打开文本图片集

摘要：低硫船用燃料油生产初期，采用铁路运输出厂、储罐静态计量方式进行计量交接，有时出厂数量大、频率高、时间不固定、效率不高。静态计量方式不能满足实际工作需要，开展了利用科里奥利质量流量计进行计量（动态计量）的探索。通过现场应用，取得了理想的效果：低硫船用燃料油铁路运输计量交接方式实现了科里奥利质量流量计计量交接，为低硫船用燃料油的准确高效出厂提供了保障。

关键词：质量流量计；低硫船用燃料油；海关监管；计重

1.引言

青岛石化公司于2019年12月开始生产低硫船用燃料油用于出口贸易，接受海关监管。低硫船用燃料油外销输送采用两种方法：铁运和汽运。拟采用的静态计量方式。然而，动态计量一般采用流量计进行连续测量；静态计量主要采用立式拱顶储罐、铁路罐车等计量体积的器具。生产初期，采用铁路运输出厂、储罐静态计量方式进行计量交接。

经过综合分析，低硫船用燃料油计量存在诸多困难。第一，铁运使用集装箱式罐车运输，集装箱式罐车不是标准型式罐车，没有标准罐车容量表，不能用单车计量，用于定量装车的是控制级超声波流量计，不能用于计量；二是储罐使用液位计、多点温度计，数据精度差，密度取样后在实验室进行化验分析，样品温度变化大。整个计量过程中存在发货数量大、频率高、时间不固定、效率不高、不确定因素多等情况。

油罐静态计量方式不能满足实际工作需要，计量部门开展了使用科里奥利质量流量计计量（动态计量）的探索，分析了影响质量流量计准确度的因素，探索优化措施，最终成功交接低硫船用燃料油贸易。

2.探索思路

借助汽油柴油成功交接质量流量计的经验，探索了低硫船燃料出厂时使用质量流量计交接的可行性。基于成品油码头质量流量计实现交接过程，从流量计选型设置、信号传输与远程监控、流量计运行维护、数据核对等方面分别进行了优化。

本项目实施后，海关人员可远程登录公司数据监控平台，实现流量计计量数据的收集、确认、比较和应用的计量监管，以及对流量计运行状态的参数监控，实现了海关监管油品计量方式的创新；计量数据更准确，测量过程更可靠，产品出厂更高效，降低了计量员登罐计量工作的劳动强度和安全职业健康风险。

3.主要做法

3.1流量计的选型和安装

3.1.1流量计的选型

目前，艾默生E系列科里奥利质量流量计因其高精度已成功应用于出厂油品贸易交接，如李沧油库与四方码头，在内部互供测量剩余油、蜡油等重质油品上显示出优势。

在设计测定低硫船用燃料油时，根据业务流程同时考虑不冷凝线的需求，设计了返回线。

列车装车总管配备2台0.2级艾默生CMFHC2质量流量计型式，装车时满足每台500立方米/小时的流通能力，采用并联方式安装，安装过程中使用同心变径，使管道同心、直管段、垂直度、水平度满足要求，安装时充分释放应力，减少应力干扰，以1开1备方式运转。

3.1.2流量计的安装注意事项

质量流量计的高精度的特点，也决定了其需要相对理想的安装环境和相对稳定的工艺条件。

安装时要注意流体的流向。严格按照设备外壳上的流向标志安装，如果被测介质易汽化，流量计下游建议安装压力表，流量计后工艺管线与流量计保持同口径一段距离，在流量计后安装阀门或自力式背压阀以调节适当的背压，防止汽化或气穴发生。

安装时要注意消除应力。流量计两侧法兰应平行，法兰中心应在同一中心线上。严禁用传感器硬行拉直上、下游工艺管道，否则将影响测量甚至损坏传感器，在两侧的工艺管道近法兰处（约2～10倍管径处）应有稳固的支撑，如果安装条件允许，应在流量计下游安装金属软管以消除应力。

安装位置应避免电磁干扰。传感器、变送器的安装位置以及电缆铺设应尽量远离易产生强电磁场的设备，如大功率马达、变压器设施、变频设备等。

对于新建管线，要在完成管道预制和管道吹扫后再安装传感器，避免由于管道施工对传感器造成的意外损坏及避免杂物进入传感器。另外在安装传感器前，请勿将传感器进、出口的保护套除去。仪表的搬运设备要操作可靠，做到轻起轻放，跌落和磕碰等易造成传感器永久损坏。

3.2流量计的原理及使用维护要求

3.2.1质量流量计测量原理简介

艾默生E系列科里奥利质量流量计基于牛顿第二运动定律原理工作。传感器设计为U形管结构，是一种相位敏感谐振式传感器。流量传感器大多采用单层壳体保护，特殊情况考虑采用双层壳体保护。

质量流量计通过电磁驱动使U型管（流量传感器）振动，振动管在以固定频率振动时，流体被强制接受测量管的垂直动量，向上运动的振动半周期时流入仪表的流体成为下压，从而产生抵抗管的向上的力，反之流出的流体有向上的力，抵抗管的垂直动量的减少将管向上推，通过两个力的合成使流量传感器测量管发生扭转，扭转程度与流体的质量成正比，这就是科里奥利效应。

