摘 要：文章詳盡介紹了當前液化氣計量面臨的問題，通過系統的分析，對管輸液化氣計量提出了解決方案。對規范使用科里奧利質量流量計進行液化氣計量提出了建議。

關鍵字：計量 液化氣 輸送

    液化氣又稱液態烴，是煉油化工企業的副產品，其主要成份是丙烷、丙烯、異丁烷、正丁烷、正異丁烯、反丁烯、順丁烯及少量的C1、C2和C5以上組份。液化氣在常溫常壓下為氣態，為便于儲存和運輸通常通過加壓到0.7MPa以上，使其轉化為液態，故此得名液化氣。液化氣既可作為燃料也可以作為化工原料，經裂解工藝生產乙烯、丙烯或經提純生產丁烯等。液化氣的運輸主要有汽車槽車、火車槽車、液化氣專用船和管道輸送等幾種方式。本文主要討論管道輸送液化氣的計量問題，對汽車槽車、火車槽車、液化氣專用船的計量也有一定的借鑒作用。

    管輸液化氣計量主要有兩種計量方式，一是使用儲罐檢尺的方式；二是使用流量計進行計量。這兩種方式目前都在使用。

    1 儲罐檢尺計量

    儲罐檢尺計量是液化氣交接過程中最早采用的計量方式，具有直觀、簡便、投資少等優點。但由于液化氣組份不確定、容易氣化的特性及其它一些相關問題，液化氣的輸送過程中使用儲罐檢尺作為計量交接手段時不確定因素較多。主要體現在下面幾個方面：

    （1）沒有標準可以依據

    由于液化氣組份變化比較大，組份的變化又影響到密度及溫度特性的變化，雖然國家近年來更新了石油計量的國家標準GB/T1885，但至今沒有液化氣的計算表。國內主要石化企業近年來陸續制定了許多化工產品計量計算的企業標準，但也不涉及液化氣，造成檢尺計量過程中沒有標準可依據，只能使用視密度進行交接。

    （2）溫度變化的影響

    液化氣儲罐都是承壓的球罐或臥罐，不能采用直接檢尺的方式測量液位，要采用讀取液位計的方式進行液位的測量，目前廣泛使用的液位計為直讀式玻璃板液位計、鋼帶液位計、磁浮子式翻板液位計；雷達液位計；伺服液位計等，直讀式液位計的安裝方式如圖1所示。

圖1 液化氣儲罐液位的安裝示意圖

    直讀式玻璃板液位計、鋼帶液位計、磁浮子式翻板液位計的聯通管在儲罐的外面，在夏季環境溫度比較高時，聯通管處的溫度會高于儲罐內的溫度，一般情況下會高于儲罐內部2～10℃。

    假設液位計處的密度為ρ₁、液位高度為h₁，儲罐內部的密度為ρ₂、液位高度為h₂，則有：

    ρ₁·h₁=ρ₂·h₂

    一般來講，溫度每升高1℃液化氣的密度會降低0.1%，則當溫度差為10℃時，h₁/h₂=1.01，對于1000m³的儲罐，直徑約為12.4m，如果液位在球罐的最大直徑處時，Δh約為0.062m，因此造成的誤差約為5t，相對誤差為1%。為解決這問題一是可以采用在溫度相對穩定的時候進行交接計量，或在夜間進行輸送；二是使用伺服液位計，由于伺服液位計安裝在球罐內，能避免溫度的影響。

    （3）取樣的代表性問題

    由于沒有液化氣的密度表，現實操作中通常使用取樣實測密度的方式來獲得液化氣的密度。液化氣的輸送過程中，因儲罐下部的密度高，上部密度低，輸送時密度會逐漸下降，造成采樣缺乏代表性，夏季日光的照射還會加大上下密度的差值，為降低這方面的影響可以采用在輸送過程中多次采樣，用測量密度計算平均值的辦法解決。

    （4）液化氣氣相變化量的影響

    在輸送過程中，液化氣儲罐的氣液是連通的，輸出或接受罐液體的變化量會被同體積的氣相量取代，若忽略這部分氣相的變化也會造成一定的誤差。一般情況下1000m³儲罐的氣化量會在1t左右，在實際操作中應該計算這部分的數據。

    2 流量計計量

    近幾年隨著質量流量計的廣泛應用，在液化氣計量中使用質量流量計的情況逐漸增多。質量流量計采用科里奧利原理進行流量的測量，不僅能直接測量被測介質的質量流量，還可直接測量被測介質的溫度和密度，測量結果與被測介質的其他參數如組份、密度、溫度、壓力、黏度和流動狀態無關。由于采用集成化設計、連續式測定，其結構簡單、可靠性高，可得到與質量流量成正比完全線性的信號，無需特殊運算。

    質量流量計準確度一般可以達到0.2%，在實際使用中質量流量計既能測量液體也能測量氣體，具有良好的穩定性、量程比寬、可靠性高等特點，但在液體中混有不溶解氣體，固粒混合流體、高黏度流體情況下會影響測量的準確程度。

