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摘 要:介绍了质量流量计类型,叙述了质量流量计的结构形式和优点,提出质量计量系统的设计方案,说明了质量计量系统在实际生产中的应用,并结合成品油管道的特点,提出了质量流量计量系统的优化设计方案。
关键词:质量流量计 输油管道 计量
中图分类号:TH81 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(c)-0019-01
近些年来,成品油管线在我国取得到了较快的发展,成品油管道由管输企业接收炼厂来油,输送至各油库,管道输送企业与炼厂、油库之间的计量交接是一个必不可少的环节。因此采用性能稳定、精度高的流量计对于管道输送以及贸易交接有着重要的意义。
1 质量流量计的类型
质量流量计主要分间接式和直接式两类。间接式质量流量计先测量体积流量再乘被测流体的密度,通过密度计和乘法器实现;直接式质量流量计直接检测与质量流量有关的量来反映质量流量大小。直接式质量流量计按工作原理分为热导式、差压式、动量式、科里奥利式(简称科式)等,科式质量流量计检测元件无需外加能量、结构简单、安装维护方便,在管线中应用较广,本文主要叙述科式流量计在成品油管线中的应用[1]。
2 质量流量计量系统的设计
质量流量计计量系统可分为现场工艺设备、检测仪表和控制室控制管理设备。工艺设备包括阀门、消气器和过滤器,检测仪表包括压力变送器、温度变送器(或热电阻)和质量流量计,控制管理设备包括流量计算机、计量控制柜、供电模块、接线端子等。
质量流量计一般可以输出三种类型的信号:4～20mADC模拟量、脉冲、数字通讯。其中4～20mADC模拟量可以组态为瞬时流量、密度或温度;脉冲信号可以组态为质量流量或体积流量;通讯接口可以输出瞬时流量、累积流量、密度、温度以及流量计的诊断信息。压力检测仪表选用压力变送器,输出4～20mADC模拟量信号;温度检测仪表可以选择温度变送器,输出4～20mADC模拟量信号,也可以选择热电阻,输出RTD信号。
流量计算机安装在计量控制柜内,盘面安装,既利于操作显示也利于系统内部接线。流量计算机内部集成微处理器和模块化I/O板卡,同时内置API或ISO计量标准,可以快速、准确地采集和处理流量、密度、压力、温度等信号。流量计算机可以接受多种类型的信号输入,包括4～20mADC模拟量、RTD、脉冲量、开关量,同时可以输出4～20mADC模拟量和数字量等信号。此外,流量计算机具有RS-485和以太网通讯接口,可以实现对质量流量计多种数据的采集,也可以实现与管道SCADA系统间数据的交换。为保证数据的传输的一致性,流量计计算机与SCADA系统时钟同步[2]。
3 质量流量计量系统的应用
成品油管道顺序输送不同种类的油品,质量流量计量系统可以自动完成每个批次任一预先设定时间段的质量流量和体积流量累积,并且自动生成报表。油品种类编码信息由管道SCADA系统写入,包括油品标号、批次计划和下载量等。以当前输送97#汽油为例,当上一油品下载结束后,SCADA系统自动关闭该油品对应的下载阀,同时打开了97#汽油下载阀,SCADA系统在接收到97#汽油下载阀全开的反馈信号后给流量计算机一个开关量信号,触发97#汽油下载累积命令,流量计算机即自动得到97#汽油的油品信息和开始计量的时间标签,开始97#汽油的流量累积。
质量流量计输出流量为瞬时质量流量,流量计算机可以直接完成质量流量的累积。此外,成品油储运、销售企业一般还需要体积量,以便和储油罐罐容增加量实时比对。流量计算机内置体积流量和质量流量换算公式,采集到油品的实时密度信号,经过压力和温度补偿计算就可以得出工况下和标况下的体积流量。一般密度信号采用质量流量计输出的密度信号,精度可以达到±0.0005g/cm3,通过模拟量输出接口和RS485通讯接口输入到流量计算机中。
