定量装车系统中质量流量计的应用
发布时间：2020-07-10 09:38浏览次数：
某企业的火车栈桥共有 28 台质量流量计， 负责成品油贸易出厂计量工作。 汽油、柴油、煤油出厂总量达到 4 000 kt/a， 计量系统的准确度直接影响企业和用户的经济效益。 该企业的付油系统采用大鹤管装车方式，通过对现场环境因素、输送介质物性、信号传输及质量流量计本身的特性进行分析，实施相应的创新改造措施，使该系统的装车效率提高、损耗降低，同时避免出现计量纠纷。
1 质量流量计定量装车系统
1.1 系统的构成
成品油火车罐车定量装车系统采用 DCS分散控制系统［1］ ， 包括工程师站、操作站、现场控制站、通讯总线等硬件及系统软件等。 在装车过程中，通过对质量流量计频率信号的检测， 实现流速自动监控， 采用数字控制阀实现初始段和结束段小流量装车。 充分利用《RS-485 MODBUS通讯信号传输没有信号失真》的特点， 将质量流量计的 RS-485 MODBUS 通讯信号中的质量总量传输到 DCS系统，作为定量装车的实际值，保证现场一次表和DCS 系统中的累计量没有差值， 具有较高的准确度，符合贸易交接的计量要求。
1.2 质量流量计的选用
该系统选用了homkom的大流量仪表，HK-CMF-C-DN50系列质量流量计。 与其它流量计相比， 其双弯管结构设计，对流量变化产生最大的灵敏度，具有最大的量程范围，最高的密度精度，最好的气体测量能力。 测量过程均提供高级自 诊断功能； 采用动态数字式信号处理器， 可处理所有来自 传感器的标定参数，能够在过程条件发生变化时更迅速、准确地处理测量数据；新的 MVD 技术能够对气液两相条件下的各种信号进行高效的处理， 输出可靠的参数；能提供更准确的信号，即便是出现更大的噪音信号时。 增强的性能， 使其具有更宽的量程范围。 采用四线制，更低的安装成本；可以用于过程条件发生变化、环境温度发生变化、过程介质气液两相、空满空批量装车等众多苛刻的工况；具有体积小、重量轻的特点，便于安装等优点［2］ 。
2 质量流量计的结构创新
（1） 原始安装方式在流量管朝下位置，如果流量过低，气泡将被阻塞在入口侧；影响质量流量计的准确度甚至形成两相流， 导致接收或分配的介质不准确，甚至仪表损坏，从而引起不确定度的变化。 成品油火车罐车定量装车系统中的质量流量计采用旗式安装方式，见图 1。
图 1 流量计的旗式安装方式
该安装方式使介质流量方向自 下而上， 可以有效地将测量管中气体顶出，另外在流量计出口 U型弯处安装有排空阀设计， 含气情况可以将气体排出到系统之外， 旗式安装方式可保证在批量开始时快速装车，在批量结束时快速排空，避免了质量流量计测量管中气、液两相流的出现，保证质量流量计工作状态正常［3］ 。
（2） 火车罐车定量装车系统采用的质量流量计具有 HART 和 RS-485 MODBUS 通讯信号同时输出的功能，利用 RS-485 MODBUS通讯信号可传输多变量和流量计自诊断的功能［4，5］ 。 将质量流量计运行中的故障代码全部引入DCS 系统， 在操作室实时显示当前所有正在进行的过程参数报警和系统硬件故障报警， 未经确认的报警处于闪烁状态，使流量计工作状态得到更好监控；还可以存储以往故障，实现故障全覆盖，便于总结发现流量计应用故障，使之得到有效控制。
（3） 充分利用《RS-485MODBUS 通讯信号传输没有 信号失 真》特点 ， 将质量流量计的 RS-485MODBUS 通讯信号中的质量总量传输到 DCS系统， 作为定量装车的实际值， 保证现场仪表和DCS系统中累计量没有差值，具有较高的准确度。
（4） 以瞬时流量控制装车速度实现程控装车，在装车过程中通过对质量流量计频率信号的检测实现流速自 动监控， 采用数字控制阀实现初始段和结束段小流量装车， 有效防止高流速引起静电积聚产生过高电位， 避免静电着火、爆炸； 以质量流量计的频率信号的累加实现定量装车， 以质量流量计的 RS-485 MODBUS 通讯信号中的质量总量实现自 动计量和贸易交接量进行结算， 达到了安全、准确、高效的目的。
（5） 栈桥流量计装车严格按照操作说明书和流量计在线检定步骤进行，从装车开始录入车号、容积、设定量和预装车数，到线阀和急停阀的开关顺序，装车量的大小，成品罐的液位都要按照操作规程执行； 另外在装车过程中严禁一侧铁路罐车未装完前切换到另一侧罐车进行装车， 避免流速不稳定造成计量误差。
（6） 在流量计前段加装消气过滤器，当成品油从进口流入后，通过安置在筒里的过滤网，将固体杂质去除，液体通过过滤网组件时，改变液体流动方向， 使油品中的自 由气体和部分溶解气体充分跑出， 气体上升至分离器顶部， 形成气体空间， 出现油气界面。 随着气体增加， 压力增大、体积加大，油气界面下降，当下降到一定程度浮球装置动作， 打开气阀使气体排除， 油气界面上升， 气体空间缩小浮球装置关闭气阀， 这样经消气过滤器的介质就达到了油、气、固体分离的目的。
3 结论
（1） 成品油火车罐车定量装车系统在某炼油厂实施应用后， 提高了成品油定量装车的安全性和计量准确性，减少了冒罐跑油事故的发生；准确度优于成品油贸易交接结算的要求， 避免了计量纠纷。
（2） 该定量装车计量系统经某计量检定测试中心在线检定系统误差为± 0.10%，符合成品油贸易交接的计量要求。
参考文献：
［1］ 纪爱敏，李川奇，沈连官，等.科里奥利质量流量计研究现状及发展趋势［J］.仪表技术与传感器，2001（7）：1-2.
［2］ 李光.高灵敏度科里奥利质量流量计的研究［D］.武汉：华中科技大学， 2005.
［3］ 何育来.质量流量计在成品油贸易计量中的应用［J］.仪器仪表用户，2008（4）：129-130.
［4］ 慕江源.科里奥利质量流量计发展及应用现状［J］.中国仪器仪表， 2011（7）：60-62.
［5］ 李叶.科里奥利质量流量计数字信号处理算法的研究与实现［D］.合肥：合肥工业大学， 2010 .
收稿日期：2016-12-10
作者简介： 于国军， 男， 工程师， 2004年毕业于齐齐哈尔大学自动化专业，现从事油品计量管理工作。
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