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大管徑質(zhì)量流量計(jì)量解決方案

一、概述石油化工、冶金、電力行業(yè)的生產(chǎn)過程中需要消耗大量的能源如煤炭、石油、天然氣等，同時(shí)也產(chǎn)生各種不同組分的副產(chǎn)物如：瓦斯氣、火炬氣、酸性氣、燃?xì)獾?。不同的行業(yè)不同生產(chǎn)工藝產(chǎn)出的燃?xì)饨M分是有很大差異的，其各種有效發(fā)熱組分所占比例也不一樣，如果這些燃?xì)饣旌虾笃浣M分更加復(fù)雜，如石油化工各裝置排放的瓦斯氣和混合后的火炬氣（氫氣、氮?dú)?、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、異丁烷、正丁烷、反丁烯、正異丁烯、順丁烯、C5、CO 、CO2 、 H2S 、等各組分所占的百分比很大差別，直接影響用能設(shè)備系統(tǒng)的空燃比，降低生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量、浪費(fèi)能源。二、畢托巴®燃?xì)赓|(zhì)量計(jì)量解決方案：根據(jù)目前的情況我們解決方案是:在總管配一臺(tái)氣體質(zhì)量計(jì)量撬(帶氣體密度計(jì)與水分儀的)，下游分管也采用我們質(zhì)量計(jì)量系統(tǒng)或者采用便攜氣體流量計(jì)(帶取樣接口功能)，如果下游分管氣體組分沒有變化可以共享密度數(shù)據(jù)，如果有其它不同組分燃?xì)饣烊耄覀儸F(xiàn)場(chǎng)在分管加密度測(cè)量裝置取樣分析密度值后補(bǔ)償流量計(jì)量，通過這樣排除密度與濕度變化對(duì)總、分管路流量的影響，提高計(jì)量整體精度，平衡總、分管路的計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度可在±2%，同時(shí)畢托巴®計(jì)量撬的多功能可以為企業(yè)未來能量計(jì)量與能源調(diào)度打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三、畢托巴®燃?xì)庥?jì)量撬簡(jiǎn)介1、水份補(bǔ)償測(cè)量燃?xì)庵泻兴魵?，燃?xì)饬鲃?dòng)過程中帶有的大量飽和水蒸氣一起流經(jīng)流量計(jì)隨著燃?xì)庖黄鹩?jì)量。計(jì)量撬能夠測(cè)量出介質(zhì)內(nèi)水分含量，在儀表中自動(dòng)運(yùn)算氣體的密度做為補(bǔ)償運(yùn)算，排除水蒸氣影響確?？偣芘c分支燃?xì)饬髁繙y(cè)量的準(zhǔn)確使管網(wǎng)數(shù)據(jù)量平衡。2、密度測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)燃?xì)饨M分的變化會(huì)造成密度的改變，當(dāng)有多種不同組分的燃?xì)饣旌虾笃涿芏鹊淖兓瘯?huì)更加復(fù)雜，這樣對(duì)流量測(cè)量帶來更大影響增加了計(jì)量數(shù)據(jù)的誤差，所以必須要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量燃?xì)饷芏扔糜谘a(bǔ)償流量計(jì)量，這樣排除密度變化產(chǎn)生的誤差影響后才能保證燃?xì)夤芫W(wǎng)流量數(shù)據(jù)平衡。3、防堵性能畢托巴®流量測(cè)量傳感器探頭以其卓越的防堵式設(shè)計(jì)，徹底擺脫了流量探頭易堵塞的弊端，探頭前部形成高壓區(qū)，在高壓區(qū)處形成不規(guī)則渦流，雜質(zhì)粘附與析出只能一少部分粘附在傳感器內(nèi)，不會(huì)影響流量的測(cè)量。實(shí)踐證明，防堵型畢托巴®傳感器達(dá)到了理想的防堵性能和穩(wěn)定的取壓功能，長期運(yùn)行精確度高，計(jì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)可靠。