因此，测量时间差就可以测量流体的质量流量，与被测介质的工况无关，高粘度流体的精确测量就成为可能。

3.2.2科里奥利流量计的优点

科里奥利原理决定了质量流量计可以直接检测出内部介质的质量、温度、密度。这样流量计的精度仅仅依赖于时间差的测量，它用途广泛，可以测量流体种类比较多，比如：高粘度液体、浆液、气液两相流体、中高压气体。这些测量过程的实现，与被测介质的温度、粘度、导电性、流体的形状以及直管段等因素无关。

科里奥利质量流量计一般拥有较高的计量精度，精度误差一般在满量程的±0.15%～±0.2%，如果运行环境理想时，精度误差可达±0.1%。

随着信息化智能化的应用，多数质量流量计的二次表拥有智能化变送器和具有丰富的显示监控功能，在计算机系统内容易满足系统设计各方面的功能需求。

3.2.3质量流量计计量性能影响因素

零点稳定性对低运行区间流量的影响比较大。因此，在选定流量计量程范围时，零点稳定性成为重要的制约因素。在相对稳定的工作条件下，流量计的零点漂移值一般不会超出正常的零点稳定度，比如CMF400零点稳定值为±46kg，如果采取措施重新调整零点能够减小零点漂移；由于零点不稳定误差主要来自流量传感器部分，因此如果空管时谐振频率调整一致，也可能在满管时产生零漂，即零点不稳定误差，同样因粘度引起的振动衰减也能流动时产生零点误差。

由于零点不稳定的存在，为保证质量流量计的准确性，在流量状态的设定中无一例外地设定有小流量切除功能。这是质量流量计应对零点不稳定度的方式之一。小流量切除一般控制在 0.1%～1%，较为复杂的运行环境可适当提高，而低硫船然出厂流量计阈值流量定在0.6%。

质量流量计精度高、用途广，零点不确定度是非常重要的技术指标，甚至比准确度指标更为重要，在安装使用过程中要尽量满足规定的技术要求，使流量计发挥良好的计量性能。

密度和粘度。对质量的测量影响很小，一般不需要进行相关补偿，这也是能够用于低硫船用燃料油计量的重要原因。如果特殊设计和定制尺寸的流量计，密度的变化可能影响流量计零点稳定性或流量计校准系数。

外部振动的影响。振动管的振动频率差异会比较大，大多会从几十赫兹到上千赫兹。外部的振动会影响流量计的性能，当流量计的安装时应当采取相应措施减少周边振动的影响。

来自上游流体流态的影响。对不同设计形式的流量计来说，流体形成的漩涡和流速不均匀都会对流量计性能有影响，是否需要整流器整流、或通过上下游直管段调节手段也不同。号称不受流态影响的流量计，实际效果仍需要进一步验证。

安装应力的影响。安装质量流量计时，要保证横平竖直，管道同心，要有足够的支撑托起传感器，运行压力、介质温度、环境温度等因素都会产生不同方向的应力，影响流量计的零点稳定度和计量性能。

3.2.4流量计的运行维护要求

用于低硫船用燃料油的质量流量计为艾默生E系列高精准流量计，出厂校验准确度可达到0.1%。国家规定要优于 0.2级，即基本误差不大于 ±0.2% ，并执行强制检定。 为了评定其测量性能，如：准确度、重复性等。青岛石化公司将流量计分别送至烟台计量所、天津中石化工业计量站、青岛市计量科学研究院进行检定，采用质量法开展实验室结果比对，确保流量计准确度、重复性满足贸易交接要求。在订立交接合同时，双方应协商明确使用质量流量计、允差指标以及争议处理，并形成计量条款。

在正式使用质量流量计前，要确认其状态正常、指示灯颜色正常、没有报警信息，记录前表数。装车过程中根据需求记录流量计的温度、密度、驱动增益，对照数值标准，及时发现流量计异常。

定期开展零点检查和标定。零点检查调整有3种方法，使用 ProlinkⅡ软件、在变送器面板操作或者使用HART475手操器，建议通过ProlinkⅡ软件或HART手操器来准确获取零点。连续三次调零，捕捉到一个好的零点并保存应用。调零坚持每季度实施，流量计正常使用时调零次数不能过多，传感器零点调整不合适就会引入测量误差，导致不准确的测量结果。

3.3信息化的应用

3.3.1流量计计重信息传递

如果使用质量流量计计重，根据质检总局《出口商品流量计计重规程 第2部分 流量计计重》（SN/T4885.2-2017）4.1.3的要求“流量计管理单位应建立有效的流量计安装使用管理规范，应对流量计现场及控制室设置有效的监控系统，能够监控整个计重过程中流量计的工作情况，应全程记录输油计重过程中质量、体积、平均密度、平均温度、平均压力等数据”，这次选用的与E系列流量传感器匹配的是2700R系列变送器，可以显示质量流量计的瞬时量、累积量、温度、密度、零点等重要参数，并配备4-20mA、脉冲、RS-485 通讯三种输出方式，而只有RS-485 通讯方式可以同时传输多个参数。

