目前，我公司進(jìn)廠原油雙方采用 5 臺(tái)刮板式流量計(jì)進(jìn)行交接計(jì)量，每兩小時(shí)共同抄流量計(jì)、溫度計(jì)、壓力表的讀數(shù)，在線自動(dòng)取樣，雙方人工分析化驗(yàn)密度和含水。流量計(jì)每個(gè)月小標(biāo)一次，半年大標(biāo)一次，體積管每 3 年檢定一次。由于我公司沒有有效的計(jì) 量監(jiān)督設(shè) 施，采用駐站方式，供 方 操作，我方 監(jiān) 督，在投用初期，雙 方 交接 計(jì) 量比較正常，但隨著時(shí)間的推移，出現(xiàn)的問題越來越突出。

 

1. 體積管經(jīng)常出現(xiàn)問題，造成流量計(jì)不能按時(shí)

小標(biāo)和大標(biāo)，流量計(jì)本身也經(jīng)常出現(xiàn)故障，給雙方的計(jì)量帶來比較大的麻煩。由于刮板式流量計(jì)不具備介質(zhì)密度、溫度等過程參數(shù)的記錄功能，很難找出發(fā)生故障的具體時(shí)間點(diǎn)以及根本原因，對產(chǎn)生的計(jì)量爭議，很難準(zhǔn)確、及時(shí)、有效地處理。

 

2. 我公司原油儲(chǔ)罐少，原油進(jìn)廠不能靜置脫水，

只能以“邊收邊付”的方式輸送給常減壓裝置加工，再 加上人 工化驗(yàn) 分析 數(shù) 據(jù) 滯 后，生產(chǎn)不能及時(shí)掌握含水量變化情況，經(jīng) 常 發(fā) 生由于 含 水量 偏高，導(dǎo) 致電脫 鹽系統(tǒng)電流 升 高、安 全閥 啟跳、裝置沖塔等意外事故。

 

針對公司現(xiàn)狀，我們決定研制一套質(zhì)量流量計(jì)撬裝原油智能計(jì)量系統(tǒng)。

 

二、方案及解決措施

我們通過不斷調(diào)研、試驗(yàn)、分析，研制出了能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量、自動(dòng)采樣、含水量自動(dòng)分析、在線校準(zhǔn)、在線加熱、在線診斷、模塊化安裝等功能為一體的質(zhì)量流量計(jì)撬裝原油智能計(jì)量系統(tǒng)。

 

1.系統(tǒng)整體架構(gòu)

質(zhì)量流量計(jì)撬裝原油智能計(jì)量系統(tǒng)按不同功能分為質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量單元、原油含水率分析單元、在線取樣單元、原油排凝及自動(dòng)清洗單元以及智能計(jì)量控制單元。

 

各功能單元按模塊單獨(dú)設(shè)計(jì)制造，由系統(tǒng)集成商完成整套設(shè)備集成和功能測試驗(yàn)收。一方面計(jì)量系統(tǒng)是在計(jì)量和制造雙重體系下進(jìn)行設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造，確保計(jì)量的準(zhǔn)確性和可靠性 ；另一方面可進(jìn)行模塊化安裝，減少現(xiàn)場動(dòng)火，不僅提高效率，還降低安全風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖 1 所示。

2.系統(tǒng)組成及主要功能

（1）質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量單元

 

選擇質(zhì)量流量計(jì)作為主測量設(shè)備，且流量計(jì)應(yīng)具備智能校驗(yàn)功能，出現(xiàn)測量管結(jié)臘、掛壁等情況能夠及時(shí)報(bào)警。根據(jù)每年約 1250 萬噸的進(jìn)廠量，經(jīng)核算采用 3 用 1 備的并聯(lián)方式進(jìn)行計(jì)量，各質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線壓力補(bǔ)償。3 臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確度優(yōu)于 0.2 級(jí)。1 臺(tái)備用質(zhì)量流量計(jì)準(zhǔn)確度優(yōu)于 0.05級(jí)，它既可以當(dāng)備用表使用，也可以當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)表使用。通過流程切換可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，用于對其他質(zhì)量流量計(jì)的在線實(shí)流校準(zhǔn)，確保計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。0.05 級(jí)質(zhì)量流量計(jì)如果用于結(jié)算，可以采用符合 1/3 準(zhǔn)確度等級(jí)要求的標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，目前只有國外擁有這樣的裝置。國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)裝置目前只有 0.05 級(jí)，如果用于監(jiān)督，也可以進(jìn)行校準(zhǔn)，示值誤差的校準(zhǔn)不確定度會(huì)降低，通常會(huì)優(yōu)于 Urel=0.08%，k=2。

