提高流量计系统准确度的措施

潘卫东　高飞青

(兰州石化公司计量部，兰州 730060)

0　引言

兰州石化公司进出公司的管输油品计量，采用了大量的流量计，原油一般采用容积式的刮板流量计，成品油采用质量流量计。为了对厂内部各装置进行考核，各装置也配备了大量的各种类型的流量计，流量计计量系统的准确度直接影响到公司的经济效益和生产管理的正常进行，在流量计的应用过程中，积累了一些提高流量计系统准确度的措施。

1　流量计系统准确度的来源

根据GB/T 17167—2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》和GB/T 20901—2007《石油石化行业能源计量器具配备和管理要求》的要求，对进出公司油品，用于贸易结算的流量计，其准确度等级不低于0.2级；对厂际之间输转油品的流量计，其准确度等级不低于0.5级；对分厂内部装置间管输油品的流量计，准确度等级不低于1.0级。

虽然按照标准的要求，配备了满足要求的流量计，但流量计系统的合成准确度的大小，应该引起交接计量双方的足够重视。

1.1　流量计系统构成

流量计系统由流量计和显示仪表构成，如图1所示。

图1　流量计系统构成

从图1可以看出，流量计系统是由安装于现场的流量计本身和控制室的显示仪表或DCS构成，现场流量计将流量信号转变成为电信号远传至控制室，贸易交接双方为了计量方便，普遍使用控制室的显示仪表或DCS的数据进行交接计量。

1.2　流量计系统准确度分析

虽然按照国家和行业标准配备了满足准确度等级要求的流量计，但是由于数据传输造成信号衰减，加上显示仪表或DCS本身的不确定度影响因素，使得显示仪表或DCS的最终计量数据的准确度大为降低。

根据JJF 1059—1999《测量不确定度评定与表示》,当被测量为相互独立的输入量的线性函数，且灵敏系数为1时，其计量系统的合成标准不确定度：

式中:uc为计量系统的合成不确定度；u1为流量计的不确定度；u2为信号传输系统的不确定度；u3为显示仪表或DCS的不确定度。

可见，造成系统准确度降低的因素包括：流量计本身的不确定度，信号传输系统的不确定度，以及显示仪表或DCS本身的不确定度等，这就要求我们从这三个方面入手，切实降低每个环节的误差，提高每个环节的准确度，才能确保整个计量系统的准确度满足贸易交接有关标准的规定。

2　提高流量计系统准确度的措施

通过理论分析和多年的实践，摸索出提高流量计系统准确度的措施，归纳起来，有技术方案和管理手段。

2.1　技术方案

2.1.1人为补偿法

以实际案例入手，说明如何发现问题，并用人为补偿法消除量差超出允许范围的现象，从而提高计量准确度的方法。

从油品储运厂输往炼油厂550万吨/年常减压装置，安装爱默生DS600质量流量计3台，准确度等级为0.2级，通过甘肃省大流量计量检定站检定合格，满足计量的要求，现场配套安装的1700变送器输出4～20mA信号，远传至中央控制室的DCS显示，公司的MES数据系统自动从DCS中将数据采集上来，供交接计量和生产管理使用。

在投用一个月之后，发现装置收率较高，同时，油品储运厂出现亏量。在排除其它各种可能的影响因素后，对流量计系统的准确度提出质疑，通过联系厂家，调出流量计的参数进行核对，没有发现问题。对流量计进行重新标定零点处理之后，组织人员对储运厂输往炼油厂的原油储罐进行检尺，对1700变送器和DCS同时抄取读数，经过24h，再次检尺，抄数据，进行比对，连续比对三天，结果如表1所示。

表1　罐检尺和流量计计量数据比对表

从表1中看出，储罐检尺和DCS数据之间的量差为1.06％，超出了公司规定的0.5％的量差要求，进一步从统计数据看出，1700变送器和DCS之间的量差达到0.62％，是造成量差超出允许范围的主要因素。使用Hart475手操器从1700变送器输出端发送4～20mA信号给DCS，检查DCS显示与量程0～320t/h的匹配性，结果如表2所示。

