鐵路罐車密閉裝車計量系統(tǒng)的運行分析

1、鐵路罐車密閉裝車計量系統(tǒng)的運行分析尹曉玲 宋大鵬 張志強（中國石化股份公司濟南分公司計量中心）摘要：本文從濟南分公司新上鐵路罐車密閉裝車計量系統(tǒng)的原因背景出發(fā)，闡述該系統(tǒng)的設計思想和組成；通過分析實際運行過程中儀表比對數(shù)據(jù)，討論影響儀表貿(mào)易交接準確性的各種因素，提出相應的解決方法；最后通過鐵路罐車密閉裝車計量系統(tǒng)投用效果，證實該系統(tǒng)可產(chǎn)生的明顯經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞：計量；質(zhì)量流量計；測量過程控制一、問題的提出濟南分公司每年銷售汽油約90萬噸，其中70%（約63萬噸）的汽油通過鐵路運輸出廠。鐵路輕油裝車棧臺現(xiàn)有26個汽油裝車鶴位，一直采用敞口裝車方式，存在的問題較多：1、汽油在裝車過程中，由于油品噴

2、灑、攪動，產(chǎn)生一定的油氣揮發(fā)，不僅存在很大的安全隱患，而且據(jù)有關(guān)資料介紹每次裝車揮發(fā)油氣約為裝車量的1.8左右，造成相當客觀的經(jīng)濟損失。2、每月汽油裝火車約1300節(jié)，全部采用人工檢尺、測溫和采樣分析，職工的勞動強度比較大，同時惡劣的工作環(huán)境危害了操作員工的身體健康。3、裝車過程靠人工目測液位，容易出現(xiàn)欠裝或超裝情況，給客戶和鐵路部門帶來不必要的困難。隨著企業(yè)管理水平的不斷提高，為減少產(chǎn)品外運蒸發(fā)損耗、消除安全隱患、降低職工勞動強度，2003年濟南分公司決定對火車輕油裝車臺進行改造，新上一套鐵路罐車密閉裝車自動計量系統(tǒng)，并于2004年6月投用。計量裝車系統(tǒng)是石油化工行業(yè)對外銷售的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直

3、接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟效益和信譽，但是我國目前的計量裝車系統(tǒng)大多采用傳統(tǒng)的儀表計量方式，就是利用DCS、PLC或A/D接口板采集現(xiàn)場計量儀表發(fā)出的頻率或模擬信號，然后在計算機內(nèi)部根據(jù)脈沖當量或量程范圍變換成當前的瞬時流量，然后再進行積分累積運算，從而完成裝車的計量工作，還有的系統(tǒng)使用與計量儀表成套的批量控制器完成計量裝車任務。 從上述計量過程中不難發(fā)現(xiàn)，這種傳統(tǒng)的計量方式存在以下缺陷： 1、無論采用上述哪種計量方法，都存在二次計量的精度損失。一次計量是在流量檢測儀表內(nèi)部完成的，然后再由檢測儀表變換成電信號輸出到外界供檢測計量系統(tǒng)使用，那么無論二次計量精度有多高，都存在一個精度損失的問題，因此造成了

4、不必要的二次計量精度損失，而計量精度是裝車系統(tǒng)中的關(guān)鍵指標。 2、計量儀表本身所具有的性能沒有充分發(fā)揮出來。近年來隨著IT技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應用，許多智能化儀表不僅具有就地顯示、補償運算等功能，而且還具有遠程數(shù)字通信的功能，但與之相應的智能化系統(tǒng)卻沒有及時跟上，使得儀表性能提高了，系統(tǒng)成本并沒有降低，系統(tǒng)集成仍沿襲舊的傳統(tǒng)，儀表的先進性、方便性和靈活性沒有充分發(fā)揮出來。鑒于此，我們在新上的鐵路罐車密閉裝車自動計量系統(tǒng)中充分利用了目前計量儀表的數(shù)字通訊性能，采用現(xiàn)場總線的方式直接從計量儀表中讀取各類參數(shù)，有效解決了傳統(tǒng)計量裝車系統(tǒng)的缺陷，進一步提高了汽油出廠計量的準確性。 二、鐵路罐車密閉裝車

5、自動計量系統(tǒng)的組成由深圳富思達公司開發(fā)的自動計量系統(tǒng)由現(xiàn)場控制器、遠程控制室、操作微機、計量微機和MIS網(wǎng)關(guān)等五部分組成。現(xiàn)場控制器負責采集現(xiàn)場信號、控制閥門和裝油過程控制。操作微機通過現(xiàn)場總線收集現(xiàn)場控制器數(shù)據(jù)，形成各類記錄，轉(zhuǎn)發(fā)操作員控制命令；通過內(nèi)部局域網(wǎng)與計量微機相聯(lián)，計量微機與總廠信息網(wǎng)相聯(lián)，并提供裝油基本信息。MIS網(wǎng)關(guān)存儲基本信息供上級管理部門查詢。系統(tǒng)中的五個部分通過兩種內(nèi)部通訊網(wǎng)絡相連，其中操作微機和定值控制器之間通過RS485標準現(xiàn)場總線連接，通訊接口采用光電隔離技術(shù)，最多可連接64臺現(xiàn)場控制器，最大距離為1200米，連接電纜為屏蔽雙絞線；操作微機、計量微機和MIS網(wǎng)關(guān)的拓

