工藝壓力對原油質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量的影響
摘要: 文章介紹了針對武漢石化長期以來出現(xiàn)的原油進(jìn)廠計(jì)量對量誤差較大這一問題，武漢石化計(jì)量站通過采用對原油質(zhì)量流量計(jì)的在線壓力自動(dòng)補(bǔ)償，實(shí)施了有效的解決對策。
1、武漢石化原油進(jìn)廠計(jì)量簡介：
1. 1、管輸原油進(jìn)廠計(jì)量：
武漢石化的原油進(jìn)廠從 2005 年起基本上采用管道原油進(jìn)廠，經(jīng)過三臺 DN 的進(jìn)口斯密斯刮板式流量計(jì)計(jì)量，配合原油采樣含水分析后，扣除含水量，計(jì)算出***終的原油進(jìn)廠總量。管輸原油經(jīng)三臺刮板流量計(jì)計(jì)量后輸送至武漢石化原油罐內(nèi)。
兩套常壓裝置年加工能力 2016 年全年為 670多萬 t，兩套常壓裝置進(jìn)裝置原油均采用質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量。1 號常壓裝置 90 年代起就采用艾默生公司生產(chǎn)的一臺 DN150 的 DS600 型質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量，2 號常壓裝置建于 2007 年，采用兩臺 DN150 的國產(chǎn)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量。2013 年 5 月以上三臺流量計(jì)均更新為艾默生公司生產(chǎn)的 CMFHC2 型高精度質(zhì)量流量計(jì)。
2、原油進(jìn)廠計(jì)量用流量計(jì)具體情況：
2. 1、管輸原油流量計(jì)情況：
管輸原油三臺刮板式流量計(jì)安裝于末站流量標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)，平時(shí)走進(jìn)廠計(jì)量模式，武漢石化計(jì)量站檢定員每隔兩個(gè)月對上述三臺刮板式流量計(jì)進(jìn)行檢定，每隔半年強(qiáng)制檢定 1 次。
2016 年檢修前檢定結(jié)果如表 1 所示。
表 1 檢定結(jié)果
從上述數(shù)據(jù)，分析歷次檢定的結(jié)果，三臺流量計(jì)在經(jīng)過系數(shù)法修正后，其精度均達(dá)到使用要求。
2. 2、常壓裝置原油質(zhì)量流量計(jì)情況：
2 號常壓裝置兩臺流量計(jì) 2013 年 5 月檢定時(shí)基本 誤 差 為 － 0. 15% 及 － 0. 13% ，重 復(fù) 性 均 為0. 03% ，檢定結(jié)論: 準(zhǔn)予作 0. 2 級使用。
從上述數(shù)據(jù)看，三臺原油質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量誤差均應(yīng)滿足使用要求。
3、原油進(jìn)廠計(jì)量先期狀況及計(jì)量比對差率過大原因分析：
3. 1、原油進(jìn)廠計(jì)量先期狀況：
自 2005 年管輸原油進(jìn)廠建成以來，起先公司沒有重視管輸原油進(jìn)廠與裝置原油進(jìn)廠的計(jì)量比對，到 2012 年以來，公司逐漸重視兩者的計(jì)量比對差率。
2015 年年初，原油質(zhì)量流量計(jì)同管輸原油刮板流量計(jì)對量誤差曾經(jīng)***高達(dá)到為 － 0. 9% ，這引起看公司的重視，計(jì)量站曾經(jīng)采取修改現(xiàn)場原油質(zhì)量流量計(jì)流量系數(shù)的方法，短時(shí)間有效，總體效果不理想。
3. 2、原油計(jì)量比對差率過大原因分析：
經(jīng)過對上述三臺刮板流量計(jì)及三臺質(zhì)量流量計(jì)的檢定結(jié)果查看，問題不是出現(xiàn)在流量計(jì)本身上，很有可能與工藝狀況有關(guān)。排除現(xiàn)場介質(zhì)氣液兩相流等其他不存在的異常情況，可從工藝介質(zhì)壓力方面進(jìn)行分析，并尋求解決方法。
4、壓力對原油質(zhì)量流量計(jì)精度的影響：
4. 1、壓力對科氏力質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量的影響：
從科里奧利質(zhì)量流量計(jì)原理上看，流體經(jīng)過流量計(jì)傳感器的兩根振管就會在振管上產(chǎn)生科氏力效應(yīng)，使兩根振管扭曲振動(dòng)，安裝在振管兩端的拾振線圈，將產(chǎn)生相位不同的兩組信號，這兩個(gè)信號差與流經(jīng)傳感器的流體質(zhì)量流量計(jì)成比例關(guān)系。相位差越大，表示流經(jīng)的質(zhì)量流量越大?？梢杂孟率奖硎?M = KΔt
式中: K 為比例系數(shù); Δt 為檢測信號的相位差。比例系數(shù) K 受三個(gè)因素的影響:
