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质量流量计在液化石油气流量测量中的应用
点击次数:3381 发布时间:2012-08-10
 

化石油气既是炼化企业的主要产品,也是重要原料之一。由于液化石油气的物理性质较其他石油产品(如汽油、煤油、柴油等)有其特殊性,对流量计的稳定运行和测量准确度影响较大,因此成为炼化企业流量测量的一大难题。我们通过十几年的不断摸索,以及改进测量手段和测量方法,同时得益于近十年来流量计技术的日趋成熟,目前比较好地解决了这一问题。下面分两个方面介绍一下我们的做法。
 

    一、影响液化石油气流量测量稳定性和准确度的主要原因


 

    构成液化石油气的主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、异丁烯。由于各炼化企业工艺流程不同,加工方式不同,所以,卖出或购进的液化石油气品种也有所区别。为便于讨论,笔者在表1中给出主要成分的几个物理常数。


 

    1.饱和蒸汽压对测量准确度的影响


 

    由表1可以看出,液化石油气的饱和蒸汽压较其他石油产品高得多。因此,在流量测量中,如果流量计的背压不高于其蒸汽压时,在流量计测量腔内就会产生气、液两相。无论对于体积测量仪表(如涡轮流量计或容积式流量计)还是质量流量计,流体中气、液两相的存在都会直接影响测量准确度,有时这种影响会很大。影响的大小与流量计的种类有关,与含气量百分比的大小也有关。对涡轮流量计的影响要大于对容积式仪表和质量流量计的影响,含气量比例越大,影响也越大。特别是对类似装车输出系统这种间接送量的工艺流程,停泵送量期间,管线内压力降低,会有大量气相产生。等到下一次开泵送量时,气相高速流过仪表,会造成涡轮或容积式流量计转子高速旋转,对仪表的损伤极大,有时会直接造成仪表损坏。


 

表1液化石油气主要成分的几个物理常数


 


 


 

    2.液化石油气自润滑性差对流量计使用寿命的影响


 

    在采用涡轮或容积式流量计测量液化石油气时,由于液化石油气自润滑性差,也就是人们常说的比较“涩”,造成转子轴与定子轴承之间、转子与计量腔内壁之间磨损严重,直接影响流量计的寿命。目前,用碳化钨硬质合金钢做轴和轴承的涡轮流量计使用起来 略好一些,一般连续运转可达到1~2年。普通材质的轴或轴承一般只能用3~6个月。


 

    二、采取避免措施


 

    1.流量计的选型


 

    据我们多年的经验,以及上述对液化石油气物理性质的分析,我们认为为质量流量计,其次为硬质合金做轴和轴承的涡轮流量计。质量流量计的价位一般要高于涡轮流量计3~5倍。我公司目前的实际使用情况是:对外贸易交接用质量流量计,约占10%,厂内装置之间物料交接计量用涡轮流量计,约占90%。从技术性能、使用寿命、测量准确度、运行稳定性以及维护工作量上比较,质量流量计要优于涡轮流量计。但从一次性投入资金上比较,涡轮流量计又比质量流量计经济得多。


 

    通过上述比较,我们认为在对外贸易交接计量中,采用质量流量计是很有必要的。虽然一次性投资较大,但它的各项技术性能都远优于涡轮流量计。首先,它的计量腔内无可动部件,克服了流体自润滑不好所造成的影响。同时,它直接测得流体的交接质量,而涡轮流量计测得的是流体的体积,要想换算成交接质量,还要测量流体的温度、压力、密度等参数。其中液化石油气在线密度测量仪表价位很高,远高于质量流量计。如果采用离线分析,首先是采样的代表性不好,采样时轻组分偏多,易造成样品密度小于实际流体密度。同时,由于液化石油气饱和蒸汽压高,在常压下无法测其密度,所以只能用色谱分析法或称重瓶法来测量其密度,不仅操作比较麻烦,而且测量准确度难以保证较高。


 

    2.实际采用的测量方案


 

    流量计选型确认之后,就要结合流体工况条件、管道的工艺情况,设计一套适合流量计技术要求的外部测量环境,这在流量测量中是至关重要的。


 

    首先我们在流量计下游侧安装自力式压力调节阀,调节方式为控制阀前压力为定值,使流体的压力高于其饱和蒸汽压的1.2~1.5倍,避免了流体输送过程中在计量腔内产生气、液两相。仪表安装如图1所示。


 


 


 

 


 

    在质量流量计运行过程中,个别流量计在停泵不送量期间有零漂现象,在做小信号切除后仍不能解决该问题,这也是质量流量计的主要缺点。当流体静止时,测量管周期振荡并没有停止,由于外界原因(如管线振动、安装应力过大、流体在测量管两侧质量不对称等),都会使该相位差不为零,造成质量流量计产生零漂现象;连续送量测量时,由于该零漂较小,对整个计量准确度影响不大。而对于间接送量的液化石油气来讲,在停泵不送量期间,管道内压力下降,当低于饱和蒸汽压时,会有大量气相产生,造成测量管内存有气液两相,甚至全部为气相。由此造成振动管失去对称平衡,产生相位差,导致零漂严重。我们观察到的zui大零漂有时竟达(7~8) t/h,此零漂累计1夜(12h)将近有100t的仪表累计值,因无法区别是个别人故意多给用户送量还是仪表零漂问题,从而造成管理上的混乱。为解决该问题,我们在管理上采取每交接送量1次都对流量计下游手阀施加铅封的方法,以区别是人为还是仪表零漂造成非送油期间二次仪表累计值增加。同时在技术上采取的措施是利用质量流量计变送器自身的软件功能,通过组态来控制零漂的产生。在实际观察零漂现象产生时的工况条件中,我们发现其是有规律的,每次发生零漂时,流体的密度测量值都远小于流体的正常工况密度,这也就证明了是由于气相产生,造成流体平均密度下降,导致零漂的产生。具体做法是:用密度值控制流量值的累加。当密度小于某一给定值时,流量测量停止工作,累加器不累加;当密度测量值大于该给定值时,恢复正常测量,累加器累加该给定值根据液化石油气的实际工况密度而定,这样就比较有效地从技术上控制了因气、液两相而导致的零漂现象。


 

 
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