准装置上,标定出该台仪表的流量系数,然后配套使用,并使用此流量系数计算流量,也就完全排除了直管段长度不够对测量结果的影响。





第四届全国冶金、电力、石油和化工行业自动化技术交流论文集

【摘要】本文介绍了质量流量计的工作原理及其在液化气流量测量中出现的问题及其解决方法,问题典型,方法实用可靠,可供设计及维护、操作人员参考。

关键词:质量流量计;原理;液化气;气体;压力

1 质量流量计简介

流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力,它是科里奥利在1832年研究水轮机时发现的,简称科氏力。质量流量计以科氏力为基础,在传感器内部有两根平行的T型振管,中部装有驱动线圈,两端装有拾振线圈,变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时,振动管作往复周期振动,工业过程的流体介质流经传感器的振动管,就会在振管上产生科氏力效应,使两根振管扭转振动,安装在振管两端的拾振线圈将产生相位不同的两组信号,这两个信号差与流经传感器的流体质量流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时,振管的主振频率不同,据此解算出介质密度。安装在传感器器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度。

质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量,还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。由于变送器是以单片机为核心的智能仪表,因此可根据上述三个基本量而导出十几种参数供用户使用。质量流量计组态灵活,功能强大,性能价格比高,是新一代流量仪表。

质量流量计的主要技术指标
(1) 主要参数:
质量流量精度: ±0.002×流量±零点漂移
密度测量精度: ±0.003g/cm3
密度测量范围: 0.5~1.5g/cm3
温度测量范围: ±1°C
(2) 传感器相关数据:
环境温度: -40~60°C
介质温度: -50~200°C
防爆类型: iBⅡBT3
关联设备: 配套变送器
(3) 变送器相关数据:
工作温度: 0~60°C
相对湿度: 95%以下
电 源: 220±10%VAC,50Hz或24±5%VDC,40W

2质量流量计安装使用

实例一
为了配合本公司气体分馏装置的扩容改造,我公司于1998年初进行了丙烯装车系统的设计、施工,其中丙烯流量表采用了太行仪表厂流量计生产的质量流量计,装置开工后,流量计工作一直正常,但其累积量与电子磅计量数据有较大偏差。原因分析:
(1) 通过与工艺人员共同探讨,排除了液化气中干气量超标(5%)引起仪表失准的可能。
(2) 从气体分馏装置拆来一套规格相同的仪表换上观察,现象不变,排除了流量计损坏的可能。
(3) 为此我们派人去中原油田炼化公司考察,该厂液化气装车系统流量仪表均采用质量流量计,投用两年多来,工作一直正常,示值准确。其工艺流程及仪表安装与我厂近似,流程图

该厂特别强调操作步骤:装车开始后,先开装车线上的手阀d,待压力表c、f示值相等时,再开气相返回线上的手阀g,而我们原来装车是,开始就将手阀d、g全部打开,这时装车线上的压力比罐车内的压力高许多,这样就很容易将罐车内残存的一部分丙烯冲回到丙烯罐内,从而产生计量误差。经过改进操作方法,该系统工作正常,达到了准确定量装车,提高工作效率的目的。

实例二

为了配合本公司气体分馏装置的改造,我公司于1998年初进行了液化气脱硫装置的设计、施工,其中液化气出脱硫醇装置流量表采用了太行仪表厂流量计分厂生产的质量流量计装置开工后,流量计工作一直不正常,具体表现为瞬时流量频繁回零,同时还显示夹带气体告警码。原因分析:
(1)通过仪表生产厂家和工艺人员共同探讨,排除了液化气中干气量超标(5%)引起仪表失准的可能。
(2)气体分馏装置拆来一套规格相同的仪表换上观察,现象不变,排除了流量计损坏的可能。
(3)又据观察,仪表的回零与介质压力有关。
为此,我们派人去洛阳石化工程公司实验厂考察,该厂两套催化装置液化气出装置仪表均采用质量流量计,投用两年多来,工作一直正常,示值准确。其中一套仪表所测介质压力为1.0MPa,另一套仪表所测介质压力为2.0MPa。其它方面与我厂近似。

我厂液化气脱硫醇装置液化气出装置压力为0.6~0.9MPa,经观察,介质压力低于0.75MPa时,仪表瞬时值回零。据此判断,0.75MPa即本公司所产液化气的饱和蒸气压(由于数据不全,根据色谱化验结果难以计算),在此压力下,液化气蒸发出的气体量超出了5%(M/M),致使质量流量计所显示的瞬时流量回零。
经与工艺、操作人员商讨,将质量流量计的传感器安装于脱硫醇装置的液化气进料泵出口,此处介质压力不低于1.3MPa,且压力稳定。改造后,质量流量计工作稳定,计量准确,达到了预期的效果。


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