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实时监控导热油流量计误差的方法
点击次数:535 发布时间:2015-01-13

采用导热油流量计与计算机数据采集相结合的计量监控系统在贸易计量中日趋得到广泛应用。众所周知,导热油流量计在很多特定的工艺条件下容易产生附加误差。经试验,压力影响量约为- 0. 12%( 不同型号,影响量不同) 测量值/MPa; 介质温度变化10℃ 时,测量误差约为±0. 01% 到±0. 025%不等,特别是当导热油流量计因安装、环境等影响零位或故障时,测量误差更大。目前国内外公司对贸易计量导热油流量计的准确度要求越来越高,因此,为了减少计量纠纷,如何对导热油流量计实行动态管理,采用有效的方法实时监控导热油流量计的误差,是当前有必要深入讨论、研究的课题,也具有很高的实用价值,本文重点介绍中国石化镇海炼化分公司采用伺服液位计的计量数据实时监控导热油流量计误差的应用方法。
1、设计思路
采用计量级的伺服液位计计量数据实时监控导热油流量计误差,即当导热油流量计开始付量时,系统自动寻找到付量油罐,利用算量模块实时计算出油罐的付出量与导热油流量计付量数据进行对比,并以曲线图的方式显示出来,以伺服液位计量数据为监控真值,实时跟踪导热油流量计运行情况,当两条曲线超过设定值时,系统将报警,提醒计量管理人员,及时发现导热油流量计的误差。
伺服液位计的基本原理是当油罐内液位的变化引起浮子浸没深度的变化,浮子所受的浮力同时也变化,浮力的变化被力传感器检测到,测量值和设定值之间的偏差引起步进马达位置的变化,升高和降低浮子的位置,直到测量值和设定值相等为止。
镇海炼化公司采用的是ENRAF 公司的计量级伺服液位计,测量准确度为1mm。为了验证实际的准确度,以人工检尺为基准,通过多罐多点采集数据比对,实际误差平均为1. 3mm。若一只5000m3 的油罐付出量为2000t,则可能产生的测量误差约为0. 04%( 测量误差与罐付数量有关) ,但与贸易交接计量的导热油流量计准确度0. 2%相比,采用计量级的伺服等液位计计量数据实时监控导热油流量计的误差方法是可行的。
2、网络结构
镇海炼化公司计量数据主要包括成品油出厂、烃类出厂、装置间物料等,包括有关的密度、温度、液位等计量数据。系统采集了公司内500 余台计量仪表点,共有近千个实时数据信息。因公司内部计算机网络比较完善,对已接入PI 系统的计量数据,可通过网络链接以OPC 方式实现数据共享,对没有接入PI系统的计量数据,则需要通过新建数据采集系统
采集。
在新建数据采集系统的控制层使用BnR PCC 为主控制单元的FCS。整个FCS 由两个计量控制站和相关的以太网络设备组成,控制站之间与公司MIS 网相连,配置了四台以太网交换设备,网络传输介质为多模、单模光纤和双绞线,控制系统内部网路连接了BnR 2005 主控制单元。系统将现场变送器测量的物料流量、压力、温度、密度等信号送至二次计量仪表,
通过RS485 接口将信号通过总线送到控制站,控制站又接入网络交换机,通过MIS 以太网与企业PI、ERP网联成一体,将计量数据采集到上位操作站以及服务器,供各客户端共享,且可以通过服务器对外进行WEB 远程发布,详见图1。
3、系统特点
3. 1 以BnR PCC 为主控制单元的FCS随着计算机、通信、网络和控制技术的发展,数字化作为一种趋势正在迅速地覆盖工业自动化的各个层次。控制仪表逐渐地由模拟量向数字化、智能化和网络化发展,现代过程控制系统也由分散控制系统( DCS) 向现场总线控制系统( FCS) 过渡。
镇海炼化公司的计量仪表设备种类众多、系统复杂,对开放性、互联性的要求高。所以在控制层使用的是BnR PCC 为主控制单元的FCS,本系统中使用了BnR 2005 系列PCC,通过分别放置在储运部1# 站和成品油码头操作站,将采集到的流量计数据,通过厂内以太网络上传到上位操作站。
3. 2 Citect HMI 控制软件
Citect 是澳大利亚西雅特公司开发的工控软件。Citect5. 0 zui大的特点是All in One ( 全集成) ,每一套Citect 都拥有完整的通讯功能、OPC 链路、数据库连接、报警、趋势、报表等功能。
3. 3 安全、可重用的数据库系统数据库系统存放了计量监控网络所有的历史数据、系统参数,数据库系统的开放性、安全性直接关系到整个系统运行质量和维护工作的强度。系统中采用了基于Windows 2003 Server 的Oracle 9i 数据库。Oracle 是世界zui大的数据库管理软件的生产商,它强大的数据功能和安全性、易维护性等诸多特性得到了广泛的认可。多种连接方式使其本身的数据链路灵活方便,并使整个系统能更加简单地进行数据操作。在Oracle 中存在的多种安全策略有效地管理由企业主干网对数据库的访问,从而杜数据库的有害操作。
3. 4 基于数据库的算量及历史数据查询系统基于Oracle 数据库,开发的一个界面友好、可迅速查询历史数据的工具。它包括查询工具、算量工具和管理工具三个部分。