装火车质量流量计设置采用 Modbus RTU通讯协议，通讯参数分别设置为波特率 9600、数据位8 位、停止位1 位、None无校验。4台流量计信号分别进入原油末站机柜室，再通过光纤传送至储运部中控室PLC系统。每台质量流量计的瞬时量、累积量、标准零点、密度、温度等上传至PLC系统。

装汽车质量流量计同样采用Modbus RTU协议上传至定量装车系统，并进入公司实施数据库，在终端电脑上形成实时曲线和记录，方便计量查询维护；当比对数据误差大、发生计量纠纷时，为差量的分析提供有利的数据，便于分析原因和解决争端。

3.3.2形成历史记录、随时追溯

流量计数据进入控制室控制系统后，经控制系统OPC接口上传至公司实时数据库系统存储并供其他系统调用。信息服务部门配合计量和罐区现场工程师进行低硫船燃海关监管的工作，联调生产数据通讯，增加监管罐和四个计量点的流程图和位号.

通过数据监控平台可以展示低硫船用燃料油发货实时状况，监管罐液位、温度，流量计顺时流量、累计流量、温度、密度，监控在出货装车过程中可能出现的数据异常、设备异常等情况，通过远程方式对流量计计重进行实时监控，并进行人工检罐计重和流量计计重方式数据比对，确保计重数据准确可靠，可以向前追溯至少3个月的历史数据。

3.3.3监管方式信息化

作为出口货物，青岛海关依法对已确立的4个海关监管罐进行监管。海关监管罐的液位计、多点温度计、压力等参数及现场监控视频上传至海关独立的监管系统。

为让海关放心监管，计量部门主动为海关人员申请配置工作人员访问青岛石化数据库权限，海关工作人员通过VPN方式访问WEB界面，了解计量点发货实时状况，掌握批次发货信息，即监督青岛石化货物情况，也同时监管第三方在青岛石化内部的工作情况。

4 实施效果

4.1数据比对

2019年12月至2020年11月期间，青岛石化开展计量比对，以海关监管的罐付量作为结算交接量，质量流量计数据作为监督量（表1）。

相对误差分布情况如差率表2所示。

在海关监管的罐付量与质量流量计共77批次比对中，监管罐罐付油量累计368094.275吨，质量流量计累计为367929.095吨，两者质量差量165.180吨，差率为0.04%，总体可控。

4.2流量计计重与人工计重的比较优势

4.2.1监管作业更安全

检罐计重需要计量、检验和第三方人员登至罐顶取样及检尺作业，存在高处跌落和磕碰等安全风险。改为质量流量计计重后，计量数据的确认和取样作业都在地面完成，员工不需要登罐作业，大大降低了员工登高作业时的安全风险。

4.2.2管线取样比罐顶取样更环保、清洁

罐顶取样作业按照规范时需通过检尺口取上、中、下部的样品，由于油品粘度大、温度高，易洒落、易挥发，不易清理，容易造成环境污染。在地面管线取样置换样品可集中回收，取样完毕即关闭阀门，整个作业过程时间短，基本没有油气挥发。

4.2.3质量流量计交接数据更加公正、准确、规范

科里奥利质量流量计能够直接测量管道内质量流量，准确度高、稳定型号、可靠性高、量程比又大，又适合应用于较高粘度的流体；实时数据上传公司内MES生产系统及海关监管平台，准确的数据有效提高了生产岗位火车装车的装载率；实时记录运行参数和交接数据，做到了可追溯、公正和公平。

4.2.4.计量交接操作时间大大减少

检罐计重操作时，需要提前半小时停止搅拌，进行油罐液位的稳定；作业人员登罐检尺取样，完成操作需要约四十分钟，装车完成后登罐检尺需要约半小时，每列火车装车前、后计量作业，沟通、检尺、取样、计算等需要近3个小时的时间。采用质量流量计计重后，装车前、后现场确认质量流量计数据每次约占用二十分钟，取样是在装车开始后同时进行，不占用装车时间。改为质量流量计计重后，每列次计重节约2个小时时间，极大提高了火车的装载效率。2021年1季度，青岛石化公司低硫船燃火车装车74列次，同比增长95%；一季度出货160973吨，同比增长127%；单列火车装载率同比提高18%。

5结束语

2020年，青岛石化完成低硫船用燃料油出口99万吨，2021年突破156万吨，成为中石化低成本、规模化生产基地。科里奥利质量流量计计重成功应用，并选用数字化、信息化手段，创新监管方式，提高低硫船燃出口通关效率，助力中石化青岛石化绿色低碳、高质量发展。

参考文献

[1]肖素琴，油品计量员读本（第三版）.北京：中国石化出版社，2011.5

[2]纪纲、纪波峰，流量测量系统远程诊断集锦.北京：化学工业出版社，2012.5