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采用導(dǎo)熱油流量計(jì)與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集相結(jié)合的計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)在貿(mào)易計(jì)量中日趨得到廣泛應(yīng)用。*，導(dǎo)熱油流量計(jì)在很多特定的工藝條件下容易產(chǎn)生附加誤差。經(jīng)試驗(yàn)，壓力影響量約為－ 0. 12%( 不同型號(hào)，影響量不同) 測(cè)量值/MPa; 介質(zhì)溫度變化10℃ 時(shí)，測(cè)量誤差約為±0. 01% 到±0. 025%不等，特別是當(dāng)導(dǎo)熱油流量計(jì)因安裝、環(huán)境等影響零位或故障時(shí)，測(cè)量誤差更大。目前國(guó)內(nèi)外公司對(duì)貿(mào)易計(jì)量導(dǎo)熱油流量計(jì)的準(zhǔn)確度要求越來越高，因此，為了減少計(jì)量糾紛，如何對(duì)導(dǎo)熱油流量計(jì)實(shí)行動(dòng)態(tài)管理，采用有效的方法實(shí)時(shí)監(jiān)控導(dǎo)熱油流量計(jì)的誤差，是當(dāng)前有必要深入討論、研究的課題，也具有很高的實(shí)用價(jià)值，本文重點(diǎn)介紹中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化分公司采用伺服液位計(jì)的計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控導(dǎo)熱油流量計(jì)誤差的應(yīng)用方法。
1、設(shè)計(jì)思路
采用計(jì)量級(jí)的伺服液位計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控導(dǎo)熱油流量計(jì)誤差，即當(dāng)導(dǎo)熱油流量計(jì)開始付量時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)尋找到付量油罐，利用算量模塊實(shí)時(shí)計(jì)算出油罐的付出量與導(dǎo)熱油流量計(jì)付量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并以曲線圖的方式顯示出來，以伺服液位計(jì)量數(shù)據(jù)為監(jiān)控真值，實(shí)時(shí)跟蹤導(dǎo)熱油流量計(jì)運(yùn)行情況，當(dāng)兩條曲線超過設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)將報(bào)警，提醒計(jì)量管理人員，及時(shí)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)熱油流量計(jì)的誤差。
伺服液位計(jì)的基本原理是當(dāng)油罐內(nèi)液位的變化引起浮子浸沒深度的變化，浮子所受的浮力同時(shí)也變化，浮力的變化被力傳感器檢測(cè)到，測(cè)量值和設(shè)定值之間的偏差引起步進(jìn)馬達(dá)位置的變化，升高和降低浮子的位置，直到測(cè)量值和設(shè)定值相等為止。
鎮(zhèn)海煉化公司采用的是ENRAF 公司的計(jì)量級(jí)伺服液位計(jì)，測(cè)量準(zhǔn)確度為1mm。為了驗(yàn)證實(shí)際的準(zhǔn)確度，以人工檢尺為基準(zhǔn)，通過多罐多點(diǎn)采集數(shù)據(jù)比對(duì)，實(shí)際誤差平均為1. 3mm。若一只5000m3 的油罐付出量為2000t，則可能產(chǎn)生的測(cè)量誤差約為0. 04%( 測(cè)量誤差與罐付數(shù)量有關(guān)) ，但與貿(mào)易交接計(jì)量的導(dǎo)熱油流量計(jì)準(zhǔn)確度0. 2%相比，采用計(jì)量級(jí)的伺服等液位計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控導(dǎo)熱油流量計(jì)的誤差方法是可行的。
2、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
鎮(zhèn)海煉化公司計(jì)量數(shù)據(jù)主要包括成品油出廠、烴類出廠、裝置間物料等，包括有關(guān)的密度、溫度、液位等計(jì)量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采集了公司內(nèi)500 余臺(tái)計(jì)量?jī)x表點(diǎn)，共有近千個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。因公司內(nèi)部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)比較完善，對(duì)已接入PI 系統(tǒng)的計(jì)量數(shù)據(jù)，可通過網(wǎng)絡(luò)鏈接以O(shè)PC 方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，對(duì)沒有接入PI系統(tǒng)的計(jì)量數(shù)據(jù)，則需要通過新建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