4、畢托巴®計(jì)量撬是可以溯源的每一臺(tái)流量計(jì)都有自己的“身份證”，通過流量計(jì)編號(hào)，可追溯查詢其材質(zhì)、型號(hào)、配置、參數(shù)、測(cè)量介質(zhì)、生產(chǎn)時(shí)間、使用單位等，公司對(duì)每一臺(tái)流量計(jì)都設(shè)有數(shù)據(jù)存檔，畢托巴®在使用過程中，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)有異議，可隨時(shí)離線取出送檢。畢托巴®的檢定不受管徑限制，可以通過風(fēng)洞標(biāo)定裝置與音速噴嘴裝置實(shí)現(xiàn)流速與流量的雙重檢定和校準(zhǔn)。5、在線開孔安裝功能：無需停產(chǎn)直接在管道上帶壓開孔。它適用于除氧氣以及高含氧可燃?xì)怏w以外的多種介質(zhì)和不同材質(zhì)管道的開孔（陶瓷襯套管道外）。安全性：由于開孔是在完全封閉的空腔內(nèi)進(jìn)行，刀具切削過程與氧氣隔絕，對(duì)易燃易爆介質(zhì)的開孔作業(yè)具有可靠的安全保證。施工步驟：1、認(rèn)真閱讀《帶壓開孔及傳感器在線安裝技術(shù)規(guī)范》2、申請(qǐng)關(guān)于滿足現(xiàn)場(chǎng)開孔條件的《類現(xiàn)場(chǎng)工作票》3、在線帶壓開孔須在專業(yè)人員指導(dǎo)下進(jìn)行操作，其它人員不得擅自作業(yè)。案例1：用戶：新疆喀什德力克石油工程技術(shù)有限公司用途：用于新疆喀什德力克石油工程技術(shù)有限公司與新疆喀什中石油股份有限公司天然氣貿(mào)易計(jì)量。（工況天然氣密度變化較大）一、現(xiàn)場(chǎng)工況參數(shù)：1.天然氣（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)組分：1.62%氮?dú)猓?.48%二氧化碳；90.76%甲烷；5.07%乙烷；1.27%丙烷；0.17%異丁烷；0.30%正丁烷；0.05%異戊烷；0.02%正戊烷；0.17%己烷；0.09%硫化氫）H2S含量：1633mg/m3；輕質(zhì)油+水（W%）：＜10%2.管徑：￠168*7mm3.溫度：20-35℃4.管道壓力：1.6MPa。5.最大流量：300000Nm3/d（濕氣）新疆喀什德力克石油工程有限公司天然氣質(zhì)量流量計(jì)量撬現(xiàn)場(chǎng)圖片案例2：用戶：中石化天津煉油廠現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)：介質(zhì)名稱：火炬氣溫度： 176℃表壓： 165kPa 流量： 100000 Nm3/h 密度： 0.522-0.8923kg/m3管內(nèi) 徑: φ590 mm 直管段: 水平管道，前10D后5D現(xiàn)場(chǎng)使用情況：通過畢托巴®瓦斯氣、火炬氣計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確計(jì)量，滿足用戶瓦斯氣排放、回收監(jiān)控和優(yōu)化需求，減少各生產(chǎn)裝置高低壓燃料氣亂排亂放現(xiàn)象，降低壓縮機(jī)開機(jī)時(shí)間，達(dá)到節(jié)電目的；減少燃料氣放火炬量，有效降低加工損失，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、減少對(duì)大氣污染提供了科學(xué)準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。結(jié)束語：隨著市場(chǎng)與生產(chǎn)管理的不斷完善計(jì)量方式會(huì)從體積計(jì)量向能量計(jì)量發(fā)展。單一數(shù)據(jù)管理向能源優(yōu)化計(jì)量系統(tǒng)管理方向發(fā)展，對(duì)影響燃?xì)庥?jì)量測(cè)量結(jié)果的各個(gè)方面、各環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程、動(dòng)態(tài)的、科學(xué)調(diào)度與管理。

