定量与称重相结合的装车系统在轻烃充装中的应用

宋志俊，袁智勇，王娟娟，赵鑫辉

中国石油长庆油田分公司第一采油厂 （陕西 延安 716000）

石油工业各类石油产品多数使用槽车拉运，槽车具有安全风险高、计量模式多等缺点，需要装车过程安全平稳、计量准确。轻烃槽车装车计量分为压力容器计量、流量计计量和地磅计量[1]。压力容器计量精度低，球型储罐精度为0.5%，卧式储罐精度1%；质量流量计计量精度较高，轻烃系统精度在0.3%左右，但是检定程序复杂困难[2]；地磅计量准确度高在0.1%左右，现在国内外轻烃槽车装车计量广泛采用定量装车系统。安塞油田轻烃生产系统是用来处理原油采出液中的气体和原油稳定后的气体，处理后的产品分为液化气和轻烃，这些产品通过专业公司对外销售，采购方通过槽车装载的方式外运，装车计量采用定量（流量计）+地衡称重的方式。

1 装车系统设备组成

1.1 定量装车系统构成

安塞油田共有轻烃生产站点5座，以前均使用地衡计量方式进行装车，近几年改造所有站点均安装定量装车系统来提高装车效率。以杏H轻烃站为例，定量装车系统由定量装车仪、计算机系统和现场仪表三部分构成，如图1所示。

1）定量装车仪由智能控制器模块、一体化液晶操作面板、24 V工业电源、防爆控制箱组成。智能控制器主要完成数据的采集、转换、逻辑运算以及控制信号的输出；一体化液晶操作面板包括键盘和液晶显示屏，主要用于数据的输入和启、停等操作；24 V电源提供电力。

图1 定量装车系统设备构成图

2）计算机系统由计算机、通讯卡、打印机和系统软件组成。通讯卡将控制器处理的数据转换传输至计算机；计算机上软件将数据显示在屏幕上，同时也可以将控制命令通过计算机下达至智能控制器；打印机将所需要的数据进行打印。

3）现场仪器仪表由装车控制阀、流量计、可燃气体报警仪和静电检测仪等组成。质量流量计计算装车物料数量；静电检测仪检测槽车与静电接地情况；其他仪表检测温度、压力和可燃气体浓度等数据；装车控制阀可接到控制器或计算机指令在充装前、充装结束时打开或关闭阀门。

1.2 地衡称重系统构成

地衡称重系统由地衡称重台、传感器、计算机系统三部分组成。槽车进入称重台称重，传感器将槽车重量传输至计算机系统显示、记录、计算，得出皮重、毛重和净重，控制系统配备打印机，将单据打印进行结算。

2 装车原理

2.1 装车系统原理

安塞油田杏H轻烃生产站使用槽车额定充装计量和地衡称重的槽车皮重，计算出定量装车系统设定的最大充装量。2台单级离心装车泵，同时可以为液化气和轻烃提供装车动力。质量流量计对装车过程充装量进行计量和监控。地衡称量槽车毛重和皮重后打印结算单据完成充装。

在充装过程中，根据槽车的情况，控制系统设置装车限值，现场的仪器仪表将流量、压力、温度以及可燃气体浓度等数据采集来，以脉冲信号的形式传输至控制系统进行计算，控制系统接收质量流量计数据并计算后将充装的实时情况显示在电脑上，充装量达到设定值时自动停止装车泵和关闭装车控制阀。如出现压力、可燃气体以及静电释放等数据异常情况，控制系统下达远程停车、关闭阀门等操作，发出报警铃声，同时操作面板上显示报警信息。

2.2 装车过程计量

装车计量有两种，分别是定量装车计量和地衡计量，地衡计量通过重力传感，称重毛重和皮重相减后得出最终的计量结果。

装车过程计量通过质量流量计进行计量。首先计量出体积流量，温度传感器录取的温度值将体积修正到20℃时的标准体积，其次标准体积乘以实测的标准密度，最终得到装车质量。计算方法如式（1）所示。

式中：W为装车质量，kg；Q为20℃时的体积流量，m3/h；q为t℃时的体积流量，m3/h；r为膨胀系数，由系统根据体积和温度关系曲线自动算出，常量。ρ为20℃时液体的标准密度，kg/m3；t为温度变送器测量的温度，℃。

