鐵路罐車密閉裝車計(jì)量系統(tǒng)的運(yùn)行分析

　　關(guān)鍵詞：計(jì)量；質(zhì)量流量計(jì)；測量過程控制

　　一、問題的提出

　　濟(jì)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(yùn)輸出廠。鐵路輕油裝車棧臺現(xiàn)有26個(gè)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(dāng)客觀的經(jīng)濟(jì)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(qiáng)度比較大，同時(shí)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(yùn)蒸發(fā)損耗、消除安全隱患、降低職工勞動強(qiáng)度，2003年濟(jì)南分公司決定對火車輕油裝車臺進(jìn)行改造，新上一套鐵路罐車密閉裝車自動計(jì)量系統(tǒng)，并于2004年6月投用。

　　計(jì)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)，它直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和信譽(yù)，但是我國目前的計(jì)量裝車系統(tǒng)大多采用傳統(tǒng)的儀表計(jì)量方式，就是利用DCS、PLC或A/D接口板采集現(xiàn)場計(jì)量儀表發(fā)出的頻率或模擬信號，然后在計(jì)算機(jī)內(nèi)部根據(jù)脈沖當(dāng)量或量程范圍變換成當(dāng)前的瞬時(shí)流量，然后再進(jìn)行積分累積運(yùn)算，從而完成裝車的計(jì)量工作，還有的系統(tǒng)使用與計(jì)量儀表成套的批量控制器完成計(jì)量裝車任務(wù)。

　　 從上述計(jì)量過程中不難發(fā)現(xiàn)，這種傳統(tǒng)的計(jì)量方式存在以下缺陷：

　　1、無論采用上述哪種計(jì)量方法，都存在二次計(jì)量的精度損失。一次計(jì)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(jì)量系統(tǒng)使用，那么無論二次計(jì)量精度有多高，都存在一個(gè)精度損失的問題，因此造成了不必要的二次計(jì)量精度損失，而計(jì)量精度是裝車系統(tǒng)中的關(guān)鍵指標(biāo)。

　　2、計(jì)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(yīng)用，許多智能化儀表不僅具有就地顯示、補(bǔ)償運(yùn)算等功能，而且還具有遠(yuǎn)程數(shù)字通信的功能，但與之相應(yīng)的智能化系統(tǒng)卻沒有及時(shí)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(jìn)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(jì)量系統(tǒng)中充分利用了目前計(jì)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(jì)量儀表中讀取各類參數(shù)，有效解決了傳統(tǒng)計(jì)量裝車系統(tǒng)的缺陷，進(jìn)一步提高了汽油出廠計(jì)量的準(zhǔn)確性。

　　二、鐵路罐車密閉裝車自動計(jì)量系統(tǒng)的組成

　　由深圳富思達(dá)公司開發(fā)的自動計(jì)量系統(tǒng)由現(xiàn)場控制器、遠(yuǎn)程控制室、操作微機(jī)、計(jì)量微機(jī)和MIS網(wǎng)關(guān)等五部分組成?，F(xiàn)場控制器負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場信號、控制閥門和裝油過程控制。操作微機(jī)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(jì)量微機(jī)相聯(lián)，計(jì)量微機(jī)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(gè)部分通過兩種內(nèi)部通訊網(wǎng)絡(luò)相連，其中操作微機(jī)和定值控制器之間通過RS485標(biāo)準(zhǔn)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(jī)、計(jì)量微機(jī)和MIS網(wǎng)關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)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(jì)量操作兩部分。

　　現(xiàn)場定量裝車過程由裝運(yùn)車間負(fù)責(zé)，操作員負(fù)責(zé)在操作微機(jī)上錄入現(xiàn)場需裝車的油品名稱、鶴位名稱、該?dān)Q位對應(yīng)的油罐車的車號、車型和預(yù)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(wù)，并生成“成品油出廠記錄”傳送至計(jì)量中心的專用計(jì)量微機(jī)。

　　計(jì)量操作獨(dú)立于現(xiàn)場裝車操作，主要由現(xiàn)場計(jì)量儀表、計(jì)量微機(jī)和現(xiàn)場總線構(gòu)成。計(jì)量微機(jī)由計(jì)量中心專職計(jì)量員負(fù)責(zé)操作。計(jì)量員根據(jù)成品油出廠記錄，錄入相應(yīng)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(jì)量儀表采集的數(shù)字信號自動生成出廠計(jì)量單，并傳送至公司銷售網(wǎng)作為產(chǎn)品銷售出廠的計(jì)量數(shù)據(jù)。 

圖1   計(jì)量系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

　　現(xiàn)場計(jì)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(jì)，由一次檢測元件----質(zhì)量流量計(jì)傳感器和智能變送器2700組成。我公司的計(jì)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(jī)上豐富的RS-232串口資源，使普通PC機(jī)與現(xiàn)場質(zhì)量流量計(jì)構(gòu)成一個(gè)智能數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，然后使用深圳富思達(dá)公司開發(fā)的PC機(jī)上的通訊采集軟件包通過該網(wǎng)絡(luò)與智能變送器進(jìn)行數(shù)字通訊，使PC機(jī)獲取智能變送器中豐富的信息，如瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、密度、溫度等。