畢托巴®油罐動(dòng)態(tài)自動(dòng)計(jì)量管理系統(tǒng)

1.BTB®系列油罐自動(dòng)計(jì)量裝置依據(jù)JJG759—97 《靜壓法儲(chǔ)罐計(jì)量裝置》檢定規(guī)程GB/T18273-2000《石油及液體石油產(chǎn)品—立式罐內(nèi)油量的直接靜態(tài)測(cè)量法（HTG質(zhì)量測(cè)量法）》GB/T25964-2010《石油和液體石油產(chǎn)品采用混合式油罐測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量立式圓筒油罐內(nèi)油品體積、密度和質(zhì)量的方法》設(shè)計(jì)，制作設(shè)計(jì)圖2、BTB®計(jì)量裝置組成：計(jì)算機(jī)及系統(tǒng)軟件、通訊接口單元、現(xiàn)場(chǎng)處理器、溫度傳感器、3051s壓力變送器雙差壓變送器液位計(jì)系統(tǒng)軟件界面3.功能簡(jiǎn)介1.動(dòng)態(tài)反映罐內(nèi)油品的液位、水高、、水份、溫度2.計(jì)算油品的質(zhì)量、體積、密度、標(biāo)準(zhǔn)密度及標(biāo)準(zhǔn)體積3.實(shí)時(shí)圖文顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)4.提供罐群巡檢、單罐計(jì)量、手工計(jì)算等功能5.異常事件監(jiān)視與預(yù)、報(bào)警（液位超限、溫度超限、漏油等）6.儲(chǔ)罐計(jì)量數(shù)據(jù)保存及事件記錄7.根據(jù)用戶需求查詢8.計(jì)量報(bào)表的生成和打印4.特點(diǎn)簡(jiǎn)述構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最基本的數(shù)字平臺(tái)系統(tǒng)可接入采用HART協(xié)議或RS485的任何公司的產(chǎn)品及其它各種通訊方式的儀表，具有系統(tǒng)升級(jí)能力。系統(tǒng)安裝方便，調(diào)試及維修簡(jiǎn)單。整個(gè)罐群電纜鋪設(shè)只需一根四芯電纜采用串行并接方式連接，可大大地減少電纜材料及電纜鋪設(shè)人工費(fèi)用。每一個(gè)油罐自組成獨(dú)立的計(jì)量子系統(tǒng)，可脫離上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示罐前的計(jì)量參數(shù)。5.與傳統(tǒng)計(jì)量系統(tǒng)比較傳統(tǒng)系統(tǒng)測(cè)量密度需要人工采樣進(jìn)行分析，再做平均不能做到整個(gè)罐體的平均密度。畢托巴®計(jì)量系統(tǒng)通過混合法測(cè)量密度方法（P=ρgh）計(jì)算密度，取代人工采樣，保證罐體內(nèi)總的平均密度。罐體液位壓力由于壓力變送器量程的問題在低液位是誤差較大，計(jì)量不準(zhǔn)確，我公司配置雙變送器，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)，等量切換，解決切換時(shí)出現(xiàn)跳變，保證計(jì)量的準(zhǔn)確。本裝置基于GB/T 25964-2010《石油和液體石油產(chǎn)品采用混合式油罐測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量立式圓筒形油罐內(nèi)油品體積、密度和質(zhì)量的方法》開發(fā)，所制定的解決方案涵蓋上述標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的混合式油罐測(cè)量系統(tǒng)（HTMS）計(jì)量方法，同時(shí)在該方法基礎(chǔ)上予以改進(jìn)，提供改進(jìn)計(jì)量模式供使用者選擇應(yīng)用。本裝置所使用計(jì)算過程同時(shí)參考GB/T 19779-2005《石油和液體石油產(chǎn)品油量計(jì)算靜態(tài)計(jì)量》。以往的HTMS系統(tǒng)在低液位工況下的質(zhì)量計(jì)量方面存在誤差過大而不滿足交接計(jì)量的問題，本裝置用于對(duì)HTMS系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)全液位工況的自動(dòng)計(jì)量。6.設(shè)備技術(shù)指標(biāo)對(duì)于已有高精度液位測(cè)量、溫度測(cè)量的罐區(qū)，BTB®油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)提供包括RS485等通訊協(xié)議在內(nèi)的有線/無線接入方式；對(duì)于未安裝液位計(jì)量、溫度測(cè)量的罐區(qū)，BTB®油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)提供配套高精度液位、溫度計(jì)量?jī)x表；使用BTB®特有超高精度差壓變送器。