摘要：介紹了科里奧利質量流量計工作原理、特性,以及在油品貿易交接計量中的成功應用。由開始在碼頭成品油裝船貿易交接計量,擴展到成品油鐵路槽車裝車成品油汽車槽車裝車、液化氣汽車槽車裝車等貿易交接計量及液化氣、丙烯管道輸送貿易交接計量的應用。
0引言
石油化工行業生產過程中的物料平衡、管理中的經濟核算以及油品貿易交接過程中的計量,大都是以質量單位為基準的。采用差壓式、容積式、速度式流量計以及檢測容量的方法如油罐的人工檢尺等手段測得的都是流體的體積流量,隨著工況的變化,流體的一些特性參數如溫度、壓力、黏度、密度等因素都會發生變化。在工況變化大的場合,上述測量方法往往達不到正確測量流體質量流量的目的。因此，開發和使用直接式質量流量計,對于油品貿易交接計量和過程控制有著重要的意義。
由科里奧利質量流量計具備了正確性和穩定性、直接質量流量測量等特點,避免了傳統的體積流量測量方法因受到溫度、壓力、黏度、密度等因素的影響而難以真正達到所標稱的測量精度,改變了傳統精度高流量計依靠機械轉動和傳動來實現流量的傳遞方法。所以，質量流量計已經在油裝船、機務成品油鐵路槽車裝車、發油站成品油汽車槽車裝車、氣體車間液化氣汽車槽車裝車以及液化氣分別向合成分廠、市煤氣公司管道輸送等貿易交接計量、裝置內部物料傳輸計量核算等方面已得到廣泛的成功應用。
1.質量流量計的工作原理
質量流量計是根據科里奧利效應制成的,由傳感器及變送器兩部分組成。傳感器結構很多,有的是兩根平行的∪型管,有的是兩根Ω型管,有的是兩根直管。它們都是在管子上外加電磁激勵，使其測量管振蕩,當流體流過測量管時,在科里奧利力的作用下,測量管會發生扭曲變形,通過測量管子的變形量,以直接或間接測量在旋轉管道中流動流體產生的科里奧利力就可以測得的質量流量。流量為零時,即介質靜止不流動時,兩根測量管同相振動,無相位差,如圖1所示。有介質流經測量管時,測量管人口處振動減速,出口處振動加速。流量越大,相位差也越大,處于人口和出口處的電磁式相位傳感器記錄測量管的振動相位。兩根測量管的反相振動可確保系統平衡,如圖2所示。
2質量流量計的特性
科里奧利技術在油品貿易交接應用方面的市場占有率迅速增高,其主要原因如下:長期以來的精度高和重復性、多功能性、可靠性、耐固體顆粒性,以及低壓損和高性能等特點。
1)精度高和重復性
質量流量計即使在較高量程比和流體密度、黏度和成分不斷改變的流體條件下也具有精度高和重復性,數字信號處理技術,有助于解決零點穩定性問題,確保其能在大量程范圍內保持正確性。
2)多功能性
在量程比高及和流體特性無關的儀表因素之間,科里奧利流量計還具備眾多功能。原來不同的產品需不同的儀表測量，而一臺科里奧利流量計通常可測量多類產品。這尤其適用于綜合性產品管線應用。
和其它技術的流量計不同的是,質量流量計無需整流和儀表保護方面的安裝需求。因此它們安裝方便、成本經濟,可安裝于任何地方。
3)可靠性
科里奧利傳感器內無可動部件,能夠保持其無需維護的長期完整性,提高質量流量計的使用壽命。鑒于其可靠性高，許多國家的計量機構減少了對其的標定要求,而其它類型流量計是要強制進行的。
4)耐固體顆粒性
流體中固體顆粒能經過流量計,而不影響其測量精度。但是,為了防止侵蝕流量計,應正確選型以防止潛在磨蝕性固體顆粒高速通過流量計。
5)低壓損
早期的質量流量計,需要平衡精確度和壓損。自艾默生高準推出數字處理以來,這種平衡已全部消失。數字處理型高準科里奧利流量計在大量程比下具有更高的基線精度,因此在低壓損情況下仍能超出貿易交接計量精度要求。
6)在夾氣應用中性能出眾
由于無可動部件，科里奧利流量計不會在夾氣環境中受損。另外,通過采用數字信號處理技術,科里奧利流量計在流量測量方面取得了巨大進步,其誤差由20%降低至不到1%。
3質量流量計是油品貿易交接計量的理想選擇
質量流量計具有直接、實時測量介質質量、密度溫度和精度高(達0.1%)的特點。質量流量計測量整個流體的在線實時質量流量、在線實時密度、在線實時溫度,并同時進行在線實時補償。因此,科里奧利質量流量計不受過程介質溫度、密度變化的影響。一經投人使用,它的測量結果是客觀的。同時,質量流量計安裝在發油管線終端,直接計量裝船、裝車的油品,包括管線存油。所以,質量流量計是測量油品貿易交接計量的理想選擇。
