質(zhì)量流量計(jì)在定量裝車系統(tǒng)中的應(yīng)用

于國(guó)軍，王曉梅，楊易朋，李 明

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

質(zhì)量流量計(jì)在定量裝車系統(tǒng)中的應(yīng)用

于國(guó)軍，王曉梅，楊易朋，李 明

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

針對(duì)大鶴管定量裝車系統(tǒng)的特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)了質(zhì)量流量計(jì)的安裝方式。并采取了DCS系統(tǒng)內(nèi)部程序的更新設(shè)置、優(yōu)化流量計(jì)通訊等創(chuàng)新舉措，使質(zhì)量流量計(jì)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地計(jì)量成品油的流量，確保了質(zhì)量流量計(jì)定量裝車系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

質(zhì)量流量計(jì)；DCS系統(tǒng)；貿(mào)易計(jì)量；創(chuàng)新應(yīng)用

某企業(yè)的火車棧橋共有28臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)，負(fù)責(zé)成品油貿(mào)易出廠計(jì)量工作。汽油、柴油、煤油出廠總量達(dá)到4 000 kt/a，計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度直接影響企業(yè)和用戶的經(jīng)濟(jì)效益。該企業(yè)的付油系統(tǒng)采用大鶴管裝車方式，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素、輸送介質(zhì)物性、信號(hào)傳輸及質(zhì)量流量計(jì)本身的特性進(jìn)行分析，實(shí)施相應(yīng)的創(chuàng)新改造措施，使該系統(tǒng)的裝車效率提高、損耗降低，同時(shí)避免出現(xiàn)計(jì)量糾紛。

1 質(zhì)量流量計(jì)定量裝車系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)的構(gòu)成

成品油火車罐車定量裝車系統(tǒng)采用DCS分散控制系統(tǒng)［1］，包括工程師站、操作站、現(xiàn)場(chǎng)控制站、通訊總線等硬件及系統(tǒng)軟件等。在裝車過程中，通過對(duì)質(zhì)量流量計(jì)頻率信號(hào)的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)流速自動(dòng)監(jiān)控，采用數(shù)字控制閥實(shí)現(xiàn)初始段和結(jié)束段小流量裝車。充分利用《RS-485 MODBUS通訊信號(hào)傳輸沒有信號(hào)失真》的特點(diǎn)，將質(zhì)量流量計(jì)的RS-485 MODBUS通訊信號(hào)中的質(zhì)量總量傳輸?shù)紻CS系統(tǒng)，作為定量裝車的實(shí)際值，保證現(xiàn)場(chǎng)一次表和DCS系統(tǒng)中的累計(jì)量沒有差值，具有較高的準(zhǔn)確度，符合貿(mào)易交接的計(jì)量要求。

1.2 質(zhì)量流量計(jì)的選用

該系統(tǒng)選用了艾默生過程控制有限公司的大流量?jī)x表，CMFHC2M型質(zhì)量流量傳感器配以1700型質(zhì)量流量變送器。與其它流量計(jì)相比，其雙彎管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)流量變化產(chǎn)生最大的靈敏度，具有最大的量程范圍，最高的密度精度，最好的氣體測(cè)量能力。測(cè)量過程均提供高級(jí)自診斷功能；采用動(dòng)態(tài)數(shù)字式信號(hào)處理器，可處理所有來自傳感器的標(biāo)定參數(shù)，能夠在過程條件發(fā)生變化時(shí)更迅速、準(zhǔn)確地處理測(cè)量數(shù)據(jù)；新的MVD技術(shù)能夠?qū)庖簝上鄺l件下的各種信號(hào)進(jìn)行高效的處理，輸出可靠的參數(shù)；能提供更準(zhǔn)確的信號(hào)，即便是出現(xiàn)更大的噪音信號(hào)時(shí)。增強(qiáng)的性能，使其具有更寬的量程范圍。采用四線制，更低的安裝成本；可以用于過程條件發(fā)生變化、環(huán)境溫度發(fā)生變化、過程介質(zhì)氣液兩相、空滿空批量裝車等眾多苛刻的工況；具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，便于安裝等優(yōu)點(diǎn)［2］。

2 質(zhì)量流量計(jì)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

（1）原始安裝方式在流量管朝下位置，如果流量過低，氣泡將被阻塞在入口側(cè)；影響質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確度甚至形成兩相流，導(dǎo)致接收或分配的介質(zhì)不準(zhǔn)確，甚至儀表損壞，從而引起不確定度的變化。成品油火車罐車定量裝車系統(tǒng)中的質(zhì)量流量計(jì)采用旗式安裝方式，見圖1。

圖1 流量計(jì)的旗式安裝方式

該安裝方式使介質(zhì)流量方向自下而上，可以有效地將測(cè)量管中氣體頂出，另外在流量計(jì)出口U型彎處安裝有排空閥設(shè)計(jì)，含氣情況可以將氣體排出到系統(tǒng)之外，旗式安裝方式可保證在批量開始時(shí)快速裝車，在批量結(jié)束時(shí)快速排空，避免了質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量管中氣、液兩相流的出現(xiàn)，保證質(zhì)量流量計(jì)工作狀態(tài)正常［3］。

