潘衛(wèi)東　高飛青

(蘭州石化公司計(jì)量部，蘭州 730060)

0　引言

蘭州石化公司進(jìn)出公司的管輸油品計(jì)量，采用了大量的流量計(jì)，原油一般采用容積式的刮板流量計(jì)，成品油采用質(zhì)量流量計(jì)。為了對(duì)廠內(nèi)部各裝置進(jìn)行考核，各裝置也配備了大量的各種類型的流量計(jì)，流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度直接影響到公司的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)管理的正常進(jìn)行，在流量計(jì)的應(yīng)用過(guò)程中，積累了一些提高流量計(jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確度的措施。

1　流量計(jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確度的來(lái)源

根據(jù)GB/T 17167—2006《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》和GB/T 20901—2007《石油石化行業(yè)能源計(jì)量器具配備和管理要求》的要求，對(duì)進(jìn)出公司油品，用于貿(mào)易結(jié)算的流量計(jì)，其準(zhǔn)確度等級(jí)不低于0.2級(jí)；對(duì)廠際之間輸轉(zhuǎn)油品的流量計(jì)，其準(zhǔn)確度等級(jí)不低于0.5級(jí)；對(duì)分廠內(nèi)部裝置間管輸油品的流量計(jì)，準(zhǔn)確度等級(jí)不低于1.0級(jí)。

雖然按照標(biāo)準(zhǔn)的要求，配備了滿足要求的流量計(jì)，但流量計(jì)系統(tǒng)的合成準(zhǔn)確度的大小，應(yīng)該引起交接計(jì)量雙方的足夠重視。

1.1　流量計(jì)系統(tǒng)構(gòu)成

流量計(jì)系統(tǒng)由流量計(jì)和顯示儀表構(gòu)成，如圖1所示。

圖1　流量計(jì)系統(tǒng)構(gòu)成

從圖1可以看出，流量計(jì)系統(tǒng)是由安裝于現(xiàn)場(chǎng)的流量計(jì)本身和控制室的顯示儀表或DCS構(gòu)成，現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)將流量信號(hào)轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)遠(yuǎn)傳至控制室，貿(mào)易交接雙方為了計(jì)量方便，普遍使用控制室的顯示儀表或DCS的數(shù)據(jù)進(jìn)行交接計(jì)量。

1.2　流量計(jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確度分析

雖然按照國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配備了滿足準(zhǔn)確度等級(jí)要求的流量計(jì)，但是由于數(shù)據(jù)傳輸造成信號(hào)衰減，加上顯示儀表或DCS本身的不確定度影響因素，使得顯示儀表或DCS的最終計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度大為降低。

根據(jù)JJF 1059—1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》,當(dāng)被測(cè)量為相互獨(dú)立的輸入量的線性函數(shù)，且靈敏系數(shù)為1時(shí)，其計(jì)量系統(tǒng)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

式中:uc為計(jì)量系統(tǒng)的合成不確定度；u1為流量計(jì)的不確定度；u2為信號(hào)傳輸系統(tǒng)的不確定度；u3為顯示儀表或DCS的不確定度。

可見(jiàn)，造成系統(tǒng)準(zhǔn)確度降低的因素包括：流量計(jì)本身的不確定度，信號(hào)傳輸系統(tǒng)的不確定度，以及顯示儀表或DCS本身的不確定度等，這就要求我們從這三個(gè)方面入手，切實(shí)降低每個(gè)環(huán)節(jié)的誤差，提高每個(gè)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確度，才能確保整個(gè)計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度滿足貿(mào)易交接有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2　提高流量計(jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確度的措施

通過(guò)理論分析和多年的實(shí)踐，摸索出提高流量計(jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確度的措施，歸納起來(lái)，有技術(shù)方案和管理手段。

2.1　技術(shù)方案

2.1.1人為補(bǔ)償法

以實(shí)際案例入手，說(shuō)明如何發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并用人為補(bǔ)償法消除量差超出允許范圍的現(xiàn)象，從而提高計(jì)量準(zhǔn)確度的方法。

