检定温度对流量计系数及补差量的影响及补救措施

检定温度对流量计系数及补差量的影响及补救措施

1 问题的提出 目前国内大宗石油贸易计量一般采用动态计量的方式。在大型交接点常用的流量仪表有腰轮流量计和金属刮板流量计等容积式流量计。 随着技术的进步，近年来刮板式流量计以其独特的结构优势，特殊的运动轨迹，优异的性能指标，尽管价格不菲，但基于其较高的性价比，仍赢得用户青睐。目前在国内大型原油交接口已基本取消了原来的腰轮流量计（罗茨流量计），多采用进口Smith金属刮板流量计用于商品原油的计量。 无论性能怎样优良的流量计，在运行一段时间后，由于其机械性能、介质情况的变化都会引起计量腔的容积改变。精度自然发生不同程度的变化，即基本误差产生漂移，就需要进行重新检定。 2 双向标准体积管在线检定流量计过程 2.1 双向标准体积管在线检定的工作原理 利用标准体积管的两个检测开关之间的一段均匀光滑钢管，一般称之为标准段（其体积是一定的），作为标准量器。管内放入一个耐油、耐磨、具一定盈量和弹性的橡胶球，作为检定球，该球能随油流同步运动。检定过程中，油流推动检定球运动，当检定球触动体积管上第一个检测开关时，控制系统发出信号，触发被检流量计脉冲计数器工作，又当球通过第二个检测开关时，再次触发信号，流量计脉冲计数器停止计数。测量球在两个检测开关之间运行的时间，就得到这个时间内通过流量计的流量。因为标准段的体积已知，比较计算二者之间的差值就得到流量计的误差。 2.2 检定程序 （1）检定流程 将原计量流程换成检定流程，打开流量计进口阀、标定阀、体积管出口阀，关闭流量计计量出口阀，构成循环检定系统。 （2）走球试验 启动控制系统，走球试验，检查标准体积管检定系统是否正常，并进行排气。一切正常后，将标定球置于检定初始位置，使体积管处于检定的准备状态。 （3）确定检定点 根据流量计的流量范围、常用工作流量来选定检定点。通常流量的上、下限必须选取，常用流量应覆盖，总的流量点不少于5个。由于各交接点的流量计一般长期在固定的流量范围运行，因此，检定点为其流量范围均匀分布的3个点。每个流量点同工况检定次数不少于3次。实际工作中一般取3次，就可满足技术要求。 （4）检定方法 检定时，可采用从小流量到大流量或从大流量到小流量的单向全程检定，也可以采用往返全程检定。但笔者认为从大流量到小流量的方法较好，可以利用大流量冲刷掉标定阀到体积管之间管壁上可能的死油层，达到温度平衡，及早进入正式检定状态。 （5）检定 按照选定的流量点和确定的检定次数以及检定方法对流量计进行检定。检定时应取全、取准检定数据，包括流量计的脉冲数、流量计和体积管的温度和压力。与压力相比，温度对检定结果影响较大，温度读数一定要准确。检定过程中压力变化比温度快，因此应先读取压力，再读取温度。 3 检定数据处理及误差、系数的确定 3.1 计算t℃下体积管标准段实际体积Vt Vt=V20[1+（D/Ene）·Ps]·[1+βs（ts- 20℃）] 式中：V20为标准体积管在20℃和101.325kPa时的标准体积，m3；ps为体积管进出口表压力平均值，Pa；D为标准体积管内径，mm；e为标准体积管壁厚，mm；En为标准体积管钢材弹性模量，Pa；βs为标准体积管钢材体膨胀系数，℃-1；ts为标准体积管内介质温度平均值，℃。 3.2 将Vt换算到流量计条件下的流量值Qs Qs=Vt[1+β（tm- ts）]·[1-F（pm- ps）] 式中：Qs为标准管段实际值换算到流量计检定条件下的累计流量实际值，m3；β为原油液体膨胀系数（查石油体积温度系数表），℃-1；tm为流量计出口处液体温度值，℃；ts为标准体积管处原油平均温度，℃；pm为流量计处表压力值，Pa；Ps为标准体积管处压力平均值，Pa；F为原油液体压缩系数，kPa-1。查烃压缩系数表也可得到。 3.3 流量计基本误差计算 （1）流量计各检定点各次检定的相对示值误差 Em=[（Qm- Qs）/Qs]×100% 式中：Qm为检定时间内流量计累计流量示值，m3；Qs为检定时间内体积管的累计流量，m3；Em为检定点的相对示值误差，%。 Qm=K·N 式中：K为流量计仪表系数，m3/脉冲数；N为检定时间内流量计脉冲数。 （2）流量计各流量点的相对基本误差 E=（E2m max+ E2s）1/2≈Em max 式中：Em max为各检定点各次检定相对示值误差的最大值，%；Es为装置误差，如果Es值不超过被检定流量计基本误差的1/3，可忽略不计。 3.4 流量计的重复性计算 （1）各检定点的重复性
