|
摘要：本文從濟南分公司新上鐵路罐車密閉裝車計量系統(tǒng)的原因背景出發(fā)，闡述該系統(tǒng)的設計思想和組成；通過分析實際運行過程中儀表比對數(shù)據(jù)，討論影響儀表貿易交接準確性的各種因素，提出相應的解決方法；最后通過鐵路罐車密閉裝車計量系統(tǒng)投用效果，證實該系統(tǒng)可產生的明顯經濟效益。
關鍵詞：計量；質量流量計；測量過程控制
一、問題的提出
濟南分公司每年銷售汽油約90萬噸，其中70%（約63萬噸）的汽油通過鐵路運輸出廠。鐵路輕油裝車棧臺現(xiàn)有26個汽油裝車鶴位，一直采用敞口裝車方式，存在的問題較多：
1、汽油在裝車過程中，由于油品噴灑、攪動，產生一定的油氣揮發(fā)，不僅存在很大的安全隱患，而且據(jù)有關資料介紹每次裝車揮發(fā)油氣約為裝車量的1.8‰左右，造成相當客觀的經濟損失。
2、每月汽油裝火車約1300節(jié)，全部采用人工檢尺、測溫和采樣分析，職工的勞動強度比較大，同時惡劣的工作環(huán)境危害了操作員工的身體健康。
3、裝車過程靠人工目測液位，容易出現(xiàn)欠裝或超裝情況，給客戶和鐵路部門帶來不必要的困難。
隨著企業(yè)管理水平的不斷提高，為減少產品外運蒸發(fā)損耗、消除安全隱患、降低職工勞動強度，2003年濟南分公司決定對火車輕油裝車臺進行改造，新上一套鐵路罐車密閉裝車自動計量系統(tǒng)，并于2004年6月投用。
計量裝車系統(tǒng)是石油化工行業(yè)對外銷售的關鍵環(huán)節(jié)，它直接關系到企業(yè)的經濟效益和信譽，但是我國目前的計量裝車系統(tǒng)大多采用傳統(tǒng)的儀表計量方式，就是利用DCS、PLC或A/D接口板采集現(xiàn)場計量儀表發(fā)出的頻率或模擬信號，然后在計算機內部根據(jù)脈沖當量或量程范圍變換成當前的瞬時流量，然后再進行積分累積運算，從而完成裝車的計量工作，還有的系統(tǒng)使用與計量儀表成套的批量控制器完成計量裝車任務。
從上述計量過程中不難發(fā)現(xiàn)，這種傳統(tǒng)的計量方式存在以下缺陷：
1、無論采用上述哪種計量方法，都存在二次計量的精度損失。一次計量是在流量檢測儀表內部完成的，然后再由檢測儀表變換成電信號輸出到外界供檢測計量系統(tǒng)使用，那么無論二次計量精度有多高，都存在一個精度損失的問題，因此造成了不必要的二次計量精度損失，而計量精度是裝車系統(tǒng)中的關鍵指標。
2、計量儀表本身所具有的性能沒有充分發(fā)揮出來。近年來隨著IT技術的飛速發(fā)展和廣泛應用，許多智能化儀表不僅具有就地顯示、補償運算等功能，而且還具有遠程數(shù)字通信的功能，但與之相應的智能化系統(tǒng)卻沒有及時跟上，使得儀表性能提高了，系統(tǒng)成本并沒有降低，系統(tǒng)集成仍沿襲舊的傳統(tǒng)，儀表的先進性、方便性和靈活性沒有充分發(fā)揮出來。
鑒于此，我們在新上的鐵路罐車密閉裝車自動計量系統(tǒng)中充分利用了目前計量儀表的數(shù)字通訊性能，采用現(xiàn)場總線的方式直接從計量儀表中讀取各類參數(shù)，有效解決了傳統(tǒng)計量裝車系統(tǒng)的缺陷，進一步提高了汽油出廠計量的準確性。
二、鐵路罐車密閉裝車自動計量系統(tǒng)的組成
由深圳富思達公司開發(fā)的自動計量系統(tǒng)由現(xiàn)場控制器、遠程控制室、操作微機、計量微機和MIS網關等五部分組成。現(xiàn)場控制器負責采集現(xiàn)場信號、控制閥門和裝油過程控制。操作微機通過現(xiàn)場總線收集現(xiàn)場控制器數(shù)據(jù)，形成各類記錄，轉發(fā)操作員控制命令；通過內部局域網與計量微機相聯(lián)，計量微機與總廠信息網相聯(lián)，并提供裝油基本信息。MIS網關存儲基本信息供上級管理部門查詢。
系統(tǒng)中的五個部分通過兩種內部通訊網絡相連，其中操作微機和定值控制器之間通過RS485標準現(xiàn)場總線連接，通訊接口采用光電隔離技術，最多可連接64臺現(xiàn)場控制器，最大距離為1200米，連接電纜為屏蔽雙絞線；操作微機、計量微機和MIS網關的拓撲結構采用標準ETHERNET，使用TCP/IP協(xié)議。
