1、仪表及自动化的设计由于原油外销计量站测得的体积量,密度和含水值作为贸易结算的最终数据,一旦出现问题,由于流体一去不复返,将会造成不可估量的经济损失,因此仪表的选择和自动化设计是又一个重要的问题.原油外销计量站自动化设计的主导思想是所有仪表工作必须可靠,其目的是,目前虽以人工计量方式作为贸易交接的依据,自动化系统仅用于掌握生产动态和监控人工计量方式的数据是否存在异常,但它是人工计量方式的补充,对油田整体管理是一种必不可少的手段,而不能因自动化系统不能作为交接依据而舍弃.人工计量方式是:体积从流量计的机械表头读数得到,玻璃温度计测原油温度,弹簧管压力表测管线压力,从取样口取出的原油用实验室化验的方
2、式得出原油的含水和密度.取样有人工取样和自动取样器取样,在流量计,体积管前后端都要设计安装温度计压力表的接口,取样口设计在流量计后的立管上为了对体积,密度,含水,温度和压力进行自动化管理,流量计应具有稳定的发讯装置,其脉冲比可以很小脉冲在线密度计和含水仪要选用插入式,直接安装在管线上,但要求仪表稳定性和灵敏性高;数字温度压力仪表也要选用高精度的 .微机系统自动采集原油的体积,密度,含水,温度和压力信号,通过网络系统进入管理局局域网,管理部门通过网络及时观察计量站的计量动态,也可以通过网络指挥计量站的生产,同时自动化系统的数据和人工计量对比,监控人工计量,若有问题以便及时采取措施,以减少经济损失
3、.计量站的生产管理一个完善的计量站设计建成后,要确保原油计量准确,还需要对计量站的生产运行进行科学控制.从计量生产过程分析,主要从体积管检定,流量计检定,仪表维护和化验几个方面进行控制,(中国石化( 集团) 公司流量计量检定站,北京摘要:通过)台流量计长达)年多的运行和进而得出不同的误差管理方法,正确计算流量计测量误差量的不同方法及其具体的算法.为了实现公平合理“趋零误差“ 的计量交接,建议对流量计检定规程和检定证书的内容,作相应修改.关键词:误差管理;差量计算;流量计系数; 基本误差;趋零误差计量交接中图分类号 :+,-$).“文献标识码:/文章编号:$#0%0!“)(“#“)#$%#5%,
4、:674 +;检定的!台流量计的流量计系数 !“值都应增加“!(为括号内数值 ),拿它与前次检定的!“值比较,结果左边#个箭头朝向没变,!$流量计的箭头朝向变了,! 台流量计 的磨损规律全部同前.表!“#$“流量计的检定数据一览表检定日期原始证书 (首次检定) ( 首次检定) (首次检定)注:“表示检定过程中逆时针方向调整了误差调整器(基本误差向“ 正“方向调整);%表示检定过程中更换了误差调整器或表头 ;#表示检定过程中器差调整器没做任何调整;!累积量.但是要注意,对于新流量计的投用运行磨损,其测量精度的变化没有一定的规律性(尽管缺少这#台新流量计“年!月投用时 ,应首先用原油 介质进行首次
5、检定的数据拖至 %)*年% 月才做了自定义的“ 首“ 次检定,从以后的“次检定数据看,完全可以得出“新流量计 运行磨损与其测量精确度的变化没有规律性“的结论). 至于 “新“表,需运转多长时间才能步入到正常磨损规律之列 ,尚不能得出统一结论.它肯定与容积式流量计的结构型式(刮板,椭圆,罗茨,双转子等流量计), 材质,机加工精度和组装工艺等有关,由于实验条件很难得到,因此很难得到统一的结论.根据这一结论,就可以找到正确计算流过流量计的误差量了%根据实际的检定数据如何正确计算流过流量计/*石油化工自动化!)原油量交接油量计算公式中!“值原设置为#“),故确定求此运行期间的流量计平均基本误差公式为#
6、均.!),!(不论间隔多长时间前后两次检定数据不同,就认为是机械磨损所至,就可取其算术平均值.但是要注意,由于取的时间段较长,中间检定有的检定数据偏差较大,就应分段取平均值,分段计算);$)在这期间管输原油是同一产地的,即原油密度和含水量的变化不大,可忽略不计.$%流量计查表#可知:!“ 前.)$0# 则#后.则运行期间流量计平均误差为均#)$)!*)%!.)$)!;这期间该流量计累积计量油量从表#中查出为,故它的差量为则运行期间流量计的平均误差#这期间该流量计累积计量油量从表#查出为;!)原油!)可得;“,空气浮力修正系数,查 89#00*:0$表*可得(按 89,=#00*:0 标准规定,