（2）火車罐車定量裝車系統(tǒng)采用的質(zhì)量流量計(jì)具有HART和RS-485 MODBUS通訊信號(hào)同時(shí)輸出的功能，利用RS-485 MODBUS通訊信號(hào)可傳輸多變量和流量計(jì)自診斷的功能［4，5］。將質(zhì)量流量計(jì)運(yùn)行中的故障代碼全部引入DCS系統(tǒng)，在操作室實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前所有正在進(jìn)行的過程參數(shù)報(bào)警和系統(tǒng)硬件故障報(bào)警，未經(jīng)確認(rèn)的報(bào)警處于閃爍狀態(tài)，使流量計(jì)工作狀態(tài)得到更好監(jiān)控；還可以存儲(chǔ)以往故障，實(shí)現(xiàn)故障全覆蓋，便于總結(jié)發(fā)現(xiàn)流量計(jì)應(yīng)用故障，使之得到有效控制。

（3）充分利用《RS-485MODBUS通訊信號(hào)傳輸沒有信號(hào)失真》特點(diǎn)，將質(zhì)量流量計(jì)的RS-485MODBUS通訊信號(hào)中的質(zhì)量總量傳輸?shù)紻CS系統(tǒng)，作為定量裝車的實(shí)際值，保證現(xiàn)場(chǎng)儀表和DCS系統(tǒng)中累計(jì)量沒有差值，具有較高的準(zhǔn)確度。

（4）以瞬時(shí)流量控制裝車速度實(shí)現(xiàn)程控裝車，在裝車過程中通過對(duì)質(zhì)量流量計(jì)頻率信號(hào)的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)流速自動(dòng)監(jiān)控，采用數(shù)字控制閥實(shí)現(xiàn)初始段和結(jié)束段小流量裝車，有效防止高流速引起靜電積聚產(chǎn)生過高電位，避免靜電著火、爆炸；以質(zhì)量流量計(jì)的頻率信號(hào)的累加實(shí)現(xiàn)定量裝車，以質(zhì)量流量計(jì)的RS-485 MODBUS通訊信號(hào)中的質(zhì)量總量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量和貿(mào)易交接量進(jìn)行結(jié)算，達(dá)到了安全、準(zhǔn)確、高效的目的。

（5）棧橋流量計(jì)裝車嚴(yán)格按照操作說明書和流量計(jì)在線檢定步驟進(jìn)行，從裝車開始錄入車號(hào)、容積、設(shè)定量和預(yù)裝車數(shù)，到線閥和急停閥的開關(guān)順序，裝車量的大小，成品罐的液位都要按照操作規(guī)程執(zhí)行；另外在裝車過程中嚴(yán)禁一側(cè)鐵路罐車未裝完前切換到另一側(cè)罐車進(jìn)行裝車，避免流速不穩(wěn)定造成計(jì)量誤差。

（6）在流量計(jì)前段加裝消氣過濾器，當(dāng)成品油從進(jìn)口流入后，通過安置在筒里的過濾網(wǎng)，將固體雜質(zhì)去除，液體通過過濾網(wǎng)組件時(shí)，改變液體流動(dòng)方向，使油品中的自由氣體和部分溶解氣體充分跑出，氣體上升至分離器頂部，形成氣體空間，出現(xiàn)油氣界面。隨著氣體增加，壓力增大、體積加大，油氣界面下降，當(dāng)下降到一定程度浮球裝置動(dòng)作，打開氣閥使氣體排除，油氣界面上升，氣體空間縮小浮球裝置關(guān)閉氣閥，這樣經(jīng)消氣過濾器的介質(zhì)就達(dá)到了油、氣、固體分離的目的。

3 結(jié)論

（1）成品油火車罐車定量裝車系統(tǒng)在某煉油廠實(shí)施應(yīng)用后，提高了成品油定量裝車的安全性和計(jì)量準(zhǔn)確性，減少了冒罐跑油事故的發(fā)生；準(zhǔn)確度優(yōu)于成品油貿(mào)易交接結(jié)算的要求，避免了計(jì)量糾紛。

（2）該定量裝車計(jì)量系統(tǒng)經(jīng)某計(jì)量檢定測(cè)試中心在線檢定系統(tǒng)誤差為±0.10%，符合成品油貿(mào)易交接的計(jì)量要求。

［1］紀(jì)愛敏，李川奇，沈連官，等.科里奧利質(zhì)量流量計(jì)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.儀表技術(shù)與傳感器，2001（7）：1-2.

［2］李光.高靈敏度科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的研究［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2005.

［3］何育來.質(zhì)量流量計(jì)在成品油貿(mào)易計(jì)量中的應(yīng)用［J］.儀器儀表用戶，2008（4）：129-130.

［4］慕江源.科里奧利質(zhì)量流量計(jì)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.中國(guó)儀器儀表，2011（7）：60-62.

［5］李葉.科里奧利質(zhì)量流量計(jì)數(shù)字信號(hào)處理算法的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2010.

Application of mass flowmeters in quantitatiye tanker loading system

Yu Guojun，Wang Xiaomei，Yang Yi peng，Li Ming
（Oil Refinery of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163711，China）

The way to install mass flowmeters was optimally designed aiming at the characteristic of quantitative tanker loading system with large crane tube.Innovative measures of updating the setup of the internal program of DCS system and optimizing flowmeters communication were adopted,which made the flowmeters be able to real-timely and accurately meter the flow of oil products,and ensured smooth operation of the quantitative tanker loading system with flowmeters.

mass flowmeter;DCS system;trade metering;innovative application

TH814

B

1671-4962（2017）01-0065-02

2016-12-10

于國(guó)軍，男，工程師，2004年畢業(yè)于齊齊哈爾大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)從事油品計(jì)量管理工作。