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  由于各煉油企業(yè)對于油品物性要求不同，需要將不同品種的原油按照一定比例混合。臨邑輸油站主要接收東臨線、東臨復(fù)線輸來的進口油和勝利油，再分別向魯寧線、臨滄線、臨濟線和臨濮線輸送進口原油和勝利原油的混合油。臨邑站原混油方式為罐混，即勝利原油與進口原油按照預(yù)定計劃比例進入同一儲罐，在罐中混合后再由外輸泵加壓輸送。這種混油方式存在罐容占用較多、原油混合不均勻、混合配比方案較少以及混合比例受進口原油來油的影響較大等諸多不足之處。2008年臨邑站建成了原油精密配輸系統(tǒng)，緩解了臨邑站庫容不足的矛盾，提高了原油混合的均勻度、靈活性，簡化了工藝流程操作方式，既降低了因操作頻繁造成的設(shè)備磨損率、生產(chǎn)一線操作人員的勞動強度，又提高了系統(tǒng)的自動化水平，對于穩(wěn)定原油質(zhì)量，減少煉化企業(yè)加工裝置波動，確保安全生產(chǎn)，提高管輸效率具有重要意義。
該技術(shù)為中國石化內(nèi)部采用流量計控制原油混合精度的方式，在國內(nèi)外均處于水平。原油精密配輸系統(tǒng)采用的超聲波流量計具有*的度，給臨邑站的精密配輸帶來了極大的便利，但對大管徑、高輸量的勝利油的計量精度卻很不理想。通過對超聲波流量計應(yīng)用于原油精密配輸系統(tǒng)的誤差問題的分析，找出了影響超聲波流量計精度的因素，并提出了改進措施。
1、精密配輸系統(tǒng)工藝流程
  臨邑站精密配輸系統(tǒng)主要設(shè)備包括：4臺給油泵機組（兩用兩備），分別將勝利和進口原油抽至外輸泵的進口匯管內(nèi)進行混合；4臺氣動調(diào)節(jié)閥，用于各線小流量油品的調(diào)節(jié)；10臺超聲波流量計，其中給油泵出口匯管2臺（僅用于計量），各線勝利油和進口油各1臺（計量和調(diào)節(jié)作用）；在線含硫分析儀2臺，用于實時檢測進口油和勝利油含硫量；變頻調(diào)節(jié)裝置3套，其中大泵配套1套，小泵各配套1套，用于平衡、調(diào)節(jié)給油泵壓力、流量。
臨邑站原油精密配輸工藝功能齊全、流程簡單（圖1），其中東臨線來油是純進口油，東臨復(fù)線來油是勝利油田油。該流程既可以滿足來油先儲存、后外輸?shù)男枰?，也可以實現(xiàn)邊進邊輸?shù)呐越庸捱\行方式，滿足多出口不同比例原油混合外輸?shù)男枰?br />

2、超聲波流量計的組成與計量原理
2.1超聲波流量計的組成
  臨邑站精密配輸系統(tǒng)的超聲波流量計選用ABG儀表生產(chǎn)的管道式三聲道超聲波流量計，其主要由信號轉(zhuǎn)換器和流量傳感器組成（圖2）：信號轉(zhuǎn)換器的作用是放大、過濾測量信號（分辨噪音），將測得的信號轉(zhuǎn)變?yōu)榱魉?、體積流量、質(zhì)量流量、累計流量、聲速等；流量傳感器采用石英材料制成的壓電原件作為換能器，傳感器的測量管沒有插入部件和
可動部件，內(nèi)徑與原油管道相同。超聲波流量計的優(yōu)點是無堵塞、無壓損、無磨損、無需重新校驗、雙向測量、壽命長以及可靠性高。

2.2時差法測量原理
  超聲波流量計的測量原理（圖3，其中D為原油管道管徑）是基于時差法來測量：在被測管道上、下游安裝有超聲換能器A和B，這2個換能器交替發(fā)射和接收超聲波信號；聲波在一個斜對角的路徑上發(fā)射和接收，順流而下的聲波比逆流而上的聲波速度要快。
聲波順流而下（換能器A到B）的傳輸時間：

式中：L為聲程長度，m；V為介質(zhì)流速，m/s；C為介質(zhì)中的聲速，m/s；
聲波逆流而上時（換能器B到A）的傳輸時間：

由于聲速遠遠大于液體流速C＞＞V，因此，聲波順流、逆流的時間差為：

可見，當(dāng)聲速C確定，只需求得時間差，就可以得到介質(zhì)的流速：

原油管道內(nèi)流體的流態(tài)可以分為層流和紊流，而單聲道測量求出的是聲路上的平均線速度。為了求出流量，僅有平均速度是不夠的，必須知道流速在橫截面上的分布曲線，為此可以在管壁上安裝多對換能器，每對換能器聲束所在平面與管道軸線相互平行，且每對換能器的測量原理和單通道基本相同，利用每個聲道測得的數(shù)據(jù)近似求出橫截面上的分布曲線，進而求出平均每面的速度和流量。與單聲道相比，由于三聲道每一路超聲波都是經(jīng)過管壁的3次反射回到同側(cè)的探頭，這樣不僅可以延長聲程，而且可以得到三個聲道測量的平均值，使測量更（表1）。為了更準確地確定流速的分布情況，還可以采用四、五聲道等。

