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时间：2024-8-12 09:23:39 |
质量流量计在成品油船舶交接中的应用
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摘要:为提高船舶交接成品油工作质量，应用质量流量计进行成品油船舶交接的方法，阐述质量流量计技术原理，结合实际案例分析交接测量中常见问题，说明质量流量计应用系统优化方法，观察应用效果。提出为促进精准交接，应从工艺流程、硬件设备和测量技术着手，进行全方位优化，可显著优化测量精度。
0引言
当前质量流量计多采用科里奧利力质量流量计，以科里奧利力效应为基础进行油晶交接质量测量，通常情况下此种测量精度较高，油晶密度、温度对测量结果无显著影响。水介质测量时采用此设备可达到0.1%精度，不确定度为0.5%。但在实际应用时，工艺流程、操作技术以及系统设计等因素可能影响最终测量结果，加大测量误差。
1质量流量计应用技术原理
质量流量计在计量油品质量方面通常应用于航运船舶中，通过安装该器具可对燃油接收量、船舶耗油情况进行实时监测核实，保证公平交易，维护成品油市场秩序。质量流量计使用范围较小，但是具有显著的应用价值。质量流量计在实际计量中可进行直接或间接计量，其中直接.质量流量计主要通过复合离心力参数测量、动量参数测:量等得出质量流量数据。间接质量流量计首先测定体积流量、流体密度，通过公式计算得出质量流量。体积流量描述为q，流体密度描述为p，质量流量描述为qm，计算方法为:
qm=qv×ρ
质量流量计的基础运作原理为。成品油在振动管中流动产生复合离心力，该作用力与质量流量成正比。在此作用过程中，复合离心力描述为Fc,成品油质量描述为m，成晶油流动中矢量速度描述为V,旋转体系矢量角速度描述为ɷ，两个向量的向量积描述为x，则复合离心力公式为：
F:=2mVxw
当前常用质量流量计为U形质量流量计。在.该器具使用时，电磁对测量管产生驱动作用，振动保持固有频率，流体流向、振动方向呈垂直状态，在此种情况下流体产生复合离心力(即Fc)。成品.油在U形管中流动时，向相反方向流进、流出，流体复合离心力(Fc)也因此相反。受到相反复合离心力(F)影响，导致测量管发生扭曲，扭曲程.度越严重，流体质量流量(即qm)越大(图1)。
U形管空管状态下，振动管未受力扭曲，此时振动管两侧应具有相同相位电磁信号强度。流体通过U形管时，振动管中发生扭曲力矩，导致管侧呈现不同相位。使用变送器进行两侧信号延迟检测，获取延迟时差，再用该数据与流量标定因数相乘，可计算出质量流量(qm)。按照该器具运行原理，质量流量(qm)与相位差(即扭曲程度)呈正相关。
2案例分析
2.1当前主要问题
A石化油厂运营中，采用16km以.上长输管线输送成品油至公司油库，然后向码头输送转运，成品油在码头装船出厂。上述三个运输节点均设置高精度质量流量计。起点(即油厂，设为A点)、码头(设为C点)均采用CMFHC2/2700R设备，油库(设为B点)采用CMF400/1700设备和配套数据采集监控系统。油库系统监控系统应用后，流量计运行中常见监测数据异常，实际船检尺量和检测计量数据存在显著差异，受此影响，输出柴油或汽油等成品油时必须进行船舶计量检测，具有严重计量风险。
2.2计量误差分析
为促进精准计量，必须检查工艺流程，确定质量流量计参数。.上述节点温度参数、密度参数差异无统计学意义,3台设备运行流量相近,约为185t/h。其中A点流量计运行压力为2.45MPa，标定压力设置为0.2MPa，无压力补偿参与。B点前端压力为0.22MPa，后端压力为0.05MPa。C点运行压力可视为0。过程压力影响复合离心力(Fc)检测精度，一旦过程压力与标定压力不一致，将导致传感器密度敏感度、流量异常，流体过程压力偏高较易造成测量振动管紧绷，严重时严重影响质量流量(qm)数据精度和可靠性。
在系统运行中，A、B、C三点均发生A102报警，该代码显示流量计测量管未满管，管中存在空气。经过故障排查分析认为，未执行标准装卸工艺操作是该故障主要诱因。在成品油装船后，工作人员关闭A、B、C三台计量设备前后手阀与装船泵与付油罐根部阀门，切断输油管道。采用长输油管线，管线沿途具有复杂地形。成品油在管道中输送时温度不稳定，有时发生油品膨胀，此种膨胀难以释放。输油管道为密闭环境，油品膨胀后形成高压，造成安全隐患�；肪澄露壬呖赡芤餉、B、C三段油温上升，引起油品膨胀，受到高压影响经由阀门向流量计两端渗透，油品降温后、体积下降后，部分渗出油品难以回归流量计管线，造成检测设备不满管故障。B点检测设备表后压力仅为0.05MPa,前后压差为0.17MPa,此种压差造成“B-C”段管线持续低压运行，C点检测设备前后压力基本为0，造成油晶汽化或吸入末端空气，造成检测设备运行异常，影响检测结果。
2.3系统改造成效
系统优化前，船检量、流量计测量结果差率为3.126%。通过系统改造与流程优化，量差率为0.541%o。通过前后量差率差异可知，通过系统改造优化，装船计量精度显著提升，计量误差显著降低，改造效果显著。
3系统优化与改造技术方法
3.1A处检测系统优化
