汽運液化氣使用流量計出廠的探索與運行

＊孫秋娟

（中石化濟南分公司檢驗計量中心 山東 250101）

前言

科氏質(zhì)量流量計作為一種可以直接測量流體質(zhì)量流量的高精度儀表，具有無可動部件和密封件、測量精度受介質(zhì)溫度、壓力及密度參數(shù)影響小的特點[1]，同時由于流量檢測中常用的流體物性參數(shù)主要有密度、粘度、壓縮系數(shù)、比熱比和氣體絕熱指數(shù)，因此科氏質(zhì)量流量計不僅應用于石油行業(yè)，例如利用科氏質(zhì)量流量計和低含水分析儀計量外輸原油的純油量[2]；在轉(zhuǎn)油站使用質(zhì)量流量計，用于各個計量站原油的外輸計量和含水分析。通過質(zhì)量流量計對原油的流量、密度進行測量，然后用密度法算出含水率，進而得出純油量[3]；同樣也廣泛應用于化工生產(chǎn)中，比如用于測量工藝管道中流經(jīng)的各種單獨介質(zhì)的流體、各種漿液、非牛頓流體、有足夠密度的中高壓氣體、高黏度流體、含有微量氣體的液體、懸浮液等，能夠充分滿足石油化工生產(chǎn)裝置對質(zhì)量流量的計量要求[4]。因此科氏質(zhì)量流量計較其他流量計具有明顯的優(yōu)勢，它不僅是提高產(chǎn)品質(zhì)量的保障，而且是企業(yè)提高經(jīng)濟效益的重要手段[5]，逐步為客戶所接受。但由于石油液化氣為非均勻混合液體（例如含水液化氣），易造成流量計測量管內(nèi)部介質(zhì)質(zhì)量分布不均，造成測量誤差。因此，石油液化氣利用科氏質(zhì)量流量計出廠一直是一個難點。

1.金項背景：過磅出廠與裝車流量計的數(shù)據(jù)比對

廠內(nèi)液化氣出廠一直采用汽車衡出廠的計量方式。2021年5月1日至11月17日，將流量計裝車數(shù)據(jù)與過磅量進行數(shù)據(jù)比對，部分比對結(jié)果如圖1。

圖1 流量計與過磅量比對圖

在此期間共采集液化氣裝車臺2～14鶴位流量計——汽車衡計量比對數(shù)據(jù)11663組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中不合格數(shù)據(jù)有5818組，數(shù)據(jù)合格率為50.12%，如表1所示。

表1 流量計-過磅量合格率比對統(tǒng)計表

從圖中的數(shù)據(jù)分析，流量計與過磅量的差距較大，流量計本身的計量還達不到貿(mào)易交接的要求。經(jīng)過現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，科氏質(zhì)量流量計本身檢定完畢后，直接回裝，并未按照現(xiàn)場的實際工況進行溫壓補償，與此同時，部分鶴位流量計的安裝有應力的影響。結(jié)合比對數(shù)據(jù)及現(xiàn)場分析，接下來對每個鶴位的流量計進行了溫壓補償、消除應力，同時也對流量計部分參數(shù)進行了相應的調(diào)整。調(diào)整后，流量計與過磅量的部分比對數(shù)據(jù)，見圖（2）。

圖2 調(diào)整后流量計與過磅量比對圖

調(diào)整后，流量計與過磅量差量減小，再次收集流量計與過磅量的比對數(shù)據(jù)543組，其中不合格數(shù)據(jù)55組，數(shù)據(jù)合格率89.87%，相比調(diào)整前數(shù)據(jù)合格率提升39.75%，如表2所示。

表2 調(diào)整后的流量計-過磅量合格率比對統(tǒng)計表

2.影響數(shù)據(jù)合格率的因素

從上述兩次的比對統(tǒng)計表可以看出，雖然合格率有所提升，但還沒有達到使用流量計進行貿(mào)易交接的條件。經(jīng)過一個多月現(xiàn)場裝車調(diào)研，發(fā)現(xiàn)影響數(shù)據(jù)比對的合格率不僅與儀表安裝應力、溫壓補償有關(guān)，也受現(xiàn)場裝車操作、工藝操作、汽車衡本身精度等多方面影響。

