針對(duì)加油站油氣回收在線監(jiān)測(cè)流量計(jì)易堵塞、準(zhǔn)確度低等問(wèn)題，設(shè)計(jì)模擬試驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用較為廣泛的流量計(jì)進(jìn)行測(cè)試，定量研究安裝方式、安裝位置和真空泵類(lèi)型對(duì)儀表測(cè)量精度的影響。結(jié)果表明: 安裝位置對(duì)流量計(jì)測(cè)量精度影響較大，泵前流量計(jì)測(cè)量值需進(jìn)行壓力和溫度系數(shù)修正; 流量計(jì)水平或豎直安裝時(shí)測(cè)量誤差很小，小于 0． 1L; 真空泵產(chǎn)生的真空度越小，流量計(jì)的測(cè)量誤差也越小。

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展,石油和天然氣零售業(yè)迅速發(fā)展,加油站數(shù)量越來(lái)越多,環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越受到政府和民眾的關(guān)注。為有效監(jiān)測(cè)和控制加油站在儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)過(guò)程中揮發(fā)的油氣,我國(guó)GB 20952-2007《加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定氣液比(回氣流量與加油流量的比值)范圍為1.0~1.2。因此應(yīng)在加油機(jī)回氣管路上安裝專(zhuān)用的氣體流量計(jì),對(duì)回氣流量進(jìn)行地計(jì)量,以作為計(jì)算油氣回收效果的重要依據(jù)。

目前,加油站現(xiàn)場(chǎng)使用的氣體流量計(jì)多為羅茨流量計(jì),由于對(duì)儀表的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、選型和應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)不足,面對(duì)千差萬(wàn)別的現(xiàn)場(chǎng)工況和應(yīng)用條件,有些問(wèn)題逐步暴露出來(lái),比如安裝空間不足、易堵塞等?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)氣體羅茨流量計(jì)的設(shè)計(jì)選型、儀表系數(shù)穩(wěn)定性有一定研究,對(duì)氣體渦輪流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)安裝使用有詳細(xì)介紹,僅儀表廠家對(duì)氣體羅茨流量計(jì)安裝的直管段長(zhǎng)度有合理值,對(duì)其現(xiàn)場(chǎng)使用安裝條件尚無(wú)涉及。然而,流量測(cè)量?jī)x表的安裝方式、安裝位置、真空泵選型對(duì)回氣流量的計(jì)量有至關(guān)重要的作用,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)由于安裝、使用不合理都將對(duì)回氣流量的計(jì)量造成很大的誤差。為此,研發(fā)精度測(cè)試試驗(yàn)裝置,選取兩種市場(chǎng)上應(yīng)用較為廣泛的流量計(jì)，通過(guò)相同條件下的試驗(yàn)研究，定量討論并比較不同流量計(jì)在不同安裝方式、安裝位置和真空泵類(lèi)型下，對(duì)流量計(jì)測(cè)量性能的影響。

1.加油站油氣回收在線監(jiān)測(cè)流量計(jì)簡(jiǎn)介

流量計(jì)是油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心。國(guó)外成熟的油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要采用容積式氣體羅茨流量計(jì)，與其他流量計(jì)相比，它的工作原理簡(jiǎn)單、精度高、成本低、性能穩(wěn)定、能耗低、壽命長(zhǎng)，而且輸出為脈沖信號(hào)，易于檢測(cè)，很好地滿足了油氣回收在線監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)需求。因此，國(guó)內(nèi)已安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的加油站也大多選用氣體羅茨流量計(jì)，主要有 LLQ( Z) -20、LLQ( Z) -25及 Dresser8C175 等。

筆者也采用各地環(huán)保部門(mén)進(jìn)行油氣回收系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)巡檢和驗(yàn)收時(shí)使用的氣液比測(cè)試儀———氣體羅茨流量計(jì)作為試驗(yàn)用儀表，模擬現(xiàn)場(chǎng)操作工況，對(duì)比數(shù)據(jù)采用氣液比測(cè)試儀測(cè)量值，以保證試驗(yàn)參考數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可信。

2.油氣回收在線監(jiān)測(cè)流量計(jì)安裝條件

在工程實(shí)際應(yīng)用中，由于羅茨流量計(jì)體積較大、加油機(jī)安裝空間限制及油氣回收真空泵類(lèi)型不同等使得流量計(jì)的安裝使用條件有所不同。流量計(jì)通常有水平安裝( 圖 1) 和豎直安裝( 圖 2) 兩種方式。

