液化石油氣定量自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)計(jì)量誤差分析(西二聯(lián)輕烴廠(chǎng) 胡彪)1

1、液化石油氣定量自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)計(jì)量誤差分析胡彪摘 要：闡述液化石油氣的理化特性和定量自動(dòng)裝車(chē)過(guò)程原理。對(duì)同質(zhì)量不同壓力的槽車(chē)以及儲(chǔ)罐不同壓力不受外界溫度影響情況下的定量自動(dòng)裝車(chē)量與發(fā)出車(chē)過(guò)磅量進(jìn)行對(duì)比，整理分析誤差變化規(guī)律。通過(guò)槽車(chē)定量自動(dòng)裝車(chē)過(guò)程，確定造成定量自動(dòng)裝車(chē)計(jì)量誤差的主要原因，提出了預(yù)防誤差的措施。 關(guān)鍵詞：液化石油氣；槽車(chē)；定量自動(dòng)裝車(chē)；計(jì)量誤差一、 概述欣達(dá)公司輕烴廠(chǎng)為了解決液化石油氣灌裝超載再卸出現(xiàn)虧損這一難題,采用定量自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)，它能及時(shí)、全面地反映現(xiàn)場(chǎng)信息，又對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝車(chē)的所有的批量控制器進(jìn)行設(shè)置和發(fā)貨的自動(dòng)控制，完全能夠滿(mǎn)足輕烴廠(chǎng)銷(xiāo)售的要求。自動(dòng)定量裝車(chē)系統(tǒng)灌裝過(guò)程進(jìn)行程序

2、控制、定量控制、流速控制、防溢連鎖控制、防靜電接地連鎖控制，對(duì)定量準(zhǔn)確穩(wěn)定的自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)有更高的需求，否則會(huì)帶來(lái)很大的安全隱患及經(jīng)濟(jì)損失。二、 液化石油氣的理化特性液化石油氣(LPG)是從油田伴生氣中所得到的部分液化了的碳?xì)浠衔?，有丙?C3H8)、丁烷(C4H10)等。LPG的主要成分是含3個(gè)、4個(gè)碳原子的碳?xì)浠衔?，在常溫常壓下為氣態(tài)，當(dāng)加壓降溫時(shí)易轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。LPG存在氣體液化燃料的優(yōu)點(diǎn)，在高壓下液化，常溫下氣化；從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，體積將縮小250300倍。LPG的蒸汽壓比較高，并隨著溫度的升高而升高，易揮發(fā)。LPG從壓力容器泄漏時(shí)，將變?yōu)?50300倍的氣體擴(kuò)散。LPG的膨脹系數(shù)約

3、為水的16倍；因此向槽車(chē)、儲(chǔ)罐或小鋼瓶充裝時(shí)要嚴(yán)格控制灌裝量，以確保安全。LPG的密度約為水的一半，在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，具有易揮發(fā)、膨脹系數(shù)大等特性。三、 定量自動(dòng)裝車(chē)過(guò)程原理 1、定量自動(dòng)裝車(chē)技術(shù) 定量自動(dòng)裝車(chē)技術(shù)是利用控制單元將閥門(mén)、流量計(jì)、泵、接地報(bào)警裝置等設(shè)備集為一體，形成一套控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定量裝車(chē)功能。在實(shí)際應(yīng)用中，以這兩種基本模式為基礎(chǔ)，根據(jù)數(shù)據(jù)傳遞、閥門(mén)控制等的不同分為多種類(lèi)型，例如流量測(cè)量單元與控制單元傳寄數(shù)據(jù)，有的采用HART協(xié)議，有的采用RS485接口，還有的傳輸脈沖信號(hào)；與泵聯(lián)動(dòng)，將泵納入控制系統(tǒng)中；還把控制閥門(mén)采用多段式控制閥，采用兩位閥；流量計(jì)的選型也有多種選擇，輕烴廠(chǎng)

4、采用質(zhì)量流量計(jì)。 2、定量自動(dòng)裝車(chē)過(guò)程原理 為確保液化氣裝車(chē)安全計(jì)量，液化氣槽車(chē)采用了定量自動(dòng)裝車(chē)方式；原理為，液化氣從罐內(nèi)流出，經(jīng)泵加壓輸送至裝車(chē)鶴位，經(jīng)控制閥調(diào)節(jié)開(kāi)度其流量，質(zhì)量流量計(jì)將計(jì)量流過(guò)的累計(jì)質(zhì)量輸入現(xiàn)場(chǎng)的定量裝車(chē)控制器內(nèi)，裝車(chē)控制器根據(jù)預(yù)先輸入的設(shè)定裝車(chē)量，控制控制閥的開(kāi)關(guān)，完成定量裝車(chē)過(guò)程。現(xiàn)場(chǎng)控制器內(nèi)設(shè)定量、流量計(jì)的瞬時(shí)量以及已裝入槽車(chē)的累計(jì)量。流量計(jì)的顯示數(shù)據(jù)、充裝量、瞬時(shí)量、接地情況等狀態(tài)上傳至銷(xiāo)售室，以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)定量自動(dòng)裝車(chē)過(guò)程的監(jiān)控。四、 定量自動(dòng)裝車(chē)計(jì)量誤差原因分析 在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，計(jì)量的準(zhǔn)確性直接影響定量自動(dòng)裝車(chē)的安全，通過(guò)將定量自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)中的裝