當(dāng)液位較低時(shí)，傳統(tǒng)的HIMS系統(tǒng)中密度和質(zhì)量測(cè)量的誤差相對(duì)較大，以柴油測(cè)量為例，當(dāng)液位為4米時(shí)，誤差已達(dá)0.293%，已不符合交接計(jì)量的要求，主要原因是P1的測(cè)量誤差增大所至，BTB系統(tǒng)采用關(guān)鍵技術(shù)：采用雙P1模式（二臺(tái)不同測(cè)量范圍的壓力變送器，解決雙信號(hào)自動(dòng)處理技術(shù)），大限度減小低液位時(shí)的測(cè)量誤差。系統(tǒng)配置了包括罐底形變等系列誤差的自動(dòng)修正，完美的提高了計(jì)量精度。介質(zhì)商業(yè)質(zhì)量測(cè)量精度：±0.14%FS 系統(tǒng)可測(cè)介質(zhì)液面高度精度：±1mm 介質(zhì)溫度測(cè)量精度： ≤0.5℃ 測(cè)量平均密度精度： 0.2% 實(shí)時(shí)報(bào)警：二級(jí)高低液位報(bào)警、進(jìn)出油狀態(tài)報(bào)警、計(jì)量參數(shù)報(bào)警、漏油報(bào)警、系統(tǒng)故障報(bào)警等。7.基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置1.1.油罐基礎(chǔ)參數(shù)（預(yù)設(shè)參數(shù)）：參數(shù)名稱參數(shù)選項(xiàng)/說明量綱/單位備注油罐類型固定頂罐、外浮頂罐、內(nèi)浮頂罐；浮頂（盤）質(zhì)量0.0~99000.0Kg/千克僅適用于浮頂罐（內(nèi)、外）臨界區(qū)高度0．000-10．000M/米表明浮頂下降的最低高度（起浮點(diǎn)），僅適用于浮頂罐（內(nèi)、外）支腿高度0．000-10．000M/米表明浮頂支腿高度，僅適用于浮頂罐（內(nèi)、外）罐壁類型保溫、非保溫罐壁材質(zhì)鋼制（A、低碳鋼、B、304 不銹鋼、C、316 不銹鋼、D、 17-4PH 不銹鋼）油罐標(biāo)定溫度0．00-100．00攝氏度罐容表的標(biāo)定溫度，從罐容表上直接獲得。1.2.油品基礎(chǔ)參數(shù)（預(yù)設(shè)參數(shù)）參數(shù)名稱參數(shù)選項(xiàng)/說明量綱/單位備注油品類型原油、液體石油產(chǎn)品、潤滑油1.3. 環(huán)境/其他參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)選項(xiàng)/說明量綱/單位備注重力加速度油罐所處地區(qū)的重力加速度M/s^2游離水高度計(jì)算油品質(zhì)量時(shí)需減掉該高度對(duì)應(yīng)的油罐容積M/米環(huán)境（大氣）溫度油罐所處環(huán)境溫度℃/攝氏度環(huán)境（大氣）壓力油罐所處環(huán)境大氣壓力Pa/帕環(huán)境（大氣）密度根據(jù)大氣壓力、溫度計(jì)算獲得Kg/m³蒸氣物性參數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)壓力、標(biāo)準(zhǔn)溫度、標(biāo)準(zhǔn)密度）計(jì)算蒸汽參數(shù)時(shí)需要用到氣體壓縮公式（壓力 *體積/溫度=常數(shù)），用來算蒸氣實(shí)際密度8.關(guān)于采集參數(shù)采集信號(hào)說明存在有兩種測(cè)量方式，對(duì)應(yīng)于差壓表 P2 是否存在的情況。原方案中的（1），是無 P2 存在情況；原方案中的（2）是有 P2 存在的情況。現(xiàn)階段優(yōu)先使用（1），通過提高壓力表精度和量程切換的方式提高系統(tǒng)計(jì)量精度。示意圖如下：采集傳感器數(shù)據(jù)：參數(shù)名稱設(shè)置方式參數(shù)選項(xiàng)/說明量綱/單位備注環(huán)境（大氣）壓力（可選）4~20mA 信號(hào)Pa蒸氣壓力4~20mA 信號(hào)罐內(nèi)氣相空間內(nèi)壓力Pa油品壓力（P1 位置）4~20mA 信號(hào)P1 位置（高度）油品壓力Pa油品壓力（P2 位置）4~20mA 信號(hào)P2 位置（高度）油品壓力Pa油品液位0~20mA 信號(hào)獲得油品液位高度M油品溫度（平均溫度）0~20mA 信號(hào)自動(dòng)溫度傳感器℃油品溫度（多點(diǎn)溫度）0~20mA 信號(hào)自動(dòng)溫度傳感器℃蒸氣溫度（平均溫度）0~20mA 信號(hào)油品平均溫度℃9.