表2　DCS显示数据与输入信号的比对表

可见，DCS接收mA模拟电流信号产生的误差是系统准确度降低的主要原因，于是进行人为补偿，修改DCS的量程范围，320×(1+0.62％)=321.984t/h，即：将原来DCS的量程上限由320t/h修改为321.984t/h，再次使用Hart475手操器从1700变送器输出端发送4～20mA信号给DCS，检查DCS显示与量程0～320t/h的匹配性，完全符合。

因此，根据实际数据，人为修改量程，解决了量差较大的问题，经过与罐检尺、1700变送器的数据比对，量差均在允许范围内，经过2年多的运行，没有出现计量纠纷，确保了对装置物料消耗收率的考核，为优化装置运行的各项经济指标提供了准确的数据。

2.1.2改变信号传输方式

石化公司的DCS一般普遍接收4～20mA的模拟电流输入信号，通过与设定值比较，PID运算，输出4～20mA模拟电流信号控制调节阀动作，从而实现装置的自动控制。根据多年运行的实践经验，mA电流信号在传输过程中，以及DCS本身在信号转换过程中，会产生较大的误差。由于自动控制是趋势控制，产生的误差对自动化生产影响很小，可以忽略，但是，对准确度要求较高的交接计量领域，就难以满足，并且不容忽视了。

通过改变信号传输方式，以脉冲或RS485协议信号进行传输，就可以消除mA信号传输和转换带来的误差，提高传输和转换系统的准确度，从而提高整个流量计系统的准确度。

在管输西北销售公司西固油库的柴油质量流量计,选用CMF400型质量流量计，现场配备1700变送器，输出采用脉冲信号至计量站操作室，操作室配备Micro Motion的3300显示仪接收脉冲信号，对1700变送器和3300显示仪进行了相同的设置(1000Hz对应400t/h)，经过两者之间一致性的比对，量差很小，为0.01％，几乎可忽略不计。

在管输西北销售公司兰成渝首站的汽柴油质量流量计，选用CMF400型质量流量计，现场配备RFT9739型变送器，输出采用RS485协议信号至控制室，控制室配备DCS接收RS485协议信号，经过对两者之间一致性的比对，完全一致，彻底消除了信号传输和信号转换带来的误差，提高了计量交接准确度。

使用RS485进行传输，最大传输距离为1200m，超过此距离，信号会衰减，中间安装中继器就可解决。

2.2　管理手段

在计量管理上，采用了以下措施提高流量计系统准确度。

1)在线检定

在有条件的情况下，尽可能实现对流量计的在线检定，可以消除离线检定与现场条件不一致带来的误差，以及信号传输和转换带来的误差。这是目前大宗物料交接计量的趋势，在兰成渝首站、西部管道原油末站、国储库都分别配套安装了美国Smith公司的双向体积管标准装置，实现了流量计的在线检定，计量交接准确度进一步提高。

2)进行自检，系数法交接

按照计量法的要求和容积式流量计检定规程，每半年由国家大流量计量检定站，对刮板流量计进行检定。为了进一步提高计量准确度，贸易交接双方签署交接计量协议，规定每20天由双方共同进行自检，使用MF系数法计算油量，进行交接计量。公司目前的原油进厂与西部管道公司就是以这种方式实现交接计量。

3)与罐比对，监督计量数据

在使用流量计交接的同时，为了避免出现差错，给贸易双方造成纠纷，对储罐进行检尺计量，做好监督比对工作。既能够做到出现问题及时发现和处理，也能避免由于突然停电造成流量计数据丢失的现象。

3　结束语

通过以上方法和措施的实施，提高了公司的管输油品交接计量准确度。近5年来，没有发生一起管输油品计量纠纷，产生了较好的经济效益和社会效益。

[1]GB/T 17167—2006用能单位能源计量器具配备和管理通则

[2]JJF 1059—1999测量不确定度评定与表示

[3]陈晓芬，田宏梅.质量流量计在油品贸易计量中的应用.计量技术，2011(5)

[4]王在旗.提高智能仪表整机准确度的一种软件校正方法.计量技术，2011(10)

[5]李玉柱.影响科里奥利质量流量计不确定度因素及修正.计量技术，2012(3)