在工程實(shí)際中，流量計(jì)的安裝位置通常有真空泵前和真空泵后兩種，兩種安裝方式的真空度相差較大，根據(jù)氣體狀態(tài)方程 PV = nＲT，對(duì)氣體體積流量會(huì)有較大影響，需要進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償 。因此需要通過(guò)試驗(yàn)得出流量計(jì)在不同安裝位置上測(cè)量值的修正系數(shù)( 修正系數(shù)為試驗(yàn)流量計(jì)測(cè)量值與參考值的線性擬合曲線的斜率，斜率越接近 1，說(shuō)明數(shù)據(jù)越接近參考值，經(jīng)修正后測(cè)量數(shù)據(jù)更能體現(xiàn)儀表的真實(shí)性能) ，來(lái)提高儀表的測(cè)量性能。

3.試驗(yàn)

3．1 試驗(yàn)流程

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的在線監(jiān)測(cè)流量計(jì)安裝試驗(yàn)流程如圖 3 所示，模擬加油機(jī)內(nèi)部的真空泵、在線監(jiān)測(cè)裝置及管道的安裝位置等，以吸入空氣模擬回收油氣。箭頭表示回氣方向，按照氣流方向，氣液比測(cè)試儀的數(shù)字顯示屏可直觀地顯示回氣瞬時(shí)流量和平均流量，本試驗(yàn)中的讀數(shù)作為回氣流量參考值; 壓力傳感器監(jiān)測(cè)泵前后的真空度; 溫度傳感器監(jiān)測(cè)泵前后的溫度; 球閥調(diào)節(jié)流量，模擬適應(yīng)加油槍大小檔加油流速的回氣流量。試驗(yàn)中模擬管道為 12mm 的塑料管，模擬加油機(jī)內(nèi)的銅管，其中 3． 5m 長(zhǎng)的管模擬加油機(jī)立管，2m 長(zhǎng)的管模擬加油機(jī)膠管，40cm 長(zhǎng)的管模擬流量計(jì)安裝在泵前后的大概位置。油氣回收真空泵和試驗(yàn)流量計(jì)分別選用現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較為廣泛的活塞泵、滑片泵和蒼南 LLQ( Z) -20 型、Dresser8C175 型流量計(jì)。

蒼南 LLQ( Z) -20 型流量計(jì)采用高對(duì)比度液晶顯示屏，可就地顯示流量值; 而 Dresser8C175 型流量計(jì)不具有數(shù)據(jù)顯示功能。本試驗(yàn)用 NI 采集卡采集 Dresser8C175 型流量計(jì)輸出的脈沖信號(hào)，經(jīng) LabVIEW 程序進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和顯示，可直接轉(zhuǎn)為瞬時(shí)流量和累積流量從計(jì)算機(jī)上讀取。

3． 2 試驗(yàn)過(guò)程

本試驗(yàn)分別進(jìn)行流量計(jì)安裝方式、流量計(jì)安裝位置、不同真空泵對(duì)流量計(jì)計(jì)量精度影響的試驗(yàn)。將蒼南 LLQ( Z) -20 和 Dresser8C175 流量計(jì)、滑片式真空泵和活塞式真空泵分別進(jìn)行以下試驗(yàn):

a． 校準(zhǔn)壓力傳感器和溫度傳感器，按照試驗(yàn)流程圖裝配試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)流量計(jì)置于真空泵前

40cm 處; b． 將流量計(jì)水平安裝在管路中，打開(kāi)手動(dòng)球閥 1 和 2 并保持全開(kāi)狀態(tài)，檢查配電線路后，給真空泵通電;

c．  打開(kāi)氣液比測(cè)試儀開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)手動(dòng)球閥 1觀察氣液比測(cè)試儀平均流量讀數(shù)穩(wěn)定在 40L /min左右( 即加油槍大檔加油時(shí)的流速) ，保持手動(dòng)球閥 1 的開(kāi)度;

d． 將氣液比測(cè)試儀歸零，重新開(kāi)啟真空泵，在測(cè)試儀累計(jì)流量為 15 ～ 25L 時(shí)關(guān)閉真空泵，讀取并記錄測(cè)試儀和試驗(yàn)流量計(jì)的讀數(shù)，并重復(fù)測(cè)試 1 次;

e． 調(diào)節(jié)手動(dòng)球閥 1 觀察氣液比測(cè)試儀平均流量讀數(shù)穩(wěn)定在 20L /min 左右( 即加油槍小檔加油流速) ，保持手動(dòng)球閥 1 的開(kāi)度，重復(fù)步驟 d;

f． 將試驗(yàn)流量計(jì)豎直安裝，重復(fù)步驟 c ～ e; g． 將試驗(yàn)流量計(jì)置于真空泵后 40cm 處，重復(fù)步驟 b ～ f;

h． 試驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉各裝置開(kāi)關(guān)并斷電，同時(shí)將測(cè)試臺(tái)用品復(fù)位。

