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选型质量流量计用原油贸易计量的性能测试结果


文章日期:2017-10-11|阅读数:


摘要:为了验证质量流量计用于原油贸易计量的可行性,调研了可用于液态烃贸易计量的质量流量计,利用实验室检定装置对 CMF300型质量流量计进行了以水、原油和柴油为介质的变黏度性能测试,对其用于原油计量的案例进行了分析。试验结果表明,该型流量计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 年全年的计量比对结果是相对误差为-0.067%,基本具备原油贸易交接计量的性能要求。 
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

  质量流量计自台面世至今已有 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[1]。 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
      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/ ***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***佳测量准确度。          
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。
 
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***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
 
试验介质 测试方法 标准体积/ ***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***大流通能力)依次为 190、136、54.4、27.2 和 13.6 t/h,***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
 
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***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
 
  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
 
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 %
 
         
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***大为-0.200%,***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。


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