目前,國內散裝油貿易計量普遍采用動態計量。大型路口常用的流量計有腰輪流量計和金屬刮刀流量計。
隨著技術的發展,近年來,刮板式流量計以其獨特的結構優勢、特殊的運動軌跡和優異的性能指標贏得了用戶的青睞,雖然價格昂貴,但基於其較高的性價比。目前國內大原油接口處已基本取消原有腰輪流量計(羅茨流量計),商品原油計量多采用進口史密斯金屬刮刀流量計。
再優秀的流量計,運行壹段時間後,由於其機械性能和介質條件的變化,計量腔的容積也會發生變化。如果精度自然出現不同程度的變化,即基本誤差漂移,則需要重新驗證。
雙向標準體積管流量計在線檢定過程
雙向標準體積管在線檢定的工作原理
標準體積管的兩個檢測開關之間的壹段均勻光滑的鋼管,壹般稱為標準段(其體積是壹定的),作為標準量規。管內放入壹個耐油、耐磨、有壹定余度和彈性的橡膠球作為校驗球,可以隨油流同步運動。在檢定過程中,油流推動檢定球運動。當檢定球觸碰到體積管上的第壹檢測開關時,控制系統發出信號觸發流量計的脈沖計數器工作,當檢定球經過第二檢測開關時,信號再次被觸發,流量計的脈沖計數器停止計數。通過測量球在兩個檢測開關之間運行的時間,可以獲得在此期間通過流量計的流量。因為標準管段的體積是已知的,所以通過比較計算兩者的差值就可以得到流量計的誤差。
驗證程序
(1)驗證過程
用檢定流量代替原來的計量流量,打開流量計入口閥、校準閥和體積管出口閥,關閉流量計計量出口閥,形成循環檢定系統。
(2)行走試驗
啟動控制系統,進行通球試驗,檢查標準體積管校準系統是否正常,並排氣。壹切正常後,將校準球放在檢定的初始位置,使體積管處於檢定準備狀態。
(3)確定驗證點
根據流量計的流量範圍和常用工作流程,選擇檢定點。通常必須選擇流量的上下限,覆蓋普通流量,總流量點不少於5個。因為每個交點的流量計壹般長期運行在固定的流量範圍內,所以檢定點是流量範圍均勻分布的三個點。相同工況下每個流量點的校驗次數不少於3次。壹般實際工作中三次服用即可滿足技術要求。
(4)驗證方法
檢定時,可采用從小流量到大流量或從大流量到小流量的單向全檢定,也可采用往返全檢定。但筆者認為從大流量到小流量的方法更好,可以通過大流量將標定閥和容積管之間管壁上可能存在的油層沖走,達到溫度平衡,盡快進入正式檢定狀態。
(5)驗證
根據選定的流量點、確定的檢定次數和檢定方法對流量計進行檢定。檢定時,應取得完整準確的檢定數據,包括流量計的脈沖數、流量計和體積管的溫度和壓力。與壓力相比,溫度對檢定結果的影響更大,因此溫度讀數必須準確。檢定過程中壓力變化比溫度變化快,應先讀取壓力,再讀取溫度。
3核查數據處理及誤差和系數的確定
計算t℃時體積管標準截面的實際體積Vt
vt = v 20[1+(D/Ene)Ps][1+βs(ts-20℃)
式中:V20為標準體積管在20℃和20℃時的標準體積,m3;Ps為體積管進出口的平均表壓,Pa;d是標準體積管的內徑,mm;e為標準體積管的壁厚,mm;En為標準體積管鋼材的彈性模量,pa;βs為標準體積管道鋼的膨脹系數,℃-1;Ts是標準體積管中介質的平均溫度,℃。
將Vt換算成流量計條件下的流量值Qs。
QS = Vt[1+β(TM-ts)][1-F(pm-PS)]
式中:Qs為標準管段實際值換算成流量計檢定實際值的累計流量實際值,m3;β為原油的液體膨脹系數(參考油體積溫度系數表),℃-1;Tm為流量計出口處的液體溫度,℃;Ts是原油在標準體積管道處的平均溫度,℃;Pm是流量計處的表壓,Pa;Ps是標準體積管道的平均壓力,Pa;f是原油的液體壓縮系數,kPa-1。也可以通過查找碳氫化合物壓縮系數表來獲得。
