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质量流量计用于原油贸易计量的性能测试

质量流量计第以台面世至今已有 40 年的发展历程。随着现代电子测量技术的迅速发展,基于科里奥利原理的质量流量计(以下简称质量流量计)在传感器材料结构、电子组件和计量软件等方面都取得了很大的进步。当前质量流量计的主要特点包括:适应介质范围宽,可以实现从液化石油气到高黏度重油等多种介质的准确测量;测量精度高,液体质量测量准确度优于±0.2%,气体质量流量的测量准确度可达到±0.35%;测量参数多,可同时测量流量、密度、温度等;具备了免调零功能,实现了零点漂移自动修正。近20年来,质量流量计在成品油贸易计量,特别是在质量交接计量站和过程控制计量方面得到广泛应用,但原油贸易计量中的应用还很少。目前能够满足液态烃贸易交接计量要求的质量流量计如表1所示。 

        v      涡轮流量计,气体涡轮流量计,罗茨流量计

      表 1 液态烃贸易计量用质量流量计      
厂家 产品系列 公称直径/ 蕞大流量/   质量流量测量 密度测量准确度/ 测量管形状
    mm (kg·h-1 准确度/%   重复性/% (kg·m-3  
  ELITE 3~100 545 500   ±0.05 ±0.025 ±0.2   U形
Emerson T 6~50 87 000   ±0.15 ±0.05 ±2.0   单直管
  D 25~250 1 090 909   ±0.10 ±0.05 ±0.5   U形
  F 6~80 272 000   ±0.10 ±0.05 ±1.0   浅弯管
E+H F 8~250 2 200 000   ±0.10   ±0.05 ±0.5   浅弯管
  M 8~80 180 000   ±0.10   ±0.05 ±1.0   双直管
ABB FCM2000 20~150 660 000   ±0.15 ±0.1 ±1.0   S形
Krohne Optimass7000 15~100 430 000   ±0.10 ±0.05% ±0.5   单直管
注:流量测量准确度是在零点稳定性影响较小时的最佳测量准确度。          

由表 1可知,可用于液态烃(成品油)贸易计量的质量流量计生产厂家主要有 Emerson、Endress & Hauser (E+H)、ABB、Krohne。虽然产品型号较多,但原油介质状况较成品油复杂,温度、黏度等对质量流量计计量准确度的影响尚不清楚,为了测试质量流量计用于原油贸易计量的可行性,本研究选择一台技术较为成熟、市场占有率较高的质量流量计对其进行性能检定测试。
1、性能测试方法:
 选用一台配 2400S型变送器的 CMF300/DN80质量流量计(以下简称 CMF300)进行测试,其蕞大流量 272 t/h,准确度±0.05%,重复性 0.025%,温度测量准确度±1±0.5%×读数(℃),密度测量准确度±0.2 kg/m3。为检验质量流量计在以水为介质和以黏度不同的原油、柴油为介质时的计量性能差异,先以水为介质对 CMF300 型质量流量计进行基础检定测试,再以原油、柴油为介质进行性能检定测试。测试标准装置性能参数如表 2所示。
表 2 测试标准装置性能参数涡轮流量计,气体涡轮流量计,罗茨流量计 

试验介质 测试方法 标准体积/ 蕞大流通能力/ 系统误差/
m3 (t·h-1) %
静态容积法 10 280(DN100) 0.05
配化验密度法 200(DN80)
     
原油 体积管法 1 185 0.05
配化验密度法
       
柴油 体积管法 1 100 0.05
配在线密度计法
       

2、测试过程与结果:
 首先按照检定规程[2],进行以水为介质的基本性能测试,测试方法为静态容积法配化验密度法,装置系统误差为 0.05%,测试流量点共 6个,(装置蕞大流通能力)依次为 190、136、54.4、27.2 和 13.6 t/h,最后回到 190 t/h,每个流量点测 7 次,测试结果如表 3所示。
表 3 CMF300水装置测试结果涡轮流量计,气体涡轮流量计,罗茨流量计 

流量/ 满量程比/ 正常安装  
(t·h-1 % 平均误差/% 重复性/%
190.0 70 -0.065 0.01
136.0 50 -0.058 0.01
54.4 20 0.034 0.01
27.2 10 0.046 0.01
13.6 5 0.080 0.01
190.0 70 -0.062 0.00

