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质量流量计在液化石油气流量测量中的应 |
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摘 要： 液化石油气既是炼化企业的主要产品，也是重要原料之一。由于液化石油气的物理性质较其他石油产品（如汽油、煤油、柴油等）有其特殊性，对流量计的稳定运行和测量准确度影响较大，因此成为炼化企业流量测量的一大难题。我们通过十几年的不断摸索，以及改进测量手段和测量方法，同时得益于近十年来流量计技术的日趋成熟，目前比较好地解决了这一问题。本文分两个方面介绍一下我们的做法。
液化石油气既是炼化企业的主要产品，也是重要原料之一。由于液化石油气的物理性质较其他石油产品（如汽油、煤油、柴油等）有其特殊性，对流量计的稳定运行和测量准确度影响较大，因此成为炼化企业流量测量的一大难题。我们通过十几年的不断摸索，以及改进测量手段和测量方法，同时得益于近十年来流量计技术的日趋成熟，目前比较好地解决了这一问题。下面分两个方面介绍一下我们的做法。
一、影响液化石油气流量测量稳定性和准确度的主要原因
构成液化石油气的主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、异丁烯。由于各炼化企业工艺流程不同，加工方式不同，所以，卖出或购进的液化石油气品种也有所区别。为便于讨论，笔者在表1中给出主要成分的几个物理常数。
1.饱和蒸汽压对测量准确度的影响
由表1可以看出，液化石油气的饱和蒸汽压较其他石油产品高得多。因此，在流量测量中，如果流量计的背压不高于其蒸汽压时，在流量计测量腔内就会产生气、液两相。无论对于体积测量仪表（如涡轮流量计或容积式流量计）还是质量流量计，流体中气、液两相的存在都会直接影响测量准确度，有时这种影响会很大。影响的大小与流量计的种类有关，与含气量百分比的大小也有关。对涡轮流量计的影响要大于对容积式仪表和质量流量计的影响，含气量比例越大，影响也越大。特别是对类似装车输出系统这种间接送量的工艺流程，停泵送量期间，管线内压力降低，会有大量气相产生。等到下一次开泵送量时，气相高速流过仪表，会造成涡轮或容积式流量计转子高速旋转，对仪表的损伤极大，有时会直接造成仪表损坏。表1液化石油气主要成分的几个物理常数
 2.液化石油气自润滑性差对流量计使用寿命的影响
在采用涡轮或容积式流量计测量液化石油气时，由于液化石油气自润滑性差，也就是人们常说的比较“涩”，造成转子轴与定子轴承之间、转子与计量腔内壁之间磨损严重，直接影响流量计的寿命。目前，用碳化钨硬质合金钢做轴和轴承的涡轮流量计使用起来 略好一些，一般连续运转可达到1～2年。普通材质的轴或轴承一般只能用3～6个月。
二、采取避免措施
1.流量计的选型
据我们多年的经验，以及上述对液化石油气物理性质的分析，我们认为首选为质量流量计，其次为硬质合金做轴和轴承的涡轮流量计。质量流量计的价位一般要高于涡轮流量计3～5倍。我公司目前的实际使用情况是：对外贸易交接用质量流量计，约占10%，厂内装置之间物料交接计量用涡轮流量计，约占90%。从技术性能、使用寿命、测量准确度、运行稳定性以及维护工作量上比较，质量流量计要优于涡轮流量计。但从一次性投入资金上比较，涡轮流量计又比质量流量计经济得多。
通过上述比较，我们认为在对外贸易交接计量中，采用质量流量计是很有必要的。虽然一次性投资较大，但它的各项技术性能都远优于涡轮流量计。首先，它的计量腔内无可动部件，克服了流体自润滑不好所造成的影响。同时，它直接测得流体的交接质量，而涡轮流量计测得的是流体的体积，要想换算成交接质量，还要测量流体的温度、压力、密度等参数。其中液化石油气在线密度测量仪表价位很高，远高于质量流量计。如果采用离线分析，首先是采样的代表性不好，采样时轻组分偏多，易造成样品密度小于实际流体密度。同时，由于液化石油气饱和蒸汽压高，在常压下无法测其密度，所以只能用色谱分析法或称重瓶法来测量其密度，不仅操作比较麻烦，而且测量准确度难以保证较高。
2.实际采用的测量方案
流量计选型确认之后，就要结合流体工况条件、管道的工艺情况，设计一套适合流量计技术要求的外部测量环境，这在流量测量中是至关重要的。
首先我们在流量计下游侧安装自力式压力调节阀，调节方式为控制阀前压力为定值，使流体的压力高于其饱和蒸汽压的1.2～1.5倍，避免了流体输送过程中在计量腔内产生气、液两相。仪表安装如图1所示。
2002年3月我公司对外交接计量用质量流量计按上述条件安装投用后，经与发货方和收货方球罐计量进行数据比对，比对误差在0.5%以内，使用至今运转正常。买卖双方都非常认可。计量准确度和计量重复性都远高于过去人工读玻璃板液位计。同时，开1台泵可以同时给几个输出口送量，提高了输出效率。
在质量流量计运行过程中，个别流量计在停泵不送量期间有零漂现象，在做小信号切除后仍不能解决该问题，这也是质量流量计的主要缺点。当流体静止时，测量管周期振荡并没有停止，由于外界原因（如管线振动、安装应力过大、流体在测量管两侧质量不对称等），都会使该相位差不为零，造成质量流量计产生零漂现象；连续送量测量时，由于该零漂较小，对整个计量准确度影响不大。而对于间接送量的液化石油气来讲，在停泵不送量期间，管道内压力下降，当低于饱和蒸汽压时，会有大量气相产生，造成测量管内存有气液两相，甚至全部为气相。由此造成振动管失去对称平衡，产生相位差，导致零漂严重。我们观察到的最大零漂有时竟达（7～8） t/h，此零漂累计1夜（12h）将近有100t的仪表累计值，因无法区别是个别人故意多给用户送量还是仪表零漂问题，从而造成管理上的混乱。为解决该问题，我们在管理上采取每交接送量1次都对流量计下游手阀施加铅封的方法，以区别是人为还是仪表零漂造成非送油期间二次仪表累计值增加。同时在技术上采取的措施是利用质量流量计变送器自身的软件功能，通过组态来控制零漂的产生。在实际观察零漂现象产生时的工况条件中，我们发现其是有规律的，每次发生零漂时，流体的密度测量值都远小于流体的正常工况密度，这也就证明了是由于气相产生，造成流体平均密度下降，导致零漂的产生。具体做法是：用密度值控制流量值的累加。当密度小于某一给定值时，流量测量停止工作，累加器不累加；当密度测量值大于该给定值时，恢复正常测量，累加器累加该给定值根据液化石油气的实际工况密度而定，这样就比较有效地从技术上控制了因气、液两相而导致的零漂现象。
液化石油气的动态计量从技术上讲确实还不成熟，影响因素比较多，而且目前还缺少在线实液标定的数据来证实实际测量的不确定度究竟有多大，还需要我们共同研究和探讨。(end)
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(5/7/2014) |
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