采集。
在新建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制層使用BnR PCC 為主控制單元的FCS。整個(gè)FCS 由兩個(gè)計(jì)量控制站和相關(guān)的以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，控制站之間與公司MIS 網(wǎng)相連，配置了四臺(tái)以太網(wǎng)交換設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)為多模、單模光纖和雙絞線，控制系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)路連接了BnR 2005 主控制單元。系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)變送器測(cè)量的物料流量、壓力、溫度、密度等信號(hào)送至二次計(jì)量?jī)x表，
通過RS485 接口將信號(hào)通過總線送到控制站，控制站又接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，通過MIS 以太網(wǎng)與企業(yè)PI、ERP網(wǎng)聯(lián)成一體，將計(jì)量數(shù)據(jù)采集到上位操作站以及服務(wù)器，供各客戶端共享，且可以通過服務(wù)器對(duì)外進(jìn)行WEB 遠(yuǎn)程發(fā)布，詳見圖1。
3、系統(tǒng)特點(diǎn)
3. 1 以BnR PCC 為主控制單元的FCS隨著計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)和控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化作為一種趨勢(shì)正在迅速地覆蓋工業(yè)自動(dòng)化的各個(gè)層次。控制儀表逐漸地由模擬量向數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，現(xiàn)代過程控制系統(tǒng)也由分散控制系統(tǒng)( DCS) 向現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)( FCS) 過渡。
鎮(zhèn)海煉化公司的計(jì)量?jī)x表設(shè)備種類眾多、系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)開放性、互聯(lián)性的要求高。所以在控制層使用的是BnR PCC 為主控制單元的FCS，本系統(tǒng)中使用了BnR 2005 系列PCC，通過分別放置在儲(chǔ)運(yùn)部1# 站和成品油碼頭操作站，將采集到的流量計(jì)數(shù)據(jù)，通過廠內(nèi)以太網(wǎng)絡(luò)上傳到上位操作站。
3. 2 Citect HMI 控制軟件
Citect 是澳大利亞西雅特公司開發(fā)的工控軟件。Citect5. 0 zui大的特點(diǎn)是All in One ( 全集成) ，每一套Citect 都擁有完整的通訊功能、OPC 鏈路、數(shù)據(jù)庫(kù)連接、報(bào)警、趨勢(shì)、報(bào)表等功能。
3. 3 安全、可重用的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)存放了計(jì)量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)所有的歷史數(shù)據(jù)、系統(tǒng)參數(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的開放性、安全性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和維護(hù)工作的強(qiáng)度。系統(tǒng)中采用了基于Windows 2003 Server 的Oracle 9i 數(shù)據(jù)庫(kù)。Oracle 是世界zui大的數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件的生產(chǎn)商，它強(qiáng)大的數(shù)據(jù)功能和安全性、易維護(hù)性等諸多特性得到了廣泛的認(rèn)可。多種連接方式使其本身的數(shù)據(jù)鏈路靈活方便，并使整個(gè)系統(tǒng)能更加簡(jiǎn)單地進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。在Oracle 中存在的多種安全策略有效地管理由企業(yè)主干網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問，從而杜數(shù)據(jù)庫(kù)的有害操作。