系統(tǒng)體系結構圖見圖1。
該系統(tǒng)的操作分為定量裝車操作和計量操作兩部分。
現(xiàn)場定量裝車過程由裝運車間負責，操作員負責在操作微機上錄入現(xiàn)場需裝車的油品名稱、鶴位名稱、該鶴位對應的油罐車的車號、車型和預裝量等信息。根據(jù)這些信息，系統(tǒng)自動完成定量裝車任務，并生成“成品油出廠記錄”傳送至計量中心的專用計量微機。
計量操作獨立于現(xiàn)場裝車操作，主要由現(xiàn)場計量儀表、計量微機和現(xiàn)場總線構成。計量微機由計量中心專職計量員負責操作。計量員根據(jù)成品油出廠記錄，錄入相應罐車的容積表號、到站、收貨單位以及出廠單號等信息，系統(tǒng)根據(jù)這些信息以及從現(xiàn)場計量儀表采集的數(shù)字信號自動生成出廠計量單，并傳送至公司銷售網作為產品銷售出廠的計量數(shù)據(jù)。
圖1 計量系統(tǒng)體系結構圖
現(xiàn)場計量儀表，我們采用了美國艾默生公司生產的E型羅斯蒙特質量流量計，由一次檢測元件----質量流量計傳感器和智能變送器2700組成。我公司的計量裝車系統(tǒng)就是通過智能變送器上的RS-485數(shù)字通訊，利用普通PC機上豐富的RS-232串口資源，使普通PC機與現(xiàn)場質量流量計構成一個智能數(shù)字通訊網絡結構，然后使用深圳富思達公司開發(fā)的PC機上的通訊采集軟件包通過該網絡與智能變送器進行數(shù)字通訊，使PC機獲取智能變送器中豐富的信息，如瞬時流量、累計流量、密度、溫度等。
三、鐵路罐車密閉裝車自動計量系統(tǒng)運行分析
在測量過程中影響測量結果的不僅僅是測量設備，它還涉及到人員、程序、原理、環(huán)境等諸多因素，所以測量是一個綜合的過程。測量過程控制是包括對測量數(shù)據(jù)監(jiān)督、處理、連同糾正在內的全過程，是通過對測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，分析其誤差是否在計量允差范圍內，從而實現(xiàn)對測量的控制，使測量結果滿足測量需求。測量過程控制可用圖2表示。
圖2 測量的過程控制
為使?jié)戏止捐F路罐車密閉裝車自動計量系統(tǒng)最終達到貿易交接的條件，我們采用了測量的過程控制方法，從質量流量計進廠、安裝、調試到投用做了大量工作，通過罐區(qū)付出、槽車檢尺、過衡稱重與流量計讀數(shù)進行了長期的比對跟蹤，獲得上千組標定數(shù)據(jù)。
（一） 質量流量計比對數(shù)據(jù)分析
1、 單個鶴位的手檢尺與流量計標定數(shù)據(jù)見表1和圖3。
|
表1 鐵路槽車12股13#位流量計標定數(shù)據(jù) |
|
序號 |
汽油標號 |
標定日期 |
流量計讀數(shù)t |
人工檢尺量t |
差量t |
差率‰ |
|
1 |
93# |
5月25日 |
49.09 |
49.013 |
0.077 |
1.57 |
|
2 |
90# |
5月25日 |
42.064 |
42.204 |
-0.14 |
-3.33 |
|
3 |
93# |
5月26日 |
42.149 |
41.883 |
0.266 |
6.31 |
|
4 |
90 |
5月27日 |
49.065 |
49.016 |
0.049 |
1 |
|
5 |
90 |
6月2日 |
42.036 |
41.888 |
0.148 |
3.52 |
|
6 |
90 |
6月2日 |
49.066 |
48.629 |
0.437 |
8.91 |
|
7 |
93 |
6月4日 |
42.028 |
41.996 |
0.032 |
0.76 |
|
8 |
93 |
6月4日 |
49.026 |
48.702 |
0.324 |
6.61 |
|
9 |
93 |
6月4日 |
49.026 |
49.173 |
-0.147 |
-3 |
|
10 |
93 |
6月4日 |
49.07 |
48.667 |
