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1、概述
在武漢乙烯廠(現(xiàn)中韓(武漢)石油化工有限公司)液體碼頭有一臺乙二醇出廠質(zhì)量流量計，計量精度達(dá)到0.1%，根據(jù)《石油和液體石油產(chǎn)品油量計算動態(tài)計量》GB/T9109.5－2009中規(guī)定，流量計必須符合國家規(guī)定的準(zhǔn)確度等級，用作貿(mào)易交接計量的流量計的準(zhǔn)確度等級應(yīng)不低于0.2級(即精度為0.2%)。實際使用過程中，以乙二醇介質(zhì)為例，表1為2013年11月19日—2013年12月6日乙二醇裝船記錄比對表:通過與商檢量(即通過第三方具有檢測資質(zhì)機(jī)構(gòu)通過對裝船的液位高度、介質(zhì)密度、溫度等參數(shù)的測量計算的產(chǎn)品總重量，所測量數(shù)據(jù)可列為議付單據(jù))共6船計量數(shù)據(jù)的比對，發(fā)現(xiàn)其中誤差zui大達(dá)到2.3%，zui小只有0.1%，且絕大多數(shù)情況誤差遠(yuǎn)大于質(zhì)量流量計精度0.1%，因此液體碼頭乙二醇所用質(zhì)量流量計無法滿足貿(mào)易計量要求，只能依靠商檢量作為貿(mào)易結(jié)算手段，為此需花費(fèi)較多費(fèi)用給商檢機(jī)構(gòu)。本文針對此問題通過科隆廠家數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)，從工藝條件、儀表因素進(jìn)行分析，查找誤差大的原因。
2、乙二醇流量計測量誤差大的原因分析
2.1工藝條件
乙烯液體碼頭產(chǎn)品出廠從廠區(qū)產(chǎn)品罐區(qū)的泵開始，經(jīng)過約12km的水平管線，行至碼頭，管線垂直向下約5米后，行至水平管線，安裝有質(zhì)量流量計。儀表水平安裝后無上行管道，下游有閥門，接軟管。工藝圖如圖1。軟管后端直通管道進(jìn)行裝船，落差約15米。
現(xiàn)場壓力表顯示，泵出口壓力為2.2Mpa，單次裝船時間約(10～15)小時，取決于裝船量。質(zhì)量流量計前端壓力為40kpa，平均流速為(200～250)t/h，當(dāng)泵開啟后，根據(jù)現(xiàn)場記錄的3m/s流速，流體從泵出口到儀表處需時約67分鐘。
2.2儀表因素
武漢乙烯液體碼頭出廠乙二醇流量計選用ABG儀表集團(tuán)一體型雙直管質(zhì)量流量計，當(dāng)流體介質(zhì)流過兩根振動的丈量管時，便產(chǎn)生了科里奧利力，這個力使丈量管的振點(diǎn)兩邊發(fā)生相反的位移。通過光電傳感器，測得兩真?zhèn)€相位差，這個相位差在振蕩頻率一定時正比與測管中的質(zhì)量流量。其液體測量精度為0.1%，而兩相流會導(dǎo)致傳感器所測量到的相位差有偏差。
乙二醇流量計在安裝前經(jīng)由上海市計量測試院完成就計量檢定。在用水檢定條件下，從檢定結(jié)果上看，儀表檢定平均精度大于0.1%，符合使用要求。
2.3問題分析
通過用475手操器對乙二醇出廠質(zhì)量流量計進(jìn)行檢查，其組態(tài)參數(shù)設(shè)置正確，無報警提示，管道中介質(zhì)密度顯示正常，當(dāng)質(zhì)量流量計前后閥門關(guān)閉時，乙二醇流量計顯示瞬時流量為0，無零點(diǎn)漂移。
通過ABG儀表集團(tuán)提供的GDC記錄卡記錄儀表本體測量數(shù)據(jù)及診斷數(shù)據(jù)，從介質(zhì)流體出廠過程進(jìn)行分析。
以*次裝船記錄波形，對應(yīng)裝船記錄見表1，總裝船時間為90.3～106共16小時左右，見圖2，圖中MassFlow乙二醇流量kg/h曲線，Density為介質(zhì)密度kg/m3曲線，DriveLevel為驅(qū)動能量，驅(qū)動能量意味著儀表為使得自身測量管達(dá)到*振動狀態(tài)，所需要施加的驅(qū)動能量。
