宋志俊，袁智勇，王娟娟，趙鑫輝

中國石油長慶油田分公司第一采油廠 （陜西 延安 716000）

石油工業(yè)各類石油產(chǎn)品多數(shù)使用槽車?yán)\，槽車具有安全風(fēng)險高、計量模式多等缺點，需要裝車過程安全平穩(wěn)、計量準(zhǔn)確。輕烴槽車裝車計量分為壓力容器計量、流量計計量和地磅計量[1]。壓力容器計量精度低，球型儲罐精度為0.5%，臥式儲罐精度1%；質(zhì)量流量計計量精度較高，輕烴系統(tǒng)精度在0.3%左右，但是檢定程序復(fù)雜困難[2]；地磅計量準(zhǔn)確度高在0.1%左右，現(xiàn)在國內(nèi)外輕烴槽車裝車計量廣泛采用定量裝車系統(tǒng)。安塞油田輕烴生產(chǎn)系統(tǒng)是用來處理原油采出液中的氣體和原油穩(wěn)定后的氣體，處理后的產(chǎn)品分為液化氣和輕烴，這些產(chǎn)品通過專業(yè)公司對外銷售，采購方通過槽車裝載的方式外運，裝車計量采用定量（流量計）+地衡稱重的方式。

1 裝車系統(tǒng)設(shè)備組成

1.1 定量裝車系統(tǒng)構(gòu)成

安塞油田共有輕烴生產(chǎn)站點5座，以前均使用地衡計量方式進行裝車，近幾年改造所有站點均安裝定量裝車系統(tǒng)來提高裝車效率。以杏H輕烴站為例，定量裝車系統(tǒng)由定量裝車儀、計算機系統(tǒng)和現(xiàn)場儀表三部分構(gòu)成，如圖1所示。

1）定量裝車儀由智能控制器模塊、一體化液晶操作面板、24 V工業(yè)電源、防爆控制箱組成。智能控制器主要完成數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換、邏輯運算以及控制信號的輸出；一體化液晶操作面板包括鍵盤和液晶顯示屏，主要用于數(shù)據(jù)的輸入和啟、停等操作；24 V電源提供電力。

圖1 定量裝車系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成圖

2）計算機系統(tǒng)由計算機、通訊卡、打印機和系統(tǒng)軟件組成。通訊卡將控制器處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳輸至計算機；計算機上軟件將數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，同時也可以將控制命令通過計算機下達至智能控制器；打印機將所需要的數(shù)據(jù)進行打印。

3）現(xiàn)場儀器儀表由裝車控制閥、流量計、可燃氣體報警儀和靜電檢測儀等組成。質(zhì)量流量計計算裝車物料數(shù)量；靜電檢測儀檢測槽車與靜電接地情況；其他儀表檢測溫度、壓力和可燃氣體濃度等數(shù)據(jù)；裝車控制閥可接到控制器或計算機指令在充裝前、充裝結(jié)束時打開或關(guān)閉閥門。

1.2 地衡稱重系統(tǒng)構(gòu)成

地衡稱重系統(tǒng)由地衡稱重臺、傳感器、計算機系統(tǒng)三部分組成。槽車進入稱重臺稱重，傳感器將槽車重量傳輸至計算機系統(tǒng)顯示、記錄、計算，得出皮重、毛重和凈重，控制系統(tǒng)配備打印機，將單據(jù)打印進行結(jié)算。

2 裝車原理

2.1 裝車系統(tǒng)原理

安塞油田杏H輕烴生產(chǎn)站使用槽車額定充裝計量和地衡稱重的槽車皮重，計算出定量裝車系統(tǒng)設(shè)定的最大充裝量。2臺單級離心裝車泵，同時可以為液化氣和輕烴提供裝車動力。質(zhì)量流量計對裝車過程充裝量進行計量和監(jiān)控。地衡稱量槽車毛重和皮重后打印結(jié)算單據(jù)完成充裝。