管道内流体温度是连续变化的，因此在补偿运算时，取很短时间段内的累计流量，算得该时间内的标准体积流量，然后做积分运算就可计算出总的体积流量。

3 装车流程

装车过程分为现场操作和远程操作：现场操作是使用定量装车仪上控制按钮进行操作，远程操作使用计算机系统在值班室进行操作。槽车经过安全检查，开票室开好票据后进厂，到地衡进行称取皮重，定量装车系统根据皮重和装车额定量，设置装车量，录入油品种类、数量，槽车进入装车位，操作员接通静电接地装置，导通后，在远程控制计算机上操作装车和监控，装车量达到设定值完成装车。由毛重计算得到的净重就是最终的装车结算量，具体装车流程如图2所示。

图2 装车操作流程图

4 应用效果

4.1 提高装车准确度

轻烃运输槽车为移动式压力容器，设计压力一般为1.77～2.16 MPa[3]，由于轻烃槽车装车压力较高，导致损耗相对较高，一般影响装车损耗的因素有计量误差、欠装之后的补装、以及人员操作等。

由于杏H站装车系统使用漩涡质量流量计，流量、压力和直管段等因素均有可能引起计量误差[4]，如果单一使用质量流量计进行结算，则会造成计量不准确。单独使用地衡进行装车，不能对装车过程进行实时监控，会出现欠装或超装的情况。需要重复装车或泄压，增大装车损耗，研究表明定量装车系统在成品油中的应用可将装车损耗由0.6‰降低至0.3‰[5]。使用地衡对定量装车系统流量计进行标定[6]，在贸易结算时使用地衡，就很好地解决了单一地使用定量装车系统误差大、使用地衡装车损耗大的问题。在使用定量+地衡装车系统后，提高了结算精度，装车系统计量与储罐计量的相对误差由原来1%降低到0.2%，见表1。

表1 装车系统应用前后装车量对比表

4.2 提高装车效率

4.2.1装车过程实现智能化

以往地衡装车，需要人工到罐区、装车区打开阀门并启停装车泵，产品充装凭员工的经验，发生异常情况时则需要员工到现场判断。定量装车系统在罐区安装远程控制阀、泵远程启停装置和仪器仪表，对装车过程进行全程监控。充装时员工只需在值班室完成装车，降低员工劳动强度，实现装车智能控制。

4.2.2 缩短装车时间

应用定量装车系统后，经过对装车车辆的安全检查，操作人员安装鹤管，远程开启、关闭阀门，启停装车泵，节省了以往到罐区开关阀门、启停装车泵的时间，减少劳动强度，装车时间由2 h缩短至40 min。单独使用地衡装车时操作人员凭经验判断槽车充装量是否完成，若充装量不足，需要二次充装，甚至三次充装，使装车时间成倍增加，安全风险增大。应用定量+称重的装车模式，避免了超装、欠装情况发生，提高了装车效率。

4.2.3 自动生成报表

装车数据用于贸易，使用地衡装车为手写和签章，存档的纸质资料需要单独存放，容易损坏和丢失。应用定量+称重的装车系统后，装车员录入车辆信息，装车数据自动生成并保存，图3为轻烃装料单据。装车数据无法修改，自动打印票据，如需查询历史数据，要管理员授权，大大提高了数据的保密性，节约了工作时间。

图4 装车系统装料报表

4.3 降低安全风险

槽车装车是一项风险较高的操作，存在油气泄漏、火灾爆炸、物体打击以及中毒和冻伤的风险，装车系统中有报警和联锁保护装置以及安装了可燃气体检测仪、静电接地检测仪。当检测不合格时，无法装车，同时还可以远程急停操作。定量装车杜绝了超装和欠装，避免了超装泄压过程的安全风险和欠装过程中的作业风险。

5 结论

目前轻烃生产系统槽车充装使用的单一模式，如地衡、流量计和压力容器，各装车模式均有优缺点。定量装车系统中质量流量计精度中等、检定难度大，买方认可度低；地衡装车精度高，但不能过程监控，充装过程安全风险、劳动强度大，操作员凭经验操作，容易出现超装事件。使用定量+地衡的充装模式既满足了安全要求，又达到了计量精度。安塞油田近5年将所有轻烃生产站库均升级到定量+地衡相结合装车系统，解决了原来经常性欠装、超装、损耗大、效率低以及操作工人劳动强度大等问题，实现了安全、平稳、高效地槽车充装。