選型質(zhì)量流量計(jì)用原油貿(mào)易計(jì)量的性能測(cè)試結(jié)果
摘要：為了驗(yàn)證質(zhì)量流量計(jì)用于原油貿(mào)易計(jì)量的可行性，調(diào)研了可用于液態(tài)烴貿(mào)易計(jì)量的質(zhì)量流量計(jì)，利用實(shí)驗(yàn)室檢定裝置對(duì) CMF300型質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行了以水、原油和柴油為介質(zhì)的變黏度性能測(cè)試，對(duì)其用于原油計(jì)量的案例進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，該型流量計(jì)在不同的黏度介質(zhì)測(cè)試中具有較好的重復(fù)性和線性度。在大慶石化煉廠的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，與腰輪流量計(jì) 2006 年全年的計(jì)量比對(duì)結(jié)果是相對(duì)誤差為-0.067%，基本具備原油貿(mào)易交接計(jì)量的性能要求。
Chen Bing
Abstract：In order to verify the ability of mass flowmeter used for crude oil trade measurement，the mass flowmeter for liquid hydrocarbon trade measurement is researched，a series variable viscosity per-formance test with water，crude oil and diesel oil using laboratory calibration device is conducted， and the case with crude oil measurement is analyzed．The test results show that the flow meter has good re-peatability and linearity in different medium viscosity．In the field application in Daqing Petrochemical Refinery，the relative error of the measurement ratio is -0.067% compared with that of roots flowme-ter of the full year 2006．It basically meets the requirements of crude oil trade measurement．
Key words：mass flowmeter；crude oil trade measurement；relative error
| 表 1 液態(tài)烴貿(mào)易計(jì)量用質(zhì)量流量計(jì) | |||||||||||
| 廠家 | 產(chǎn)品系列 | 公稱直徑/ | ***大流量/ | 質(zhì)量流量測(cè)量 | 密度測(cè)量準(zhǔn)確度/ | 測(cè)量管形狀 | |||||
| mm | （kg·h-1） | 準(zhǔn)確度/% | 重復(fù)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 | 單直管 | ||||
| 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 | 淺彎管 | |||||
| E+H | F | 8～250 | 2 200 000 | ±0.10 | ±0.05 | ±0.5 | 淺彎管 | ||||
| M | 8～80 | 180 000 | ±0.10 | ±0.05 | ±1.0 | 雙直管 | |||||
| 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 | 單直管 | ||||
| 注：流量測(cè)量準(zhǔn)確度是在零點(diǎn)穩(wěn)定性影響較小時(shí)的***佳測(cè)量準(zhǔn)確度。 | |||||||||||
能夠滿足液態(tài)烴貿(mào)易交接計(jì)量要求的質(zhì)量流量計(jì)如表 1所示。
由表 1可知，可用于液態(tài)烴（成品油）貿(mào)易計(jì)量的質(zhì)量流量計(jì)生產(chǎn)廠家主要有 Emerson、Endress & Hauser （E+H）、ABB、Krohne。雖然產(chǎn)品型號(hào)較多，但原油介質(zhì)狀況較成品油復(fù)雜，溫度、黏度等對(duì)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響尚不清楚，為了測(cè)試質(zhì)量流量計(jì)用于原油貿(mào)易計(jì)量的可行性，本研究選擇一臺(tái)技術(shù)較為成熟、市場(chǎng)占有率較高的質(zhì)量流量計(jì)對(duì)其進(jìn)行性能檢定測(cè)試。