計(jì)算過程計(jì)算過程中所用參數(shù)盡量使用文字描述或帶有文字說明，開發(fā)時(shí)請(qǐng)?jiān)O(shè)置編碼，避免混淆。計(jì)算流程（1）使用油品壓力、蒸氣壓力等計(jì)算油品計(jì)量密度（真空中）Dobs，根據(jù)計(jì)量密度和油品平均溫度，查標(biāo)準(zhǔn)密度表獲得標(biāo)準(zhǔn)密度 Dref；（2）由油水總高（液位高度）查油罐容積表，得到總計(jì)量體積（Vto）；（3）扣除用游離水高度查油罐容積表得到的游離水體積（Vfw）；（4）應(yīng)用罐壁溫度影響的修正系數(shù) CTSh 得到毛計(jì)量體積 Vgo；對(duì)于浮頂罐，需要從中扣除浮頂排液體積（Vfrd）；（5）將毛計(jì)量體積（Vgo）修正到標(biāo)準(zhǔn)溫度，得到毛標(biāo)準(zhǔn)體積（Vgs）；（6）用沉淀物和水（SW）的修正值（CSW）修正毛標(biāo)準(zhǔn)體積，得到凈標(biāo)準(zhǔn)體積（Vns），注：除非有特殊要求的，否則這一步在原油和石油計(jì)量中可以省略，通常情況下 Vgs=Vns；（7）用油品計(jì)量密度 Dobs 乘上毛計(jì)量體積 Vgs 獲得油品在真空中的質(zhì)量 mv（蒸氣質(zhì)量可忽略）；（8）使用環(huán)境大氣密度（1.1kg/m³）計(jì)算獲得油品在空氣中的凈表觀質(zhì)量（ms）。詳細(xì)計(jì)算步驟說明（一）使用油品壓力、蒸氣壓力等計(jì)算油品計(jì)量密度（真空中）Dobs，根據(jù)計(jì)量密度和油品平均溫度，查標(biāo)準(zhǔn)密度表獲得標(biāo)準(zhǔn)密度 Dref；油品標(biāo)準(zhǔn)密度由油品計(jì)量密度 Dobs 和油品平均溫度，直接通過油品標(biāo)準(zhǔn)密度表（59A、B）就可以查詢獲得。（二）由 ALG 獲得液位信號(hào)，轉(zhuǎn)換為液位數(shù)據(jù)，按如下方式計(jì)算總計(jì)量體積 Vto；（三）游離水高度 Hfw 通過鍵盤輸入（預(yù)設(shè)），在實(shí)際使用時(shí)是通過操作人員根據(jù)油罐的檢查窗的標(biāo)高輸入。根據(jù)罐容表可以直接獲得游離水的體積 Vfw。（四）應(yīng)用罐壁溫度影響的修正系數(shù) CTSh 得到毛計(jì)量體積 Vgo；對(duì)于浮頂罐，需扣除浮頂排液體積（Vfrd）。按如下方式計(jì)算修正系數(shù) CTSh，暫時(shí)不考慮溫度對(duì)液位測(cè)量的影響。油品標(biāo)準(zhǔn)密度由油品計(jì)量密度 Dobs 和油品平均溫度，直接通過油品標(biāo)準(zhǔn)密度表（59A、B）就可以查詢獲得。VCF 由標(biāo)準(zhǔn)密度和油品平均溫度，直接通過油品體積修正系數(shù)表（60A、B）就可以查詢獲得。（五）將毛計(jì)量體積（Vgo）修正到標(biāo)準(zhǔn)溫度，得到毛標(biāo)準(zhǔn)體積（Vgs）；VCF 由標(biāo)準(zhǔn)密度和油品平均溫度，直接通過油品體積修正系數(shù)表（60A、B）就可以查詢獲得。Vgs= Vgo*VCF（六）用沉淀物和水（SW）的修正值（CSW）修正毛標(biāo)準(zhǔn)體積，得到凈標(biāo)準(zhǔn)體積（Vns），注：除非有特殊要求的，否則這一步在原油和石油計(jì)量中可以省略，通常情況下 Vgs=Vns；（七）用油品計(jì)量密度 Dobs 乘上毛計(jì)量體積 Vgs 獲得油品在真空中的質(zhì)量 mv（蒸氣質(zhì)量可忽略），即計(jì)算質(zhì)量：mv=Dobs*Vgs或通過使用凈標(biāo)準(zhǔn)體積（Vns）乘以標(biāo)準(zhǔn)密度（Dref）獲得標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量/計(jì)算質(zhì)量。（八）使用環(huán)境大氣密度（1.1kg/m³）計(jì)算獲得油品在空氣中的凈表觀質(zhì)量（ms）。

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解決方案

超低流速計(jì)量解決方案

寬量程比流體計(jì)量解決方案

直管段不足流體計(jì)量解決方案

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畢托巴®油罐動(dòng)態(tài)自動(dòng)計(jì)量管理系統(tǒng)

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