三普針對在液化石油氣流量測量中用質量流量計的知識探討

        液化石油氣既是煉化企業的主要產品，也是重要原料之一。由于液化石油氣的物理性質較其他石油產品（如汽油、煤油、柴油等）有其特殊性，對流量計的穩定運行和測量準確度影響較大，因此成為煉化企業流量測量的一大難題。我們通過十幾年的不斷摸索，以及改進測量手段和測量方法，同時得益于近十年來流量計技術的日趨成熟，目前比較好地解決了這一問題。下面分兩個方面介紹一下我們的做法。

        一、影響液化石油氣流量測量穩定性和準確度的主要原因 
                                  
        構成液化石油氣的主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、異丁烯。由于各煉化企業工藝流程不同，加工方式不同，所以，賣出或購進的液化石油氣品種也有所區別。為便于討論，筆者在表1中給出主要成分的幾個物理常數。

        1.飽和蒸汽壓對測量準確度的影響 
                                  
        由表1可以看出，液化石油氣的飽和蒸汽壓較其他石油產品高得多。因此，在流量測量中，如果流量計的背壓不高于其蒸汽壓時，在流量計測量腔內就會產生氣、液兩相。無論對于體積測量儀表（如渦輪流量計或容積式流量計）還是質量流量計，流體中氣、液兩相的存在都會直接影響測量準確度，有時這種影響會很大。影響的大小與流量計的種類有關，與含氣量百分比的大小也有關。對渦輪流量計的影響要大于對容積式儀表和質量流量計的影響，含氣量比例越大，影響也越大。特別是對類似裝車輸出系統這種間接送量的工藝流程，停泵送量期間，管線內壓力降低，會有大量氣相產生。等到下一次開泵送量時，氣相高速流過儀表，會造成渦輪或容積式流量計轉子高速旋轉，對儀表的損傷極大，有時會直接造成儀表損壞。

                              表1液化石油氣主要成分的幾個物理常數

        2.液化石油氣自潤滑性差對流量計使用壽命的影響 
                                  
        在采用渦輪或容積式流量計測量液化石油氣時，由于液化石油氣自潤滑性差，也就是人們常說的比較“澀”，造成轉子軸與定子軸承之間、轉子與計量腔內壁之間磨損嚴重，直接影響流量計的壽命。目前，用碳化鎢硬質合金鋼做軸和軸承的渦輪流量計使用起來 

        略好一些，一般連續運轉可達到1～2年。普通材質的軸或軸承一般只能用3～6個月。 

        二、采取避免措施 

        1.流量計的選型 
                                  
        據我們多年的經驗，以及上述對液化石油氣物理性質的分析，我們認為為質量流量計，其次為硬質合金做軸和軸承的渦輪流量計。質量流量計的價位一般要高于渦輪流量計3～5倍。我公司目前的實際使用情況是：對外貿易交接用質量流量計，約占10%，廠內裝置之間物料交接計量用渦輪流量計，約占90%。從技術性能、使用壽命、測量準確度、運行穩定性以及維護工作量上比較，質量流量計要優于渦輪流量計。但從一次性投入資金上比較，渦輪流量計又比質量流量計經濟得多。
                                 
        通過上述比較，我們認為在對外貿易交接計量中，采用質量流量計是很有必要的。雖然一次性投資較大，但它的各項技術性能都遠優于渦輪流量計。首先，它的計量腔內無可動部件，克服了流體自潤滑不好所造成的影響。同時，它直接測得流體的交接質量，而渦輪流量計測得的是流體的體積，要想換算成交接質量，還要測量流體的溫度、壓力、密度等參數。其中液化石油氣在線密度測量儀表價位很高，遠高于質量流量計。如果采用離線分析，首先是采樣的代表性不好，采樣時輕組分偏多，易造成樣品密度小于實際流體密度。同時，由于液化石油氣飽和蒸汽壓高，在常壓下無法測其密度，所以只能用色譜分析法或稱重瓶法來測量其密度，不僅操作比較麻煩，而且測量準確度難以保證較高。

        2.實際采用的測量方案 
                                  
        流量計選型確認之后，就要結合流體工況條件、管道的工藝情況，設計一套適合流量計技術要求的外部測量環境，這在流量測量中是至關重要的。
                            
        首先我們在流量計下游側安裝自力式壓力調節閥，調節方式為控制閥前壓力為定值，使流體的壓力高于其飽和蒸汽壓的1.2～1.5倍，避免了流體輸送過程中在計量腔內產生氣、液兩相。儀表安裝如圖1所示。

                                  
        2002年3月我公司對外交接計量用質量流量計按上述條件安裝投用后，經與發貨方和收貨方球罐計量進行數據比對，比對誤差在0.5%以內，使用至今運轉正常。買賣雙方都非常認可。計量準確度和計量重復性都遠高于過去人工讀玻璃板液位計。同時，開1臺泵可以同時給幾個輸出口送量，提高了輸出效率。
                                
        在質量流量計運行過程中，個別流量計在停泵不送量期間有零漂現象，在做小信號切除后仍不能解決該問題，這也是質量流量計的主要缺點。當流體靜止時，測量管周期振蕩并沒有停止，由于外界原因（如管線振動、安裝應力過大、流體在測量管兩側質量不對稱等），都會使該相位差不為零，造成質量流量計產生零漂現象；連續送量測量時，由于該零漂較小，對整個計量準確度影響不大。而對于間接送量的液化石油氣來講，在停泵不送量期間，管道內壓力下降，當低于飽和蒸汽壓時，會有大量氣相產生，造成測量管內存有氣液兩相，甚至全部為氣相。由此造成振動管失去對稱平衡，產生相位差，導致零漂嚴重。我們觀察到的zui大零漂有時竟達（7～8） 

        t/h，此零漂累計1夜（12h）將近有100t的儀表累計值，因無法區別是個別人故意多給用戶送量還是儀表零漂問題，從而造成管理上的混亂。為解決該問題，我們在管理上采取每交接送量1次都對流量計下游手閥施加鉛封的方法，以區別是人為還是儀表零漂造成非送油期間二次儀表累計值增加。同時在技術上采取的措施是利用質量流量計變送器自身的軟件功能，通過組態來控制零漂的產生。在實際觀察零漂現象產生時的工況條件中，我們發現其是有規律的，每次發生零漂時，流體的密度測量值都遠小于流體的正常工況密度，這也就證明了是由于氣相產生，造成流體平均密度下降，導致零漂的產生。具體做法是：用密度值控制流量值的累加。當密度小于某一給定值時，流量測量停止工作，累加器不累加；當密度測量值大于該給定值時，恢復正常測量，累加器累加該給定值根據液化石油氣的實際工況密度而定，這樣就比較有效地從技術上控制了因氣、液兩相而導致的零漂現象。
                                  
        液化石油氣的動態計量從技術上講確實還不成熟，影響因素比較多，而且目前還缺少在線實液標定的數據來證實實際測量的不確定度究竟有多大，還需要我們共同研究和探討。