在充裝過程中，根據(jù)槽車的情況，控制系統(tǒng)設(shè)置裝車限值，現(xiàn)場的儀器儀表將流量、壓力、溫度以及可燃氣體濃度等數(shù)據(jù)采集來，以脈沖信號的形式傳輸至控制系統(tǒng)進行計算，控制系統(tǒng)接收質(zhì)量流量計數(shù)據(jù)并計算后將充裝的實時情況顯示在電腦上，充裝量達到設(shè)定值時自動停止裝車泵和關(guān)閉裝車控制閥。如出現(xiàn)壓力、可燃氣體以及靜電釋放等數(shù)據(jù)異常情況，控制系統(tǒng)下達遠程停車、關(guān)閉閥門等操作，發(fā)出報警鈴聲，同時操作面板上顯示報警信息。

2.2 裝車過程計量

裝車計量有兩種，分別是定量裝車計量和地衡計量，地衡計量通過重力傳感，稱重毛重和皮重相減后得出最終的計量結(jié)果。

裝車過程計量通過質(zhì)量流量計進行計量。首先計量出體積流量，溫度傳感器錄取的溫度值將體積修正到20℃時的標(biāo)準(zhǔn)體積，其次標(biāo)準(zhǔn)體積乘以實測的標(biāo)準(zhǔn)密度，最終得到裝車質(zhì)量。計算方法如式（1）所示。

式中：W為裝車質(zhì)量，kg；Q為20℃時的體積流量，m3/h；q為t℃時的體積流量，m3/h；r為膨脹系數(shù)，由系統(tǒng)根據(jù)體積和溫度關(guān)系曲線自動算出，常量。ρ為20℃時液體的標(biāo)準(zhǔn)密度，kg/m3；t為溫度變送器測量的溫度，℃。

管道內(nèi)流體溫度是連續(xù)變化的，因此在補償運算時，取很短時間段內(nèi)的累計流量，算得該時間內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)體積流量，然后做積分運算就可計算出總的體積流量。

3 裝車流程

裝車過程分為現(xiàn)場操作和遠程操作：現(xiàn)場操作是使用定量裝車儀上控制按鈕進行操作，遠程操作使用計算機系統(tǒng)在值班室進行操作。槽車經(jīng)過安全檢查，開票室開好票據(jù)后進廠，到地衡進行稱取皮重，定量裝車系統(tǒng)根據(jù)皮重和裝車額定量，設(shè)置裝車量，錄入油品種類、數(shù)量，槽車進入裝車位，操作員接通靜電接地裝置，導(dǎo)通后，在遠程控制計算機上操作裝車和監(jiān)控，裝車量達到設(shè)定值完成裝車。由毛重計算得到的凈重就是最終的裝車結(jié)算量，具體裝車流程如圖2所示。

圖2 裝車操作流程圖

4 應(yīng)用效果

4.1 提高裝車準(zhǔn)確度

輕烴運輸槽車為移動式壓力容器，設(shè)計壓力一般為1.77～2.16 MPa[3]，由于輕烴槽車裝車壓力較高，導(dǎo)致?lián)p耗相對較高，一般影響裝車損耗的因素有計量誤差、欠裝之后的補裝、以及人員操作等。

由于杏H站裝車系統(tǒng)使用漩渦質(zhì)量流量計，流量、壓力和直管段等因素均有可能引起計量誤差[4]，如果單一使用質(zhì)量流量計進行結(jié)算，則會造成計量不準(zhǔn)確。單獨使用地衡進行裝車，不能對裝車過程進行實時監(jiān)控，會出現(xiàn)欠裝或超裝的情況。需要重復(fù)裝車或泄壓，增大裝車損耗，研究表明定量裝車系統(tǒng)在成品油中的應(yīng)用可將裝車損耗由0.6‰降低至0.3‰[5]。使用地衡對定量裝車系統(tǒng)流量計進行標(biāo)定[6]，在貿(mào)易結(jié)算時使用地衡，就很好地解決了單一地使用定量裝車系統(tǒng)誤差大、使用地衡裝車損耗大的問題。在使用定量+地衡裝車系統(tǒng)后，提高了結(jié)算精度，裝車系統(tǒng)計量與儲罐計量的相對誤差由原來1%降低到0.2%，見表1。