表1 不同聲道超聲波流量計計量結(jié)果的對比

3、計量誤差及其原因
  臨邑站精密配輸系統(tǒng)共有10臺超聲波流量計，其中勝利油和進口油給油泵出口匯管各1臺，分別用于外輸勝利油和進口油的計量；魯寧、臨濟、臨濮、臨滄勝利油和進口油支管各1臺，用于計量和調(diào)節(jié)。所有流量計均按照說明書進行了正確的安裝，為了達到的精度，安裝入口段直管段長度遠遠大于10×DN（DN＝流量計尺寸），出口段直管段長度遠遠大于5×DN。臨邑站精密配輸系統(tǒng)自2008年6月26日投產(chǎn)以來，進口油所在各支管、臨濟勝利油支管、臨濮勝利油支管、臨滄勝利油支管和進口油給油泵出口匯管的超聲波流量計（共8臺）基本達到了預(yù)定的精度，平均誤差<±0.5%，給精密配輸系統(tǒng)的計量和調(diào)節(jié)帶來了很大便利。但是，勝利油給油泵出口匯管和魯寧勝利油支管的超聲波流量計卻表
現(xiàn)出了較大誤差，且計量精度極不穩(wěn)定，尤其是隨著勝利油溫度不同，其計量差異更大。當(dāng)勝利油邊進邊輸（管道油溫一般超過38℃）時誤差較??；東臨復(fù)線（勝利油田來油）停輸，*從罐中抽油（罐中油溫遠低于38℃）時，誤差大到無參考價值，有時勝利油匯管流量直接無法顯示；東臨復(fù)線停輸，冬季站內(nèi)管道啟用蒸汽伴熱時誤差較不伴熱時小得多。由此，可得出其計量誤差的基本規(guī)律：油溫高時誤差較小，油溫低時誤差變大，其中油溫低于37℃時，誤差zui大，且不穩(wěn)定。
選取某一時刻精密配輸參數(shù)動態(tài)數(shù)據(jù)（表2，當(dāng)天化驗勝利來油溫度為39.5℃，魯寧外輸油溫為39℃），該時刻臨滄線停輸，臨濮線輸純進口油，魯寧線外輸勝利油︰進口油的體積分數(shù)比為8.40︰1，臨濟線外輸勝利油︰進口油的體積分數(shù)比為0.23︰1。根據(jù)表2，計算得出：各支管進口油計量誤差和進口油匯管流量計量誤差平均為0.45%，各支管進口油總流量誤差和進口油匯管總流量誤差平均為0.41%，均小于超聲波流量計的誤差±0.5%，度很高；各支管勝利油流量的和︰勝利油匯管流量為0.9501，誤差為4.99%。

表2 精密配輸參數(shù)動態(tài)表

  不同批次油品黏度稍有差異，但總體上進口原油黏度都很低（表3）；勝利原油黏度都較大，且油品黏度隨溫度降低增加很快（表4）。進口油在正常輸送條件下的計量都很，與溫度和輸量關(guān)系不大；小管徑輸送的勝利油計量誤差也比較?。坏?，大管徑輸送的勝利油低于38℃時，計量誤差非常嚴重。由于雷諾數(shù)是流體流動中慣性力與黏性力比值的量度，所以通過雷諾數(shù)來尋找超聲波流量計誤差的原因。

表3 不同油溫時進口原油流變性測試數(shù)據(jù)（密度 863 kg/m3）

表4 不同溫度時勝利原油流變性測試數(shù)據(jù)（密度925.3 kg/m3）

  根據(jù)表2～表5，由Re=4Q/πdv（其中v為油品的運動黏度，m2/s；Q為油品在管路中的流量，m3/s）可計算求得各管道的雷諾數(shù)（表6）。如果勝利油溫低于38℃很多（如32℃），計算求得魯寧勝利油支管和勝利油匯管的雷諾數(shù)（表7）。一般來說，當(dāng)Re＜2000，為層流區(qū)；當(dāng)2000＜Re＜4000，為過渡區(qū)（不確定區(qū)）；當(dāng)Re＞4000為紊流區(qū)。由此可知，進口油匯管和支管油流基本呈紊流狀態(tài)；勝利油低輸量、小管徑的如臨濟支管油流基本呈層流狀態(tài)；勝利油高輸量、大管徑的如勝利油匯管和魯寧勝利油支管基本處于過渡區(qū)?？梢?，三聲道的超聲波流量計還是受流態(tài)影響的，尤其是過渡流態(tài)影響還是很大的。由于不同批次的原油黏度、溫度、密度等參數(shù)不同，雷諾數(shù)不同，超聲波流量計的計量精度也會有很大不同?？梢?，超聲波流量計的誤差主要與油品、溫度和輸量（或管徑）有關(guān)。

表5 超聲波流量計所在管道相關(guān)參數(shù)

  表6 超聲波流量計所在管道雷諾數(shù)

 表7 超聲波流量計輸送勝利油管道的雷諾數(shù)

  目前臨邑站針對魯寧線外輸量計量誤差大的問題，采取的措施是利用管道來油量與庫存量進行反復(fù)估算，工作量大，而且估算也存在一定的誤差。由于ABG儀表集團生產(chǎn)的五聲道超聲波流量計的計量精度*不受雷諾數(shù)的影響，因此，如果條件許可，建議將勝利油給油泵出口匯管、魯寧線外輸支管上的超聲波流量計換成五聲道超聲波流量計。

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