1、性能測(cè)試方法：
選用一臺(tái)配 2400S型變送器的 CMF300/DN80質(zhì)量流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱 CMF300）進(jìn)行測(cè)試，其***大流量 272 t/h，準(zhǔn)確度±0.05%，重復(fù)性 0.025%，溫度測(cè)量準(zhǔn)確度±1±0.5%×讀數(shù)(℃)，密度測(cè)量準(zhǔn)確度±0.2 kg/m3。為檢驗(yàn)質(zhì)量流量計(jì)在以水為介質(zhì)和以黏度不同的原油、柴油為介質(zhì)時(shí)的計(jì)量性能差異，先以水為介質(zhì)對(duì) CMF300 型質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行基礎(chǔ)檢定測(cè)試，再以原油、柴油為介質(zhì)進(jìn)行性能檢定測(cè)試。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)裝置性能參數(shù)如表 2所示。
表 2 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)裝置性能參數(shù)
| 試驗(yàn)介質(zhì) | 測(cè)試方法 | 標(biāo)準(zhǔn)體積/ | ***大流通能力/ | 系統(tǒng)誤差/ |
| m3 | (t·h-1) | % | ||
| 水 | 靜態(tài)容積法 | 10 | 280(DN100) | 0.05 |
| 配化驗(yàn)密度法 | 200(DN80) | |||
| 原油 | 體積管法 | 1 | 185 | 0.05 |
| 配化驗(yàn)密度法 | ||||
| 柴油 | 體積管法 | 1 | 100 | 0.05 |
| 配在線密度計(jì)法 | ||||
2、測(cè)試過程與結(jié)果：
首先按照檢定規(guī)程[2]，進(jìn)行以水為介質(zhì)的基本性能測(cè)試，測(cè)試方法為靜態(tài)容積法配化驗(yàn)密度法，裝置系統(tǒng)誤差為 0.05%，測(cè)試流量點(diǎn)共 6個(gè)，（裝置***大流通能力）依次為 190、136、54.4、27.2 和 13.6 t/h，***后回到 190 t/h，每個(gè)流量點(diǎn)測(cè) 7 次，測(cè)試結(jié)果如表 3所示。
表 3 CMF300水裝置測(cè)試結(jié)果
| 流量/ | 滿量程比/ | 正常安裝 | |
| （t·h-1） | % | 平均誤差/% | 重復(fù)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 |
在以水為介質(zhì)的檢定測(cè)試中，CMF300 表現(xiàn)出了良好的重復(fù)性和線性度，但是在原油計(jì)量中，介質(zhì)黏度對(duì)其計(jì)量準(zhǔn)確度影響較大。為了測(cè)試介質(zhì)黏度對(duì) CMF300 計(jì)量性能的影響，分別以原油和柴油為介質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行了檢定測(cè)試。原油檢定測(cè)試采用體積管法配化驗(yàn)密度法，柴油檢定方法為體積管法配在線密度計(jì)法，裝置系統(tǒng)誤差均為 0.05%。根據(jù)裝置的檢定能力，原油及柴油中檢定流量點(diǎn)均為 5個(gè)，從大流量點(diǎn)依次檢到小流量點(diǎn)，然后再返回***大流量點(diǎn)復(fù)檢，每個(gè)流量點(diǎn)檢3次。檢定原油溫度為56 ℃，密度約為852.2kg/m3，黏度約為39.78 mm2/s；檢定柴油密度約為812 kg/m3，黏度約為 5.95 mm2/s，原油、柴油體積管測(cè)試結(jié)果見表 4。
表 4 CMF300原油、柴油體積管測(cè)試結(jié)果
| 原油 | 柴油 | |||||||
| 測(cè)試 | 滿量程 | 平均 | 重復(fù)性/ | 測(cè)試 | 滿量程 | 平均 | 重復(fù)性/ | |
| 流量/ | 百分比/ | 誤差/ | 流量/ | 百分比/ | 誤差/ | |||
| （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、柴油性能測(cè)試結(jié)果曲線如圖 1 所示。
圖 1 CMF300多黏度測(cè)試誤差