0.403 |
8.21 |
圖3 單個流量計與手檢尺比對趨勢
2、 每一批付油后流量計與手檢尺標定數(shù)據(jù)見表2和圖4。
表2 鐵路槽車流量計與手檢尺批標定數(shù)據(jù)
|
表2 鐵路槽車流量計與手檢尺批標定數(shù)據(jù) |
|
序號 |
汽油標號 |
標定日期 |
流量計讀數(shù)t |
人工檢尺量t |
差量t |
差率‰ |
|
1 |
93# |
5月25日 |
561.029 |
560.195 |
0.834 |
1.487 |
|
2 |
90# |
5月25日 |
567.813 |
567.498 |
0.315 |
0.555 |
|
3 |
93# |
5月26日 |
532.727 |
530.01 |
2.717 |
5.1 |
|
4 |
90 |
5月27日 |
473.241 |
471.374 |
1.867 |
3.945 |
|
5 |
90 |
5月27日 |
230.638 |
229.661 |
0.977 |
4.236 |
|
6 |
90 |
5月27日 |
551.248 |
549.404 |
1.844 |
3.345 |
|
7 |
90 |
6月2日 |
182.501 |
182.03 |
0.471 |
2.581 |
|
8 |
93 |
6月4日 |
147.212 |
146.245 |
0.967 |
6.569 |
|
9 |
93 |
6月4日 |
462.647 |
461.711 |
0.936 |
2.023 |
|
10 |
90 |
6月4日 |
405.977 |
404.84 |
1.137 |
2.801 |
圖4 每批付油后流量計與手檢尺比對趨勢
3、單個鶴位的流量計與靜態(tài)衡比對數(shù)據(jù)見表3。
|
表3 鐵路槽車12股13#位流量計與靜態(tài)衡標定數(shù)據(jù) |
|
序號 |
汽油標號 |
標定日期 |
流量計讀數(shù)t |
過磅量 t |
差量 t |
差率‰ |
|
1 |
90 |
5月27日 |
49.065 |
48.9 |
0.165 |
3.36 |
|
2 |
90 |
6月2日 |
42.036 |
41.88 |
0.156 |
3.71 |
|
14 |
90 |
6月2日 |
49.066 |
48.82 |
0.246 |
5.01 |
|
5 |
90 |
6月10日 |
49.082 |
48.96 |
0.122 |
2.49 |
|
6 |
90 |
6月10日 |
42.061 |
41.96 |
0.101 |
2.40 |
|
7 |
90 |
6月15日 |
41.53 |
41.46 |
0.07 |
1.69 |
4、每批付油后流量計與靜態(tài)軌道衡比對數(shù)據(jù)見表4
|
表4 鐵路槽車流量計與靜態(tài)衡批標定數(shù)據(jù) |
|
序號 |
汽油標號 |
標定日期 |
流量計讀數(shù) t |
過磅量 t |
差量 t |
差率‰ |
|
1 |
90 |
5月27日 |
551.248 |
550.120 |
1.128 |
2.046 |
|
2 |
90 |
6月2日 |
420.516 |
418.300 |
2.216 |
5.270 |
|
3 |
90 |
6月2日 |
497.250 |
495.200 |
2.050 |
4.123 |
|
4 |
90 |
6月10日 |
413.541 |
412.220 |
1.321 |
3.194 |
|
5 |
90 |
6月10日 |
455.604 |
453.860 |
1.744 |
3.828 |
|
6 |
90 |
6月15日 |
538.027 |
536.420 |
1.607 |
2.987 |
（二）誤差影響因素分析
從系統(tǒng)運行情況看，雖然我們使用了0.1級的質量流量計，計量精度較高，但流量計與手檢尺、靜態(tài)衡比對的數(shù)據(jù)并不理想。根據(jù)我們對全過程的跟蹤分析，在實際使用中油品計量的最終結果同時也受以下因素影響：