( 1) 振管的結(jié)構(gòu)參數(shù) ( 振管的幾何形狀、管徑、管壁等) 。
( 2) 振管材料的膨脹系數(shù) ( 剛性度) 。
( 3) 兩個(gè)振管固有諧振頻率的一致性。
以上三個(gè)參數(shù)是受溫度、壓力影響的，其中溫度通過傳感器內(nèi)的鉑電阻測量后已經(jīng)對質(zhì)量流量進(jìn)行了補(bǔ)償，但是傳感器沒有安裝測量壓力的傳感器，對壓力無測量。流體壓力發(fā)生變化導(dǎo)致傳感器的剛度等機(jī)械性能發(fā)生了微小改變，傳感器對流量的靈敏度也隨之發(fā)生了改變，流體壓力對傳感器振管的影響是不容忽視的，故需要補(bǔ)償由于現(xiàn)場壓力偏離檢定時(shí)壓力對振管的影響。
根據(jù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知:
( 2) 小口徑的科氏力質(zhì)量流量計(jì)受壓力影響很小，是因?yàn)檎窆鼙诤穸群屯鈴降谋壤?，對于大于小口徑流量?jì)，隨著這個(gè)比例的降低，壓力影響效應(yīng)越來越明顯。這一點(diǎn)可從廠家給出的壓力影響系數(shù)匯中窺見一斑。
以下表 2 是在實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下不同壓力對 1 臺DN80 ( DS300 型) 質(zhì)量流量計(jì)的測試數(shù)據(jù)。
表 2 對 1 臺 300 流量計(jì)在不同檢定壓力下的測試數(shù)據(jù)
4. 2、工藝壓力對原油質(zhì)量流量計(jì)的影響：
因工藝介質(zhì)壓力均低于檢定壓力，現(xiàn)場造成計(jì)量負(fù)誤差。
2015 年年初，原油質(zhì)量流量計(jì)同管輸原油刮板流量計(jì)對量誤差曾經(jīng)***高達(dá)到為 － 0. 9% ，這個(gè)情況與上述 3. 2 中一致。
因當(dāng)時(shí)常壓裝置沒有停工檢修，只能采取修改質(zhì)量流量計(jì)的流量系數(shù)，但效果也不太好。
5、安裝壓力變送器，實(shí)現(xiàn)對原油質(zhì)量流量計(jì)的在線壓力補(bǔ)償：
5. 1、壓力補(bǔ)償接線方式：
2016 年 5 月，借全廠停工大檢修之際，計(jì)量站在三臺原油質(zhì)量流量計(jì)傳感器上游分別安裝了三臺 3051 型智能壓力變送器。壓力變送器采用儀表控制室內(nèi) 24VDC 供電，輸出 HAＲT 通信信號至質(zhì)量流量計(jì)的 2700Ｒ 型流量計(jì)變送器內(nèi)。
以下圖 1 為 3051 型壓力變送器與 2700Ｒ 型流量變送器之間的接線圖。
圖 1 3051 型壓力變送器與 2700Ｒ 型流量變送器之間的接線圖
1 號常壓的一臺原油質(zhì)量流量計(jì) 2700Ｒ 型變送器不僅頻率輸出流量信號至 DCS，原油密度還通過 1、2 端子用 4 ～ 20 m A 信號輸出至 DCS，但不影響流量變送器與壓力變送器之間的 HAＲT 協(xié)議通信，因?yàn)?HAＲT 通信是疊加在 4 ～ 20 m A 上的。
5. 2、壓力影響系數(shù)的輸入：
以下表 3 為艾默生公司提供的不同型號、口徑的流量計(jì)壓力影響系數(shù)。
表 3 流量計(jì)壓力影響系數(shù) ( 艾默生公司)
對 1 號常壓的一臺原油質(zhì)量流量計(jì)的的影響為 － ( 1. 35 － 0. 12) × 10 × 0. 0016% = 0. 02% ，對 2號常壓的兩臺原油質(zhì)量流量計(jì)的的影響均為 －( 1. 7 － 0. 185) × 10 × 0. 001 6% = 0. 02% 。故應(yīng)當(dāng)輸入正的壓力影響值，將瞬時(shí)流量提高約 0. 2‰。
6、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓力補(bǔ)償前、后的原油計(jì)量比對差率：
從上述 4. 2 中可得出壓力對原油質(zhì)量流量計(jì)的影響值，以下表 4、表 5 為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓力補(bǔ)償前、后實(shí)際現(xiàn)場使用中的計(jì)量數(shù)據(jù)。
表 4 2016 年實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓力補(bǔ)償前的計(jì)量差率 表 5 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓力補(bǔ)償后的原油計(jì)量差率
從上述數(shù)據(jù)來看，排除儀表故障等其它因素對計(jì)量差率的影響，近半年來，通過在線壓力補(bǔ)償，實(shí)際上進(jìn)裝置原油計(jì)量與末站進(jìn)廠原油計(jì)量差率從 0. 4% 減少到 0. 01% 以內(nèi)。
7、結(jié)束語：
