车运原油动态计量设计方案探讨

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如今原油计量主要有两大类：在大罐中进行静态计量和在原油管线上采用流量计进行动态计量。液体静态计量标定方法有静态容积法标定、静态称重法标定；液体动态计量标定方法有动态容积法标定、动态称重法标定、标准体积管法标定、标准表法标定等。

目前在新疆片区，流量计动态计量主要采用容积式流量计进行动态计量，基本上还没有采用质量流量计作为动态计量的案例。本人认为主要原因有两个：～方面以前的质量流量计13径比较小，1台流量计很难满足用户每天原油输送量，若采用多台并联的计量的方式，成本比较高；另-方面以前没有相关标准规范明确支持质量流量计作为动态计量的规定↑几年生产商已推出口径达DN250甚至DN300的质量流量计，完全满足用户每天的原油输送量。同时已有相关规范手册明确同意采用质量流量计进行液态烃计量，2。国外已有采用质量流量计进行管输和车运原油计量的案例，效果良好。

1 设计背景本人结合某石化公司(以下简称A公司)进行设计背景介绍，A公司炼油厂的原料运输主要分为两种，-种是管输原油，另-种是车运原油(火车和汽车)。

A公司管输原油来自末站输出的东疆和北疆原油两条输油管线。自2004年9月开始，实施动态计量交接以来，利用末站管输容积式流量计动态计量与该公司大罐静态计量对比交接，差量较大，交接损耗居高不下，加工原油成本过高。因此A公司在炼油厂内部增设了容积式流量计进行动态计量，2010年以后与末站之间采用了容积式流量计动态计量的方式，不再采用大罐静态计量对比交接。

A公司车运原油进厂后，先进入原料车间零位罐，零位罐再通过泵把原油送至炼油厂油品罐区，车运原油向炼油厂输送没有计量仪表，至今炼油厂与原料处之间的34 EIC v01.20 2013 No.2车运原油计量仍在大罐中完成。而来自末站的原油在炼油厂内采用在线流量计动态计量后，管输原油与车运原油-并送进大罐，若车运原油仍采用大罐交接，罐区大罐的数量有限，车运原油不可能用单独罐盛装。静态与动态两种交接方式不同，交接计量的原油量很难准确核算，不利于及时监控和发现原油交接盈亏情况。A公司建议将车运原油计量交接点前移至原料处，在原料车间转油线上增设计量仪表，实现流量计动态计量，计量过程中手工取样测定密度、化验进行含水分析，以此作为双方交接依据。同时作为石油公司动态计量后至A公司车运原油量的年终核对依据。

2 车运原油的特点由于原料处卸车过程为间歇式，介质多为脏污油，温度和压力变化没有规律，油品种类较多，密度各不相同。目前-列火车进入原料车间以后(40节原油槽车)，首先开盖检尺，然后把油卸入零位罐，当零位罐液面接近3米时，开启转油泵向炼油厂大罐输送原油，要求3-6小时左右把1列火车的原油输送到炼油 原料车间每年需要向炼油厂输送原油200万吨。尤其是A公司炼油能力提升后，原油卸油量还要大大增加。

冬季在卸车时和零位罐输送原油至炼油厂时，都需要对原油进行加温，导致输送原油时，原油温度变化较大(压力也有变化)，开始输送时原油温度偏低，输送过程中原油的温度逐渐升高。冬季西北局原油温度变化范围20℃～55℃，其他品种原油温度变化范围在20%-40℃。

表1 原油密度油种 密度(kg/m3) 油种 密度(kg/m3)牙哈原油 782.0 焉耆原油 785.4西北局原油 943.0 中油化学 835.0车运哈油 839.7 中油运输 836.0春光原油 804.2 器 麦旦3 设计方案3.1 方案-采用4台DN250容积式流量计。

1)为防止在低温时原油凝固，无法流动和计量，流量计若室外安装需增设仪表伴热；室内安装需现场增设- 计量间。

2)为防止容积式流量计堵、卡以及油中含气量较大影响流量计精度，需增设消气过滤器。为便于直观地看出消气过滤器是否异常，过滤器前后应安装1台就地指示差压表或者两台就地压力指示仪表。

3)容积式流量计测量的是体积流量，而国内交接计量以质量流量为准，需增设温度、压力仪表来修正原油密度，才能换算成质量流量进行交接。

质量流量计可同时测量 质量流量、介质密度和温度，甚至可根据用户需求，选择具有原油中含水分析功能的质量流量计，避免手工取样的方式。

虚 框内为本设计方案探讨内窖图1 方案-、二简易流程3.3 方案三采用3台DN250容积式流量计，备用1台或采用3台DN250质量流量计，备用1台，便于离线标定。也可采用2台容积式流量计或2台质量流量计，车运原油为间歇式输送，可以在停输时对流量计进行离线标定。

区区虚框 内为本设计方案探讨内容图2 方案三简易流程3.4 方案四采 用2台DN250质量流量计，同时并联 1台口径 为DN80、精度为0.05%的质量流量计作为标准表，完成在线标定。方案四流量计安装相对位置及简易流程见图3。

虚框内为本设计方案探讨内容图3 方案四简易流程欢迎订阅欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息区区4 方案比较与结论4.1 方案比较日抖班遮过盛墨日1)方案-中采用容积式流量计现存问题采用容积式流量计计量，由于容积式流量计属于体积流量计，只能保证体积流量的精度♂合A公司的车运原油特点可知 ，在计量过程 中温度、压力发生无规律变换，各种油品密度不尽相同，很难修正和确定原油的真实密度，难以确定质量流量的真实值∩见选容积式流量计做计量，需用户提供原油密度和含水量的准确值。

