铁路罐车密闭装车计量系统的运行分析

铁路罐车密闭装车计量系统的运行分析摘要：本文从济南分公司新上铁路罐车密闭装车计量系统的原因背景出发，阐述该系统的设计思想和组成；通过分析实际运行过程中仪表比对数据，讨论影响仪表贸易交接准确性的各种因素，提出相应的解决方法；最后通过铁路罐车密闭装车计量系统投用效果，证实该系统可产生的明显经济效益。关键词：计量；质量流量计；测量过程控制一、问题的提出济南分公司每年销售汽油约90万吨，其中70%（约63万吨）的汽油通过铁路运输出厂。铁路轻油装车栈台现有26个汽油装车鹤位，一直采用敞口装车方式，存在的问题较多：1、汽油在装车过程中，由于油品喷洒、搅动，产生一定的油气挥发，不仅存在很大的安全隐患，而且据有关资料介绍每次装车挥发油气约为装车量的1.8左右，造成相当客观的经济损失。2、每月汽油装火车约1300节，全部采用人工检尺、测温和采样分析，职工的劳动强度比较大，同时恶劣的工作环境危害了操作员工的身体健康。3、装车过程靠人工目测液位，容易出现欠装或超装情况，给客户和铁路部门带来不必要的困难。随着企业管理水平的不断提高，为减少产品外运蒸发损耗、消除安全隐患、降低职工劳动强度，2003年济南分公司决定对火车轻油装车台进行改造，新上一套铁路罐车密闭装车自动计量系统，并于2004年6月投用。计量装车系统是石油化工行业对外销售的关键环节，它直接关系到企业的经济效益和信誉，但是我国目前的计量装车系统大多采用传统的仪表计量方式，就是利用DCS、PLC或A/D接口板采集现场计量仪表发出的频率或模拟信号，然后在计算机内部根据脉冲当量或量程范围变换成当前的瞬时流量，然后再进行积分累积运算，从而完成装车的计量工作，还有的系统使用与计量仪表成套的批量控制器完成计量装车任务。 从上述计量过程中不难发现，这种传统的计量方式存在以下缺陷： 1、无论采用上述哪种计量方法，都存在二次计量的精度损失。一次计量是在流量检测仪表内部完成的，然后再由检测仪表变换成电信号输出到外界供检测计量系统使用，那么无论二次计量精度有多高，都存在一个精度损失的问题，因此造成了不必要的二次计量精度损失，而计量精度是装车系统中的关键指标。 2、计量仪表本身所具有的性能没有充分发挥出来。近年来随着IT技术的飞速发展和广泛应用，许多智能化仪表不仅具有就地显示、补偿运算等功能，而且还具有远程数字通信的功能，但与之相应的智能化系统却没有及时跟上，使得仪表性能提高了，系统成本并没有降低，系统集成仍沿袭旧的传统，仪表的先进性、方便性和灵活性没有充分发挥出来。鉴于此，我们在新上的铁路罐车密闭装车自动计量系统中充分利用了目前计量仪表的数字通讯性能，采用现场总线的方式直接从计量仪表中读取各类参数，有效解决了传统计量装车系统的缺陷，进一步提高了汽油出厂计量的准确性。 二、铁路罐车密闭装车自动计量系统的组成由深圳富思达公司开发的自动计量系统由现场控制器、远程控制室、操作微机、计量微机和MIS网关等五部分组成。现场控制器负责采集现场信号、控制阀门和装油过程控制。操作微机通过现场总线收集现场控制器数据，形成各类记录，转发操作员控制命令；通过内部局域网与计量微机相联，计量微机与总厂信息网相联，并提供装油基本信息。MIS网关存储基本信息供上级管理部门查询。系统中的五个部分通过两种内部通讯网络相连，其中操作微机和定值控制器之间通过RS485标准现场总线连接，通讯接口采用光电隔离技术，最多可连接64台现场控制器，最大距离为1200米，连接电缆为屏蔽双绞线；操作微机、计量微机和MIS网关的拓扑结构采用标准ETHERNET，使用TCP/IP协议。系统体系结构图见图1。该系统的操作分为定量装车操作和计量操作两部分。现场定量装车过程由装运车间负责，操作员负责在操作微机上录入现场需装车的油品名称、鹤位名称、该鹤位对应的油罐车的车号、车型和预装量等信息。根据这些信息，系统自动完成定量装车任务，并生成“成品油出厂记录”传送至计量中心的专用计量微机。 计量操作独立于现场装车操作，主要由现场计量仪表、计量微机和现场总线构成。计量微机由计量中心专职计量员负责操作。计量员根据成品油出厂记录，录入相应罐车的容积表号、到站、收货单位以及出厂单号等信息，系统根据这些信息以及从现场计量仪表采集的数字信号自动生成出厂计量单，并传送至公司销售网作为产品销售出厂的计量数据。图1 计量系统体系结构图现场计量仪表，我们采用了美国艾默生公司生产的E型罗斯蒙特质量流量计，由一次检测元件-质量流量计传感器和智能变送器2700组成。我公司的计量装车系统就是通过智能变送器上的RS-485数字通讯，利用普通PC机上丰富的RS-232串口资源，使普通PC机与现场质量流量计构成一个智能数字通讯网络结构，然后使用深圳富思达公司开发的PC机上的通讯采集软件包通过该网络与智能变送器进行数字通讯，使PC机获取智能变送器中丰富的信息，如瞬时流量、累计流量、密度、温度等。 三、铁路罐车密闭装车自动计量系统运行分析在测量过程中影响测量结果的不仅仅是测量设备，它还涉及到人员、程序、原理、环境等诸多因素，所以测量是一个综合的过程。测量过程控制是包括对测量数据监督、处理、连同纠正在内的全过程，是通过对测量数据的统计，分析其误差是否在计量允差范围内，从而实现对测量的控制，使测量结果满足测量需求。测量过程控制可用图2表示。