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  由于各煉油企業(yè)對(duì)于油品物性要求不同，需要將不同品種的原油按照一定比例混合。臨邑輸油站主要接收東臨線、東臨復(fù)線輸來(lái)的進(jìn)口油和勝利油，再分別向魯寧線、臨滄線、臨濟(jì)線和臨濮線輸送進(jìn)口原油和勝利原油的混合油。臨邑站原混油方式為罐混，即勝利原油與進(jìn)口原油按照預(yù)定計(jì)劃比例進(jìn)入同一儲(chǔ)罐，在罐中混合后再由外輸泵加壓輸送。這種混油方式存在罐容占用較多、原油混合不均勻、混合配比方案較少以及混合比例受進(jìn)口原油來(lái)油的影響較大等諸多不足之處。2008年臨邑站建成了原油精密配輸系統(tǒng)，緩解了臨邑站庫(kù)容不足的矛盾，提高了原油混合的均勻度、靈活性，簡(jiǎn)化了工藝流程操作方式，既降低了因操作頻繁造成的設(shè)備磨損率、生產(chǎn)一線操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，對(duì)于穩(wěn)定原油質(zhì)量，減少煉化企業(yè)加工裝置波動(dòng)，確保安全生產(chǎn)，提高管輸效率具有重要意義。
該技術(shù)為中國(guó)石化內(nèi)部采用流量計(jì)控制原油混合精度的方式，在國(guó)內(nèi)外均處于水平。原油精密配輸系統(tǒng)采用的超聲波流量計(jì)具有*的度，給臨邑站的精密配輸帶來(lái)了極大的便利，但對(duì)大管徑、高輸量的勝利油的計(jì)量精度卻很不理想。通過(guò)對(duì)超聲波流量計(jì)應(yīng)用于原油精密配輸系統(tǒng)的誤差問(wèn)題的分析，找出了影響超聲波流量計(jì)精度的因素，并提出了改進(jìn)措施。
1、精密配輸系統(tǒng)工藝流程
  臨邑站精密配輸系統(tǒng)主要設(shè)備包括：4臺(tái)給油泵機(jī)組（兩用兩備），分別將勝利和進(jìn)口原油抽至外輸泵的進(jìn)口匯管內(nèi)進(jìn)行混合；4臺(tái)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用于各線小流量油品的調(diào)節(jié)；10臺(tái)超聲波流量計(jì)，其中給油泵出口匯管2臺(tái)（僅用于計(jì)量），各線勝利油和進(jìn)口油各1臺(tái)（計(jì)量和調(diào)節(jié)作用）；在線含硫分析儀2臺(tái)，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)口油和勝利油含硫量；變頻調(diào)節(jié)裝置3套，其中大泵配套1套，小泵各配套1套，用于平衡、調(diào)節(jié)給油泵壓力、流量。
臨邑站原油精密配輸工藝功能齊全、流程簡(jiǎn)單（圖1），其中東臨線來(lái)油是純進(jìn)口油，東臨復(fù)線來(lái)油是勝利油田油。該流程既可以滿(mǎn)足來(lái)油先儲(chǔ)存、后外輸?shù)男枰部梢詫?shí)現(xiàn)邊進(jìn)邊輸?shù)呐越庸捱\(yùn)行方式，滿(mǎn)足多出口不同比例原油混合外輸?shù)男枰?br />

2、超聲波流量計(jì)的組成與計(jì)量原理
2.1超聲波流量計(jì)的組成
  臨邑站精密配輸系統(tǒng)的超聲波流量計(jì)選用ABG儀表生產(chǎn)的管道式三聲道超聲波流量計(jì)，其主要由信號(hào)轉(zhuǎn)換器和流量傳感器組成（圖2）：信號(hào)轉(zhuǎn)換器的作用是放大、過(guò)濾測(cè)量信號(hào)（分辨噪音），將測(cè)得的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榱魉佟Ⅲw積流量、質(zhì)量流量、累計(jì)流量、聲速等；流量傳感器采用石英材料制成的壓電原件作為換能器，傳感器的測(cè)量管沒(méi)有插入部件和
可動(dòng)部件，內(nèi)徑與原油管道相同。超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)堵塞、無(wú)壓損、無(wú)磨損、無(wú)需重新校驗(yàn)、雙向測(cè)量、壽命長(zhǎng)以及可靠性高。