流量计算机接收瞬时质量流量和实时密度信号,经过计算处理,可以提供以下流量信息:某一油品质量总累积量、该油品质量当前批次量、质量当前时累计量、质量当前日累计量以及质量上次时累计量、质量上次日累计量等;该油品工况或标况下体积总累计量、体积当前批次量、体积当前时累计量、体积当前日累计量以及体积上次时累计量、体积上次日累计量等。根据成品油管道管理企业要求,流量计算机还可以提供更为细化的时间区间内质量、工况体积量和标况体积量的累积。以上流量信息由流量计算机自动生成报表形式,可以手动打印或根据预先设定时间自动打印。
4 质量流量计量系统的优化设计
流量计算机采集质量流量计的密度信号,经处理计算可以得出工况下和标况下的体积流量,相比质量流量计输出的密度信号精度,成品油管道为了顺序输送时混油处理的需要设置的在线密度计的精度要更高、更可靠,精度高达±0.00015g/cm3以上。因此,可以在设计质量流量计量系统时引入在线密度计的信号。
将在线密度计信号处理器输出的一路标准4～20mADC模拟量信号组态为实时密度信号接入流量计算机,同时将在线密度计采样泵的运行信号(无源触点,开关量)接入流量计算机。这样,流量计算机只要接收到在线密度计采样泵运行信号,就可以采用在线密度计的实时密度信号处理计算出瞬时体积量和累积体积量,为用户提供高精度的体积量。而采集在线密度计密度信号和密度计采样泵的运行信号全部由流量计算机自动完成,是一种可靠、高效的方法。
5 语语
流量计量是成品油管道贸易交接、内部结算的一个必不可少的环节,选择高可靠性、高精度的质量流量计,采用数据计算处理快速、准确的流量计算机,保证成品油管道运营企业在对外贸易交接时经济利益不受损失,对内管理控制时掌握大量可靠的數据,同时又节省了大量的人力。在国内已经建成的多条成品油管道中,采用质量流量计的流量计量系统得到广泛应用,实践也证明了该流量计量系统具有很高的可靠性和准确性。
参考文献
[1] 许战,蒋焱.质量流量计的应用[J].石油规划设计,1998,4:33～34.
[2] 于翠欣.科里奥利质量流量计数字信号处理系统的研制[D].合肥:合肥工业大学自动化研究所,2000.
关键词:质量流量计 输油管道 计量
中图分类号:TH81 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(c)-0019-01
近些年来,成品油管线在我国取得到了较快的发展,成品油管道由管输企业接收炼厂来油,输送至各油库,管道输送企业与炼厂、油库之间的计量交接是一个必不可少的环节。因此采用性能稳定、精度高的流量计对于管道输送以及贸易交接有着重要的意义。
1 质量流量计的类型
质量流量计主要分间接式和直接式两类。间接式质量流量计先测量体积流量再乘被测流体的密度,通过密度计和乘法器实现;直接式质量流量计直接检测与质量流量有关的量来反映质量流量大小。直接式质量流量计按工作原理分为热导式、差压式、动量式、科里奥利式(简称科式)等,科式质量流量计检测元件无需外加能量、结构简单、安装维护方便,在管线中应用较广,本文主要叙述科式流量计在成品油管线中的应用[1]。
2 质量流量计量系统的设计
质量流量计计量系统可分为现场工艺设备、检测仪表和控制室控制管理设备。工艺设备包括阀门、消气器和过滤器,检测仪表包括压力变送器、温度变送器(或热电阻)和质量流量计,控制管理设备包括流量计算机、计量控制柜、供电模块、接线端子等。
质量流量计一般可以输出三种类型的信号:4～20mADC模拟量、脉冲、数字通讯。其中4～20mADC模拟量可以组态为瞬时流量、密度或温度;脉冲信号可以组态为质量流量或体积流量;通讯接口可以输出瞬时流量、累积流量、密度、温度以及流量计的诊断信息。压力检测仪表选用压力变送器,输出4～20mADC模拟量信号;温度检测仪表可以选择温度变送器,输出4～20mADC模拟量信号,也可以选择热电阻,输出RTD信号。
