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質量流量計在船舶供油領域的應用
發布時間:2021-6-24 08:46:24

0引言
  作為一種先進的油品計量器具,質量流量計在船舶供油領域的應用越來越廣泛。質量流量計最初僅安裝在大型航運公司的船上,主要用于核實接收燃油的數量和監控船舶自用燃油的消耗數量。在大型航運公司的要求和呼吁下,供油公司逐漸開始使用質量流量計作為貿易交接計量器具。
  作為全球供油量最大的船舶供油港口,新加坡為改變混亂的供油市場環境,維護新加坡供油市場誠信的品牌形象,在2017年1月1日率先強制使用質量流量計用于油品貿易交接。質量流量計的應用規范新加坡市場的油品計量行為,贏得廣大航運公司的高度認可,維護新加坡地區供油公司的品牌信譽,提升新加坡地區的供油數量,也鞏固新加坡在全球船供油行業的龍頭地位。
目前,我國大型船供油公司已開始將質量流量計用于油品貿易交接,其中中國船舶燃料有限責任公司(以下簡稱“中國船燃”)在自有船舶安裝10臺質量流量計,在外租船舶安裝1臺質量流量計,是國內第一家將質量流量計用于船用燃油貿易交接的公司。
1分類
  質量流量計分為直接式質量流量計和間接式質量流量計2種:直接式質量流量計依靠測量某些與質量流量直接相關的量(如動量、科里奧利力等參數),進而直接測出質量流量值;間接式質量流量計分別測量流體的密度值和體積流量,然后將兩者相乘,間接得到質量流量值。目前,船舶使用的質量流量計絕大多數是科里奧利質量流量計,本文提到的質量流量計特指科里奧利質量流量計。
2工作原理
  質量流量計測量質量的工作原理是牛頓第二定律,即F=ma。當流體在振動管中流動時,將產生與質量流量成正比的科里奧利力,用2mv×ω表示。
  以U形質量流量計為例,其工作原理(見圖1)是:質量流量計的測量管在電磁驅動下,以固有頻率振動,振動方向與流體流動方向垂直(相當于流體處于轉動參考系內),此時流體產生科里奧利力。由于U形管內流體的流進與流出方向相反,因此流體分別所受的科里奧利力方向相反。2個方向相反的作用力引起測量管扭曲,其扭曲程度與流體的質量流量成正比,見圖2。
U形質量流量計工作原理圖示 
  當U形管內無流體流過時,振動管不產生扭曲,振動管兩側電磁信號檢測器檢測到的信號是同相位的,見圖3a;當U形管內有流體流過時,振動管在力矩作用下產生扭曲,2個檢測器間將存在相位差,見圖3b。用變送器測量左、右檢測信號之間的滯后時間,將這個時間差乘以流量標定因數,就可確定質量流量。因此,質量流量越大,扭曲越大,也即相位差越大。
 
3優勢
3.1計量準確度高
  質量流量計利用科里奧利力效應直接測量質量流量來計算油品交接質量,因此測量結果不受油品密度和溫度的影響。目前,船舶供油實際使用的質量流量計測量水介質的準確度可達到0.1%,質量流量計系統的測量不確定度可達到0.5%。傳統船舶手工計量需要通過測量油品液位高度、油品溫度和船舶吃水差等,并通過艙容表計算得到油品體積,再乘以油品密度,最后得到油品質量。這其中影響手工量艙計量結果的因素較多,實際計量過程中人為因素導致最后計量結果偏差較大,甚至存在惡意克扣燃油的風險。因此,質量流量計在測量準確度和穩定性方面優于傳統手工計量法。
3.2計量交接時間短
  當使用質量流量計計量油品數量時,供應規定.的油品數量、打印供油票據并簽署供油憑證后即可完成整個供油計量過程。使用傳統手工計量法計量油品數量時,在供應規定的油品數量后,還需要測量船舶各貨油艙剩余燃油的油品液位高度、油品溫度和船舶吃水差,并對照船舶艙容表計算,后續計量和計算過程耗時約2h。因此,用質量流量計的計量方式可以提高計量效率,節約供受油雙方的時間成本,有效提高船舶的周轉率。
3.3計量交接過程透明
  質量流量計系統電腦記載的供油數據和供油曲線圖可以完整地記錄和表征整個供油過程的實際情況,包括供油過程中的油品溫度、密度、質量流量和含氣量的實時變化情況。如供油船存在惡意打氣行為,可以通過供油曲線的含氣量指標變化情況直接判斷;如供油船存在惡意打水行為,可以通過供油曲線的密度變化情況直接判斷。供油的操作過程可以通過質量流量的變化和對應時間判斷供油船換艙或中途停泵等操作,有利于過程追溯,使得整個加油過程更加透明。
3.4計量爭議數量少.
  根據新加坡供油市場的使用經驗,質量流量計的使用大幅降低新加坡市場的計量爭議率。根據2017年的統計數據,中國船燃使用質量流量計用于供油交接共計133單,未出現1次供油計量爭議。因此,質量流量計對降低計量爭議起到非常重要的作用,對提升供油公司品牌信譽有積極作用。
4面臨的挑戰
4.1檢定困難
  質量流量計作為貿易交接的計量器具,根據中國計量法的要求,為保障質量流量計計量的準確性、一致性、溯源性和法制性,需要將質量流量計定期檢定。
  目前,國內質量流量計的檢定難度較大:(1)作為新興的計量器具,在國內能夠檢定用于船舶的大口徑質量流量計的計量機構較少,無法實現就近檢定;(2)對船舶來說,拆表送檢的檢定模式難度較大。由于檢定周期長,增加質量流量計的損壞風險,制約質量流量計檢定的可執行性。
  國外的量值溯源體系與國內不同,國外對質量流量計的校準采用現場認證的方式,實現相對容易,船舶更傾向采用現場認證的方式。目前,國際船舶供油市場普遍采用的質量流量計認證方式有2種:(1)歐盟、中國香港等地區普遍使用MID認證;(2)新加坡海事及港務管理局強制使用MPA認證。其中,MID認證應用最早,MPA認證是在MID認證基礎_上的進一步完善,重點加強政府的監管。
4.2安裝成本較高
  當前市場上穩定性較高的質量流量計生產商(如EMERSON、E+H)都屬于外資企業,保障質量流量計準確性的防振和平衡核心技術被外國企業壟斷,國產質量流量計的技術還無法完全滿足貿易交接的要求.因此質量流量計的安裝成本較高,對小型船供油公司的壓力較大。
  如果模仿新加坡,采用政府補貼強制推廣使用的方式,政府的一次性投入壓力也較大,因此當前我國僅鼓勵船舶供油交接使用質量流量計,尚未強制推廣。
4.3船員的操作水平要求較高
  質量流量計作為--種新興的計量交接器具,其操作界面為全英文,船員需要專業人員的指導。在加油過程中,對泵速的控制和換艙的操作要求較高,否則無法滿足質量流量計認證的精度要求,從而出現不合格的供油票據。
同樣1臺質量流量計系統,操作經驗豐富的人員可以大幅減少計量過程的含氣量,保障質量流量計滿管計量,進而提高質量流量計的計量準確度,降低計量誤差。
5結束語
  質量流量計將是船舶供油行業計量器具的發展方向。雖然在我國船供油行業仍屬于普及推廣階段,但隨著質量流量計技術的發展,船舶客戶對質量流量計的認識日益提高,在船供油行業的使用率將不斷提高,從而增強供油商與客戶之間的信任度。

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