2.2時(shí)差法測(cè)量原理
  超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理（圖3，其中D為原油管道管徑）是基于時(shí)差法來(lái)測(cè)量：在被測(cè)管道上、下游安裝有超聲換能器A和B，這2個(gè)換能器交替發(fā)射和接收超聲波信號(hào)；聲波在一個(gè)斜對(duì)角的路徑上發(fā)射和接收，順流而下的聲波比逆流而上的聲波速度要快。
聲波順流而下（換能器A到B）的傳輸時(shí)間：

式中：L為聲程長(zhǎng)度，m；V為介質(zhì)流速，m/s；C為介質(zhì)中的聲速，m/s；
聲波逆流而上時(shí)（換能器B到A）的傳輸時(shí)間：

由于聲速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液體流速C＞＞V，因此，聲波順流、逆流的時(shí)間差為：

可見(jiàn)，當(dāng)聲速C確定，只需求得時(shí)間差，就可以得到介質(zhì)的流速：

原油管道內(nèi)流體的流態(tài)可以分為層流和紊流，而單聲道測(cè)量求出的是聲路上的平均線速度。為了求出流量，僅有平均速度是不夠的，必須知道流速在橫截面上的分布曲線，為此可以在管壁上安裝多對(duì)換能器，每對(duì)換能器聲束所在平面與管道軸線相互平行，且每對(duì)換能器的測(cè)量原理和單通道基本相同，利用每個(gè)聲道測(cè)得的數(shù)據(jù)近似求出橫截面上的分布曲線，進(jìn)而求出平均每面的速度和流量。與單聲道相比，由于三聲道每一路超聲波都是經(jīng)過(guò)管壁的3次反射回到同側(cè)的探頭，這樣不僅可以延長(zhǎng)聲程，而且可以得到三個(gè)聲道測(cè)量的平均值，使測(cè)量更（表1）。為了更準(zhǔn)確地確定流速的分布情況，還可以采用四、五聲道等。

表1 不同聲道超聲波流量計(jì)計(jì)量結(jié)果的對(duì)比

3、計(jì)量誤差及其原因
  臨邑站精密配輸系統(tǒng)共有10臺(tái)超聲波流量計(jì)，其中勝利油和進(jìn)口油給油泵出口匯管各1臺(tái)，分別用于外輸勝利油和進(jìn)口油的計(jì)量；魯寧、臨濟(jì)、臨濮、臨滄勝利油和進(jìn)口油支管各1臺(tái)，用于計(jì)量和調(diào)節(jié)。所有流量計(jì)均按照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行了正確的安裝，為了達(dá)到的精度，安裝入口段直管段長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10×DN（DN＝流量計(jì)尺寸），出口段直管段長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于5×DN。臨邑站精密配輸系統(tǒng)自2008年6月26日投產(chǎn)以來(lái)，進(jìn)口油所在各支管、臨濟(jì)勝利油支管、臨濮勝利油支管、臨滄勝利油支管和進(jìn)口油給油泵出口匯管的超聲波流量計(jì)（共8臺(tái)）基本達(dá)到了預(yù)定的精度，平均誤差<±0.5%，給精密配輸系統(tǒng)的計(jì)量和調(diào)節(jié)帶來(lái)了很大便利。但是，勝利油給油泵出口匯管和魯寧勝利油支管的超聲波流量計(jì)卻表
現(xiàn)出了較大誤差，且計(jì)量精度極不穩(wěn)定，尤其是隨著勝利油溫度不同，其計(jì)量差異更大。當(dāng)勝利油邊進(jìn)邊輸（管道油溫一般超過(guò)38℃）時(shí)誤差較??；東臨復(fù)線（勝利油田來(lái)油）停輸，*從罐中抽油（罐中油溫遠(yuǎn)低于38℃）時(shí)，誤差大到無(wú)參考價(jià)值，有時(shí)勝利油匯管流量直接無(wú)法顯示；東臨復(fù)線停輸，冬季站內(nèi)管道啟用蒸汽伴熱時(shí)誤差較不伴熱時(shí)小得多。由此，可得出其計(jì)量誤差的基本規(guī)律：油溫高時(shí)誤差較小，油溫低時(shí)誤差變大，其中油溫低于37℃時(shí)，誤差zui大，且不穩(wěn)定。
選取某一時(shí)刻精密配輸參數(shù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（表2，當(dāng)天化驗(yàn)勝利來(lái)油溫度為39.5℃，魯寧外輸油溫為39℃），該時(shí)刻臨滄線停輸，臨濮線輸純進(jìn)口油，魯寧線外輸勝利油︰進(jìn)口油的體積分?jǐn)?shù)比為8.40︰1，臨濟(jì)線外輸勝利油︰進(jìn)口油的體積分?jǐn)?shù)比為0.23︰1。根據(jù)表2，計(jì)算得出：各支管進(jìn)口油計(jì)量誤差和進(jìn)口油匯管流量計(jì)量誤差平均為0.45%，各支管進(jìn)口油總流量誤差和進(jìn)口油匯管總流量誤差平均為0.41%，均小于超聲波流量計(jì)的誤差±0.5%，度很高；各支管勝利油流量的和︰勝利油匯管流量為0.9501，誤差為4.99%。