3. 4 基于數(shù)據(jù)庫(kù)的算量及歷史數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)基于Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)，開發(fā)的一個(gè)界面友好、可迅速查詢歷史數(shù)據(jù)的工具。它包括查詢工具、算量工具和管理工具三個(gè)部分。
(1) 算量工具
伺服液位計(jì)測(cè)量油罐液位數(shù)據(jù)，并按照《原油立式金屬罐計(jì)量油量計(jì)算方法》和《石油和液體石油產(chǎn)品油量計(jì)算靜態(tài)計(jì)量》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，利用油罐電子容積表自動(dòng)也可以人工靜態(tài)計(jì)量，將靜態(tài)計(jì)量數(shù)據(jù)與導(dǎo)熱油流量計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)對(duì)比，分析誤差，是實(shí)時(shí)監(jiān)控導(dǎo)熱油流量計(jì)誤差的核心所在。
當(dāng)導(dǎo)熱油流量計(jì)開始計(jì)量時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)查找油罐液位變化數(shù)據(jù)，并尋找、判斷相對(duì)應(yīng)的付量油罐( 此過程中也可由人工確認(rèn)) ，當(dāng)付量結(jié)束后，系統(tǒng)將二種計(jì)量方法產(chǎn)生的計(jì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)保存。利用伺服液位計(jì)測(cè)量油罐液位并自動(dòng)算量系統(tǒng)，采用國(guó)標(biāo)、美標(biāo)等十余種算法，zui終的運(yùn)算誤差控制在0. 001t 以內(nèi)。
操作人員可以通過算量界面，對(duì)公司156 個(gè)計(jì)量罐、10 余種油品介質(zhì)進(jìn)行計(jì)算。
若在交接計(jì)量過程中導(dǎo)熱油流量計(jì)出現(xiàn)故障，也可以通過此系統(tǒng)，算出相關(guān)計(jì)量罐的收付量數(shù)據(jù)，達(dá)到減少計(jì)量糾紛的目的。
(2) 查詢工具
系統(tǒng)將對(duì)計(jì)量罐的付量、導(dǎo)熱油流量計(jì)的付量、地磅、軌道衡和自動(dòng)算量等計(jì)量數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。管理人員可以通過多條件的方式查出以上各種數(shù)據(jù)的歷史記錄，可以選擇生成Excel 表格。
(3) 管理工具
系統(tǒng)管理工具包括罐表更新工具。通過此工具，操作人員可以方便地對(duì)計(jì)量罐的相關(guān)罐信息進(jìn)行查詢、修改、刪除、添加和保存，界面簡(jiǎn)單直觀，便于操作。還可以通過此工具將Excel 類型的罐表以固定的格式導(dǎo)入到Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)罐表進(jìn)行更新。
3. 5 實(shí)時(shí)比對(duì)導(dǎo)熱油流量計(jì)
實(shí)時(shí)監(jiān)控導(dǎo)熱油流量計(jì)誤差功能是本系統(tǒng)核心技術(shù)，它能夠在數(shù)據(jù)采集和算量功能的基礎(chǔ)之上，自動(dòng)( 也可人工選擇) 找出正在付量的導(dǎo)熱油流量計(jì)和相關(guān)的付量油罐，并建立關(guān)系，將其各自付量過程中的瞬時(shí)量、累積量進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，在一張趨勢(shì)圖里面生成兩條曲線，記錄整個(gè)貿(mào)易交接過程。為管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)控貿(mào)易交接計(jì)量數(shù)據(jù)提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，能夠掌握計(jì)量糾紛的*手技術(shù)資料。
當(dāng)流量計(jì)開始付量時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)尋找15min( 時(shí)間可設(shè)置) 內(nèi)同步啟動(dòng)的相關(guān)付量油罐，若系統(tǒng)未尋找到或?qū)ふ业蕉鄠€(gè)同步啟動(dòng)罐，系統(tǒng)因無法判斷哪個(gè)罐與正在當(dāng)前付量的導(dǎo)熱油流量計(jì)相對(duì)應(yīng)，就會(huì)自動(dòng)報(bào)警提示，管理人員發(fā)現(xiàn)后，可根據(jù)趨勢(shì)頁(yè)面查詢到導(dǎo)熱油流量計(jì)以及罐量的啟動(dòng)時(shí)間，由人工判斷后選罐。因每只動(dòng)態(tài)油罐的計(jì)量數(shù)據(jù)都有貯存，所以，選擇付量油罐時(shí)間并不影響監(jiān)控計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如果系統(tǒng)或人工選錯(cuò)付量罐，可以通過點(diǎn)擊“人工干預(yù)"來重新選擇。