從油品儲(chǔ)運(yùn)廠輸往煉油廠550萬(wàn)噸/年常減壓裝置，安裝愛(ài)默生DS600質(zhì)量流量計(jì)3臺(tái)，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.2級(jí)，通過(guò)甘肅省大流量計(jì)量檢定站檢定合格，滿足計(jì)量的要求，現(xiàn)場(chǎng)配套安裝的1700變送器輸出4～20mA信號(hào)，遠(yuǎn)傳至中央控制室的DCS顯示，公司的MES數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)從DCS中將數(shù)據(jù)采集上來(lái)，供交接計(jì)量和生產(chǎn)管理使用。

在投用一個(gè)月之后，發(fā)現(xiàn)裝置收率較高，同時(shí)，油品儲(chǔ)運(yùn)廠出現(xiàn)虧量。在排除其它各種可能的影響因素后，對(duì)流量計(jì)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度提出質(zhì)疑，通過(guò)聯(lián)系廠家，調(diào)出流量計(jì)的參數(shù)進(jìn)行核對(duì)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)流量計(jì)進(jìn)行重新標(biāo)定零點(diǎn)處理之后，組織人員對(duì)儲(chǔ)運(yùn)廠輸往煉油廠的原油儲(chǔ)罐進(jìn)行檢尺，對(duì)1700變送器和DCS同時(shí)抄取讀數(shù)，經(jīng)過(guò)24h，再次檢尺，抄數(shù)據(jù)，進(jìn)行比對(duì)，連續(xù)比對(duì)三天，結(jié)果如表1所示。

表1　罐檢尺和流量計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù)比對(duì)表

從表1中看出，儲(chǔ)罐檢尺和DCS數(shù)據(jù)之間的量差為1.06％，超出了公司規(guī)定的0.5％的量差要求，進(jìn)一步從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看出，1700變送器和DCS之間的量差達(dá)到0.62％，是造成量差超出允許范圍的主要因素。使用Hart475手操器從1700變送器輸出端發(fā)送4～20mA信號(hào)給DCS，檢查DCS顯示與量程0～320t/h的匹配性，結(jié)果如表2所示。

表2　DCS顯示數(shù)據(jù)與輸入信號(hào)的比對(duì)表

可見(jiàn)，DCS接收mA模擬電流信號(hào)產(chǎn)生的誤差是系統(tǒng)準(zhǔn)確度降低的主要原因，于是進(jìn)行人為補(bǔ)償，修改DCS的量程范圍，320×(1+0.62％)=321.984t/h，即：將原來(lái)DCS的量程上限由320t/h修改為321.984t/h，再次使用Hart475手操器從1700變送器輸出端發(fā)送4～20mA信號(hào)給DCS，檢查DCS顯示與量程0～320t/h的匹配性，完全符合。

因此，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)，人為修改量程，解決了量差較大的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)與罐檢尺、1700變送器的數(shù)據(jù)比對(duì)，量差均在允許范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)2年多的運(yùn)行，沒(méi)有出現(xiàn)計(jì)量糾紛，確保了對(duì)裝置物料消耗收率的考核，為優(yōu)化裝置運(yùn)行的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2.1.2改變信號(hào)傳輸方式

石化公司的DCS一般普遍接收4～20mA的模擬電流輸入信號(hào)，通過(guò)與設(shè)定值比較，PID運(yùn)算，輸出4～20mA模擬電流信號(hào)控制調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)裝置的自動(dòng)控制。根據(jù)多年運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，mA電流信號(hào)在傳輸過(guò)程中，以及DCS本身在信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。由于自動(dòng)控制是趨勢(shì)控制，產(chǎn)生的誤差對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)影響很小，可以忽略，但是，對(duì)準(zhǔn)確度要求較高的交接計(jì)量領(lǐng)域，就難以滿足，并且不容忽視了。

通過(guò)改變信號(hào)傳輸方式，以脈沖或RS485協(xié)議信號(hào)進(jìn)行傳輸，就可以消除mA信號(hào)傳輸和轉(zhuǎn)換帶來(lái)的誤差，提高傳輸和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，從而提高整個(gè)流量計(jì)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。