(1)現(xiàn)場裝車操作的影響

液化氣類產(chǎn)品裝車是一個典型的采用常壓開放式鶴位裝車，槽車開至所分配的鶴位，車輛停穩(wěn)熄火后，由裝車操作人員將鶴管放置到槽車底部，同時將防靜電接地夾夾在槽車上。完成準備工作后，操作人員在鶴位批控器上輸入裝車密碼，打開氣動二段式裝車球閥，開始裝車。開始時裝車閥打開一半開度，以低流速裝車，5s以后，裝車閥全部打開。然后根據(jù)現(xiàn)場實際工況，隨時調(diào)節(jié)流量，做好錯車準備。達到預裝量后，人工或者自動關(guān)閉批控器，完成裝車。從上述裝車流程可以看出，實際裝車時，由于系統(tǒng)管線壓力與槽車內(nèi)壓力相差較大，很容易引起液化氣汽化，而質(zhì)量流量計在氣液兩相時無法正常計量，易造成數(shù)據(jù)偏差，而且不同的裝車人員有不同的操作習慣，這些因素都會影響流量計數(shù)據(jù)的準確性，因此，規(guī)范裝車操作是面臨的第一個問題。

(2)工藝操作對數(shù)據(jù)的影響

一旦使用流量計進行結(jié)算，也將對工藝操作提出新的更嚴格的要求，如泵的操作、裝車流量穩(wěn)定性、批控器正確操作、裝車連續(xù)性、數(shù)據(jù)采集錄入準確性等，這些因素都可能影響數(shù)據(jù)合格率。

①泵抽空操作對數(shù)據(jù)的影響

如圖3所示：裝車到后半段時，產(chǎn)生了嚴重的泵抽空現(xiàn)象；結(jié)束裝車時，人工直接干預批控器，在流速為9t/h時按下停止鍵，結(jié)束裝車流程。通過比對數(shù)據(jù)可以看出，流量計與汽車衡的差率為1.07%，因此泵抽空操作會嚴重影響數(shù)據(jù)的合格率。

圖3 泵抽空趨勢圖

②流量波動對數(shù)據(jù)的影響

如圖4所示，裝車的間隙一直有流量波動，裝車結(jié)束后，緊接著又產(chǎn)生了波動，流量計也將此波動數(shù)據(jù)進行了累計，造成流量計計量數(shù)據(jù)偏大，流量計與汽車衡的差率為0.46%，存在顯著的超差。

圖4 流量波動趨勢圖

③現(xiàn)場批控器的不當操作對前后兩車的數(shù)據(jù)影響

表5 過磅量與流量計比對

從圖5可以看出：前車充裝時間是12:15—13:12，后車充裝時間是13:14—14:17。經(jīng)現(xiàn)場實際排查，前一車于13:06就已經(jīng)停止充裝，后一輛車先將第一輛車未裝完的部分裝入自己車后，又在13:14分開始裝自己的車，因此造成第一輛車實際裝車數(shù)據(jù)小于流量計的計量數(shù)據(jù)，第二輛車的實際裝車量大于流量計的計量數(shù)據(jù)，造成兩輛車都比對超差。

圖5 批控器二次操作趨勢圖

表6 過磅量與流量計比對

④長時間的裝車中斷對數(shù)據(jù)的影響

如圖6所示：此車12:28起輸，13:10停輸，13:10—15:05之間出現(xiàn)近兩小時暫停，15:05分重新充裝，到15:23停裝，經(jīng)過現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)停裝原因是罐內(nèi)沒有產(chǎn)品，在等待另一個罐的產(chǎn)品合格。從比對數(shù)據(jù)顯示，長時間裝車中斷后，再二次裝車，對數(shù)據(jù)合格率影響較大。

圖6 裝車中斷趨勢圖

(3)汽車衡本身的加量誤差對數(shù)據(jù)的影響

由于比對方式是流量計對汽車衡的比對，使用的公式為：

因此，汽車衡計量數(shù)據(jù)是否準確，將直接影響液化氣產(chǎn)品數(shù)據(jù)合格率。此次參加比對的汽車衡位于煉油廠東門，該衡使用年限較長，設備老化，對數(shù)據(jù)的準確性也有一定的影響。

3.針對影響合格率的因素所采取的應對措施

針對上述三種情況，進行了相應的處理：

(1)現(xiàn)場裝車進行了相應的規(guī)范化處理，制定標準化操作流程

要求操作人員必須按照流程進行操作，減少首車和尾車的不合格率。經(jīng)過和運行部溝通以及實際運行過程的實驗，最終擬定裝車操作流程。操作流程更改為：

①在裝車之前，需檢查鶴位有關(guān)閥門是否在關(guān)閉狀態(tài)；停止裝車時，流控閥、末端手閥應在關(guān)閉狀態(tài)。

②充裝過程中，為了減少汽化，要求開始小流量裝車；當槽車內(nèi)的壓力升高到臨界壓力時再大流量裝車。槽車內(nèi)壓力升高到臨界壓力時的液化氣的氣化量可按以下公式計算：