一旦導(dǎo)熱油流量計(jì)與付量罐關(guān)系確定后，系統(tǒng)將每隔15min 自動(dòng)計(jì)算罐付量與導(dǎo)熱油流量計(jì)的數(shù)據(jù)，并計(jì)算兩者差值，自動(dòng)生成趨勢(shì)圖。如果誤差超過規(guī)定的范圍，系統(tǒng)也會(huì)報(bào)警提示。一且選擇了付量罐后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將選中的付量罐全過程計(jì)量數(shù)據(jù)與付量的導(dǎo)熱油流量計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù)跟蹤比對(duì)。當(dāng)導(dǎo)熱油流量計(jì)付量完成后，zui終的比對(duì)數(shù)據(jù)將自動(dòng)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶可以通過“歷史數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)"查看，可將數(shù)據(jù)打印出報(bào)表。
3. 6 網(wǎng)絡(luò)WEB 發(fā)布功能
系統(tǒng)支持zui多10 人的網(wǎng)絡(luò)客戶端瀏覽功能，通過WEB 發(fā)布服務(wù)器，用戶可以在自己的計(jì)算機(jī)上瀏覽本系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)、趨勢(shì)、報(bào)警，并且可以使用算量及歷史數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)。
4、應(yīng)用實(shí)例
2007 年2 月28 日上午9 點(diǎn)56 分，F(xiàn)T－ 8603 導(dǎo)熱油流量計(jì)開始付量，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)流量計(jì)信號(hào)，在15min 內(nèi)自動(dòng)找到了同步啟動(dòng)的油罐，并建立對(duì)應(yīng)關(guān)系開始比對(duì)過程。通過系統(tǒng)各種功能，我們可以對(duì)整個(gè)計(jì)量過程跟蹤分析如下:
上方窗口是導(dǎo)熱油流量計(jì)與油罐( 伺服液位計(jì)) 付量的實(shí)時(shí)量比對(duì)曲線，左面垂直*條是導(dǎo)熱油流量計(jì)實(shí)時(shí)流量曲線，所以線形度比較好; 而左面垂直第二條是油罐( 伺服液位計(jì)) 付量實(shí)時(shí)流量曲線，系統(tǒng)每15min 計(jì)算一次數(shù)據(jù)并更新一次曲線。從圖2 可見，導(dǎo)熱油流量計(jì)與油罐( 伺服液位計(jì)) 付量的趨勢(shì)基本是一致的。
下方窗口是導(dǎo)熱油流量計(jì)與油罐( 伺服液位計(jì)) 付量的累計(jì)量比對(duì)曲線，系統(tǒng)每15min 自動(dòng)對(duì)導(dǎo)熱油流量計(jì)和油罐( 伺服液位計(jì)) 的付量數(shù)據(jù)進(jìn)行一次計(jì)算、累加，并自動(dòng)分析差量數(shù)據(jù)。從圖2 可見，在整個(gè)貿(mào)易交接計(jì)量過程中，導(dǎo)熱油流量計(jì)與油罐( 伺服液位計(jì)) 付量的累計(jì)量趨勢(shì)是相吻合的，表明導(dǎo)熱油流量計(jì)在付量過程中運(yùn)行穩(wěn)定。
在FT8603 導(dǎo)熱油流量計(jì)開始付量時(shí)，油罐伺服液位計(jì)付量曲線有一個(gè)比較明顯的波動(dòng)，由于系統(tǒng)自動(dòng)算量所需的油品溫度、密度數(shù)據(jù)是從導(dǎo)熱油流量計(jì)上實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，并不是人為設(shè)定的恒定值，所以當(dāng)開始付量時(shí)油品的密度和溫度如有波動(dòng)，就會(huì)直接影響油罐伺服液位計(jì)付量實(shí)時(shí)趨勢(shì)。
從圖3 可見，導(dǎo)熱油流量計(jì)在開始付量時(shí)，油品的密度和溫度有比較明顯的變化，而利用此時(shí)的溫度、密度計(jì)算出來的罐量、累計(jì)量數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的，因此，系統(tǒng)能對(duì)密度值進(jìn)行跟蹤，當(dāng)發(fā)現(xiàn)密度變化超過于液晶屏上，各項(xiàng)控制信號(hào)輸出準(zhǔn)確穩(wěn)定，達(dá)到了水位控制的要求和目的。
導(dǎo)熱油流量計(jì) 液壓油流量計(jì) 液體渦輪流量計(jì) 智能渦輪流量計(jì)
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