6、撲結(jié)構(gòu)采用標準ETHERNET，使用TCP/IP協(xié)議。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖見圖1。該系統(tǒng)的操作分為定量裝車操作和計量操作兩部分?，F(xiàn)場定量裝車過程由裝運車間負責，操作員負責在操作微機上錄入現(xiàn)場需裝車的油品名稱、鶴位名稱、該鶴位對應的油罐車的車號、車型和預裝量等信息。根據(jù)這些信息，系統(tǒng)自動完成定量裝車任務，并生成“成品油出廠記錄”傳送至計量中心的專用計量微機。 計量操作獨立于現(xiàn)場裝車操作，主要由現(xiàn)場計量儀表、計量微機和現(xiàn)場總線構(gòu)成。計量微機由計量中心專職計量員負責操作。計量員根據(jù)成品油出廠記錄，錄入相應罐車的容積表號、到站、收貨單位以及出廠單號等信息，系統(tǒng)根據(jù)這些信息以及從現(xiàn)場計量儀表采集的數(shù)字信號自動

7、生成出廠計量單，并傳送至公司銷售網(wǎng)作為產(chǎn)品銷售出廠的計量數(shù)據(jù)。圖1 計量系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖現(xiàn)場計量儀表，我們采用了美國艾默生公司生產(chǎn)的E型羅斯蒙特質(zhì)量流量計，由一次檢測元件-質(zhì)量流量計傳感器和智能變送器2700組成。我公司的計量裝車系統(tǒng)就是通過智能變送器上的RS-485數(shù)字通訊，利用普通PC機上豐富的RS-232串口資源，使普通PC機與現(xiàn)場質(zhì)量流量計構(gòu)成一個智能數(shù)字通訊網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，然后使用深圳富思達公司開發(fā)的PC機上的通訊采集軟件包通過該網(wǎng)絡與智能變送器進行數(shù)字通訊，使PC機獲取智能變送器中豐富的信息，如瞬時流量、累計流量、密度、溫度等。 三、鐵路罐車密閉裝車自動計量系統(tǒng)運行分析在測量過程中影響測量

8、結(jié)果的不僅僅是測量設備，它還涉及到人員、程序、原理、環(huán)境等諸多因素，所以測量是一個綜合的過程。測量過程控制是包括對測量數(shù)據(jù)監(jiān)督、處理、連同糾正在內(nèi)的全過程，是通過對測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，分析其誤差是否在計量允差范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)對測量的控制，使測量結(jié)果滿足測量需求。測量過程控制可用圖2表示。圖2 測量的過程控制為使?jié)戏止捐F路罐車密閉裝車自動計量系統(tǒng)最終達到貿(mào)易交接的條件，我們采用了測量的過程控制方法，從質(zhì)量流量計進廠、安裝、調(diào)試到投用做了大量工作，通過罐區(qū)付出、槽車檢尺、過衡稱重與流量計讀數(shù)進行了長期的比對跟蹤，獲得上千組標定數(shù)據(jù)。（一） 質(zhì)量流量計比對數(shù)據(jù)分析1、 單個鶴位的手檢尺與流量計標定數(shù)

9、據(jù)見表1和圖3。表1 鐵路槽車12股13#位流量計標定數(shù)據(jù)序號汽油標號標定日期流量計讀數(shù)t人工檢尺量t差量t差率193#5月25日49.0949.0130.0771.57290#5月25日42.06442.204-0.14-3.33393#5月26日42.14941.8830.2666.314905月27日49.06549.0160.04915906月2日42.03641.8880.1483.526906月2日49.06648.6290.4378.917936月4日42.02841.9960.0320.768936月4日49.02648.7020.3246.619936月4日49.02649.

10、173-0.147-310936月4日49.0748.6670.4038.21圖3 單個流量計與手檢尺比對趨勢2、 每一批付油后流量計與手檢尺標定數(shù)據(jù)見表2和圖4。表2 鐵路槽車流量計與手檢尺批標定數(shù)據(jù)序號汽油標號標定日期流量計讀數(shù)t人工檢尺量t差量t差率193#5月25日561.029560.1950.8341.487290#5月25日567.813567.4980.3150.555393#5月26日532.727530.012.7175.14905月27日473.241471.3741.8673.9455905月27日230.638229.6610.9774.2366905月27日551.

