时间比例型管线自动取样器优缺点的研究.docx

时间比例型管线自动取样器优缺点的研究张文军 1 ， 史春霞 2（1. 管道储运公司沧州输油处，河北 沧州 061000；2. 中国石化集团石油商业储备有限公司天津分公司，天津 300271）摘要：管线自动取样器的发明，不仅提高了管线取样的精确性，还避免了管线样品对取样工的 人身危害，减轻了劳动强度。自动采样器的在线使用，具有很多优点，但也有缺点。本文结合管线自 动取样器在管输原油计量交接过程的使用，讨论其优缺点，以促进取样自动化的进一步升级，规避缺 点，正确使用取样器，实现其优势最大化。关 键 词：讨论；时间比例型；采样器；优缺点中图分类号：te 832 文献标识码： a 文章编号： 1004-0935（2014）02-0179-03随着国际原油价格的不断攀升，原油的交接计 量直接关系到交接双方企业的经济效益，作为原油 数量计算的参数,如密度、水分的准确与否直接关系 到原油计量的结果。计量过程中，油样采集是原油 集输系统重要的工作环节，也是交接双方争议的焦 点，因此油样采集的代表性对油品计量的准确程度 起着极为重要的作用。管线自动取样器的问世，实 现管输原油油样自动采集，比手工操作取样的样品 代表性强、操作劳动强度低、油品损失量小、安全 等优点。本文结合我企业 yxzx-jy 型管线自动取 样器（以下简称自动取样器）在原油管输的使用， 重点探讨在使用过程中发现的缺点，并提出如何规 避其缺点发挥其优势，更好地服务于原油计量交接， 减少计量纠纷。1自动取样器简介1.1工作原理自动取样器采用定容积隔离采集法，按时间比 例对管输原油按一定量的体积采集原油样品。具体 工作原理是给取样器供电, 启动电机, 油泵开始工 作， 电磁阀在时间继电器的作用下, 使液压油流 动， 推动活塞运动, 从液体输送管线中抽取液体介 质；当电磁阀在时间继电器的再次动作之后, 液压 油改变流向, 使介质缸中活塞反向运行, 部分介质 返回管线, 最后的介质由样品排出管排到取样瓶内, 完成本次取样，电机自动停止运行。取样器根据设 定的时间间隔电机自动启动, 如此反复启停, 完成 取样功能。该原理基本执行 gb/t4765-1998石油 及液体石油产品手工取样法（以下简称手工取样法）和 sy5317-2006原油管线自动取样法等标 准。1.2产品特性（1）采用强制循环回路，油样即时性强；（2）采用定容积隔离采集法，使每次采集量准 确到最小 3 ml，不受工作主管线内工作压力、温度、 油品粘度等变化的影响，采用时间比例采集方法。 所谓时间比例法，就是在相同的时间内取样量的大 小是一样的；（3）采集油样通道与循环回路隔离，杜绝了采 集口常流油的现象；（4）安装位置灵活，对于低温易凝管路，配有 伴热保温系统；（5）具有方便的停用防凝功能。在长时间停用 前，往采集机管路中充填防凝液（500#润滑油），即 可保证再启动时正常工作；（6）本机型采用过滤器反冲洗功能，大大降低 了过滤器的清洗周期；（7）单次取样量 330 ml，取样时间 099 s 和取样时间间隔 10999 s 可调节；（8）具有自动远控器，仪器由微电脑控制称重 系统，防止溢瓶或样量不足（根据取样量，一般 500 ml,确定称重上下限），避免影响正常管输计量。2自动取样器优缺点2.1自动取样器与手工取样法对比优点手工取样法，是由中国石油化工总公司石油化 工科学研究院起草，1991 年 3 月复审确认的，标准 从取样设备、方法、安全等进行了详细的规范，自收稿日期： 2013-09-02作者简介： 张文军（1969-），女，工程师，河北沧州人，1992 年毕业于天津师范，2009 年毕业于河北电大行政管理专业，现为管道储运公司沧 州输油处沧州输油站工程师。180辽宁化工2014 年 2 月动取样器与手工取样法相比具有明显的优越性：（1）提高了取样频次，增强了样品的代表性。 例如，手工取样标准中对于罐取样，为了确保样品 具有代表性，首先要求罐要求有足够的平衡时间， 以保证罐内油品上中下密度分布均匀，然后就可以 按罐内油品的高度分上中下（液位 1/6、1/2、5/6 处） 三点代表样等比例合并，作为该罐代表样。