(1) 算量工具
伺服液位计测量油罐液位数据,并按照《原油立式金属罐计量油量计算方法》和《石油和液体石油产品油量计算静态计量》国家标准,利用油罐电子容积表自动也可以人工静态计量,将静态计量数据与导热油流量计计量数据自动对比,分析误差,是实时监控导热油流量计误差的核心所在。
当导热油流量计开始计量时,监控系统能自动查找油罐液位变化数据,并寻找、判断相对应的付量油罐( 此过程中也可由人工确认) ,当付量结束后,系统将二种计量方法产生的计量数据自动保存。利用伺服液位计测量油罐液位并自动算量系统,采用国标、美标等十余种算法,zui终的运算误差控制在0. 001t 以内。
操作人员可以通过算量界面,对公司156 个计量罐、10 余种油品介质进行计算。
若在交接计量过程中导热油流量计出现故障,也可以通过此系统,算出相关计量罐的收付量数据,达到减少计量纠纷的目的。
(2) 查询工具
系统将对计量罐的付量、导热油流量计的付量、地磅、轨道衡和自动算量等计量数据写入数据库。管理人员可以通过多条件的方式查出以上各种数据的历史记录,可以选择生成Excel 表格。
(3) 管理工具
系统管理工具包括罐表更新工具。通过此工具,操作人员可以方便地对计量罐的相关罐信息进行查询、修改、删除、添加和保存,界面简单直观,便于操作。还可以通过此工具将Excel 类型的罐表以固定的格式导入到Oracle 数据库中,对罐表进行更新。
3. 5 实时比对导热油流量计
实时监控导热油流量计误差功能是本系统核心技术,它能够在数据采集和算量功能的基础之上,自动( 也可人工选择) 找出正在付量的导热油流量计和相关的付量油罐,并建立关系,将其各自付量过程中的瞬时量、累积量进行实时比对,在一张趋势图里面生成两条曲线,记录整个贸易交接过程。为管理人员实时监控贸易交接计量数据提供了一个很好的平台,能够掌握计量纠纷的*手技术资料。
当流量计开始付量时,系统会自动寻找15min( 时间可设置) 内同步启动的相关付量油罐,若系统未寻找到或寻找到多个同步启动罐,系统因无法判断哪个罐与正在当前付量的导热油流量计相对应,就会自动报警提示,管理人员发现后,可根据趋势页面查询到导热油流量计以及罐量的启动时间,由人工判断后选罐。因每只动态油罐的计量数据都有贮存,所以,选择付量油罐时间并不影响监控计量数据的准确性。如果系统或人工选错付量罐,可以通过点击“人工干预"来重新选择。
一旦导热油流量计与付量罐关系确定后,系统将每隔15min 自动计算罐付量与导热油流量计的数据,并计算两者差值,自动生成趋势图。如果误差超过规定的范围,系统也会报警提示。一且选择了付量罐后,系统会自动将选中的付量罐全过程计量数据与付量的导热油流量计计量数据跟踪比对。当导热油流量计付量完成后,zui终的比对数据将自动写入数据库,用户可以通过“历史数据查询系统"查看,可将数据打印出报表。
3. 6 网络WEB 发布功能
系统支持zui多10 人的网络客户端浏览功能,通过WEB 发布服务器,用户可以在自己的计算机上浏览本系统的所有数据、趋势、报警,并且可以使用算量及历史数据查询系统。
4、应用实例
2007 年2 月28 日上午9 点56 分,FT- 8603 导热油流量计开始付量,实时监控系统根据流量计信号,在15min 内自动找到了同步启动的油罐,并建立对应关系开始比对过程。通过系统各种功能,我们可以对整个计量过程跟踪分析如下:
上方窗口是导热油流量计与油罐( 伺服液位计) 付量的实时量比对曲线,左面垂直*条是导热油流量计实时流量曲线,所以线形度比较好; 而左面垂直第二条是油罐( 伺服液位计) 付量实时流量曲线,系统每15min 计算一次数据并更新一次曲线。从图2 可见,导热油流量计与油罐( 伺服液位计) 付量的趋势基本是一致的。
下方窗口是导热油流量计与油罐( 伺服液位计) 付量的累计量比对曲线,系统每15min 自动对导热油流量计和油罐( 伺服液位计) 的付量数据进行一次计算、累加,并自动分析差量数据。从图2 可见,在整个贸易交接计量过程中,导热油流量计与油罐( 伺服液位计) 付量的累计量趋势是相吻合的,表明导热油流量计在付量过程中运行稳定。
在FT8603 导热油流量计开始付量时,油罐伺服液位计付量曲线有一个比较明显的波动,由于系统自动算量所需的油品温度、密度数据是从导热油流量计上实时采集的数据,并不是人为设定的恒定值,所以当开始付量时油品的密度和温度如有波动,就会直接影响油罐伺服液位计付量实时趋势。
从图3 可见,导热油流量计在开始付量时,油品的密度和温度有比较明显的变化,而利用此时的温度、密度计算出来的罐量、累计量数据是不准确的,因此,系统能对密度值进行跟踪,当发现密度变化超过于液晶屏上,各项控制信号输出准确稳定,达到了水位控制的要求和目的。

导热油流量计 液压油流量计 液体涡轮流量计 智能涡轮流量计 

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