图2 测量的过程控制为使济南分公司铁路罐车密闭装车自动计量系统最终达到贸易交接的条件，我们采用了测量的过程控制方法，从质量流量计进厂、安装、调试到投用做了大量工作，通过罐区付出、槽车检尺、过衡称重与流量计读数进行了长期的比对跟踪，获得上千组标定数据。（一） 质量流量计比对数据分析1、 单个鹤位的手检尺与流量计标定数据见表1和图3。表1 铁路槽车12股13#位流量计标定数据序号汽油标号标定日期流量计读数t人工检尺量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49.02649.173-0.147-310936月4日49.0748.6670.4038.21图3 单个流量计与手检尺比对趋势2、 每一批付油后流量计与手检尺标定数据见表2和图4。表2 铁路槽车流量计与手检尺批标定数据序号汽油标号标定日期流量计读数t人工检尺量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551.248549.4041.8443.3457906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图4 每批付油后流量计与手检尺比对趋势3、单个鹤位的流量计与静态衡比对数据见表3。表3 铁路槽车12股13#位流量计与静态衡标定数据序号汽油标号标定日期流量计读数t过磅量 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49.06648.820.2465.015906月10日49.08248.960.1222.496906月10日42.06141.960.1012.407906月15日41.5341.460.071.694、每批付油后流量计与静态轨道衡比对数据见表4表4 铁路槽车流量计与静态衡批标定数据序号汽油标号标定日期流量计读数 t过磅量 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月10日455.604453.8601.7443.8286906月15日538.027536.4201.6072.987（二）误差影响因素分析从系统运行情况看，虽然我们使用了0.1级的质量流量计，计量精度较高，但流量计与手检尺、静态衡比对的数据并不理想。根据我们对全过程的跟踪分析，在实际使用中油品计量的最终结果同时也受以下因素影响：1、传感器安装方位的影响。由于质量流量计到货较晚，检修期间现场施工采用了设置临时直管段替代流量计的办法。流量计到厂后将该直管段拆除，直接安装流量计。由于施工质量和管段变形等原因，有个别表存在安装不垂直，法兰不对中的现象，使流量计存在过度应力，影响流量计计量的精确性。2、气动控制阀密封性能的好坏。气动控制阀密封不严,批量控制器在开始采集数据前，流量计已经开始走量而造成漏计量；另装车完毕，由于气动阀关闭不严，会造成付完油冒罐的危险。3、操作流程的影响。装车工每次装车完毕，有时会打开气动阀后的回油阀，便于排空鹤管内的油品以防漏油。再次装车时汽油需重新充满鹤管，流量计读数与实际装车量相比偏大。鹤管直径100mm，长约4m，大约可储存25kg的汽油。由于装车工对回油阀操作的随意性，使得流量计的计量差量也无规律，虽然鹤管内的油量不算多，但对于用于贸易交接的流量计，25kg已足以影响最后的计量准确性。四、解决办法针对以上种种问题，我们陆续采取了以下措施：1、首先校正个别表的安装方位，消除安装应力。2、解决阀门泄漏的问题，更换了部分泄漏严重的阀门。3、改变装运车间现有装车程序，由室内操作工先打开气动阀后，现场装车工再打开手阀，这样不仅避免了上述情况造成的漏计量，而且气动阀先开也有效避免了气动阀门迅速打开造成的“水击”现象对流量计的影响。4、规定装车工装车完毕须打开回油阀时，并及时通知计量员，以便计量员分析流量计多计量的25kg油量，并从最后计量值中扣除。五、运行效果采取上述措施后，流量计与检尺、过衡比对差值明显减少，出厂计量误差小于2。详见表5和图5。2004年10月铁路装车自动计量系统正式用于出厂贸易交接，大大提高了汽油铁运出厂的计量准确度。装车自动计量系统用于贸易交接6个月（至05年4月）以来汽油铁运出厂损耗下降了0.3%，按每年汽油出厂70万吨，平均销售价格4000元/吨计算，可有效减少损失800万元左右。由此可见装车自动计量系统不仅有效减少运输中的油品损耗、消除安全隐患、减轻操作员工劳动强度，大大降低了由于计量误差造成的产品出厂损失，也避免了计量纠纷的出现，对维护企业利益和信誉起到了积极的作用。表5 铁路槽车流量计手检尺批标定数据序号汽油标号标定日期流量计读数人工检尺量差量差率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2日539.534539.0280.5060.947908月3日560.614559.8760.7381.328908月3日328.394328.3720.0220.0713908月6日329.009328.3870.6221.8910908月12日480.498480.687-0.189-0.39图5 每批付油后流量计与手检尺比对趋势8