目前，我公司進廠原油雙方采用 5 臺刮板式流量計進行交接計量，每兩小時共同抄流量計、溫度計、壓力表的讀數(shù)，在線自動取樣，雙方人工分析化驗密度和含水。流量計每個月小標一次，半年大標一次，體積管每 3 年檢定一次。由于我公司沒有有效的計 量監(jiān)督設 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 量比較正常，但隨著時間的推移，出現(xiàn)的問題越來越突出。

 

1. 體積管經常出現(xiàn)問題，造成流量計不能按時

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

 

2. 我公司原油儲罐少，原油進廠不能靜置脫水，

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 分析 數(shù) 據 滯 后，生產不能及時掌握含水量變化情況，經 常 發(fā) 生由于 含 水量 偏高，導 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量流量計撬裝原油智能計量系統(tǒng)。

 

二、方案及解決措施

我們通過不斷調研、試驗、分析，研制出了能實現(xiàn)自動計量、自動采樣、含水量自動分析、在線校準、在線加熱、在線診斷、模塊化安裝等功能為一體的質量流量計撬裝原油智能計量系統(tǒng)。

 

1.系統(tǒng)整體架構

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

 

各功能單元按模塊單獨設計制造，由系統(tǒng)集成商完成整套設備集成和功能測試驗收。一方面計量系統(tǒng)是在計量和制造雙重體系下進行設計、研發(fā)、制造，確保計量的準確性和可靠性 ；另一方面可進行模塊化安裝，減少現(xiàn)場動火，不僅提高效率，還降低安全風險。系統(tǒng)整體架構如圖 1 所示。

2.系統(tǒng)組成及主要功能

（1）質量流量計計量單元

 

選擇質量流量計作為主測量設備，且流量計應具備智能校驗功能，出現(xiàn)測量管結臘、掛壁等情況能夠及時報警。根據每年約 1250 萬噸的進廠量，經核算采用 3 用 1 備的并聯(lián)方式進行計量，各質量流量計進行實時在線壓力補償。3 臺質量流量計的準確度優(yōu)于 0.2 級。1 臺備用質量流量計準確度優(yōu)于 0.05級，它既可以當備用表使用，也可以當標準表使用。通過流程切換可實現(xiàn)串聯(lián)，用于對其他質量流量計的在線實流校準，確保計量數(shù)據準確。0.05 級質量流量計如果用于結算，可以采用符合 1/3 準確度等級要求的標準裝置進行校準，目前只有國外擁有這樣的裝置。國內的標準裝置目前只有 0.05 級，如果用于監(jiān)督，也可以進行校準，示值誤差的校準不確定度會降低，通常會優(yōu)于 Urel=0.08%，k=2。

 

為了確保計量回路和校準回路達到零泄漏的密閉性能，我們決定全部選用 DBB 雙關斷旋塞閥。但此閥門如存在內漏，則無法在線判定，更多的情況是閥門發(fā)生較大程度的內漏才會被發(fā)現(xiàn)，內漏對計量的影響完全無法評估。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、準確反映閥門的密封情況。所有判定內漏的信號均傳輸?shù)接嬃壳撕笪槐O(jiān)控系統(tǒng)中，操作人員可實時獲取信息，實時確認計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，此方法的特點是直接由微波共振頻率計算油水混合介電常數(shù)，可接入質量流量計測量的密度進行迭代計算，利用專利技術的 Autozero 功能消除碳氫化合物組分變化對含水測量的影響，確保油種切換時能夠準確測量。測量范圍為 0～1% 范圍內測量不確定度不低于±0.05%，1%～15% 范圍內測量不確定度不低于±5%。采用管道式安裝，接口管徑為 500mm 布置在流量計計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)據通過網絡同時傳送到原油操作崗位和計量崗位進行實時監(jiān)控，指導生產。

 