5、車(chē)量與過(guò)磅量對(duì)比，發(fā)現(xiàn)存在的計(jì)量誤差超過(guò)了質(zhì)量流量計(jì)精度所允許的誤差。 1、裝車(chē)量與發(fā)車(chē)過(guò)磅量對(duì)比 為了分析簡(jiǎn)便期間，消除不同型號(hào)槽車(chē)產(chǎn)生的誤差，對(duì)設(shè)計(jì)容量為58.1 m3，載重為24.4 t的槽車(chē)的20車(chē)次誤差統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表1。表1 同溫度不同壓力定量自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)裝車(chē)量與過(guò)磅量對(duì)比結(jié)果序號(hào)載重（t）儲(chǔ)罐壓力（MPa）槽車(chē)壓力（MPa）定量裝車(chē)計(jì)量（t）過(guò)磅量（t）偏差（t）124.41.10.4523.823.440.36224.41.010.6523.923.460.44324.40.90.4523.824.32-0.52424.41.0230.523.123.46-0.46

6、524.41.10.3522.722.30.4624.41.010.523.123.080.02724.40.850.42322.820.18824.40.850.523.9523.840.11924.41.030.523.924.18-0.281024.41.010.523.923.50.41124.40.960.622.922.360.541224.40.90.823.222.920.281324.40.950.42322.520.481424.40.950.823.923.260.641524.40.970.621.921.560.341624.40.850.423.123.42-0.3

7、21724.40.90.423.923.640.261824.40.80.323.723.660.041924.40.80.423.74523.92-0.1752024.40.950.423.824-0.2由表1可以看出，流量計(jì)的計(jì)量數(shù)大于過(guò)磅，流量計(jì)誤差為正誤差，其規(guī)律是，槽車(chē)余壓和儲(chǔ)罐壓力的差值越小，誤差越大；系統(tǒng)壓力越高，計(jì)量誤差越大。 2、定量自動(dòng)裝車(chē)過(guò)程分析 定量自動(dòng)裝車(chē)工藝流程見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，流量計(jì)計(jì)量的是進(jìn)入槽車(chē)中的液相量，而槽車(chē)氣相與儲(chǔ)罐氣相相連通，氣相要保持平衡，可以形成槽車(chē)與罐之間氣相流，而流量計(jì)沒(méi)有計(jì)量氣相量。造成流量計(jì)數(shù)據(jù)與過(guò)磅數(shù)據(jù)差異是因?yàn)楫?dāng)槽車(chē)裝車(chē)時(shí)，隨著槽

8、車(chē)液位的上升，槽車(chē)內(nèi)的氣相空間不斷變小，壓力上升，這時(shí)一部分氣相沿著氣相平衡管道進(jìn)入了儲(chǔ)罐內(nèi)，從而造成了定量裝車(chē)系統(tǒng)的誤差。3、氣相平衡產(chǎn)生誤差量的計(jì)算 對(duì)于槽車(chē)，有關(guān)規(guī)范規(guī)定余壓不低于0.05 MPa，根據(jù)實(shí)際情況統(tǒng)計(jì)，罐車(chē)余壓一般在0.31.0 MPa之間。根據(jù)罐內(nèi)余壓與系統(tǒng)壓力變化，計(jì)算氣相平衡產(chǎn)生的誤差。當(dāng)開(kāi)始裝車(chē)時(shí)，由于儲(chǔ)罐壓力高于槽車(chē)壓力，儲(chǔ)罐內(nèi)氣體會(huì)迅速進(jìn)入槽車(chē)。液體進(jìn)入槽車(chē)也將有部分氣化，槽車(chē)壓力與儲(chǔ)罐壓力平衡時(shí)間極短(約12 min)，在該時(shí)間內(nèi)，液體進(jìn)入槽車(chē)氣化的量極少。忽略液體進(jìn)入槽車(chē)氣化的量，計(jì)算達(dá)到平衡前儲(chǔ)罐內(nèi)氣相進(jìn)入槽車(chē)的量和達(dá)到平衡后從槽車(chē)進(jìn)入儲(chǔ)罐的氣相量。 （1