即當PLC按照通道設置余差，最小值50kg。

③換車時，在裝的車輛流量控制在8t/h左右，留下較為充分的時間換車。

④裝車即將結(jié)束時，提前聯(lián)系液化氣崗位到泵房，距離裝載量還有20kg左右，聯(lián)系液化氣罐區(qū)停泵，并將與車相連球閥關(guān)閉1/2，然后全部關(guān)閉。

(2)減少工藝操作對數(shù)據(jù)的影響，主要采取以下措施

①在工藝操作方面減少泵抽空現(xiàn)象，在液位低于2m時就不再輸送，同時減少切罐、換罐的操作。在同一輛車進行灌裝時，不進行新舊管線的切換。

②正常情況下，質(zhì)量流量計在現(xiàn)場安裝調(diào)試，確定流量系數(shù)后，重復性數(shù)據(jù)很穩(wěn)定，但3鶴位出現(xiàn)明顯的流量波動的現(xiàn)象，隨后將該流量計與運行狀況穩(wěn)定的一個鶴位的流量計進行互換位置，觀察使用狀況。結(jié)果兩個鶴位都沒有出現(xiàn)明顯的流量波動。說明原流量計安裝存在一定缺陷，對流量計造成了影響，重新安裝有流量波動的科氏質(zhì)量流量計后，波動現(xiàn)象消失。

表7 改進前超差原因分析表

表8 改進后超差原因分析表

③充裝未結(jié)束時，不得人工停止批控器，必須按照程序完成自動停止，停止后，內(nèi)操人員檢查是否有未完成的操作，如果有，通過系統(tǒng)完成停止后，才允許下一輛車充裝，杜絕因批控器操作不當引起前后兩車數(shù)據(jù)超差問題。

④充裝過程中，杜絕中斷裝車（比如晃車）后再裝車，若因其它原因造成裝車中斷，比如泵停、泄漏等，不再予以裝車。

經(jīng)過持續(xù)改進后，比對數(shù)據(jù)如下，表3為改進前、表4為改進后，從數(shù)據(jù)看，合格率由92.39%提升到95.26%。

表3 過磅量與流量計比對

表4 過磅量與流量計比對

同時，經(jīng)過現(xiàn)場不斷改進，2.19日以后，批控器二次操作現(xiàn)象完全杜絕，達到了預期的效果。

(3)汽車衡重新檢定校準

為了使比對數(shù)據(jù)更真實、減少衡器帶來的誤差，1月下旬，又對出廠的汽車衡進行升級，重新檢定后，投入使用。

4.液化氣產(chǎn)品流量計出廠的試運行情況

自2月24日起，液化氣產(chǎn)品的7-14鶴位的丁烷、丙丁烷、焦化氣產(chǎn)品試運行流量計結(jié)算，每天任意抽取三車比對。從抽檢情況看，兩種計量方式比對偏差0.00%，數(shù)據(jù)合格率100%，見表9。

表9 流量計-汽車衡比對表

續(xù)表

總共21d，63條數(shù)據(jù)，流量計與汽車衡的差率為0；僅有一條數(shù)據(jù)因14鶴位流量計檢定回裝時管線內(nèi)有未排除氣體，造成差率0.28%；在后續(xù)比對中，14鶴位回歸正常，數(shù)據(jù)較為理想。

5.結(jié)論

在液化氣出廠由過磅計量向流量計計量轉(zhuǎn)變時，在實際的操作過程中，需要注意減少泵抽空現(xiàn)象；首車起輸時，注意要使用小流量裝車，避免因為壓力過大產(chǎn)生氣化現(xiàn)象；減少或者避免裝車中斷現(xiàn)象，如果條件允許，建議車輛全部使用上裝方式裝車；杜絕人工干預批控器，要讓系統(tǒng)自停，減少水擊現(xiàn)象。同時科氏質(zhì)量流量計對于零點的要求也較高[7]，在日常維護中要密切關(guān)注零點變化，一般應每季度定期檢查一次；在日常使用過程如遇工藝有大的調(diào)整（介質(zhì)變化、壓力變化、溫度變化等），應立即檢查零點變化情況，如超過生產(chǎn)廠家限定的指標，應重新調(diào)試[8]。質(zhì)量流量計相較于傳統(tǒng)的用汽車衡滿車過磅減去空車過磅量計算凈重的交接計量方式，不但簡化了裝車的操作過程，不受大風、下雨等環(huán)境的影響，而且計量準確度更高，能夠顯著提高產(chǎn)品出廠的速度與總量。