动态计量-般原则里面有要求：计量设施在北方寒冷地区应室内安装；在南方地区可室外安装，但应避免阳光直射 ]♂合用户要求，计量站设置成手工计量型(手工取样，化验室进行密度和含水分析)，现场至少需增设-计量间，面积约为：14m×10m×4.2m(长×宽 ×高)。

结合A公司原料处泵房外转油线所在的地理特点，现场位置狭窄，加上与现场原有的隔油池的防火间距不够，没有空间修建计量间。

原油动态计量-般规定中要求：容积式流量计 的公称通径不小于150mm(本设计 中流量计 口径为DN250)，且流量计台数不少于4台的计量站，宜设置固定安装式体积管 ]。固定安装式体积管成本费用昂贵。

容积式流量计内部可动部件的原因，后期维护量较大。目前A公司末站4台刮板式流量计的倒班操作、管理 、维护人员已达约20人左右。

2)方案二中采用质量流量计的利与弊质量流量计是根据科氏力原理，通过检测振动管频率大小，频率与流量成正比的关系换算成质量流量，同时可通过测量固有震动频率，可确定介质的密度f5 ]。冬季寒冷，加上间歇式送油，原油中的蜡、胶质、沥青质等粘稠物，可能会粘附在测量管 内壁形成挂壁现象，改变测量管的振动频率，可能会造成零点漂移和计量不准确，影响精度，所以需要采用蒸汽及时冲洗。

质量流量计无可动部件，流量管内无障碍物，维护量小，但相对于容积式流量计，质量流量计的压损较大。

现场采用电伴热的形式，可以不设置计量站，满足现痴间狭小的特点。

3)方案三的对 比与分析方案三是在方案-和方案二的基础上减少1-2台流量计，投资费用可以节省约120-160万元人民币。

原油动态计量-般规定中要求：容积式流量计的公称通径不小于150mm，且流量计 台数不少于4台的计量站，宜设置固定安装式体积管。固定安装式体积管成本费用昂贵，此方案可以节氏多的投资费用。

采用容积式流量计还是面临同样的难题，计量过程中温度、压力在发生无规律变换，各种油品密度不尽相同，很难修正和确定原油的真实密度，来确定质量流量的真实值。同时还需设置计量间。若采用质量流量计可有效避免测量过程中变化的工况，采用电伴热也解决了现痴间狭小，无法设置计量间的问题。

4.2 方案结论综合比较后，本人认为方案三中采用质量流量计作为动态计量，无论从管理、成本、后期维护以及现场地理特点都占有较大优势，比较经济，合理可行。鉴于A公司内部无法标定，必须送至有相关资质的机构进行离线标定。作为动态计量仪表需周期性的进行检定(ISO7278-1～2对流量计的检定做了详细说明，此处不做详述)，(转第44页)EIC V0l-20 2013 No.2 35臼廑周塞 日机进行连接。实现与局域网的实时数据传输、双向数据交换，局域网内可观测到装车过程中的数据动态，也可以通过权限层级的设定，对装车实现控制。

- 台上位监控计算机可管理多台下位机隔爆定值控制仪，通过与局域网相连，实现数据共享。在监控计算机可以实现系统设置、发油参数设置、调试参数设置、系统编辑、发油实时控制、联机或脱机发油等，并记录历史数据；下位机PLC系统读取数据库实时向上位监控计算机传送发油数据，在显示界面上实时显示发油情况，可对历史数据进行查询，并打印报表。

图1 自动装车计量系统结构图3.2 自动装车质量流量控制整个发油过程采用智能模糊控制，根据设定的发料数量，当到达预定发油量90%时自动调整阀门开度，到达预设油量时关闭阀门，无需用户干预自动调整发油流速，整个发油过程无任何 水击”现象 J。如图2所示。

图2 自动装车质量流量控制3-3 系统压力控制由于多鹤位口装车会影响泵出口介质压力波动，需要采取装车系统压力自动调节控制，当装车过程泵出口压力超过设定值，控制系统自动打开沥青返罐阀门返流降压，实现压力自动调节控制在设定范围内。如图3所示。

压力警图3 自动装车系统压力控制3.4 自动装车控制系统的计量其核心计量装置采用ROTAMASS智能质量流量计，它的高精度是实现定量装车灌装精度的前提和基础，配防爆定值控制器，选用大力矩电动阀，控制精度高，低温不易堵塞，不锈钢阀芯硬密封，使用可靠，保证了计量的精准。

3.5 系统软件先进的自动装车系统管理软件，方便财务做账和管理 。上位机分为操作员、管理员等级别 ，通过不同的账户名登录系统。上位监控计算机直接和下位机PLc系统进行数据交换，对下位机PLC系统传来的数据利用数据库进行存档，还对下位机PLc系统传来的数据进行查询并给予授权，能够确保生产的顺利进行。它是整个系统的中枢系统 ，对整个系统各个环节进行实施监控管理，在系统上实现提货凭证打英发油状态监控 、出料档案查询 、客户档44 EIC Vo1.20 2013 No.2墨 麦旦案查询 、鹤位状 态显示 、工作 状态显 示等 功能O，41。

4 结束语经过实际运行使用表明，该自动装车计量系统运行稳定、可靠 ，信号测量和控制调节灵活准确，操作方便，发油记录都可以准确无误地通过通讯网络进入计算机，由管理软件进行数据处理、存储、统计和报表打樱下位机PLC系统接收监控计算机系统发来的参数，将实时数据送回监控计算机系统。自动控制系统达到了预期的效果，提高了设备运行的稳定性和安全性，并在工艺过程的节能、降耗、降低劳动强度方面起着积极的作用≮