7、“,应视为石油常数#“#);)-原油含水系数,)-.#1-,-为原油中水的质量分数,7;-联合修正系数.其中!“,!,-等的变化,都会影响到油量的变化,都应考虑计算.这样就需要按过去每个班结算油量的记录单(结算小票) 逐张计算,算出每个班的差油量 .再分别求出每天,每月和整个运行期间的总差量.以!)要根据确定的流量刻度下的前后两次检定流量计系数取平均值.有的主张用前一次或后一次的值,这是不妥的当检定周期短或前后两次检定相差无几时,也可以这样选公平.不过,一般为了精确计算,何况一般前后两次检定周期较长,流量计系数都有变化呢供需双方可协商允许变化范围,如变化小于!“(比原承认计量器具误差管理模式计
8、量精度提高一个数量级)可以确认以前次检定的流量计 系数为准而计算.否则应取前后两个流量计系数的平均值计算.这里!“ 前 45$)(%4)!)亦可根据左侧流量计系数!“平均值,用公式 %4(#+!“)(!“计算而得;“)注意值的“ 正“或“ 负“,它关系到供需双方谁补给谁的重要问题.这里%均 4)%3(“!“班为)%3;“班为)#).第七列为差体积量!#,其值为第三列与第六列数值之积.这里为!5%3第九列为该班原油含水量的平均值.这里为5#;第十列为该班原油差量(质量量),其值为4!#!(#-同一天几台流量计差量之和为当天所差的油量;同一个月或整个运行期间几台 流量计差量之和即为当月或整个运行期
9、间所差的油量.上述两种计算方法,到底应采用哪种,应由供(下转第%“页)!(石油化工自动化!年!“#等关键节点存在着许多噪音,通过现场分析测试,判定其噪音来自变频器产生的高次谐波 ,这给$%公司生产的隔离输出卡 3%,其原理图如图 A 所示,采用外加的A2 电源对隔离卡集中供电,实施后经在线测出另一方面建议有关计量管理部门,将流量计原始运行状态下的流量计系数的测试,做出详细规定和要求,写进流量计检定规程和检定证书中,以方便用户(包括供需双方) 采用“趋零误差“计量交接差量的计算.参考文献:+GHD+.D)-原油动态计量&EIIG*,A)D.4A+)4C. 刮板流量计检定规程&E,郑灿亭(浅议以流
10、量计进行计量交接的误差管理与差量计算IE 自动化仪表,+,(4):./(,-第+期朱才来( 变频器对控制系统的干扰及对策数字通讯在计量装车系统中的应用计量装车系统是化工行业对外销售的关键环节，它直接关系到企业的经济效益和信誉。我国目前的计量装车系统大多采用传统的仪表计量方式，即用 DCS，PLC 或 AD 接口板采集现场计量仪表发出的频率、420mA 或 l5VDC 信号，在计算机内部根据脉冲当量或量程范围变换成当前的瞬时流量，然后再进行积分累积运算，从而完成装车的计量工作。或是使用与计量仪表成套的批量控制器完成计量装车任务。不难发现，传统的计量方式存在以下缺陷。1)无论采用上述哪种计量方法，
11、都存在二次计量的精度损失。一次计量是在流量检测仪表内部完成的，再由检测仪表变换成电信号输出到外界供检测计量系统使用。无论二次计量精度有多高，都存在一个精度损失的问题，而计量精度是装车系统中的关键指标。2)计量仪表本身所具有的性能没有充分发挥出来。近年来随着 IT 技术的飞速发展和广泛应用，极大地提高了仪器仪表行业的智能化水平，尤其是数字通讯和现场总线的兴起和推广应用，更加速了仪器仪表的智能化水平。许多智能化仪表不仅具有就地显示、补偿运算等功能，而且还具有远程数字通讯功能。仪器仪表运用了先进技术，而与之相应的智能化系统却没有及时跟上，形成了仪表性能提高了，系统成本没有降低，系统集成仍沿袭旧的传统
12、，因而使得仪表的先进性、方便性和灵活性没有充分发挥出来的局面。2 解决方案针对目前计量装车系统存在的缺陷，凭借多年的工程实践经验和在系统集成方面雄厚的实力，我们成功地开发出了基于支持数字通讯的智能计量仪表的计量装车系统。下面以市场上比较具有代表性的罗斯蒙特质量流量计为例加以说明。罗斯蒙特质量流量计的现场计量仪表部分一般由一次检测元件质量流量计；智能变送器 RFT9739，RFT9701，RFT9712 和累积计量仪表 DRT，FMS 等 3 部分组成。智能变送器在提供标准 420mA 输出和脉冲频率输出的同时，还提供了标准的 HART 协议和基于 RS-485 的 Modbus 协议两种智能数