（3）在線自動取樣單元

在線自動取 樣單 元首先 要完全 符 合國家 標準GB/T27867-2011《石油液體管線自動取樣法》中的各項要求。其次，在線自動取樣單元采用了強制循環(huán)回路，油樣即時性強；采用了定容積采集法，使每次采集量準確，不受工作主管線內工作壓力、溫度、油品黏度等變化的影響，采集的油樣變?yōu)槌籂顟B(tài)儲存在采樣瓶中；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）原油排凝及自動清洗單元

在本研究方案中，采用了質量流量計在線清洗系統(tǒng)，利用清洗回路 對質量流量計 進行及時清洗，可有效消除結蠟現(xiàn)象的發(fā)生，進而確保質量流量計的計量準確性。該技術具有操作簡單高效、維護費用低，安全可靠等優(yōu)勢。

 

質量流量計在線清洗系統(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量流量計單路管道總容積的 4 倍，可完全充滿需要清洗的質量流量計管路。清洗液選用柴油等溶劑性能較強的原油下游產品，可在不影響原油質量的情況下，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及蠟質的溶解。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，有效解決了流量計在檢修、維護過程中管線殘余原油的排放問題。

 

（5）智能計量控制單元

智能計量控制單元是本項目研究的關鍵，是實現(xiàn)智能計量管理，降低計量不確定度的關鍵。其主要功能包括 ：一是能夠自動判斷選取有效的質量流量計密度計量結果，計算原油平均密度值，輸出至原油含水率分析單元。二是當采用標準表對質量流量計 進行校準操作時，可通過移動終端進行校準操作，選擇標準表和待校準的質量流量計的流量計量結果，并自動選取多組有效時段，比對兩臺儀表的計量結果，較終形成校準報告，校準報告可就地顯示及下載。三是建 設質量流量計 智能診斷系統(tǒng)（MMS），實現(xiàn)對儀表剛性、驅動增益、線圈電壓、活零點等影響計量準確性的關鍵參數(shù)在線實時智能診斷，有效判斷質量流量計的運行狀態(tài)及掛壁情況等。四是實現(xiàn)遠程對交接計量數(shù)據的主輔比對，可以實現(xiàn)毛油量、純油量、體積、密度、含水等相關參數(shù)的比對，及時發(fā)現(xiàn)問題并為分析解決問題提供有力依據。

 

三、應用效果

2017 年 9 月份開始對供方量和驗收量的毛油量進行比對，10 月份開始采用在線含水分析儀的數(shù)據計算監(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) 據比 對 監(jiān) 控 發(fā) 現(xiàn)，11日22 點、14 日 22 點、18日 6 點班 次 結 算密度比監(jiān) 督密度異常增大，結算密度高于監(jiān)督密度差異分別為1.51%、3.01%、2.17%。經 現(xiàn) 場 檢 查，監(jiān) 督流 量 計運行正常。 19日，雙方對自動采樣器進行跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)自動采樣器提前近 3 小時停止采樣，造成采樣不完整。經過協(xié)調，11 月達到了 8 小時均勻采樣的要求。

我們進 一步 加強了對自動采 樣 器 運 行、密 度和含水化驗分析、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 發(fā) 現(xiàn) 21 起 原 油含 水 率 較 大情況，其中 5 次進行了原油罐切換操作。剛剛進入2018 年，就又監(jiān)測到一起，具體情況是 ：1 月5日15點 30 分，中轉庫由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時記錄，含水率極值已達到 20% 以上。當班人員發(fā)現(xiàn)實時含水率過大情況后，及時通知煉油部調整工藝，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事故。

 

本套質量流量計撬裝原油智能計量系統(tǒng)，屬國內首創(chuàng)，經過 2 年時間研制完成，于 2017 年 8 月底正式投入試運行。系統(tǒng)建成投用后，有效提升了進廠原油計量監(jiān)督和加工生產過程的控制能力，不僅提高了計量準確性，同時也為生產優(yōu)化和安全生產提供了保障。