在管輸西北銷售公司西固油庫(kù)的柴油質(zhì)量流量計(jì),選用CMF400型質(zhì)量流量計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)配備1700變送器，輸出采用脈沖信號(hào)至計(jì)量站操作室，操作室配備Micro Motion的3300顯示儀接收脈沖信號(hào)，對(duì)1700變送器和3300顯示儀進(jìn)行了相同的設(shè)置(1000Hz對(duì)應(yīng)400t/h)，經(jīng)過(guò)兩者之間一致性的比對(duì)，量差很小，為0.01％，幾乎可忽略不計(jì)。

在管輸西北銷售公司蘭成渝首站的汽柴油質(zhì)量流量計(jì)，選用CMF400型質(zhì)量流量計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)配備RFT9739型變送器，輸出采用RS485協(xié)議信號(hào)至控制室，控制室配備DCS接收RS485協(xié)議信號(hào)，經(jīng)過(guò)對(duì)兩者之間一致性的比對(duì)，完全一致，徹底消除了信號(hào)傳輸和信號(hào)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的誤差，提高了計(jì)量交接準(zhǔn)確度。

使用RS485進(jìn)行傳輸，最大傳輸距離為1200m，超過(guò)此距離，信號(hào)會(huì)衰減，中間安裝中繼器就可解決。

2.2　管理手段

在計(jì)量管理上，采用了以下措施提高流量計(jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確度。

1)在線檢定

在有條件的情況下，盡可能實(shí)現(xiàn)對(duì)流量計(jì)的在線檢定，可以消除離線檢定與現(xiàn)場(chǎng)條件不一致帶來(lái)的誤差，以及信號(hào)傳輸和轉(zhuǎn)換帶來(lái)的誤差。這是目前大宗物料交接計(jì)量的趨勢(shì)，在蘭成渝首站、西部管道原油末站、國(guó)儲(chǔ)庫(kù)都分別配套安裝了美國(guó)Smith公司的雙向體積管標(biāo)準(zhǔn)裝置，實(shí)現(xiàn)了流量計(jì)的在線檢定，計(jì)量交接準(zhǔn)確度進(jìn)一步提高。

2)進(jìn)行自檢，系數(shù)法交接

按照計(jì)量法的要求和容積式流量計(jì)檢定規(guī)程，每半年由國(guó)家大流量計(jì)量檢定站，對(duì)刮板流量計(jì)進(jìn)行檢定。為了進(jìn)一步提高計(jì)量準(zhǔn)確度，貿(mào)易交接雙方簽署交接計(jì)量協(xié)議，規(guī)定每20天由雙方共同進(jìn)行自檢，使用MF系數(shù)法計(jì)算油量，進(jìn)行交接計(jì)量。公司目前的原油進(jìn)廠與西部管道公司就是以這種方式實(shí)現(xiàn)交接計(jì)量。

3)與罐比對(duì)，監(jiān)督計(jì)量數(shù)據(jù)

在使用流量計(jì)交接的同時(shí)，為了避免出現(xiàn)差錯(cuò)，給貿(mào)易雙方造成糾紛，對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行檢尺計(jì)量，做好監(jiān)督比對(duì)工作。既能夠做到出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，也能避免由于突然停電造成流量計(jì)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。

3　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上方法和措施的實(shí)施，提高了公司的管輸油品交接計(jì)量準(zhǔn)確度。近5年來(lái)，沒(méi)有發(fā)生一起管輸油品計(jì)量糾紛，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]GB/T 17167—2006用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則

[2]JJF 1059—1999測(cè)量不確定度評(píng)定與表示

[3]陳曉芬，田宏梅.質(zhì)量流量計(jì)在油品貿(mào)易計(jì)量中的應(yīng)用.計(jì)量技術(shù)，2011(5)

[4]王在旗.提高智能儀表整機(jī)準(zhǔn)確度的一種軟件校正方法.計(jì)量技術(shù)，2011(10)

[5]李玉柱.影響科里奧利質(zhì)量流量計(jì)不確定度因素及修正.計(jì)量技術(shù)，2012(3)