11、248549.4041.8443.3457906月2日182.501182.030.4712.5818936月4日147.212146.2450.9676.5699936月4日462.647461.7110.9362.02310906月4日405.977404.841.1372.801圖4 每批付油后流量計與手檢尺比對趨勢3、單個鶴位的流量計與靜態(tài)衡比對數(shù)據(jù)見表3。表3 鐵路槽車12股13#位流量計與靜態(tài)衡標定數(shù)據(jù)序號汽油標號標定日期流量計讀數(shù)t過磅量 t差量 t差率1905月27日49.06548.90.1653.362906月2日42.03641.880.1563.7114906月2日49

12、.06648.820.2465.015906月10日49.08248.960.1222.496906月10日42.06141.960.1012.407906月15日41.5341.460.071.694、每批付油后流量計與靜態(tài)軌道衡比對數(shù)據(jù)見表4表4 鐵路槽車流量計與靜態(tài)衡批標定數(shù)據(jù)序號汽油標號標定日期流量計讀數(shù) t過磅量 t差量 t差率1905月27日551.248550.1201.1282.0462906月2日420.516418.3002.2165.2703906月2日497.250495.2002.0504.1234906月10日413.541412.2201.3213.1945906

13、月10日455.604453.8601.7443.8286906月15日538.027536.4201.6072.987（二）誤差影響因素分析從系統(tǒng)運行情況看，雖然我們使用了0.1級的質(zhì)量流量計，計量精度較高，但流量計與手檢尺、靜態(tài)衡比對的數(shù)據(jù)并不理想。根據(jù)我們對全過程的跟蹤分析，在實際使用中油品計量的最終結(jié)果同時也受以下因素影響：1、傳感器安裝方位的影響。由于質(zhì)量流量計到貨較晚，檢修期間現(xiàn)場施工采用了設置臨時直管段替代流量計的辦法。流量計到廠后將該直管段拆除，直接安裝流量計。由于施工質(zhì)量和管段變形等原因，有個別表存在安裝不垂直，法蘭不對中的現(xiàn)象，使流量計存在過度應力，影響流量計計量的精確性。

14、2、氣動控制閥密封性能的好壞。氣動控制閥密封不嚴,批量控制器在開始采集數(shù)據(jù)前，流量計已經(jīng)開始走量而造成漏計量；另裝車完畢，由于氣動閥關(guān)閉不嚴，會造成付完油冒罐的危險。3、操作流程的影響。裝車工每次裝車完畢，有時會打開氣動閥后的回油閥，便于排空鶴管內(nèi)的油品以防漏油。再次裝車時汽油需重新充滿鶴管，流量計讀數(shù)與實際裝車量相比偏大。鶴管直徑100mm，長約4m，大約可儲存25kg的汽油。由于裝車工對回油閥操作的隨意性，使得流量計的計量差量也無規(guī)律，雖然鶴管內(nèi)的油量不算多，但對于用于貿(mào)易交接的流量計，25kg已足以影響最后的計量準確性。四、解決辦法針對以上種種問題，我們陸續(xù)采取了以下措施：1、首先校正個

15、別表的安裝方位，消除安裝應力。2、解決閥門泄漏的問題，更換了部分泄漏嚴重的閥門。3、改變裝運車間現(xiàn)有裝車程序，由室內(nèi)操作工先打開氣動閥后，現(xiàn)場裝車工再打開手閥，這樣不僅避免了上述情況造成的漏計量，而且氣動閥先開也有效避免了氣動閥門迅速打開造成的“水擊”現(xiàn)象對流量計的影響。4、規(guī)定裝車工裝車完畢須打開回油閥時，并及時通知計量員，以便計量員分析流量計多計量的25kg油量，并從最后計量值中扣除。五、運行效果采取上述措施后，流量計與檢尺、過衡比對差值明顯減少，出廠計量誤差小于2。詳見表5和圖5。2004年10月鐵路裝車自動計量系統(tǒng)正式用于出廠貿(mào)易交接，大大提高了汽油鐵運出廠的計量準確度。裝車自動計量系

16、統(tǒng)用于貿(mào)易交接6個月（至05年4月）以來汽油鐵運出廠損耗下降了0.3%，按每年汽油出廠70萬噸，平均銷售價格4000元/噸計算，可有效減少損失800萬元左右。由此可見裝車自動計量系統(tǒng)不僅有效減少運輸中的油品損耗、消除安全隱患、減輕操作員工勞動強度，大大降低了由于計量誤差造成的產(chǎn)品出廠損失，也避免了計量糾紛的出現(xiàn)，對維護企業(yè)利益和信譽起到了積極的作用。表5 鐵路槽車流量計手檢尺批標定數(shù)據(jù)序號汽油標號標定日期流量計讀數(shù)人工檢尺量差量差率1907月29日567.054566.4370.6171.092907月29日546.436546.623-0.187-0.343937月31日504.548505.407-0.859-1.74938月1日524.272523.2371.0351.975938月1日294.525294.3460.1790.616908月