    以目前常用的CMF系列流量計為例：

    流量準確度：±0.10%實際流量±［（零位穩定性/實際流量）×100］%

    流量重復性：±0.05%實際流量±［1/2（零位穩定性/實際流量）×100］%

    密度精度：±0.0005g/cm³

    溫度精度：±1℃±（1℃×0.5%）

    對于CMF300傳感器：

    零位穩定性：6.8kg/h

    溫度效應（被測介質的實際溫度偏離流量計置零時，被測介質的溫度可能發生的測量誤差）：±0.004%/℃

    壓力效應（被測介質的實際壓力偏離流量計置零校準時的壓力可能發生的測量誤差）：－0.0006%/psi（1psi=6.89kPa）

    從上述技術指標來看，并綜合介質、環境等因素，使用質量流量計組成的液化氣計量系統的測量準確度在±0.3%左右。

    使用質量流量計測量兩相流特別是氣液兩相流時問題比較多。當氣體含量較小且分布比較均勻的情況下，流量計能夠進行測量，大部分生產廠家表示此時流量計測量結果是準確的，相關試驗表明流量計此時的準確度會有所下降，個別情況下會達到5%左右。在液體中混雜氣體較多的狀態下，分布在流量計傳感器測量管上的科里奧利力不均衡，造成振動頻率不穩定，流量計不能實現穩定的測量，外部表現為流量計的團狀流動報警，即俗稱的一股一股的流動。

    要使用流量計準確進行液化氣的計量，需要注意下面幾個問題。

    （1）要有足夠的背壓

    一般要求流量計下游側的壓力即背壓應大于測量介質飽和蒸汽壓的1.25倍與經過流量計永久壓力損失的2倍。只有當背壓滿足要求時才能避免液化氣在流經流量計時產生氣化。

    即p＞1.25Pa+2Δp

    液化氣的飽和蒸汽壓隨液化氣的組份而變化，一般為0.5～0.6MPa。為保證流量計下游始終滿足背壓的條件，輸送壓力一般應大于0.8～1.0MPa。在下游側安裝自勵式調壓閥是很好的做法。

    （2）實時監控流量計的運行狀態

    通過將流量計數據聯網等方式，將流量計的測量數據、運行數據、報警信息等進行記錄，便于檢查和判斷流量計的運行情況，對空管、氣化等狀態實施監控，及時發現問題。如：在流量計啟動時，如果存在氣體或空管的情況下，流量計會產生團狀流報警信息，提示操作人員；運行過程中夾雜氣體時流量計的密度會發生變化，通過及時監控，也能及時發現問題加以解決。

    （3）進行傳感器的壓力修正

    無論何種設計型式和制造商的科里奧利力式質量流量傳感器，檢定壓力同實際運行壓力的不同都會對測量造成影響，產生這種影響的原因是流量計傳感器測量管內部的高壓影響測量管的剛性所造成的。在設計上，增加流量管的壁厚可以降低壓力的影響，但壁厚的增加會降低靈敏度，從而降低測量精度。Micro-Motion對其制造的質量流量計給出了精確修正的公式和壓力效應的數值。MicroMotion生產的部分質量流量計在標定條件和測量條件不同時流量系數的計算方法如下：

    新流量系數=原流量系數×［1－（壓力效應）×（實際壓力－標定壓力）］

    CMF300的壓力效應是－0.0006%/psi，這樣一個附加誤差是要引起注意的。對于壓力變化大的場合，可以外加一個壓力變送器，接到質量流量變送器上進行壓力補償。如果壓力變化不大，可以通過上述公式的流量系數進行修正，也可以達到補償的目的。

    （4）流量計應安裝在管道的低點

    對于斷續輸送的液化氣，管道高端的氣較難排除，若將流量計安裝在管道的高點，需要很長時間將氣體帶走后，流量計才能正常工作，因此應將流量計安裝在管道的低點。

    （5）降低輸送溫度

    降低輸送溫度即可以降低飽和蒸汽壓，也可以避免因漲線問題造成的頻繁卸壓。將管道埋入地下，在管道外邊噴涂涼涼膠或納米太空涂料等做法可以有效的降低儲罐、管道的溫度。

    （6）選用較大口徑的流量計

    在條件允許的情況下，選用較大口徑的流量計可以在很大的程度上避免流體在流量計處產生氣化。不同于其他油品的測量，為使流量計實現穩定可靠的計量，在選用流量計時可以犧牲部分準確性指標，選用較大口徑的流量計。

    （7）規范輸送過程的操作

    在輸送前應充分灌泵；輸送完畢應盡快關閉流量計的下游閥門；應設置兩個漲線卸壓閥，分別安裝在流量計的前后側，避免經過計量以后的液化氣回流等。

    3 結論

    以前我公司同外單位液化氣交接的問題比較多，多次發生計量糾紛。通過充分考慮以上幾個方面的影響，在我們更換了質量流量計后實現了液化氣的準確計量，避免了計量糾紛的產生。