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流量计定量装车系统在基础油装车过程的应用研


文章日期:2017-06-17|阅读数:


我公司在汽车衡静态计量的基础上应用了流量计计量定量装车系统,作为辅助计量验证手段取得了较好效果。但也遇到一些两种计量方式计量差异较大的新问题,对这一过程进行详细研究为计量过程管控提供有力支持是一项现实课题。

一、汽车装车过程计量分析

1.装车工艺流程简述

原有装车工艺与现有系统区别在于无过程控制定量装车系统,装车时根据需要将不同牌号的油品从不同的储罐,通过不同的工艺管线、机泵输送到各装车鹤位,实现装车过程。每台泵可以对不同的储罐,也可以同时对不同鹤位装车。 在没有定量装车系统情况下,装车过程中需要操作人员站在装车口,观察液位变化,及时关闭入口阀,实现过程控制,稍有不慎,即会出现冒罐风险,且装车量难以控制,同时高空操作。也对操作人员构成潜在人身伤害。应用定量装车系统后,装车量改为自动控制,且增加了防溢油措施,操作人员不用在罐顶观察液位,大大增强了可靠性降低了安全风险。

2.装车计量过程分析

装车前待装车辆需先在汽车衡进行空皮计量再到装车鹤位进行装车,装车完毕,再次经汽车衡进行毛重计量,间接获取装车产品质量,两次不可避免计量误差累积,导致误差增加。同时,两次计量期间车辆处于非严格管控状态,给不法人员造成可乘之机。增加了计量损失潜在风险。由于中间装车量难以控制,个别客户利用少开票多装车的手段,制造欠账造成经营管理的被动。

利用定量装车系统,则在以上计量过程的基础上增加了一道控制措施实现了装车过程装车量的定量控制,在装车过程中监控装车量,到设定量自动停止,装车完毕,与汽车衡计量数据进行比对实现计量数据的确认,对不法人员造成一定震慑。

3.装车量确认

(1)汽车衡计量不确定度分析

目前,用于贸易结算的汽车衡以静态电子衡器为主,安装较为灵活,常用规格有10t、20t、30t、40t、50t、60t、80t、100t、120t、150t、200t不等,相应的承载器(秤体)尺寸也各不相同,按准确度等级划分则有Ⅲ级(中准确度等级)和Ⅳ级(普通准确度等级)。 常用汽车衡准确度等级为Ⅲ级,汽车衡计量为静态计量,可靠性相对较高。 为便于说明,本文以实际应用的100tⅢ级衡器进行分析。理论上,加载到衡器上的重量与转化电信号之间符合线性关系,仪表检测到电信号变化通过相应的线路转化为相应的计量数据,误差应该在个分度值之内。但实际应用中情况却千差万别。传感器材料的均匀性、加工质量承载器的刚度、基础的稳定性、环境变化都是影响因素。实际达到的水平与理论值可能存在差异。按照JJG539-1997《数字指示秤检定规程》,对于Ⅲ级衡器,e=d,且对于不同测量段,允许误差如表1所示。一台100吨地磅,实际应用中检定分度值e和实际分度值d有20kg、50kg两种,对于e=20kg检定合格的汽车衡其允差如表2所示。事实上,对于一个测量过程,用同一台衡器进行多次测量数据也不完全一致。

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实际上,对于汽车装车过程,需经过两次测量,才能完成一次装车计量。 两次测量过程,存在两次测量不确定度,两次测量不确定度经过叠加,体现在计量结果中,如果两次计量偏差同方向,物料计量偏差为计量偏差值之差,相对差异较小。 如若两次计量偏差方向相反, 则综合偏差为两次偏差值之和,相对差异较大,实际应用中,以几何叠加原则进行。 应用中罐车皮重一般在10t~20t之间,毛重在40t以上,按照表2,皮重不确定度为40kg,毛重不确定度为60kg,按照几何累加规则,合成不确定度为72kg。

 

(2)质量流量计计量分析按照配备原则,用于计量交接的质量流量计不确定度一般都在2‰以内, 世界厂家的高精度产品可以达到0.5‰。

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对于一台质量流量计, 在工作状态稳定的情况下,其不确定度如图1所示,较好地处于喇叭形曲线之内。 但在实际应用中,由于受工作条件限制,其测量状态不可避免受到各种影响。如安装应力引起零点漂移引起的误差,现场的剧烈震动或电磁干扰引起的误差,介质夹杂气泡气液两相引起的误差,间歇运转导致流速剧烈变化从而偏离有效计量段引起的误差,介质与环境温度的较大幅度变化引起的误差,介质压力变化引起的误差等,都可能导致不确定度增加。通过采取相应的措施如采用管线与流量计柔性连接,合理设置固定基础远离电磁干扰等,可以大大降低由此造成的影响。但不能全部消除。对于一次测量过程,其流速变化趋势如图2所示。合成不确定度可用式(1)表达。

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(3)汽车衡-质量流量计计量一致性分析

按照(1)对常用罐车汽车衡计量综合不确定度的计算和(2)对定量装车系统流量计计量不确定度的计算,不确定度分别为72kg、80kg和40kg,按照几何叠加则综合不确定度为108kg和80kg.

