摘 要： 液化石油氣既是煉化企業(yè)的主要產(chǎn)品，也是重要原料之一。由于液化石油氣的物理性質(zhì)較其他石油產(chǎn)品（如汽油、煤油、柴油等）有其特殊性，對(duì)流量計(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行和測(cè)量準(zhǔn)確度影響較大，因此成為煉化企業(yè)流量測(cè)量的一大難題。我們通過(guò)十幾年的不斷摸索，以及改進(jìn)測(cè)量手段和測(cè)量方法，同時(shí)得益于近十年來(lái)流量計(jì)技術(shù)的日趨成熟，目前比較好地解決了這一問(wèn)題。本文分兩個(gè)方面介紹一下我們的做法。
液化石油氣既是煉化企業(yè)的主要產(chǎn)品，也是重要原料之一。由于液化石油氣的物理性質(zhì)較其他石油產(chǎn)品（如汽油、煤油、柴油等）有其特殊性，對(duì)流量計(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行和測(cè)量準(zhǔn)確度影響較大，因此成為煉化企業(yè)流量測(cè)量的一大難題。我們通過(guò)十幾年的不斷摸索，以及改進(jìn)測(cè)量手段和測(cè)量方法，同時(shí)得益于近十年來(lái)流量計(jì)技術(shù)的日趨成熟，目前比較好地解決了這一問(wèn)題。下面分兩個(gè)方面介紹一下我們的做法。
一、影響液化石油氣流量測(cè)量穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度的主要原因
構(gòu)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(yè)工藝流程不同，加工方式不同，所以，賣出或購(gòu)進(jìn)的液化石油氣品種也有所區(qū)別。為便于討論，筆者在表1中給出主要成分的幾個(gè)物理常數(shù)。
1.飽和蒸汽壓對(duì)測(cè)量準(zhǔn)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(chǎn)品高得多。因此，在流量測(cè)量中，如果流量計(jì)的背壓不高于其蒸汽壓時(shí)，在流量計(jì)測(cè)量腔內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生氣、液兩相。無(wú)論對(duì)于體積測(cè)量?jī)x表（如渦輪流量計(jì)或容積式流量計(jì)）還是質(zhì)量流量計(jì)，流體中氣、液兩相的存在都會(huì)直接影響測(cè)量準(zhǔn)確度，有時(shí)這種影響會(huì)很大。影響的大小與流量計(jì)的種類有關(guān)，與含氣量百分比的大小也有關(guān)。對(duì)渦輪流量計(jì)的影響要大于對(duì)容積式儀表和質(zhì)量流量計(jì)的影響，含氣量比例越大，影響也越大。特別是對(duì)類似裝車輸出系統(tǒng)這種間接送量的工藝流程，停泵送量期間，管線內(nèi)壓力降低，會(huì)有大量氣相產(chǎn)生。等到下一次開(kāi)泵送量時(shí)，氣相高速流過(guò)儀表，會(huì)造成渦輪或容積式流量計(jì)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)儀表的損傷極大，有時(shí)會(huì)直接造成儀表?yè)p壞。
表1液化石油氣主要成分的幾個(gè)物理常數(shù)
2.液化石油氣自潤(rùn)滑性差對(duì)流量計(jì)使用壽命的影響
在采用渦輪或容積式流量計(jì)測(cè)量液化石油氣時(shí)，由于液化石油氣自潤(rùn)滑性差，也就是人們常說(shuō)的比較“澀”，造成轉(zhuǎn)子軸與定子軸承之間、轉(zhuǎn)子與計(jì)量腔內(nèi)壁之間磨損嚴(yán)重，直接影響流量計(jì)的壽命。目前，用碳化鎢硬質(zhì)合金鋼做軸和軸承的渦輪流量計(jì)使用起來(lái) 略好一些，一般連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)可達(dá)到1～2年。普通材質(zhì)的軸或軸承一般只能用3～6個(gè)月。
二、采取避免措施
1.流量計(jì)的選型
據(jù)我們多年的經(jīng)驗(yàn)，以及上述對(duì)液化石油氣物理性質(zhì)的分析，我們認(rèn)為首選為質(zhì)量流量計(jì)，其次為硬質(zhì)合金做軸和軸承的渦輪流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)的價(jià)位一般要高于渦輪流量計(jì)3～5倍。我公司目前的實(shí)際使用情況是：對(duì)外貿(mào)易交接用質(zhì)量流量計(jì)，約占10%，廠內(nèi)裝置之間物料交接計(jì)量用渦輪流量計(jì)，約占90%。從技術(shù)性能、使用壽命、測(cè)量準(zhǔn)確度、運(yùn)行穩(wěn)定性以及維護(hù)工作量上比較，質(zhì)量流量計(jì)要優(yōu)于渦輪流量計(jì)。但從一次性投入資金上比較，渦輪流量計(jì)又比質(zhì)量流量計(jì)經(jīng)濟(jì)得多。
