摘要：本文從濟南分公司新上鐵路罐車密閉裝車計量系統的原因背景出發，闡述該系統的設計思想和組成；通過分析實際運行過程中儀表比對數據，討論影響儀表貿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投用效果，證實該系統可產生的明顯經濟效益。

　　關鍵詞：計量；質量流量計；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，由于油品噴灑、攪動，產生一定的油氣揮發，不僅存在很大的安全隱患，而且據有關資料介紹每次裝車揮發油氣約為裝車量的1.8‰左右，造成相當客觀的經濟損失。

　　2、每月汽油裝火車約1300節，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。

　　隨著企業管理水平的不斷提高，為減少產品外運蒸發損耗、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，并于2004年6月投用。

　　計量裝車系統是石油化工行業對外銷售的關鍵環節，它直接關系到企業的經濟效益和信譽，但是我國目前的計量裝車系統大多采用傳統的儀表計量方式，就是利用DCS、PLC或A/D接口板采集現場計量儀表發出的頻率或模擬信號，然后在計算機內部根據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現，這種傳統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，因此造成了不必要的二次計量精度損失，而計量精度是裝車系統中的關鍵指標。

　　2、計量儀表本身所具有的性能沒有充分發揮出來。近年來隨著IT技術的飛速發展和廣泛應用，許多智能化儀表不僅具有就地顯示、補償運算等功能，而且還具有遠程數字通信的功能，但與之相應的智能化系統卻沒有及時跟上，使得儀表性能提高了，系統成本并沒有降低，系統集成仍沿襲舊的傳統，儀表的先進性、方便性和靈活性沒有充分發揮出來。

　　鑒于此，我們在新上的鐵路罐車密閉裝車自動計量系統中充分利用了目前計量儀表的數字通訊性能，采用現場總線的方式直接從計量儀表中讀取各類參數，有效解決了傳統計量裝車系統的缺陷，進一步提高了汽油出廠計量的準確性。

　　    二、鐵路罐車密閉裝車自動計量系統的組成

　　由深圳富思達公司開發的自動計量系統由現場控制器、遠程控制室、操作微機、計量微機和MIS網關等五部分組成。現場控制器負責采集現場信號、控制閥門和裝油過程控制。操作微機通過現場總線收集現場控制器數據，形成各類記錄，轉發操作員控制命令；通過內部局域網與計量微機相聯，計量微機與總廠信息網相聯，并提供裝油基本信息。MIS網關存儲基本信息供上級管理部門查詢。

　　系統中的五個部分通過兩種內部通訊網絡相連，其中操作微機和定值控制器之間通過RS485標準現場總線連接，通訊接口采用光電隔離技術，最多可連接64臺現場控制器，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網關的拓撲結構采用標準ETHERNET，使用TCP/IP協議。

　　系統體系結構圖見圖1。

　　該系統的操作分為定量裝車操作和計量操作兩部分。

　　現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。根據這些信息，系統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。

　　計量操作獨立于現場裝車操作，主要由現場計量儀表、計量微機和現場總線構成。計量微機由計量中心專職計量員負責操作。計量員根據成品油出廠記錄，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，系統根據這些信息以及從現場計量儀表采集的數字信號自動生成出廠計量單，并傳送至公司銷售網作為產品銷售出廠的計量數據。 

圖1   計量系統體系結構圖

　　現場計量儀表，我們采用了美國艾默生公司生產的E型羅斯蒙特質量流量計，由一次檢測元件----質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就是通過智能變送器上的RS-485數字通訊，利用普通PC機上豐富的RS-232串口資源，使普通PC機與現場質量流量計構成一個智能數字通訊網絡結構，然后使用深圳富思達公司開發的PC機上的通訊采集軟件包通過該網絡與智能變送器進行數字通訊，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運行分析

　　在測量過程中影響測量結果的不僅僅是測量設備，它還涉及到人員、程序、原理、環境等諸多因素，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據監督、處理、連同糾正在內的全過程，是通過對測量數據的統計，分析其誤差是否在計量允差范圍內，從而實現對測量的控制，使測量結果滿足測量需求。測量過程控制可用圖2表示。

圖2     測量的過程控制

　　為使濟南分公司鐵路罐車密閉裝車自動計量系統最終達到貿易交接的條件，我們采用了測量的過程控制方法，從質量流量計進廠、安裝、調試到投用做了大量工作，通過罐區付出、槽車檢尺、過衡稱重與流量計讀數進行了長期的比對跟蹤，獲得上千組標定數據。

　　（一） 質量流量計比對數據分析

　　1、 單個鶴位的手檢尺與流量計標定數據見表1和圖3。

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據見表2和圖4。

　　表2 鐵路槽車流量計與手檢尺批標定數據

表2               鐵路槽車流量計與手檢尺批標定數據
序號	汽油標號	標定日期	流量計讀數t	人工檢尺量t	差量t	差率‰
1	93#	5月25日	561.029	560.195	0.834	1.487
2	90#	5月25日	567.813	567.498	0.315	0.555
3	93#	5月26日	532.727	530.01	2.717	5.1
4	90	5月27日	473.241	471.374	1.867	3.945
5	90	5月27日	230.638	229.661	0.977	4.236
6	90	5月27日	551.248	549.404	1.844	3.345
7	90	6月2日	182.501	182.03	0.471	2.581
8	93	6月4日	147.212	146.245	0.967	6.569
9	93	6月4日	462.647	461.711	0.936	2.023
10	90	6月4日	405.977	404.84	1.137	2.801

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衡比對數據見表3。

4、每批付油后流量計與靜態軌道衡比對數據見表4

（二）誤差影響因素分析

　　從系統運行情況看，雖然我們使用了0.1級的質量流量計，計量精度較高，但流量計與手檢尺、靜態衡比對的數據并不理想。根據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。由于質量流量計到貨較晚，檢修期間現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，法蘭不對中的現象，使流量計存在過度應力，影響流量計計量的精確性。

　　2、氣動控制閥密封性能的好壞。氣動控制閥密封不嚴,批量控制器在開始采集數據前，流量計已經開始走量而造成漏計量；另裝車完畢，由于氣動閥關閉不嚴，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律，雖然鶴管內的油量不算多，但對于用于貿易交接的流量計，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，我們陸續采取了以下措施：

　　1、首先校正個別表的安裝方位，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、改變裝運車間現有裝車程序，由室內操作工先打開氣動閥后，現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”現象對流量計的影響。

　　4、規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正式用于出廠貿易交接，大大提高了汽油鐵運出廠的計量準確度。裝車自動計量系統用于貿易交接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品出廠損失，也避免了計量糾紛的出現，對維護企業利益和信譽起到了積極的作用。

圖5  每批付油后流量計與手檢尺比對趨勢

作者簡介：尹曉玲，女，山東濟南人，1994年畢業于杭州中國計量學院熱工系熱工計量測試專業，學士學位，現工作于中石化集團濟南分公司計量中心，從事產品出廠計量管理工作，任工程師。

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