質(zhì)量流量計在定量裝車系統(tǒng)中的應用

于國軍，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)量流量計在定量裝車系統(tǒng)中的應用

于國軍，王曉梅，楊易朋，李 明

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

針對大鶴管定量裝車系統(tǒng)的特點，優(yōu)化設計了質(zhì)量流量計的安裝方式。并采取了DCS系統(tǒng)內(nèi)部程序的更新設置、優(yōu)化流量計通訊等創(chuàng)新舉措，使質(zhì)量流量計能夠?qū)崟r準確地計量成品油的流量，確保了質(zhì)量流量計定量裝車系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

質(zhì)量流量計；DCS系統(tǒng)；貿(mào)易計量；創(chuàng)新應用

某企業(yè)的火車棧橋共有28臺質(zhì)量流量計，負責成品油貿(mào)易出廠計量工作。汽油、柴油、煤油出廠總量達到4 000 kt/a，計量系統(tǒng)的準確度直接影響企業(yè)和用戶的經(jīng)濟效益。該企業(yè)的付油系統(tǒng)采用大鶴管裝車方式，通過對現(xiàn)場環(huán)境因素、輸送介質(zhì)物性、信號傳輸及質(zhì)量流量計本身的特性進行分析，實施相應的創(chuàng)新改造措施，使該系統(tǒng)的裝車效率提高、損耗降低，同時避免出現(xiàn)計量糾紛。

1 質(zhì)量流量計定量裝車系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)的構成

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，通過對質(zhì)量流量計頻率信號的檢測，實現(xiàn)流速自動監(jiān)控，采用數(shù)字控制閥實現(xiàn)初始段和結束段小流量裝車。充分利用《RS-485 MODBUS通訊信號傳輸沒有信號失真》的特點，將質(zhì)量流量計的RS-485 MODBUS通訊信號中的質(zhì)量總量傳輸?shù)紻CS系統(tǒng)，作為定量裝車的實際值，保證現(xiàn)場一次表和DCS系統(tǒng)中的累計量沒有差值，具有較高的準確度，符合貿(mào)易交接的計量要求。

1.2 質(zhì)量流量計的選用

該系統(tǒng)選用了艾默生過程控制有限公司的大流量儀表，CMFHC2M型質(zhì)量流量傳感器配以1700型質(zhì)量流量變送器。與其它流量計相比，其雙彎管結構設計，對流量變化產(chǎn)生最大的靈敏度，具有最大的量程范圍，最高的密度精度，最好的氣體測量能力。測量過程均提供高級自診斷功能；采用動態(tài)數(shù)字式信號處理器，可處理所有來自傳感器的標定參數(shù)，能夠在過程條件發(fā)生變化時更迅速、準確地處理測量數(shù)據(jù)；新的MVD技術能夠?qū)庖簝上鄺l件下的各種信號進行高效的處理，輸出可靠的參數(shù)；能提供更準確的信號，即便是出現(xiàn)更大的噪音信號時。增強的性能，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，便于安裝等優(yōu)點［2］。

2 質(zhì)量流量計的結構創(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；影響質(zhì)量流量計的準確度甚至形成兩相流，導致接收或分配的介質(zhì)不準確，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)量流量計采用旗式安裝方式，見圖1。

圖1 流量計的旗式安裝方式

該安裝方式使介質(zhì)流量方向自下而上，可以有效地將測量管中氣體頂出，另外在流量計出口U型彎處安裝有排空閥設計，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快速裝車，在批量結束時快速排空，避免了質(zhì)量流量計測量管中氣、液兩相流的出現(xiàn)，保證質(zhì)量流量計工作狀態(tài)正常［3］。

（2）火車罐車定量裝車系統(tǒng)采用的質(zhì)量流量計具有HART和RS-485 MODBUS通訊信號同時輸出的功能，利用RS-485 MODBUS通訊信號可傳輸多變量和流量計自診斷的功能［4，5］。將質(zhì)量流量計運行中的故障代碼全部引入DCS系統(tǒng)，在操作室實時顯示當前所有正在進行的過程參數(shù)報警和系統(tǒng)硬件故障報警，未經(jīng)確認的報警處于閃爍狀態(tài)，使流量計工作狀態(tài)得到更好監(jiān)控；還可以存儲以往故障，實現(xiàn)故障全覆蓋，便于總結發(fā)現(xiàn)流量計應用故障，使之得到有效控制。

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

（4）以瞬時流量控制裝車速度實現(xiàn)程控裝車，在裝車過程中通過對質(zhì)量流量計頻率信號的檢測實現(xiàn)流速自動監(jiān)控，采用數(shù)字控制閥實現(xiàn)初始段和結束段小流量裝車，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)量流量計的頻率信號的累加實現(xiàn)定量裝車，以質(zhì)量流量計的RS-485 MODBUS通訊信號中的質(zhì)量總量實現(xiàn)自動計量和貿(mào)易交接量進行結算，達到了安全、準確、高效的目的。

（5）棧橋流量計裝車嚴格按照操作說明書和流量計在線檢定步驟進行，從裝車開始錄入車號、容積、設定量和預裝車數(shù)，到線閥和急停閥的開關順序，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禁一側鐵路罐車未裝完前切換到另一側罐車進行裝車，避免流速不穩(wěn)定造成計量誤差。

（6）在流量計前段加裝消氣過濾器，當成品油從進口流入后，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，改變液體流動方向，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，當下降到一定程度浮球裝置動作，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閉氣閥，這樣經(jīng)消氣過濾器的介質(zhì)就達到了油、氣、固體分離的目的。

3 結論

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

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

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

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

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

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

［5］李葉.科里奧利質(zhì)量流量計數(shù)字信號處理算法的研究與實現(xiàn)［D］.合肥：合肥工業(yè)大學，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

于國軍，男，工程師，2004年畢業(yè)于齊齊哈爾大學自動化專業(yè)，現(xiàn)從事油品計量管理工作。