13、字通讯。我们开发的智能计量仪表的计量装车系统，通过智能变送器上的这两种智能数字通讯，利用普通 PC 机上丰富的 RS-232 串口资源，再配以RS-232 变 HART 适配器或者 RS232 变 RS-485 适配器，使普通 PC 机与现场质量流量计构成一个智能数字通讯网络。然后在 PC 机使用自主开发的的通讯采集软件包，通过该网络与智能变送器进行数字通讯，使 PC 机获取智能变送器中丰富的信息，如瞬时流量、累计流量、密度、温度、黏度和压力等，还可以监视毫安和频率输出信号、工作状态和故障状态等。PC 机与智能变送器的通讯距离可以达到 1200m，能够满足绝大多数场合应用的需要。而且无论是 R
14、S-485 还是 HART 都支持总线式通讯方式，即在同一通讯链路上 PC 机可以接 15台(RS-485)或 31 台(HART)智能变送器。随着所挂智能变送器设备的增加，PC 机循环采集的周期也相应加长。我们以比较慢的通讯速率 9600bps 为例，采集单台智能变送器所需要的时间约为 0.1 s，而按同时采集最多设备 31 台计算，一个固定循环周期是 3.1s，这相对于装车系统快速反应的要求是不能容忍的。解决这个问题的方法是在采集软件上采取优先算法，即把当前已装量与设定装车量进行比较，凡是具有绝对最小装车量的智能变送器具有采集优先权。在每次采集该智能变送器后，只采集一台其他智能变送器，以控
15、制在 0.2s 时间内采集即将到达装车量的智能变送器，从而保证装车控制的实效性。在该系统中，计算机不仅与现场的两台智能变送器进行通讯，还要为操作人员提供人机操作界面。根据装车控制的实际需要设定装车量，在计算机界面上提供自动、手动两种方式控制现场阀门的开启、关闭以及泵的启、停等操作。同时在软件上增加了每一辆装车出厂计量单的打印，并自动形成装车操作历史记录，为日后的装车记录检索提供了各种手段。从装车计量的安全性考虑，计算机上有两种操作级别，普通级别是“操作员” ，能够完成日常的装车计量任务和自身密码的管理；较高级别是“系统管理员” ，在完成普通级别操作的基础上，能够进行装车操作记录的检索和打印，
16、“操作员”的增加和删除，每个操作人员的允许操作范围和密码设定等各种系统管理工作。这样每一次装车操作都有操作记录，不仅记录了年月日时分秒，哪一位操作员为哪一个单位付出了多少吨货物，而且在硬件设计上实现了如果室内计量计算机不进入开始装车状态，那么现场的阀门无法进行开启操作，进而从根本上杜绝了装车计量上的漏洞。3 应用效果在实验室进行了大量实验和论证，在一切开发研究工作完成后，我们分别于 2000 年和2001 年在大庆华科(集团)公司的环庆助剂厂和环宇化工厂先后进行了实际的应用。这两个厂分别具有两台智能变送器，负责两条管线内物料的装车计量。通过一年多的实际运行证明，不仅整个系统运行稳定可靠，完全满
17、足了装车计量控制的需要，而且还具有以下优点。1)计量精度高。由于取消了二次计量所产生的偏差，因此在实际运行中，在 40th(约 11kgs)的瞬时流量下，每次定量装车的偏差仍能控制在 10 kg 范围内。2)由于采用了优先采集算法，因而大大增强了系统的实时性。实际工业运行表明，该系统完全满足了装车控制实时性的要求。3)监测信息量全面，充分发挥了智能计量仪表的功能，实现了现场智能变送器可预测性维护。4)与其他传统形式的计量装车系统相比，降低了系统的复杂性和成本，减少了敷设电缆的工程量和布线负担，降低了成本，具有投资少、施工期短等优点。5)该系统可以和任何 DCS，PLC 或其他控制系统并列运行，
18、对 420 mA 模拟量和脉冲量无任何干扰。6)系统在软件和硬件上具有多重安全保护机制，可以保证在装车环节万无一失。7)系统构成灵活方便，人机界面友好、直接。4 结论数字通讯在计量装车系统中的应用，极大地提高了计量系统的先进性和自动化、智能化水平，使得一些先进的算法和思想得以顺利实现，例如：根据当前的瞬时流量自动计算提前关闭装车阀门的时间或绝对量等。数字通讯在计量装车系统中的应用使得装车不再是单一的操作环节，而是一个完整的计量系统。它可以自动生成操作记录，按需要生成各类报表。由此可见，数字通讯在计量装车系统中的应用顺应了仪器仪表行业的测量信息数字化；检测控制仪表智能化；控制管理集成化的发展潮流，使得智能仪表的性能得以充分发挥，符合当今和未来数字化和智能化的发展趋势。数字通讯在计量装车系统中的应用，是我们把计算机技术、通讯技术综合运用于自动化控制领域的一次尝试，也是刚刚开始。我们与国外在这方面还有相当大的差距，今后还有相当长的路要走。