在正常情況下，如果工藝良好，應(yīng)無需施加過大驅(qū)動能量，如發(fā)現(xiàn)驅(qū)動能量過大，則意味著工藝應(yīng)用存在問題(如氣液，粘附，結(jié)垢，腐蝕等)，正常值應(yīng)低于10。SenerA(傳感器A振幅):傳感器A振幅應(yīng)保持穩(wěn)定，并與SensorB(傳感器B振幅)相差不超過2%。Frequency(傳感器振動頻率):該頻率在正常工藝應(yīng)用狀態(tài)下，應(yīng)保持穩(wěn)定，小數(shù)點(diǎn)后兩位波動屬于正常，而小數(shù)點(diǎn)前存在波動，則意味著工藝應(yīng)用存在問題。PhaseSignal為兩相介質(zhì)信號，該信號為綜合以上信息所作出的兩相介質(zhì)診斷信號，正常值應(yīng)為0.01，數(shù)值越高，代表氣液兩相狀態(tài)越嚴(yán)重。通過圖2可以看出裝船過程共有三個階段。
*階段，裝船開始由90.3小時至90.6小時，持續(xù)時間約20分鐘，其中流量、密度、傳感器振幅、傳感器驅(qū)動能量、兩相介質(zhì)信號都大幅波動。90.3～90.6時間段的波形圖見圖3。
第二階段，為(90.6～97)小時，持續(xù)時間約6小時，其中流量、密度趨于穩(wěn)定，傳感器振幅與驅(qū)動能量仍有波動，但較前階段有改善，兩相介質(zhì)信號也有改善，數(shù)值在(8～14)之間波動。
第三階段為(97～106)小時，持續(xù)時間約10小時，本階段流量穩(wěn)定在227t/h，上下波動不超過1t/h，密度穩(wěn)定，流量計傳感器振幅穩(wěn)定為50%，驅(qū)動能量為1，兩相介質(zhì)信號為0.1，整體工作狀態(tài)良好。
綜上，通過GDC數(shù)據(jù)卡所記錄的診斷數(shù)據(jù)分析，在裝船開始前20分鐘，儀表流經(jīng)流體大量含氣，后6小時，儀表流經(jīng)流體少量含氣，zui后10小時，儀表內(nèi)部介質(zhì)滿管不含氣。而質(zhì)量流量計在氣液兩相的介質(zhì)狀態(tài)，影響儀表本身的振動，造成儀表的附加誤差。
而儀表后端下行管線，落差約15米，在裝船開始階段，無任何背壓，可能造成較大量含氣。通過儀表前壓力表顯示，儀表后端zui大壓力為40kp，對于質(zhì)量流量計來說，該壓力較低，無法將氣體體積進(jìn)行壓縮，導(dǎo)致介質(zhì)內(nèi)氣體占空比較高。輸送管線長度約12公里，當(dāng)罐區(qū)泵開啟后，上游流體需較長時間傳輸至儀表處，根據(jù)現(xiàn)場所記錄的3m/h流速，流體傳輸至儀表處需約72分鐘，而這段時間內(nèi)打開閥門，流體會由于重力進(jìn)行自流，導(dǎo)致長輸管線中產(chǎn)生大量氣體，該氣體排空需要較長時間。
3、解決措施
由分析可以判斷，誤差主要由*階段和第二階段產(chǎn)生，因為氣液兩相流，*階段尤為明顯，第二階段情況有所好轉(zhuǎn)，但依然存在。如果要消除這種現(xiàn)象，首先要提高質(zhì)量流量計的背壓。有三種手段增加背壓。
(1)乙二醇流量計后端安裝背壓閥，且控制壓力需根據(jù)外界環(huán)境溫度的變化及截止飽和蒸汽壓的變化進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
(2)在質(zhì)量流量計后端增加5米高度的拱形彎管以提高背壓。
(3)乙二醇流量計安裝在儲罐后泵出口出。*種手段預(yù)先做實驗，模擬背壓閥的工作條件，人工調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計下游手閥開度。當(dāng)手閥開度為50%時，手閥前段壓力瞬時上升至3.2MPa，遠(yuǎn)高于泵出口壓力2.2MPa，而管道zui大承受設(shè)計壓力為4MPa。如果安裝背壓閥，當(dāng)背壓閥故障無法正常開啟，而泵未能及時關(guān)閉，則管道很有可能破裂引發(fā)事故。故*種方法不可行。第三種手段涉及到管道改造，更改幅度較大，工程量較大，在短期內(nèi)難以完成。第二種手段由于流量計后端及閥門連接都有法蘭，質(zhì)量流量計后端安裝5米高度的拱形彎管相對容易，工程造價少，改造方便，通過高度差形成流量計后端背壓。經(jīng)過加裝拱形彎管后，質(zhì)量流量計與商檢量之間的誤差已經(jīng)控制在2‰，符合國家規(guī)定的計量度等級。
以上問題的出現(xiàn)主要是由于施工設(shè)計時，未能綜合現(xiàn)場施工情況、質(zhì)量流量計工作特性、流體介質(zhì)特性等方面的綜合因素考慮。在化工企業(yè)中，工藝的設(shè)計理論和實際應(yīng)用存在一定的差異性，必須把實際因素及各專業(yè)知識加以考慮，將問題解決在施工之前，降低企業(yè)后續(xù)改造成本。
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