在以水为介质的检定测试中,CMF300 表现出了良好的重复性和线性度,但是在原油计量中,介质黏度对其计量准确度影响较大。为了测试介质黏度对 CMF300 计量性能的影响,分别以原油和柴油为介质,对其进行了检定测试。原油检定测试采用体积管法配化验密度法,柴油检定方法为体积管法配在线密度计法,装置系统误差均为 0.05%。根据装置的检定能力,原油及柴油中检定流量点均为 5个,从大流量点依次检到小流量点,然后再返回蕞大流量点复检,每个流量点检3次。检定原油温度为56 ℃,密度约为852.2kg/m3,黏度约为39.78 mm2/s;检定柴油密度约为812 kg/m3,黏度约为 5.95 mm2/s,原油、柴油体积管测试结果见表 4
表 4 CMF300原油、柴油体积管测试结果涡轮流量计,气体涡轮流量计,罗茨流量计 

  原油         柴油    
                 
测试 满量程 平均 重复性/   测试 满量程 平均 重复性/
流量/ 百分比/ 误差/   流量/ 百分比/ 误差/
(t·h-1 % % %   (t·h-1 % % %
182 67 0.08 0.02 100 37 0.06 0.02
177 65 0.07 0.03 55 20 0.10 0.01
70 26 0.12 0.01 27 10 0.04 0.02
35 13 0.21 0.01 14 5 0.06 0.01
182 67 0.03 0.01 100 37 0.08 0.02

 水、原油、柴油性能测试结果曲线如图 1 所示。
图 1 CMF300多黏度测试误差
图 1 CMF300多黏度测试误差
测试结果显示,CMF300 在以水、柴油、原油为介质的多黏度测试中,重复性均不大于 0.03%,单介质具有较好的线性度,除了原油测试中流量小于 26 t/h 以外,测试误差均在±0.15%范围内。考虑到不同装置间的系统误差影响,CMF300 在检定测试过程中显示出较好的计量准确度和介质适应性,满足原油贸易计量的准确度要求。
3、现场应用案例:
 大庆石化炼厂是一家年处理原油 600×104 t以上的大型炼油化工企业,在原油进厂后的过程控制到成品油出厂等各生产环节,都广泛采用了质量流量计进行计量。63/1计量站是该厂的原油进厂计量站,负责接收来自大庆油田东外输站和北油库的原油,站内采用 3 DN300 腰轮流量计进行原油计量,每 8 h 化验一次密度和含水。原油进厂后分别进入 9号、10号储油缓冲罐,再由 7 台 DN80 CMF300M356SN 型质量流量计进行配输计量后分别进入 1 号和 2 号常减压装置,其中 1 号常减压装置所进原油由 3 台质量流量计计量,2 号常减压装置所进原油由 4 台质量流量计计量,进厂配输工艺流程见图 2。
图 2 大庆石化炼厂接收原油工艺流程
图 2 大庆石化炼厂接收原油工艺流程
由原油进厂工艺流程可知,3 台腰轮流量计计量的原油进厂总量应与 7台质量流量计配输的原油总量加上 9 号、10 号两个储罐的剩余油量之和相等。该厂 2006年接收配输原油数据见表 5,由于油罐液位检尺不严格,单季度计量误差受油罐液位测量影响较大,但长期累计误差受油罐液位测量影响很小,可以忽略不计。
表 5 接收配输原油数据涡轮流量计,气体涡轮流量计,罗茨流量计 

阶段 质量流量计 腰轮流量计 差值/ 相对误差/
配输总量/t 接收总量/t t %
 
第以季度 1 581 288 1 579 902.9 1 385.1 0.088
第二季度 1 581 687 1 581 557.5 129.5 0.008
上半年 3 162 975 3 161 460.4 1 514.6 0.048
第三季度 1 578 012 1 580 624 -26 12 -0.165
前三季度 4 740 987 474 2084.4 -1 097.4 -0.023
第四季度 1 555 268 1 558 381 -3 113 -0.200
全年 6 296 255 6 300 465.4 -4 210.4 -0.067

注:表中质量流量计配输总量包含油罐计量前后差量。
由表 5可知,2006年季度原油进厂配输差量误差蕞大为-0.200%,蕞小为 0.008%,全年累计差量为-4210.4 t,相对误差仅为-0.067%。
4、结语:
 对 CMF300 型质量流量计的实验室检定测试及现场应用的调查研究表明,该质量流量计具有较好的计量准确度,在不同的黏度介质测试中具有较好的重复性和线性度,在大庆石化炼厂的现场应用中与腰轮流量计 2006 年全年的计量比对的相对误差为-0.067%,基本具备原油贸易交接计量的性能要求。但是,由于质量流量计技术含量较高,生产工艺复杂,生产厂家较多,各厂家产品质量、测量形式、型号参数不尽相同,所以不同厂家生产的不同型号的质量流量计的计量性能也不尽相同。
 另外,质量流量计对于安装、使用、维护的要求较高,正确的安装,减小管线应力,保持背压,及时维护及正确使用也是保持原油准确计量的重要因素。

点击次数:  更新时间:2018-11-12 18:06:17  【打印此页】  【关闭