收集2014年3月至2015年4月期间3220组数据进行分析,总体差异在-0.06%处于较好水平,但个别个体差异量较大,***大正差3.79t差率10.03%,***大负差4.06t差率15.65%。图3为汽车衡与定量装车系统差异量分布情况。图3中左侧为柱形分布图,横坐标为汽车衡计量数据与定量装车系统计量数据之差,单位为吨,纵坐标为数据项数右侧为百分比饼图,可以看出样本基本服从正态分布(超过综合不确定度样本合并统计),两侧?-0.1t和>0.1t异 常 数 据 分 别 为 占 总 样 本15.4%和8.29%。在±0.1t(100kg)范围内,差异量符合正态分布规律,也就是说,大部分数据在理论分析结果之内, 个别异常数据则由各种异常引起。

从各鹤位差异量来看,分布规律较为一致,均较好服从正态分布规律,平均差异率也较为接近。

从介质黏度对计量差异的影响看,通过截取一定区间数据样本,为便于观察,样本量不能太大,对差异量值按介质黏度从低到高排序,随着黏度增加,差异量差异率均呈明显上升趋势。较齐全。从装车量对计量差异的影响看,通过截取一定区间数据样本,对差异量和差异率值按介质黏度从低到高排序,随着装车量增加,差异量无特别明显变化,差异率下降则较为明显。

进一步对记录的异常情况进行分析,发现异常原因主要有首车油温低、间停,换罐,管线空抽罐底等,其中首车占异常总数77.8%,其他异常情况22.2%,,异常情况引起的差异量如图4所示。可以看出,异常情况引起的负差远远多于正向差异,结合实际分析原因如下:

 (1)首车主要是管线存油流动性差,油温低导致流动性差流速低间停也使低流速段延长,以上均导致装车过程较长时间处于低速状态,可靠计量段缩短,也就是说,流量计工作在非可靠计量段时间增加不确定度增加,对于正向差异,关注度不足,除首车记录较齐全外,其余没有记录,而负差关注度较高,记录较齐全。

(2)同样是首车,不同介质流动性不同对计量结果的影响也各不相同,流动性好的介质可能对计量结果无明显不良影响。

(3)实际应用中,可能一台泵同时供多个鹤位同时装车,各鹤位流速装车量也不一致,有时可能流速过低,引起计量误差。

(4)换罐管线空、抽罐底更多引起的是气液两相引起不规则启振,造成虚假计量,差异基本为负向差异且差异较大。

(5)不同车辆长度不同,轴距不同,在承载面着力点位置不同,计量结果也不完全相同。

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(6)从收集的3220组样本看小于-0.1吨异常数据样本496组,而异常过程数据中小于-0.1t,异常数据样本仅316组,仍然有180组较大数据差异样本没有记录原因,其中可能为过程监控中未找到原因,或者过程监控人员疏忽未查找记录原因。

二、应用中的其他问题

由于工艺上机泵与装车位之间不是一一对应,装车过程中根据工艺需要调整,自动控制较为复杂,装车与变频调整停泵没有建立联锁,采用人工控制,自动控制阀为控制成本采用两段控制阀,致使到量关阀瞬间产生冲击较为突出,通过摸索提前量提前停泵可以改善这一问题,但对操作人员的要求较高,需结合使用经验根据介质状态进行不同优化。

三、结束语

1.汽车衡计量为静态计量,受过程影响小在目前条件下优于定量装车系统计量,以定量装车系统数据进行比对,控制允差量,超出正常合理偏差范围及时分析原因并采取必要措施,方法可行有效。通过应用定量装车系统,整体计量损失得到有效控制,计量控制方面取得了较好效果。

2.加强装车过程管控 ,从以下方面改进操作 ,可改善定量装车系统计量可靠性:

3.应用中要坚持摸索装车量与停泵时间的匹配通过变频调节改变不同装车时段流速,不同鹤位同一品种批次装车过程的部分重叠衔接,以减少过程冲击,提高设备设施可靠性。

4.计量仪表的可靠性是加强计量控制的关键,在条件允许时优先选用高精度的计量仪表功能强大的柔性控制阀或多段控制阀,实现柔性关阀,有利于提高计量可靠性。

5.计量仪表及器具要定期检定、维护,发现问题及时处理,在条件允许时要配备必要的校验标准器具和实时监控措施。

 



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