（测量次数少于10次可用极差法计算） Eri=[（Emi）max- （Emt）min]/dn 式中： （Emi）max为流量计第i检定点的最大示值误差；（Emi）min流量计第i检定点的最小示值误差；Eri为检定点的重复性；dn为极差法系数，与测量次数有关。如下表1所示。 表1 极差法系数dn数值表测量次数n 极差系数dn 测量次数n 极差系数dn
2 1.13 7 2.70
3 1.69 8 2.85
4 2.06 9 2.97
5 2.33 10 3.08
6 2.53
（2）流量计重复性确定 Er=（Eri）max 式中：（Eri）max为检定点重复性误差最大值。即取各点中最大重复性误差值作为该流量计的重复性表征值。 3.5 流量计系数的计算 流量计系数（仪表系数）是表征流量计正负偏差方向及程度的重要参数。一般用MF表示： MF=Qs/Qm 式中：Qs为体积管标准段处实际体积Vt换算到流量计处的累计流量实际值，m3；Qm为检定时间内流量计累计流量，m3。 由于流量计基本误差E=（Qm- Qs）/Qs，因此流量计系数与基本误差之间的关系为MF=1-E或E=1-MF。对于0.2级流量计，其系数应在1.002≥MF≥0.998之间，为合格。 4 流量计误差调整 （1）检定时如发现流量计误差超标或距零位较远，应及时调整。
（2）保证各流量点基本误差在允许基本误差范围内为原则，并尽可能地靠近零位进行调整。
（3）如果贸易双方采用流量计基本误差法进行交接，应根据流量计使用中误差漂移的惯性或方向进行调整。
（4）一般而言，流量计在运行一段时间后，因磨损造成漏失量增加，可能使流量计误差曲线向负偏移；但如果原油含蜡较高，或粘度增加，温度降低，这时误差曲线可能正向偏移。
（5）如果贸易双方采用流量计系数补量法进行交接，将流量计误差曲线调整到误差允许范围即可。双方根据各流量计在各流量点下的基本误差及运行时间，算出补差量，多退少补。为了避免补差量较大，最好根据流量计误差曲线负向或正向漂移的惯性程度，利用器差反向调整至相应位置即可。 5 温度差异对检定结果产生影响 检定的原则是要求检定温度应与平时流量计工作温度一致，如果周期检定时温度与流量计平时运行实际温度差别较大，会影响检定结果，进而影响原油补差量，易造成双方计量纠纷。多次理论计算及验证表明，确有规律可循。检定温度每增加（降低）3℃，可影响流量计系数0.01%左右。具体而言，如果检定温度比流量计平时运行温度高，则流量计系数增大，误差趋负，按此计算补差量乙方受损；同样，如果检定温度比流量计平时运行温度低，则流量计系数减小，误差趋正，据此计算补差量甲方受损。按3个月检定周期内，此流量计平均运行温度在41.8℃，计量商品原油70×104m3，其它条件不变。随着温度增加，流量计系数随之增大。如按实际41.8℃检定，流量计系数0.99991计，正常情况是，甲方应补乙方差量油63m3，而在38.8℃时检定，甲方补差量增大为133m3。但如在44.8℃下检定时，乙方反而应补甲方油差量7m3，在47.8℃下检定，乙方甚至应补甲方77m3，与实际最多相差140m3。用于大型原油交接的流量计一般在5~8台，1年检定4次，双方补差总量在4000m3左右，价值人民币约700万元。 6 结论和建议 大型原油交接计量点，由于每日计量商品原油数量巨大，流量计检定工作，尤为重要，可谓谬之毫厘，失之百万。双方应遵循公平、公正、合理、合法的原则，切实发挥标准体积管在线实液检定的优势，诚守企业信誉，执行计量法规。由于实际中存在温度的影响作用，因此要求流量计检定温度应与流量计平时运行温度一致或接近。为具操作性，双方协商后，可量化为流量计在前一检定周期运行的平均温度作为此次检定温度，以避免温度差异给流量计检定结果带来较大的误差，从而造成补差油量的失真，造成一方经济损失。