過去一直采用立式金屬罐手工計量和刮板流量計配在線溫度、在線密度測量兩種計量方式。方式一的勞動強度大，人為等因素對測量準確度的影響較大。另外，由于裝船工藝管線經過山坡后再到裝船碼頭，管線比較長、存油多，裝船結束前按規定必須自壓裝船，當岸罐內液位低于管線點時，岸罐里的油進不到管線，而管線中的油有一部分裝到船上了，當以岸罐計量為準時，將造成供方油品損失。所以岸罐計量只能作為參考。方式二在理論上可行，但在實際工作中，刮板流量計在測量汽油介質時，沒有自潤滑功能，常年運轉會造成泄流量逐年增加，根據在線實液檢定數據顯示，時誤差已達到-0.5%，無法滿足交接計量的要求。經過調研和論證，提出采用質量流量計成品油裝船計量系統替代以往計量方式，并對該系統的設計及其在實際中的應用進行了論述和分析。
一、系統設計要求
1.符合國家和行業標準
計量系統的不確定度應滿足國家規定或行業要求，選用的流量計及其他配套設備能夠溯源至國家基準，確保計量儀表符合法制計量要求，避免安裝后無法檢定或校準。成品油裝船流量計系統不確定度為0.25%，滿足《中國石油天然氣股份有限公司煉油與銷售分公司成品油計量管理規范》第六章第二十六條“采用流量計裝船計量時，以流量計儀表數為準，發貨方與承運方共同監督計量。流量計須經省級以上技術委托、股份公司指定的計量檢測機構在線實液檢定合格，系統不確定度優于0.35%”的要求。
2.工藝要求
成品油裝船計量系統，瞬時流量為（400~900）t/h，油溫為-30℃~50℃，壓力為（0.1~0.5）MPa的工藝要求：為了能靈活地根據流量選擇不同的運行臺數，每條管線采用兩臺流量計并聯的計量回路，使流量計運行在上限流量的60%~80%，以保證流量計的計量準確性。
3.系統設計
系統采用DS600質量流量計，成品油裝船流量計計量系統增加了在線實液檢定接口，其原理圖如圖1所示，F1~F6為DN150球閥，F7~F10為DN25閘閥，Y1~Y4為壓力表；Z1~Z2為質量流量計，M為在線標準密度計，T1為標準體積管檢定裝置，C1~C4為質量流量計支撐。
圖1 系統原理圖
采用體積管法與在線標準密度計配套檢定質量流量計的原理是：用體積管法計量流過流量計Z1（或Z2）的流體在標準器處的體積值與密度值，然后計算出標準器測得的質量，與流過被檢質量流量計質量進行比較，達到檢定質量流量計的目的，密度采用在線標準密度計測得的數值。
4.流量計安裝位置
因為質量流量計對管線震動、強電磁場以及安裝應力敏感，因此，流量計安裝地點應盡量遠離泵出口、較大電機等用電設備。流量計安裝位置還應考慮現場安裝及方便專業人員進行維修作業，并考慮流量計拆卸時計量介質排放、收集，以減少環境污染。
5.背壓控制
計量時由于介質飽和蒸汽壓高，質量流量計測量管實際流通口徑較小，當流速較大及流量計出口端背壓低于介質在工況下的飽和蒸汽壓時，在輸送過程中或靜止狀態下極易產生汽化（或氣穴）現象，直觀表現為流量計顯示的密度會明顯低于實際值，在非計量期間有時會產生較大幅度的零點漂移量，因此，應考慮流量計出口背壓控制手段，壓力應滿足下式要求：
式中：Pm——滿足要求的下限壓力，kPa；Pe——被測量介質飽和蒸汽壓，kPa；ΔP1——質量流量時流量計壓力降，kPa，根據《流量計操作手冊》給定數據選擇或者為流量計實際工作中在流量下前后壓力表讀數差。
流量計出口端是否設計壓力控制或調節系統，取決于被計量介質的物性和環境變化，如果確認被計量介質不會出現汽化現象，則沒必要設計背壓控制設施。
二、系統數據采集及處理軟件
1.數據采集及計算
數據采集主要包括：質量流量計累計質量（TOT），t；瞬時質量流量，t/h；工況密度ρt，kg/m3；工況溫度t，℃。每分鐘采集一次數據。
2.軟件計算
軟件計算包括：工況平均密度ρt，kg/m3；工況平均溫度t，℃；油品體積，m3；標準體積V20，m3；根據人工輸入標準密度ρ20，kg/m3，自動選擇F值，出庫單油量。其中出庫單油量計算公式為
式中：m——油品在空氣中的凈重量；m末——質量流量計末讀數；m初——質量流量計初讀數；MF——流量計系數；F——油品空氣浮力修正系數（見表1）；w——裝船損耗率。
表1 空氣浮力修正系數F
3.軟件實現的功能
數據庫管理功能，提供查詢功能（查詢特征值包括品種、日期或船名），歷史曲線功能（包括溫度曲線、密度曲線、質量流量曲線），權限分級管理、打印等功能。
三、系統應用
1.曲線實例及分析
圖2為實際某次成品油裝船過程中的瞬時流量、累積流量、溫度、密度曲線。
圖2 瞬時流量、累積流量、溫度、密度曲線
由圖2可以看出裝船流量沒有出現異常情況，裝船開始流量為534.886t/h，裝船過程中流量沒有大的波動，維持在530t/h左右，結束時流量為505.791t/h，正常裝船過程中沒有發生停電、停裝等異常情況。通過溫度曲線觀察，油溫平穩，通過流量計處溫度的平均值為22.6℃，岸罐內油溫為22.2℃，長青油18油輪中油溫為22.5℃，岸罐中油溫、船上油溫、通過流量計處的油溫十分接近，溫度差值為0.4℃，說明溫度計量沒有問題。對密度曲線觀察，整個裝船過程中密度平穩，通過流量計處柴油標準密度的平均值為852.5kg/m3，岸罐內柴油標準密度為851.7kg/m3，長青油18油輪中標準密度為852.8kg/m3，標準密度差值為1.1kg/m3，說明標準密度測量沒有問題。
通過觀察裝船全過程的瞬時流量、累積流量、溫度、密度曲線可知：該系統計量結果準確、高效，對處理計量爭議提供了有力的證據。
2.數據對比
新、舊方法數據對比相對誤差如表2所示。
表2 新、舊方法數據對比相對誤差
表2中的罐量都是在裝船結束前采用高位罐頂線方式裝船，不存在空管線的問題，罐量是準確的。表量與罐量的相對誤差由更換前的0.15%減小到-0.10%；表量與船量的相對誤差由更換前的-0.14%減小到-0.05%；興海公司成品油損失也由原來的-0.17%下降到-0.11%。由表2數據可知：采用新方法提高了系統自動化程度，降低了人為因素產生的影響，提高了成品油裝船計量系統的準確度和重復性。
四、結束語
通過上述對比數據可以看出，采用質量流量計后的成品油裝船計量系統不僅提高了自動化程度，從根本上降低了人為因素產生的影響，同時提高了成品油裝船計量系統的準確度和重復性，減小了計量誤差。該系統一年為公司減少1560噸成品油的損失，為公司減少損失1014萬元，經濟效益可觀。
采購中心