如果罐 内油品分布不均匀，就必须在多于 3 个液面上采取 样品或取全层样例行样，总之为了使样品具有代表 性，用增加采样点的办法来弥补点样的不足；对于 管线取样，手工取样法设定每 12 h 取样 1 次，目 的是增加取样频次，提高样品的代表性，但人工毕 竟做不到满意的取样频次，使得样品的代表性差。从自动采样器的特点可看出，自动取样器可以按 照取样量、取样时间和取样时间间隔人为调节取样频 次，大大提高了样品的代表性，使得所收集的样品用 于油品计量的密度、水分接近于油品的真实密度、水 分，精确了油品计量。统计分析，如果密度误差 1.0 kg/m3,则会给计量带来 0.12%的计量误差，可见准确 的密度、水分分析与精确采样是分不开的。（2）减少了取样工直接作业环节，提高了安全 性。由于液体化工产品包括原油等含有硫化氢、挥发 蒸汽等直接威胁取样人员，如果安全保护或人身静电 消除不到位，就有可能造成人身伤害。符合防爆安全 的自动采样器全程密闭采样，克服取样人员直接接触 取样口和样品，大大地降低了人身事故的频率。（3）由于实现了自动取样，减轻了取样人员 的劳动强度。随着储油量的扩容，油罐的数量及高 度不断增高，同时输油量也在增加，手工取样法劳足，影响计量。2.2自动取样器的缺点2.2.1对密度、水分的影响 由于自动取样器采用时间比例取样法，而不是流量比例取样法取样，因此不能按照管线输油流量 的大小自动调节取样量。gb/t4756-1998 7.5.1 管线 取样要求：“管线样分为流量比例样和时间比例样， 推荐使用流量比例样，因为它和管线内的流量成比 例”。这样就会造成管输在不同流量、不同密度时， 自动取样器取得的样品就和管线内的流量不成比 例，因此所取得的样品也不能代表管输实际样品， 那么用这个样品化验分析得到的密度、水分势必会 与实际密度、水分有误差。如果用来计算交接输油 量必然产生计量纠纷。下面举例说明时间比例法和 流量比例法取样对计量的影响。例：以 8 h 为一个计量段。某日管输原油，计 划从 8:00 开始输密度大约 860.0 kg/m3,水分 0.5%的 原油（成低密度原油），其体积流量大小 600 m3/h； 4 h 后 12:00 改输密度、水分大约 890 .0 kg/m3、1.0%的原油（称其高密度原油），其体积流量大小 500 m3/h，16:00 结束。自动取样器按照 8 h 计量段设计 取样量累积取样 500 ml，同步从 8:00 开始按时间比 例取样，16:00 停止取样。（1）按照时间比例样法：低密度油和高密度油 两种品种的原油，输油时间相等均为 4 h，流量、密 度、含水率不同。根据取样器时间比例样法，时间 比例为 11，则取样量也是 11，分别是 250 ml。 可以用数学的方法计算出自动取样器时间比例取样 法的密度、水分：动强度势必越来越大，自动采样器代替人工通过设 置自动取样，使取样人员从繁重的体力劳动和登高 取样作业中解放出来，尤其在风雨雪恶劣天气最能 显示其优越性。（4）油品损失量小，降低了污染环境的风险。 由于管线自动取样器进口和出口均为密闭管道，收 集瓶由软木塞密封，所以不像手工取样法那样敞口 取样，易造成油品洒漏，甚至造成环境污染。（5）减少了计量交接中的计量纠纷。由于使 用了管线自动取样器, 克服了手工取样法因取样工 操作熟练程度、理论技术、责任心不到位等造成取 样代表性差的因素，精确了计量，降低了发生计量 纠纷的风险。（6）独特的称重系统，避免了油样外溢或不 =（860250+890250）500=875.0 kg/m31w1=（0.5%250+1.0%250）500=0.75%（2）根据流量比例的方法，用体积加权的方法 可计算出原油的密度、水分：由于取样时间相同，则2=（860600+890500）（500+600）=873.6 kg/m3w2=（0.5%600500+1.0%500）（500+600）=0.727%时间比例法取样和流量比例法取样对比，相对 误差：密度=（875-873.6）/873.6100% =0.16% 水分=（0.75-0.727）/0.727100%=3.16%从上面的对比可看出：自动取样器时间比例取第 43 卷第 2 期张文军，等：讨论时间比例型管线自动取样器的优缺点 181样法密度、水分分别比流量比例法（实际）的密度、 水分分别偏差了 0.16 个百分点和 3.16 个百分点。如 果用自动取样器时间比例法获得的原油密度、水分 计算输油量对于供方产生正误差，对于收方产生负 误差。