測(cè)試結(jié)果顯示，CMF300 在以水、柴油、原油為介質(zhì)的多黏度測(cè)試中，重復(fù)性均不大于 0.03%，單介質(zhì)具有較好的線性度，除了原油測(cè)試中流量小于 26 t/h 以外，測(cè)試誤差均在±0.15%范圍內(nèi)?？紤]到不同裝置間的系統(tǒng)誤差影響，CMF300 在檢定測(cè)試過程中顯示出較好的計(jì)量準(zhǔn)確度和介質(zhì)適應(yīng)性，滿足原油貿(mào)易計(jì)量的準(zhǔn)確度要求。
3、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例:
大慶石化煉廠是一家年處理原油 600×104 t以上的大型煉油化工企業(yè)，在原油進(jìn)廠后的過程控制到成品油出廠等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，都廣泛采用了質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。63/1計(jì)量站是該廠的原油進(jìn)廠計(jì)量站，負(fù)責(zé)接收來自大慶油田東外輸站和北油庫的原油，站內(nèi)采用 3 DN300 腰輪流量計(jì)進(jìn)行原油計(jì)量，每 8 h 化驗(yàn)一次密度和含水。原油進(jìn)廠后分別進(jìn)入 9號(hào)、10號(hào)儲(chǔ)油緩沖罐，再由 7 臺(tái) DN80 CMF300M356SN 型質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行配輸計(jì)量后分別進(jìn)入 1 號(hào)和 2 號(hào)常減壓裝置，其中 1 號(hào)常減壓裝置所進(jìn)原油由 3 臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量，2 號(hào)常減壓裝置所進(jìn)原油由 4 臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量，進(jìn)廠配輸工藝流程見圖 2。
圖 2 大慶石化煉廠接收原油工藝流程
由原油進(jìn)廠工藝流程可知，3 臺(tái)腰輪流量計(jì)計(jì)量的原油進(jìn)廠總量應(yīng)與 7臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)配輸?shù)脑涂偭考由?9 號(hào)、10 號(hào)兩個(gè)儲(chǔ)罐的剩余油量之和相等。該廠 2006年接收配輸原油數(shù)據(jù)見表 5，由于油罐液位檢尺不嚴(yán)格，單季度計(jì)量誤差受油罐液位測(cè)量影響較大，但長(zhǎng)期累計(jì)誤差受油罐液位測(cè)量影響很小，可以忽略不計(jì)。
表 5 接收配輸原油數(shù)據(jù)
| 階段 | 質(zhì)量流量計(jì) | 腰輪流量計(jì) | 差值/ | 相對(duì)誤差/ |
| 配輸總量/t | 接收總量/t | t | % | |
| 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：表中質(zhì)量流量計(jì)配輸總量包含油罐計(jì)量前后差量。
由表 5可知，2006年季度原油進(jìn)廠配輸差量誤差***大為-0.200%，***小為 0.008%，全年累計(jì)差量為-4210.4 t，相對(duì)誤差僅為-0.067%。
4、結(jié)語：
對(duì) CMF300 型質(zhì)量流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)室檢定測(cè)試及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的調(diào)查研究表明，該質(zhì)量流量計(jì)具有較好的計(jì)量準(zhǔn)確度，在不同的黏度介質(zhì)測(cè)試中具有較好的重復(fù)性和線性度，在大慶石化煉廠的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中與腰輪流量計(jì) 2006 年全年的計(jì)量比對(duì)的相對(duì)誤差為-0.067%，基本具備原油貿(mào)易交接計(jì)量的性能要求。但是，由于質(zhì)量流量計(jì)技術(shù)含量較高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)廠家較多，各廠家產(chǎn)品質(zhì)量、測(cè)量形式、型號(hào)參數(shù)不盡相同，所以不同廠家生產(chǎn)的不同型號(hào)的質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量性能也不盡相同。
另外，質(zhì)量流量計(jì)對(duì)于安裝、使用、維護(hù)的要求較高，正確的安裝，減小管線應(yīng)力，保持背壓，及時(shí)維護(hù)及正確使用也是保持原油準(zhǔn)確計(jì)量的重要因素。