1、傳感器安裝方位的影響。由于質量流量計到貨較晚，檢修期間現(xiàn)場施工采用了設置臨時直管段替代流量計的辦法。流量計到廠后將該直管段拆除，直接安裝流量計。由于施工質量和管段變形等原因，有個別表存在安裝不垂直，法蘭不對中的現(xiàn)象，使流量計存在過度應力，影響流量計計量的精確性。
2、氣動控制閥密封性能的好壞。氣動控制閥密封不嚴,批量控制器在開始采集數(shù)據(jù)前，流量計已經開始走量而造成漏計量；另裝車完畢，由于氣動閥關閉不嚴，會造成付完油冒罐的危險。
3、操作流程的影響。裝車工每次裝車完畢，有時會打開氣動閥后的回油閥，便于排空鶴管內的油品以防漏油。再次裝車時汽油需重新充滿鶴管，流量計讀數(shù)與實際裝車量相比偏大。鶴管直徑100mm，長約4m，大約可儲存25kg的汽油。由于裝車工對回油閥操作的隨意性，使得流量計的計量差量也無規(guī)律，雖然鶴管內的油量不算多，但對于用于貿易交接的流量計，25kg已足以影響最后的計量準確性。
四、解決辦法
針對以上種種問題，我們陸續(xù)采取了以下措施：
1、首先校正個別表的安裝方位，消除安裝應力。
2、解決閥門泄漏的問題，更換了部分泄漏嚴重的閥門。
3、改變裝運車間現(xiàn)有裝車程序，由室內操作工先打開氣動閥后，現(xiàn)場裝車工再打開手閥，這樣不僅避免了上述情況造成的漏計量，而且氣動閥先開也有效避免了氣動閥門迅速打開造成的“水擊”現(xiàn)象對流量計的影響。
4、規(guī)定裝車工裝車完畢須打開回油閥時，并及時通知計量員，以便計量員分析流量計多計量的25kg油量，并從最后計量值中扣除。
五、運行效果
采取上述措施后，流量計與檢尺、過衡比對差值明顯減少，出廠計量誤差小于2‰。詳見表5和圖5。
2004年10月鐵路裝車自動計量系統(tǒng)正式用于出廠貿易交接，大大提高了汽油鐵運出廠的計量準確度。裝車自動計量系統(tǒng)用于貿易交接6個月（至05年4月）以來汽油鐵運出廠損耗下降了0.3%，按每年汽油出廠70萬噸，平均銷售價格4000元/噸計算，可有效減少損失800萬元左右。由此可見裝車自動計量系統(tǒng)不僅有效減少運輸中的油品損耗、消除安全隱患、減輕操作員工勞動強度，大大降低了由于計量誤差造成的產品出廠損失，也避免了計量糾紛的出現(xiàn)，對維護企業(yè)利益和信譽起到了積極的作用。
|
表5 鐵路槽車流量計手檢尺批標定數(shù)據(jù) |
|
序號 |
汽油標號 |
標定日期 |
流量計讀數(shù) |
人工檢尺量 |
差量 |
差率‰ |
|
1 |
90 |
7月29日 |
567.054 |
566.437 |
0.617 |
1.09 |
|
2 |
90 |
7月29日 |
546.436 |
546.623 |
-0.187 |
-0.34 |
|
3 |
93 |
7月31日 |
504.548 |
505.407 |
-0.859 |
-1.7 |
|
4 |
93 |
8月1日 |
524.272 |
523.237 |
1.035 |
1.97 |
|
5 |
93 |
8月1日 |
294.525 |
294.346 |
0.179 |
0.61 |
|
6 |
90 |
8月2日 |
539.534 |
539.028 |
0.506 |
0.94 |
|
7 |
90 |
8月3日 |
560.614 |
559.876 |
0.738 |
1.32 |
|
8 |
90 |
8月3日 |
328.394 |
328.372 |
0.022 |
0.07 |
|
13 |
90 |
8月6日 |
329.009 |
328.387 |
0.622 |
1.89 |
|
10 |
90 |
8月12日 |
480.498 |
480.687 |
-0.189 |
-0.39 |
圖5 每批付油后流量計與手檢尺比對趨勢
作者簡介：尹曉玲，女，山東濟南人，1994年畢業(yè)于杭州中國計量學院熱工系熱工計量測試專業(yè)，學士學位，現(xiàn)工作于中石化集團濟南分公司計量中心，從事產品出廠計量管理工作，任工程師。
歡迎訪問www.Emersonprocess.cn了解艾默生更多信息。
|