（3）上述是在取样时间相同，而流量、密度不 同的情况下，使用管线自动取样器造成的计量误差。 如果取样时间不同（假设低密度油 3 h，高密度油 5 h），同样在流量、密度不同的情况下，仍按上述计 量段取样、结算油量，则时间比例密度：（8603/8500+89058500）500 =878.8 kg/m3流量比例密度：（8603600+8905500）（5500+3600）=877.4 kg/m3从上面计算分析不难发现，自动取样器在流量、 密度发生变化时，所取得的样品不具有代表性，只 有在流量稳定，密度变化不大的情况下，自动取样 器获得的样品才接近于管线实际密度、水分。2.2.2过滤器对水分的影响 该型自动取样器在入口端安装有过滤器，通过定期排污发现，过滤器内存在明水，这些明水均来 自于管线原油内明水，主要是水比原油重，经过滤 器时沉降下来造成的。由于部分水被过滤出来，对 于供方交接含水分就会出现正偏差，收方为负偏差， 造成收方因含水偏差而计量投诉。3规避取样器对密度、水分的影响为了避免自动取样器因流量、密度发生变化， 而造成样品代表性差，可以从以下几点规避其缺点。（1）对输不同密度的原油，单独取样单独计算 油量；（2）合理安排输油量，尽可能将同种密度的原 油安排足够一个计量段（8 h）或其倍数的输油量， 减少因流量、密度变化造成的误差；（3）合理安排输油时间，尽可能将同种油开始 和终了时间安排在油量结算起止点；（4）调节输油流量，尽可能使不同密度原油输 油流量一致，或按体积比按 11 输送；（5）如果输油量流量不一样，按密度、水分和 相应的体积量加权的方法进行油量计算，减少因平 均方法影响对比输差；（6）按实际流量控制采样量，即根据输油量的 大小，按比例采集相应的原油样品，再进行混合作 为代表样。4结 论yxzx-jy 型管线自动取样器是手工取样法的 一个革命，使油品取样工从繁重、危险的工作环境 解放出来，能够客观公正的反映真实密度、水分， 减少了计量纠纷。但他有本身的缺点，就是不能按 流量比取样，通过分析和规避其缺点，采取行之有 效的方法，可以更好地发挥起自动取样的作用，为 管线输油交接双方均满意奠定基础。参考文献：1金德玺 . gb/t4756-1998 石油液体手工取样法s中国标准出版 社，19912郑琦. sy/t5317-2006 石油液体管线自动取样法s石油工业出版 社，20073陈青珍，周柏菊，等. yxzx-jy 型管线自动取样器在原油管道的 具体应用j. 石油工业技术监督，2012（7）: 54-55 4 马建群. 原油流量计交接计量存在的几个问题j. 计量技术, 2006(3)：54-56.5何伽，何松杰. 原油管输计量中易疏忽的若干影响因素分析j. 计 量技术, 2007(5) ：70-71discussion on advantages and disadvantages of time scale type pipeline automatic samplerszhang wen-jun1，shi chun-xia2（1. pipeline storage and transportation company cangzhou department, hebei cangzhou 061000, china；2. sinopec petroleum reserve co., ltd.tianjin branch, tianjin 300271, china）abstract: the invention of the pipeline automatic sampler, not only improves the accuracy of pipeline sampling, but also avoids the harm to the workers and reduces labor intensity. the online use of the automatic sampler has many advantages and disadvantages. in this paper, combined with use of the automatic sampler in custody transfer measurement of crude