质量流量计在液化石油气流量测量中的应

一、影响液化石油气流量测量稳定性和准确度的主要原因

构成液化石油气的主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、异丁烯。由于各炼化企业工艺流程不同，加工方式不同，所以，卖出或购进的液化石油气品种也有所区别。为便于讨论，笔者在表1中给出主要成分的几个物理常数。

1.饱和蒸汽压对测量准确度的影响

由表1可以看出，液化石油气的饱和蒸汽压较其他石油产品高得多。因此，在流量测量中，如果流量计的背压不高于其蒸汽压时，在流量计测量腔内就会产生气、液两相。无论对于体积测量仪表（如涡轮流量计或容积式流量计）还是质量流量计，流体中气、液两相的存在都会直接影响测量准确度，有时这种影响会很大。影响的大小与流量计的种类有关，与含气量百分比的大小也有关。对涡轮流量计的影响要大于对容积式仪表和质量流量计的影响，含气量比例越大，影响也越大。特别是对类似装车输出系统这种间接送量的工艺流程，停泵送量期间，管线内压力降低，会有大量气相产生。等到下一次开泵送量时，气相高速流过仪表，会造成涡轮或容积式流量计转子高速旋转，对仪表的损伤极大，有时会直接造成仪表损坏。

表1液化石油气主要成分的几个物理常数

2.液化石油气自润滑性差对流量计使用寿命的影响

在采用涡轮或容积式流量计测量液化石油气时，由于液化石油气自润滑性差，也就是人们常说的比较“涩”，造成转子轴与定子轴承之间、转子与计量腔内壁之间磨损严重，直接影响流量计的寿命。目前，用碳化钨硬质合金钢做轴和轴承的涡轮流量计使用起来 略好一些，一般连续运转可达到1～2年。普通材质的轴或轴承一般只能用3～6个月。

二、采取避免措施

1.流量计的选型

据我们多年的经验，以及上述对液化石油气物理性质的分析，我们认为首选为质量流量计，其次为硬质合金做轴和轴承的涡轮流量计。质量流量计的价位一般要高于涡轮流量计3～5倍。我公司目前的实际使用情况是：对外贸易交接用质量流量计，约占10%，厂内装置之间物料交接计量用涡轮流量计，约占90%。从技术性能、使用寿命、测量准确度、运行稳定性以及维护工作量上比较，质量流量计要优于涡轮流量计。但从一次性投入资金上比较，涡轮流量计又比质量流量计经济得多。

通过上述比较，我们认为在对外贸易交接计量中，采用质量流量计是很有必要的。虽然一次性投资较大，但它的各项技术性能都远优于涡轮流量计。首先，它的计量腔内无可动部件，克服了流体自润滑不好所造成的影响。同时，它直接测得流体的交接质量，而涡轮流量计测得的是流体的体积，要想换算成交接质量，还要测量流体的温度、压力、密度等参数。其中液化石油气在线密度测量仪表价位很高，远高于质量流量计。如果采用离线分析，首先是采样的代表性不好，采样时轻组分偏多，易造成样品密度小于实际流体密度。同时，由于液化石油气饱和蒸汽压高，在常压下无法测其密度，所以只能用色谱分析法或称重瓶法来测量其密度，不仅操作比较麻烦，而且测量准确度难以保证较高。

2.实际采用的测量方案

流量计选型确认之后，就要结合流体工况条件、管道的工艺情况，设计一套适合流量计技术要求的外部测量环境，这在流量测量中是至关重要的。

首先我们在流量计下游侧安装自力式压力调节阀，调节方式为控制阀前压力为定值，使流体的压力高于其饱和蒸汽压的1.2～1.5倍，避免了流体输送过程中在计量腔内产生气、液两相。仪表安装如图1所示。

2002年3月我公司对外交接计量用质量流量计按上述条件安装投用后，经与发货方和收货方球罐计量进行数据比对，比对误差在0.5%以内，使用至今运转正常。买卖双方都非常认可。计量准确度和计量重复性都远高于过去人工读玻璃板液位计。同时，开1台泵可以同时给几个输出口送量，提高了输出效率。

在质量流量计运行过程中，个别流量计在停泵不送量期间有零漂现象，在做小信号切除后仍不能解决该问题，这也是质量流量计的主要缺点。当流体静止时，测量管周期振荡并没有停止，由于外界原因（如管线振动、安装应力过大、流体在测量管两侧质量不对称等），都会使该相位差不为零，造成质量流量计产生零漂现象；连续送量测量时，由于该零漂较小，对整个计量准确度影响不大。而对于间接送量的液化石油气来讲，在停泵不送量期间，管道内压力下降，当低于饱和蒸汽压时，会有大量气相产生，造成测量管内存有气液两相，甚至全部为气相。由此造成振动管失去对称平衡，产生相位差，导致零漂严重。我们观察到的最大零漂有时竟达（7～8） t/h，此零漂累计1夜（12h）将近有100t的仪表累计值，因无法区别是个别人故意多给用户送量还是仪表零漂问题，从而造成管理上的混乱。为解决该问题，我们在管理上采取每交接送量1次都对流量计下游手阀施加铅封的方法，以区别是人为还是仪表零漂造成非送油期间二次仪表累计值增加。同时在技术上采取的措施是利用质量流量计变送器自身的软件功能，通过组态来控制零漂的产生。在实际观察零漂现象产生时的工况条件中，我们发现其是有规律的，每次发生零漂时，流体的密度测量值都远小于流体的正常工况密度，这也就证明了是由于气相产生，造成流体平均密度下降，导致零漂的产生。具体做法是：用密度值控制流量值的累加。当密度小于某一给定值时，流量测量停止工作，累加器不累加；当密度测量值大于该给定值时，恢复正常测量，累加器累加该给定值根据液化石油气的实际工况密度而定，这样就比较有效地从技术上控制了因气、液两相而导致的零漂现象。