　　三、鐵路罐車密閉裝車自動計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行分析

　　在測量過程中影響測量結(jié)果的不僅僅是測量設(shè)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(gè)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(jì)，分析其誤差是否在計(jì)量允差范圍內(nèi)，從而實(shí)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(jì)量系統(tǒng)最終達(dá)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(jì)進(jìn)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(jì)讀數(shù)進(jìn)行了長期的比對跟蹤，獲得上千組標(biāo)定數(shù)據(jù)。

　?。ㄒ唬?nbsp;質(zhì)量流量計(jì)比對數(shù)據(jù)分析

　　1、 單個(gè)鶴位的手檢尺與流量計(jì)標(biāo)定數(shù)據(jù)見表1和圖3。

圖3 單個(gè)流量計(jì)與手檢尺比對趨勢　

　　2、 每一批付油后流量計(jì)與手檢尺標(biāo)定數(shù)據(jù)見表2和圖4。

　　表2 鐵路槽車流量計(jì)與手檢尺批標(biāo)定數(shù)據(jù)

圖4  每批付油后流量計(jì)與手檢尺比對趨勢

　　3、單個(gè)鶴位的流量計(jì)與靜態(tài)衡比對數(shù)據(jù)見表3。

　　4、每批付油后流量計(jì)與靜態(tài)軌道衡比對數(shù)據(jù)見表4

（二）誤差影響因素分析

　　從系統(tǒng)運(yùn)行情況看，雖然我們使用了0.1級的質(zhì)量流量計(jì)，計(jì)量精度較高，但流量計(jì)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(shí)際使用中油品計(jì)量的最終結(jié)果同時(shí)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(jì)到貨較晚，檢修期間現(xiàn)場施工采用了設(shè)置臨時(shí)直管段替代流量計(jì)的辦法。流量計(jì)到廠后將該直管段拆除，直接安裝流量計(jì)。由于施工質(zhì)量和管段變形等原因，有個(gè)別表存在安裝不垂直，法蘭不對中的現(xiàn)象，使流量計(jì)存在過度應(yīng)力，影響流量計(jì)計(jì)量的精確性。

　　2、氣動控制閥密封性能的好壞。氣動控制閥密封不嚴(yán),批量控制器在開始采集數(shù)據(jù)前，流量計(jì)已經(jīng)開始走量而造成漏計(jì)量；另裝車完畢，由于氣動閥關(guān)閉不嚴(yán)，會造成付完油冒罐的危險(xiǎn)。

　　3、操作流程的影響。裝車工每次裝車完畢，有時(shí)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(shí)汽油需重新充滿鶴管，流量計(jì)讀數(shù)與實(shí)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(jì)的計(jì)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(jì)，25kg已足以影響最后的計(jì)量準(zhǔn)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(gè)別表的安裝方位，消除安裝應(yīng)力。

　　2、解決閥門泄漏的問題，更換了部分泄漏嚴(yán)重的閥門。

　　3、改變裝運(yùn)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(jì)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(jì)的影響。

　　4、規(guī)定裝車工裝車完畢須打開回油閥時(shí)，并及時(shí)通知計(jì)量員，以便計(jì)量員分析流量計(jì)多計(jì)量的25kg油量，并從最后計(jì)量值中扣除。

　　五、運(yùn)行效果

　　采取上述措施后，流量計(jì)與檢尺、過衡比對差值明顯減少，出廠計(jì)量誤差小于2‰。詳見表5和圖5。

　　2004年10月鐵路裝車自動計(jì)量系統(tǒng)正式用于出廠貿(mào)易交接，大大提高了汽油鐵運(yùn)出廠的計(jì)量準(zhǔn)確度。裝車自動計(jì)量系統(tǒng)用于貿(mào)易交接6個(gè)月（至05年4月）以來汽油鐵運(yùn)出廠損耗下降了0.3%，按每年汽油出廠70萬噸，平均銷售價(jià)格4000元/噸計(jì)算，可有效減少損失800萬元左右。由此可見裝車自動計(jì)量系統(tǒng)不僅有效減少運(yùn)輸中的油品損耗、消除安全隱患、減輕操作員工勞動強(qiáng)度，大大降低了由于計(jì)量誤差造成的產(chǎn)品出廠損失，也避免了計(jì)量糾紛的出現(xiàn)，對維護(hù)企業(yè)利益和信譽(yù)起到了積極的作用。

圖5  每批付油后流量計(jì)與手檢尺比對趨勢

作者簡介：尹曉玲，女，山東濟(jì)南人，1994年畢業(yè)于杭州中國計(jì)量學(xué)院熱工系熱工計(jì)量測試專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)工作于中石化集團(tuán)濟(jì)南分公司計(jì)量中心，從事產(chǎn)品出廠計(jì)量管理工作，任工程師。

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