流量计算机安装在计量控制柜内,盘面安装,既利于操作显示也利于系统内部接线。流量计算机内部集成微处理器和模块化I/O板卡,同时内置API或ISO计量标准,可以快速、准确地采集和处理流量、密度、压力、温度等信号。流量计算机可以接受多种类型的信号输入,包括4～20mADC模拟量、RTD、脉冲量、开关量,同时可以输出4～20mADC模拟量和数字量等信号。此外,流量计算机具有RS-485和以太网通讯接口,可以实现对质量流量计多种数据的采集,也可以实现与管道SCADA系统间数据的交换。为保证数据的传输的一致性,流量计计算机与SCADA系统时钟同步[2]。
3 质量流量计量系统的应用
成品油管道顺序输送不同种类的油品,质量流量计量系统可以自动完成每个批次任一预先设定时间段的质量流量和体积流量累积,并且自动生成报表。油品种类编码信息由管道SCADA系统写入,包括油品标号、批次计划和下载量等。以当前输送97#汽油为例,当上一油品下载结束后,SCADA系统自动关闭该油品对应的下载阀,同时打开了97#汽油下载阀,SCADA系统在接收到97#汽油下载阀全开的反馈信号后给流量计算机一个开关量信号,触发97#汽油下载累积命令,流量计算机即自动得到97#汽油的油品信息和开始计量的时间标签,开始97#汽油的流量累积。
质量流量计输出流量为瞬时质量流量,流量计算机可以直接完成质量流量的累积。此外,成品油储运、销售企业一般还需要体积量,以便和储油罐罐容增加量实时比对。流量计算机内置体积流量和质量流量换算公式,采集到油品的实时密度信号,经过压力和温度补偿计算就可以得出工况下和标况下的体积流量。一般密度信号采用质量流量计输出的密度信号,精度可以达到±0.0005g/cm3,通过模拟量输出接口和RS485通讯接口输入到流量计算机中。
流量计算机接收瞬时质量流量和实时密度信号,经过计算处理,可以提供以下流量信息:某一油品质量总累积量、该油品质量当前批次量、质量当前时累计量、质量当前日累计量以及质量上次时累计量、质量上次日累计量等;该油品工况或标况下体积总累计量、体积当前批次量、体积当前时累计量、体积当前日累计量以及体积上次时累计量、体积上次日累计量等。根据成品油管道管理企业要求,流量计算机还可以提供更为细化的时间区间内质量、工况体积量和标况体积量的累积。以上流量信息由流量计算机自动生成报表形式,可以手动打印或根据预先设定时间自动打印。
4 质量流量计量系统的优化设计
流量计算机采集质量流量计的密度信号,经处理计算可以得出工况下和标况下的体积流量,相比质量流量计输出的密度信号精度,成品油管道为了顺序输送时混油处理的需要设置的在线密度计的精度要更高、更可靠,精度高达±0.00015g/cm3以上。因此,可以在设计质量流量计量系统时引入在线密度计的信号。
将在线密度计信号处理器输出的一路标准4～20mADC模拟量信号组态为实时密度信号接入流量计算机,同时将在线密度计采样泵的运行信号(无源触点,开关量)接入流量计算机。这样,流量计算机只要接收到在线密度计采样泵运行信号,就可以采用在线密度计的实时密度信号处理计算出瞬时体积量和累积体积量,为用户提供高精度的体积量。而采集在线密度计密度信号和密度计采样泵的运行信号全部由流量计算机自动完成,是一种可靠、高效的方法。
5 语语
流量计量是成品油管道贸易交接、内部结算的一个必不可少的环节,选择高可靠性、高精度的质量流量计,采用数据计算处理快速、准确的流量计算机,保证成品油管道运营企业在对外贸易交接时经济利益不受损失,对内管理控制时掌握大量可靠的數据,同时又节省了大量的人力。在国内已经建成的多条成品油管道中,采用质量流量计的流量计量系统得到广泛应用,实践也证明了该流量计量系统具有很高的可靠性和准确性。
参考文献
[1] 许战,蒋焱.质量流量计的应用[J].石油规划设计,1998,4:33～34.
[2] 于翠欣.科里奥利质量流量计数字信号处理系统的研制[D].合肥:合肥工业大学自动化研究所,2000.