4.試驗(yàn)結(jié)果

兩種流量計(jì)分別記作 A、B，每個(gè)安裝位置的每種安裝方式分別做 4 次重復(fù)性試驗(yàn)，按照氣液比測(cè)試儀的參考流量對(duì)二者的讀數(shù)進(jìn)行修正，并計(jì)算修正后的 4 次讀數(shù)的總誤差( 單位 L) 。A、B

在不同安裝位置下( 真空泵前后 40cm 處) 的修正系數(shù)和誤差對(duì)比如圖 4、5 所示。A、B 在不同安裝方式下( 水平、豎直安裝) 的誤差對(duì)比如圖 6 所示。兩種流量計(jì)在不同真空泵下 ( 活塞式、滑片式) 的修正系數(shù)和誤差對(duì)比如圖 7、8 所示。

可以看出: 不同安裝位置的流量計(jì)的修正系數(shù)相差較大，安裝在泵后測(cè)得數(shù)據(jù)的修正系數(shù)更接近 1; 經(jīng)修正，流量計(jì)在真空泵前后測(cè)得的誤差均小于 0． 18L。流量計(jì)安裝位置相同時(shí)，經(jīng)修正，流量計(jì)水平安裝比豎直安裝測(cè)得的誤差小，基本小于 0． 10L，可見(jiàn)安裝方式對(duì)流量計(jì)的測(cè)量值誤差影響較小。各流量計(jì)在滑片泵下比在活塞泵下的修正系數(shù)更接近 1，即滑片泵提供的真空度較小; 流量計(jì)在滑片泵下比活塞泵下測(cè)得的誤差小。

針對(duì)加油站油氣回收在線監(jiān)測(cè)流量計(jì)的性能要求，通過(guò)試驗(yàn)定量研究流量計(jì)安裝方式、安裝位置和不同真空泵對(duì)儀表測(cè)量性能的影響。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)安裝操作，具體建議如下:

a． 安裝位置對(duì)流量計(jì)測(cè)量值影響較大，泵前真空度較大且數(shù)據(jù)非常不準(zhǔn)，因此建議將流量計(jì)安裝在泵后;

b． 若現(xiàn)場(chǎng)將流量計(jì)已安裝于泵前，則測(cè)量值應(yīng)進(jìn)行壓力系數(shù)修正，且壓力、溫度傳感器應(yīng)盡可能選用高精度產(chǎn)品;

c． 修正后水平和豎直兩種安裝方式測(cè)量值之間誤差很小，基本可以忽略，而實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)使用的羅茨流量計(jì)易堵塞，建議豎直安裝，氣體上進(jìn)下出;

d．  建議在保證一定真空度的基礎(chǔ)上，使用產(chǎn)生真空度較小且較穩(wěn)定的滑片式真空泵;

e．  氣體羅茨流量計(jì)計(jì)量腔內(nèi)易發(fā)生堵塞，在加油機(jī)內(nèi)安裝空間足夠的條件下，上游必須安裝相應(yīng)規(guī)格的過(guò)濾器并定期清洗。

5.結(jié)束語(yǔ)

筆者針對(duì)加油站現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較為廣泛的兩種流量計(jì)的 8 次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，定量分析其測(cè)量性能，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求即可得到較為滿意的結(jié)果。在時(shí)間和成本允許的條件下，應(yīng)在后續(xù)工作中盡可能選擇多種型號(hào)的流量計(jì)和真空泵進(jìn)行試驗(yàn)，并增加試驗(yàn)次數(shù)，使數(shù)據(jù)量更大、更全面，得到的修正系數(shù)也更，以便更好地研究在線監(jiān)測(cè)流量計(jì)的測(cè)量性能。試驗(yàn)結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)的選型和安裝使用具有重要的指導(dǎo)意義。