经过分析认为，A处设备主要问题为标定压力与检测设备过程压力存在显著差异，此偏差波动性较小，泵出口位置维持2.5MPa水平。通过静态压力补偿解决此问题。主要思路为，向仪表输入所需压力流量系数，从而纠正检测仪表系数，补偿流量测量压力。在具体操作中，采用Prolink与质量流量计变送器相互连接，然后通过流量计外部压力补偿，将0.2MPa检定压力与流量系数、2.5MPa外部实际运行压力输入，完成压力补偿。
3.2C处检测系统优化
(1)加装消气器。在现有技术下，科里奧利质量流量计只限于单相流精准测量。但是在实际工况中可能发生两相流情况，例如C点油品气化后。气液结合后，仪表振动缓解，为维持流量管振动需要提高线路输送效率。流浪管中驱动电流具有一定限值，过量输出电流在维持流量管振动同时较易引起流量计检测误差。基于此种原因，使用消气器设备配备质量流量计，在其上游安装，从而有效降低气液混合情况发生率。
消气器运行时。进口输入成品油后，输油管道过滤网过滤油中固体杂质，成品油在通过过滤网时流向发生变化，导致混合在成晶油中的部分溶解气体与自由气体溢出，因为气体特性而抵达分离器顶部，导致该处形成一个气体空间，即油气界面。在此过程中气体体积持续加大，随着发生的变化为油气界面降低，降低至一定水平触发浮球装置，系统自动启动气阀将气体排出，油气界面随之升高，压缩气体空间，浮球装置因此自动关闭气阀。通过此种运作，消气器可将管道中固体、气体与液体有效分离，顶部分离油气向流量表中返回，流入船舱放空，完成处理过程。
(2)加装背压阀。背压阀使用时，当背压阀设定值较高，阀前压力较低时，此时背压阀关闭，造成主阀.上膜室压力产生的推力较高，超过主阀开启所需推力，从而关闭主阀。当阀前压力与背压阀压力相等或超过后者时，可启动背压阀，此时主阀上膜室压力低于主阀启动作用力，因此可启动主阀。
设定背压阀背压参数时，应进行如下设定�！癇一C”段输油管道为低压运行，C点质量流量计仪表两端压力为零，此时介质饱和蒸气压高于仪表.后端压力，油品因此发生气化，严重时可能发生气蚀，导致实际值较高，仪表密度较低，二者存在显.著差异，不仅影响设备测量精度，导致测量结果不可靠，而且会缩短仪表使用寿命。为预防此种情况发生，在流量计阀后装设背压阀，同时控制阀前压力为0.23MPa。流量计中流量峰值压降描述为Pb最小背压描述为P,，操作温度下流体饱和蒸气压描述为Pe，则背压计算方法为:
Pb=2P+1.25Pe
3.3标准化装船
装船操作后较易导致输油管线中出现密闭空间，油温变化后较易引起油品膨胀，为降低上述风险，对操作流程进行完善，制定标准化流程。按照标准化流程，完成装船后，将C点质量流量计后手阀以及外送泵出口阀关闭，然后启动泵出口与高位罐安全阀部位副线阀，此段中其他手阀维持开放状态，不予关闭。
3.4校正检测设备
在使用质量流量计之前，必须按照规定将仪表归零。设备传感器中设有2个探测器，实际上，即使无流体流经其探测范围，仪器也会显示△T，为保证测量准确，应校正仪表。纠正过程中为避免出现新误差，应保证规范安装传感器设备，同时传感器内部充盈介质。关闭传感器设备下游阀门，避免传感器内部流过流体，然后进行校正。在校正时，使用寄存器存储2个探测器时间差，从而保证设备实际检测时减去该时间差，得出科学的测量结果。由专业工程师全面检测A、B、C三处质量流量计，消除流量计异常工作状态。
因为B点存在设备前管线严重压差问题，检测后其诱因是该处流量计前管线由DN200转变为DN100，因此流量计管段存在严重.压差，为降低施工难度，在B点使用备用流量计，与之前原有流量计并联，从而降低流量计前后压差，伲进精准测量。
4系统优化效果评估
4.1输油准备环节
在输送成品油前，由油品储运部门负责质控，保证付油罐独立执行流程，不会发生串量情况。针对油罐检尺进行计量检测，并且测量密度与温度，采集处理A处流量计原始数据。B处流程质控由管道储运部门负责，保证“B一C”段管线维持满管状态，进行B处2个流量计数据采集。此外，由计量中心负贵采集C处流量计原始数据，检尺检查油船。
4.2输油环节
生产运行部门确定可以输送后，发送命令，通常一次成品油输送时间约为4h,然后暂停输送，比对测量数据。输运车间将C处流量计后阀门关闭。油品储运空间将A处流量计前阀门关闭。等待0.5h,由船舶与油品罐区工作人员实施检尺检查.记录A、B、C处流量计数据采集。计量技术人员检查A、B、C处数据，采集零点校正前与校正后数据。初次比对完成，继续输送油品，监控输送量，输送31h后，通常此时输油量可达到70%总输送量，二次停运检测。等待0.5h，检尺.检查油船、油罐，对比A、B.C处数据。完成二次比对，继续输送成品油，完成预期装船任务后，最后进行一次油船、油罐检尺检查。
5结论
综上所述，船舶交接成品油时，采用质量流量计可促进油量精准测量，降低测量误差，提高油品交接质量。交接计量具有复杂性，进行质量流量计交接时，优化工艺流程、完善硬件系统具有必要性。为保证精准测量交接，应优化工艺流程，促进规范作业，完善技术应用，积极消除人为误差，促进成品油顺利交接。
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