表2 精密配輸參數(shù)動(dòng)態(tài)表

  不同批次油品黏度稍有差異，但總體上進(jìn)口原油黏度都很低（表3）；勝利原油黏度都較大，且油品黏度隨溫度降低增加很快（表4）。進(jìn)口油在正常輸送條件下的計(jì)量都很，與溫度和輸量關(guān)系不大；小管徑輸送的勝利油計(jì)量誤差也比較??；但是，大管徑輸送的勝利油低于38℃時(shí)，計(jì)量誤差非常嚴(yán)重。由于雷諾數(shù)是流體流動(dòng)中慣性力與黏性力比值的量度，所以通過(guò)雷諾數(shù)來(lái)尋找超聲波流量計(jì)誤差的原因。

表3 不同油溫時(shí)進(jìn)口原油流變性測(cè)試數(shù)據(jù)（密度 863 kg/m3）

表4 不同溫度時(shí)勝利原油流變性測(cè)試數(shù)據(jù)（密度925.3 kg/m3）

  根據(jù)表2～表5，由Re=4Q/πdv（其中v為油品的運(yùn)動(dòng)黏度，m2/s；Q為油品在管路中的流量，m3/s）可計(jì)算求得各管道的雷諾數(shù)（表6）。如果勝利油溫低于38℃很多（如32℃），計(jì)算求得魯寧勝利油支管和勝利油匯管的雷諾數(shù)（表7）。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)Re＜2000，為層流區(qū)；當(dāng)2000＜Re＜4000，為過(guò)渡區(qū)（不確定區(qū)）；當(dāng)Re＞4000為紊流區(qū)。由此可知，進(jìn)口油匯管和支管油流基本呈紊流狀態(tài)；勝利油低輸量、小管徑的如臨濟(jì)支管油流基本呈層流狀態(tài)；勝利油高輸量、大管徑的如勝利油匯管和魯寧勝利油支管基本處于過(guò)渡區(qū)。可見(jiàn)，三聲道的超聲波流量計(jì)還是受流態(tài)影響的，尤其是過(guò)渡流態(tài)影響還是很大的。由于不同批次的原油黏度、溫度、密度等參數(shù)不同，雷諾數(shù)不同，超聲波流量計(jì)的計(jì)量精度也會(huì)有很大不同?？梢?jiàn)，超聲波流量計(jì)的誤差主要與油品、溫度和輸量（或管徑）有關(guān)。

表5 超聲波流量計(jì)所在管道相關(guān)參數(shù)

  表6 超聲波流量計(jì)所在管道雷諾數(shù)

 表7 超聲波流量計(jì)輸送勝利油管道的雷諾數(shù)

  目前臨邑站針對(duì)魯寧線外輸量計(jì)量誤差大的問(wèn)題，采取的措施是利用管道來(lái)油量與庫(kù)存量進(jìn)行反復(fù)估算，工作量大，而且估算也存在一定的誤差。由于ABG儀表集團(tuán)生產(chǎn)的五聲道超聲波流量計(jì)的計(jì)量精度*不受雷諾數(shù)的影響，因此，如果條件許可，建議將勝利油給油泵出口匯管、魯寧線外輸支管上的超聲波流量計(jì)換成五聲道超聲波流量計(jì)。

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