表1 裝車系統(tǒng)應(yīng)用前后裝車量對比表

4.2 提高裝車效率

4.2.1裝車過程實現(xiàn)智能化

以往地衡裝車，需要人工到罐區(qū)、裝車區(qū)打開閥門并啟停裝車泵，產(chǎn)品充裝憑員工的經(jīng)驗，發(fā)生異常情況時則需要員工到現(xiàn)場判斷。定量裝車系統(tǒng)在罐區(qū)安裝遠程控制閥、泵遠程啟停裝置和儀器儀表，對裝車過程進行全程監(jiān)控。充裝時員工只需在值班室完成裝車，降低員工勞動強度，實現(xiàn)裝車智能控制。

4.2.2 縮短裝車時間

應(yīng)用定量裝車系統(tǒng)后，經(jīng)過對裝車車輛的安全檢查，操作人員安裝鶴管，遠程開啟、關(guān)閉閥門，啟停裝車泵，節(jié)省了以往到罐區(qū)開關(guān)閥門、啟停裝車泵的時間，減少勞動強度，裝車時間由2 h縮短至40 min。單獨使用地衡裝車時操作人員憑經(jīng)驗判斷槽車充裝量是否完成，若充裝量不足，需要二次充裝，甚至三次充裝，使裝車時間成倍增加，安全風(fēng)險增大。應(yīng)用定量+稱重的裝車模式，避免了超裝、欠裝情況發(fā)生，提高了裝車效率。

4.2.3 自動生成報表

裝車數(shù)據(jù)用于貿(mào)易，使用地衡裝車為手寫和簽章，存檔的紙質(zhì)資料需要單獨存放，容易損壞和丟失。應(yīng)用定量+稱重的裝車系統(tǒng)后，裝車員錄入車輛信息，裝車數(shù)據(jù)自動生成并保存，圖3為輕烴裝料單據(jù)。裝車數(shù)據(jù)無法修改，自動打印票據(jù)，如需查詢歷史數(shù)據(jù)，要管理員授權(quán)，大大提高了數(shù)據(jù)的保密性，節(jié)約了工作時間。

圖4 裝車系統(tǒng)裝料報表

4.3 降低安全風(fēng)險

槽車裝車是一項風(fēng)險較高的操作，存在油氣泄漏、火災(zāi)爆炸、物體打擊以及中毒和凍傷的風(fēng)險，裝車系統(tǒng)中有報警和聯(lián)鎖保護裝置以及安裝了可燃氣體檢測儀、靜電接地檢測儀。當(dāng)檢測不合格時，無法裝車，同時還可以遠程急停操作。定量裝車杜絕了超裝和欠裝，避免了超裝泄壓過程的安全風(fēng)險和欠裝過程中的作業(yè)風(fēng)險。

5 結(jié)論

目前輕烴生產(chǎn)系統(tǒng)槽車充裝使用的單一模式，如地衡、流量計和壓力容器，各裝車模式均有優(yōu)缺點。定量裝車系統(tǒng)中質(zhì)量流量計精度中等、檢定難度大，買方認可度低；地衡裝車精度高，但不能過程監(jiān)控，充裝過程安全風(fēng)險、勞動強度大，操作員憑經(jīng)驗操作，容易出現(xiàn)超裝事件。使用定量+地衡的充裝模式既滿足了安全要求，又達到了計量精度。安塞油田近5年將所有輕烴生產(chǎn)站庫均升級到定量+地衡相結(jié)合裝車系統(tǒng)，解決了原來經(jīng)常性欠裝、超裝、損耗大、效率低以及操作工人勞動強度大等問題，實現(xiàn)了安全、平穩(wěn)、高效地槽車充裝。