通過(guò)上述比較，我們認(rèn)為在對(duì)外貿(mào)易交接計(jì)量中，采用質(zhì)量流量計(jì)是很有必要的。雖然一次性投資較大，但它的各項(xiàng)技術(shù)性能都遠(yuǎn)優(yōu)于渦輪流量計(jì)。首先，它的計(jì)量腔內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件，克服了流體自潤(rùn)滑不好所造成的影響。同時(shí)，它直接測(cè)得流體的交接質(zhì)量，而渦輪流量計(jì)測(cè)得的是流體的體積，要想換算成交接質(zhì)量，還要測(cè)量流體的溫度、壓力、密度等參數(shù)。其中液化石油氣在線密度測(cè)量?jī)x表價(jià)位很高，遠(yuǎn)高于質(zhì)量流量計(jì)。如果采用離線分析，首先是采樣的代表性不好，采樣時(shí)輕組分偏多，易造成樣品密度小于實(shí)際流體密度。同時(shí)，由于液化石油氣飽和蒸汽壓高，在常壓下無(wú)法測(cè)其密度，所以只能用色譜分析法或稱重瓶法來(lái)測(cè)量其密度，不僅操作比較麻煩，而且測(cè)量準(zhǔn)確度難以保證較高。
2.實(shí)際采用的測(cè)量方案
流量計(jì)選型確認(rèn)之后，就要結(jié)合流體工況條件、管道的工藝情況，設(shè)計(jì)一套適合流量計(jì)技術(shù)要求的外部測(cè)量環(huán)境，這在流量測(cè)量中是至關(guān)重要的。
首先我們?cè)诹髁坑?jì)下游側(cè)安裝自力式壓力調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)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(guò)程中在計(jì)量腔內(nèi)產(chǎn)生氣、液兩相。儀表安裝如圖1所示。
2002年3月我公司對(duì)外交接計(jì)量用質(zhì)量流量計(jì)按上述條件安裝投用后，經(jīng)與發(fā)貨方和收貨方球罐計(jì)量進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，比對(duì)誤差在0.5%以內(nèi)，使用至今運(yùn)轉(zhuǎn)正常。買賣雙方都非常認(rèn)可。計(jì)量準(zhǔn)確度和計(jì)量重復(fù)性都遠(yuǎn)高于過(guò)去人工讀玻璃板液位計(jì)。同時(shí)，開(kāi)1臺(tái)泵可以同時(shí)給幾個(gè)輸出口送量，提高了輸出效率。
在質(zhì)量流量計(jì)運(yùn)行過(guò)程中，個(gè)別流量計(jì)在停泵不送量期間有零漂現(xiàn)象，在做小信號(hào)切除后仍不能解決該問(wèn)題，這也是質(zhì)量流量計(jì)的主要缺點(diǎn)。當(dāng)流體靜止時(shí)，測(cè)量管周期振蕩并沒(méi)有停止，由于外界原因（如管線振動(dòng)、安裝應(yīng)力過(guò)大、流體在測(cè)量管兩側(cè)質(zhì)量不對(duì)稱等），都會(huì)使該相位差不為零，造成質(zhì)量流量計(jì)產(chǎn)生零漂現(xiàn)象；連續(xù)送量測(cè)量時(shí)，由于該零漂較小，對(duì)整個(gè)計(jì)量準(zhǔn)確度影響不大。而對(duì)于間接送量的液化石油氣來(lái)講，在停泵不送量期間，管道內(nèi)壓力下降，當(dāng)?shù)陀陲柡驼羝麎簳r(shí)，會(huì)有大量氣相產(chǎn)生，造成測(cè)量管內(nèi)存有氣液兩相，甚至全部為氣相。由此造成振動(dòng)管失去對(duì)稱平衡，產(chǎn)生相位差，導(dǎo)致零漂嚴(yán)重。我們觀察到的最大零漂有時(shí)竟達(dá)（7～8） t/h，此零漂累計(jì)1夜（12h）將近有100t的儀表累計(jì)值，因無(wú)法區(qū)別是個(gè)別人故意多給用戶送量還是儀表零漂問(wèn)題，從而造成管理上的混亂。為解決該問(wèn)題，我們?cè)诠芾砩喜扇∶拷唤铀土?次都對(duì)流量計(jì)下游手閥施加鉛封的方法，以區(qū)別是人為還是儀表零漂造成非送油期間二次儀表累計(jì)值增加。同時(shí)在技術(shù)上采取的措施是利用質(zhì)量流量計(jì)變送器自身的軟件功能，通過(guò)組態(tài)來(lái)控制零漂的產(chǎn)生。在實(shí)際觀察零漂現(xiàn)象產(chǎn)生時(shí)的工況條件中，我們發(fā)現(xiàn)其是有規(guī)律的，每次發(fā)生零漂時(shí)，流體的密度測(cè)量值都遠(yuǎn)小于流體的正常工況密度，這也就證明了是由于氣相產(chǎn)生，造成流體平均密度下降，導(dǎo)致零漂的產(chǎn)生。具體做法是：用密度值控制流量值的累加。當(dāng)密度小于某一給定值時(shí)，流量測(cè)量停止工作，累加器不累加；當(dāng)密度測(cè)量值大于該給定值時(shí)，恢復(fù)正常測(cè)量，累加器累加該給定值根據(jù)液化石油氣的實(shí)際工況密度而定，這樣就比較有效地從技術(shù)上控制了因氣、液兩相而導(dǎo)致的零漂現(xiàn)象。
液化石油氣的動(dòng)態(tài)計(jì)量從技術(shù)上講確實(shí)還不成熟，影響因素比較多，而且目前還缺少在線實(shí)液標(biāo)定的數(shù)據(jù)來(lái)證實(shí)實(shí)際測(cè)量的不確定度究竟有多大，還需要我們共同研究和探討。(en