9、）達(dá)到平衡前儲(chǔ)罐內(nèi)氣相進(jìn)入槽車(chē)的重量設(shè)系統(tǒng)壓力為P ，槽車(chē)體積為V ，槽車(chē)余壓為P1，常溫常壓下1 t LPG(氣相)為300m3，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡前從儲(chǔ)罐進(jìn)入槽車(chē)氣相的質(zhì)量M 為：M=PV300-P1V300 =(P-P1)V300 (1) (2)達(dá)到額定重量24.4t時(shí)槽車(chē)中液體的體積設(shè)M1為裝車(chē)重量，LPG液相密度按0.5tm3計(jì)算，則裝入槽車(chē)的體積V1為：V1=M1=24.40.5=48.8m3 對(duì)于充裝24.4t的槽車(chē)，裝車(chē)后氣相空間將減少48.8m3。 (3)當(dāng)槽車(chē)內(nèi)液體達(dá)到裝車(chē)要求(48.8m3)時(shí)，從槽車(chē)進(jìn)入儲(chǔ)罐氣相的重量 設(shè)M2為從槽車(chē)進(jìn)入儲(chǔ)罐的氣體重量，P為系統(tǒng)壓力，V2為從槽

10、車(chē)進(jìn)入儲(chǔ)罐氣體的體積，常溫常壓下1 t LPG氣相為300 m3，則： M2=PV2300 (2) (4)氣相平衡產(chǎn)生的誤差量 設(shè)氣相平衡產(chǎn)生誤差量M3為從槽車(chē)進(jìn)入儲(chǔ)罐的氣體重量減去從儲(chǔ)罐進(jìn)入槽車(chē)氣相的質(zhì)量，則 M3=M2-M=PV2/300-（P-P1）V/300=PV2-（P-P1）V/300 (3) 式中 M2-從槽車(chē)進(jìn)入儲(chǔ)罐的氣體重量； P-系統(tǒng)壓力； V2-從槽車(chē)進(jìn)入儲(chǔ)罐氣體的體積； V-槽車(chē)體積； P1-槽車(chē)余壓； V1-裝入槽車(chē)的液體量。 因?yàn)閂2=V1=M/=48.8m3，所以 V=58.1m3 將表2的系統(tǒng)壓力和槽車(chē)余壓數(shù)據(jù)代入式(3),計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。4、誤差對(duì)比計(jì)算誤差與

11、實(shí)際誤差對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表3。從表2可以看出，計(jì)算誤差和實(shí)際誤差的差值很小，在-0.65780.5095之間。表2 計(jì)算誤差結(jié)果序號(hào)系統(tǒng)壓力（MPa）密度（tm3）槽車(chē)余壓（MPa）槽車(chē)體積（m3）充裝體積（m3）誤差（t）10.850.500.8558.146.880.132820.890.510.958.1460.13830.850.500.8558.148.640.137840.890.510.8558.1460.128750.930.500.958.144.60.132560.880.500.8558.146.160.129670.850.500.8558.145.640.129380.90

12、.510.958.146.750.140390.90.510.958.147.410.14221010.50158.1470.1567110.930.510.958.143.840.1301120.940.500.958.145.840.1359130.910.500.958.145.040.1366140.880.500.8558.146.520.1305150.80.500.858.143.120.1150160.90.510.958.145.920.1378170.750.510.7558.146.350.1159180.750.500.7558.147.320.1183190.80.5

13、00.858.147.820.1275200.80.510.858.147.060.1255表3 實(shí)際誤差與計(jì)算誤差結(jié)果序號(hào)實(shí)際誤差（t）計(jì)算誤差（t）偏差（t）10.360.13280.227220.440.1380.3023-0.520.1378-0.65784-0.460.1287-0.588750.40.13250.267560.020.1296-0.109670.180.12930.050780.110.1403-0.03039-0.280.1422-0.4222100.40.15670.2433110.540.13010.4099120.280.13590.1441130.480.

14、13660.3434140.640.13050.5095150.340.11500.22516-0.320.1378-0.4578170.260.11590.1441180.040.1183-0.078319-0.1750.1275-0.302520-0.20.1255-0.3255五、 定量自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)誤差預(yù)防措施 1、加裝計(jì)量設(shè)備 在定量自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)的鶴位氣相管道加裝氣體流量計(jì)，定量自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)的計(jì)量值為液體計(jì)量值與氣體計(jì)量值之和，這樣可以完全消除因氣相平衡給定量自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)造成的誤差，但該方法需要新增流量計(jì)，投資較大。2、采用公式修訂法為了減少定量自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)的誤差，同時(shí)又不新增設(shè)備，必須每次對(duì)流量計(jì)的設(shè)定值進(jìn)行修正。修訂公式按式(3)計(jì)算氣相平衡產(chǎn)生誤差量。 裝車(chē)前先根據(jù)式(3)計(jì)算出M3，若M3為正值，定量裝車(chē)系統(tǒng)的設(shè)定值應(yīng)是計(jì)劃數(shù)加M3；若M3為負(fù)值，定量自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)的設(shè)定值應(yīng)是計(jì)劃數(shù)減M3。 在實(shí)際定量自動(dòng)裝車(chē)過(guò)程中，采用公式修訂法后，可以消除定量自動(dòng)裝車(chē)計(jì)量誤差。六、 結(jié)語(yǔ)在定量自