 

為了確保計(jì)量回路和校準(zhǔn)回路達(dá)到零泄漏的密閉性能，我們決定全部選用 DBB 雙關(guān)斷旋塞閥。但此閥門如存在內(nèi)漏，則無法在線判定，更多的情況是閥門發(fā)生較大程度的內(nèi)漏才會(huì)被發(fā)現(xiàn)，內(nèi)漏對計(jì)量的影響完全無法評(píng)估。因此，所有的 DBB 閥上均配備了檢漏儀表，可在閥門不拆卸的情況下，直觀、準(zhǔn)確反映閥門的密封情況。所有判定內(nèi)漏的信號(hào)均傳輸?shù)接?jì)量撬后位監(jiān)控系統(tǒng)中，操作人員可實(shí)時(shí)獲取信息，實(shí)時(shí)確認(rèn)計(jì)量管路的密閉特性是否符合要求。

 

（2）原油含水率分析單元

本裝置采用微波共振法測量原油含水率，此方法的特點(diǎn)是直接由微波共振頻率計(jì)算油水混合介電常數(shù)，可接入質(zhì)量流量計(jì)測量的密度進(jìn)行迭代計(jì)算，利用專利技術(shù)的 Autozero 功能消除碳?xì)浠�合物組分變化對含水測量的影響，確保油種切換時(shí)能夠準(zhǔn)確測量。測量范圍為 0～1% 范圍內(nèi)測量不確定度不低于±0.05%，1%～15% 范圍內(nèi)測量不確定度不低于±5%。采用管道式安裝，接口管徑為 500mm 布置在流量計(jì)計(jì)量單元出口匯總管的垂直管道上，可保證含水分布滿足規(guī)范要求。含水率數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)同時(shí)傳送到原油操作崗位和計(jì)量崗位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，指導(dǎo)生產(chǎn)。

 

（3）在線自動(dòng)取樣單元

在線自動(dòng)取 樣單 元首先 要完全 符 合國家 標(biāo)準(zhǔn)GB/T27867-2011《石油液體管線自動(dòng)取樣法》中的各項(xiàng)要求。其次，在線自動(dòng)取樣單元采用了強(qiáng)制循環(huán)回路，油樣即時(shí)性強(qiáng)；采用了定容積采集法，使每次采集量準(zhǔn)確，不受工作主管線內(nèi)工作壓力、溫度、油品黏度等變化的影響，采集的油樣變?yōu)槌�壓狀態(tài)儲(chǔ)存在采樣瓶中；采集油樣通道與循環(huán)回路隔離，杜絕了采集口常流油的現(xiàn)象。第三，可帶壓插拔，自身配有蒸汽伴熱保溫系統(tǒng)和電伴熱系統(tǒng)。第四，能夠防雨，可直接安裝在室外，無需現(xiàn)場再建房子。

 

（4）原油排凝及自動(dòng)清洗單元

在本研究方案中，采用了質(zhì)量流量計(jì)在線清洗系統(tǒng)，利用清洗回路 對質(zhì)量流量計(jì) 進(jìn)行及時(shí)清洗，可有效消除結(jié)蠟現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)而確保質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性。該技術(shù)具有操作簡單高效、維護(hù)費(fèi)用低，安全可靠等優(yōu)勢。

 

質(zhì)量流量計(jì)在線清洗系統(tǒng)由清洗液箱、清洗液泵、清洗液加熱系統(tǒng)、相應(yīng)的管路、閥門，及其溫度、壓力、液位等儀表組成。清洗液箱有效容積約為質(zhì)量流量計(jì)單路管道總?cè)莘e的 4 倍，可完全充滿需要清洗的質(zhì)量流量計(jì)管路。清洗液選用柴油等溶劑性能較強(qiáng)的原油下游產(chǎn)品，可在不影響原油質(zhì)量的情況下，排入原油主管線中。清洗液箱采用蒸汽伴熱加熱的方式并安裝有溫度傳感器，可將清洗液加熱至 60℃左右，更加有利于清洗液對膠質(zhì)及蠟質(zhì)的溶解。清洗液泵還可以作為原油排凝泵使用，可將原油流量計(jì)量單元停輸管路中的原油排至系統(tǒng)出口的主管線中，有效解決了流量計(jì)在檢修、維護(hù)過程中管線殘余原油的排放問題。

 