4做好質量流量計的定期維護工作
選擇了質量流量計,還要確保它的良好工作狀態,才具備質量流量計進行貿易交接計量的條件。
1)堅持定期檢查、維護
定期巡檢設備,收集質量流量計的報警信息，發現問題,及時處理。一是瞬時體積流量不設置最小流量切除,便于巡檢時檢查質量流量計零位的偏差。當發現質量流量計零位偏離零位值過大時,進行零位確認,零位確認選擇在裝船或裝車過程中暫停或結束后馬上進行(此時油品溫度與裝船時溫度接近)。進行零位確認前還建議保持管線壓力與裝船時壓力相同，關嚴質量流量計前后閥門。二是作為貿易交接計量的質量流量計,應定期對質量流量計進行零位確認,一般情況下,夏季每月一次,冬季環境溫度變換較大時,每周一次。
2)堅持定期分析計量數據,并及時處理
為了確保質量流量計測量的準確率,解決計量為了加強油品貿易交接計量的監督管理,減少油品貿易交接計量糾紛,已經于2004年夏季將4個碼頭質量流量計裝船的各項數據(如溫度、密度、瞬時質量及體積流量、累積質量及體積流量、零位等),用數字通訊的形式引人八七罐區操作室DCS系統進行記錄,再通過公司的局域網,傳輸到公司的各大處室如:計量中心、銷售等,都能第---時間了解和掌握油品裝船、裝車的情況，便于事后進行歷史數據分析、判斷和處理,也大大減少了油品貿易交接計量的糾紛。
3)堅持質量流量計定期檢定
根據JJG897-95《質量流量計》規定,用于貿易結算的流量計檢定周期不超過一年。在質量流量計裝船使用過程中爭議大時,也可以隨時拆下流量計送檢。但是,質量流量計離線檢定用的介質、工況與實際使用時情況不同，檢定后又存在運輸震動，重新安裝又存在安裝應力,其計量精度受到較大影響,甚至達不到貿易交接計量的要求。碼頭油品裝船大都是采用大口徑的質量流量計,體積大、重量沉,現場安裝密集,作業空間狹小，拆卸、安裝質量流量計非常困難,也不利于安全生產。
目前,作為貿易交接計量安裝使用的質量流量計已經達144臺。因此,為了保證質量流量計的準確性,確保油品貿易交接計量不發生糾紛,維護雙方的合法利益,有必要引進質量流量計在線實液檢定裝置。
5質量流量計在我公司油品貿易交接計量應用案例
1)大口徑的質量流量計在碼頭成品油裝船貿易交接計量中的應用
碼頭質量流量計分別使用在柴油、汽油、石腦油軍柴、航煤、苯乙烯、甲苯、二甲苯、液化氣、潤滑油、硫磺等十幾種產品的貿易交接計量的流量測量系統,如圖3所示。在碼頭裝船測量系統中,質量流量計運行應用有單臺測量、兩臺并聯測量還有三臺并聯測量的。
2)在鐵路槽車成品油裝車貿易交接計量中的應用
圖4是質量流量計在機務車間鐵路槽車自動裝車流量測量系統的應用,圖5是質量流量計分別在鐵路槽車柴油、軍柴、航煤、苯、甲苯、二甲苯等產品小鶴管裝車流量測量系統的應用。
3)在汽車槽車成品油裝車貿易交接計量中的應用
圖6是質量流量計分別在發油站汽車槽車柴油、汽油裝車和氣體車間液化氣、丙烯裝車流量測量系統貿易交接計量中的應用。
此外,在氣體車間球罐區,質量流量計還分別應用在液化氣、丙烯管道輸送到市煤氣公司、合成分廠的貿易交接計量中。出單率全部都是以質量流量計的計量數據為準。
6結束語
1)質量流量計直接測量介質質量流量,一經投人使用,其測量結果是客觀的。因此,質量流量計是油品貿易交接計量的理想選擇。
2)使用質量流量計進行油品貿易交接計量,地提高裝船、裝車的工作效率。
3)使用質量流量計進行油品貿易交接計量,計量糾紛明顯減小。質量流量計工作穩定、精度高(達0.1%),客戶認可。現在碼頭油品裝船使用質量流量計開單率達98.33%,油品裝車使用質量流量計開單率達99.99%。
4)把成品油鐵路槽車裝車、汽車槽車裝車質量流量計的各項數據(如溫度、密度、瞬時質量及體積流量、累積質量及體積流量零位等)，用數字通訊的形式引人DCS系統進行記錄,再通過局域網,傳輸到公司的各大處室如:計量中心、銷售公司等,使這些部門都能第--時間了解和掌握油品裝船裝車的情況，便于事后進行歷史數據分析,判斷和處理,也確保油品貿易交接計量管理更加趨于完善。
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