（5）智能計(jì)量控制單元

智能計(jì)量控制單元是本項(xiàng)目研究的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)智能計(jì)量管理，降低計(jì)量不確定度的關(guān)鍵。其主要功能包括 ：一是能夠自動(dòng)判斷選取有效的質(zhì)量流量計(jì)密度計(jì)量結(jié)果，計(jì)算原油平均密度值，輸出至原油含水率分析單元。二是當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)表對質(zhì)量流量計(jì) 進(jìn)行校準(zhǔn)操作時(shí)，可通過移動(dòng)終端進(jìn)行校準(zhǔn)操作，選擇標(biāo)準(zhǔn)表和待校準(zhǔn)的質(zhì)量流量計(jì)的流量計(jì)量結(jié)果，并自動(dòng)選取多組有效時(shí)段，比對兩臺(tái)儀表的計(jì)量結(jié)果，較終形成校準(zhǔn)報(bào)告，校準(zhǔn)報(bào)告可就地顯示及下載。三是建 設(shè)質(zhì)量流量計(jì) 智能診斷系統(tǒng)（MMS），實(shí)現(xiàn)對儀表剛性、驅(qū)動(dòng)增益、線圈電壓、活零點(diǎn)等影響計(jì)量準(zhǔn)確性的關(guān)鍵參數(shù)在線實(shí)時(shí)智能診斷，有效判斷質(zhì)量流量計(jì)的運(yùn)行狀態(tài)及掛壁情況等。四是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對交接計(jì)量數(shù)據(jù)的主輔比對，可以實(shí)現(xiàn)毛油量、純油量、體積、密度、含水等相關(guān)參數(shù)的比對，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并為分析解決問題提供有力依據(jù)。

 

三、應(yīng)用效果

2017 年 9 月份開始對供方量和驗(yàn)收量的毛油量進(jìn)行比對，10 月份開始采用在線含水分析儀的數(shù)據(jù)計(jì)算監(jiān)督表的純油量，增加了純油量比對。毛油量比對情況如表 1 所示，純油量比對情況如表 2 所示。2017 年 10 月，通 過 數(shù) 據(jù)比 對 監(jiān) 控 發(fā) 現(xiàn)，11日22 點(diǎn)、14 日 22 點(diǎn)、18日 6 點(diǎn)班 次 結(jié) 算密度比監(jiān) 督密度異常增大，結(jié)算密度高于監(jiān)督密度差異分別為1.51%、3.01%、2.17%。經(jīng) 現(xiàn) 場 檢 查，監(jiān) 督流 量 計(jì)運(yùn)行正常。 19日，雙方對自動(dòng)采樣器進(jìn)行跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)自動(dòng)采樣器提前近 3 小時(shí)停止采樣，造成采樣不完整。經(jīng)過協(xié)調(diào)，11 月達(dá)到了 8 小時(shí)均勻采樣的要求。

我們進(jìn) 一步 加強(qiáng)了對自動(dòng)采 樣 器 運(yùn) 行、密 度和含水化驗(yàn)分析、輸油溫度采集等操作規(guī)范性的監(jiān) 督力度，取 得了一定成效。從表 1、表 2 可以看出，毛油量和純油量虧損率逐月下降，10 月為 0.37%和 0.43%， 11 月為 0.25% 和 0.26%，12 月為 0.22% 和0.25%。

 

2017 年，共 及時(shí) 發(fā) 現(xiàn) 21 起 原 油含 水 率 較 大情況，其中 5 次進(jìn)行了原油罐切換操作。剛剛進(jìn)入2018 年，就又監(jiān)測到一起，具體情況是 ：1 月5日15點(diǎn) 30 分，中轉(zhuǎn)庫由19# 罐卡斯切 17# 和 18# 罐福蒂斯、沙重，切換過程中原油密度及水分變化實(shí)時(shí)記錄，含水率極值已達(dá)到 20% 以上。當(dāng)班人員發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)含水率過大情況后，及時(shí)通知煉油部調(diào)整工藝，避免了常減壓裝置電脫鹽系統(tǒng)電流升高、安全閥啟跳、裝置沖塔等意外生產(chǎn)事故。

 

本套質(zhì)量流量計(jì)撬裝原油智能計(jì)量系統(tǒng)，屬國內(nèi)首創(chuàng)，經(jīng)過 2 年時(shí)間研制完成，于 2017 年 8 月底正式投入試運(yùn)行。系統(tǒng)建成投用后，有效提升了進(jìn)廠原油計(jì)量監(jiān)督和加工生產(chǎn)過程的控制能力，不僅提高了計(jì)量準(zhǔn)確性，同時(shí)也為生產(chǎn)優(yōu)化和安全生產(chǎn)提供了保障。