流量計基本誤差的計算
(1)流量計各檢定點的相對指示誤差。
Em=[(Qm- Qs)/Qs]×100%
式中:Qm為流量計在檢定時間內累計流量的指示值,m3;Qs為檢定時間內體積管的累計流量,m3;Em為檢定點的相對示值誤差,%。
Qm=K N
式中:k為流量計的儀表系數,m3/脈沖數;n是檢定時間內流量計脈沖的數量。
(2)流量計各流量點的相對基本誤差
E=(E2m max+ E2s)1/2≈Em max
式中:Em max為各檢定點的最大相對示值誤差,%;Es是器件誤差。如果Es值不超過被檢定流量計基本誤差的1/3,可以忽略不計。
流量計的重復性計算
(1)每個驗證點的可重復性
(如果測量次數小於10,可以用極差法計算。)
Eri=[(Emi)max- (Emt)min]/dn
式中:(Emi)max為流量計I檢定點的最大示值誤差;最小流量計第I個檢定點的最小示值誤差;Eri是驗證點的重復性;Dn是極差法的系數,與測量次數有關。如下表1所示。
表1範圍系數dn數值表
測量次數n範圍系數dn測量次數n範圍系數dn
2 7
3 8
4 9
5 10
六
(2)流量計重復性的測定
Er=(Eri)max
其中:(Eri)max是驗證點的最大重復性誤差。即取每壹點的最大重復性誤差值作為流量計的重復性表征值。
流量計系數的計算
流量計系數(儀表系數)是表征流量計正負偏差方向和程度的重要參數。壹般用MF表示:
MF=Qs/Qm
式中:Qs為體積管標準段的實際體積Vt換算成流量計的累計流量的實際值,m3;Qm為流量計在檢定時間內的累計流量,m3。
因為流量計的基本誤差為E=(Qm- Qs)/Qs,所以流量計系數與基本誤差的關系為MF=1-E或E=1-MF。對於階段流量計,其系數應≥MF≥,為合格。
4流量計誤差調整
(1)檢定時如發現流量計誤差超標或遠離零點,應及時調整。
(2)保證各流量點的基本誤差在允許的基本誤差範圍內,並盡可能調整到接近零。
(3)交易雙方采用流量計基本誤差法進行交接的,應根據流量計使用中誤差漂移的慣性或方向進行調整。
(4)壹般來說,流量計運行壹段時間後,由於磨損,泄漏量增加,可能使流量計的誤差曲線負移;但如果原油含蠟量高,或者粘度增大,溫度降低,誤差曲線可能會正向偏移。
(5)如果交易雙方采用流量計系數補償法進行交接,可將流量計誤差曲線調整到允許誤差範圍內。根據各流量計在各流量點的基本誤差和運行時間,雙方計算補償金額,多補少補。為了避免大量補償,最好根據流量計誤差曲線負向或正向漂移的慣性程度,利用儀表差調整到相應的位置。
5溫差對檢定結果有影響。
檢定的原則是檢定溫度應與流量計平時的工作溫度壹致。如果周期檢定時的溫度與流量計平時的實際工作溫度相差較大,就會影響檢定結果,進而影響原油補給量,容易引起雙方的計量糾紛。許多理論計算和驗證表明,有壹定的規律可循。校準溫度每升高(降低)3℃,流量計系數將受到約%的影響。具體來說,如果檢定溫度高於流量計的正常工作溫度,則流量計系數增加,誤差變為負值,按此計算乙方受損。同樣,如果檢定溫度低於流量計的正常工作溫度,則流量計系數減小,誤差趨於正值,據此計算賠償金額,甲方受損。根據3個月的檢定周期,該流量計的平均工作溫度為℃,商品原油為70×104m3,其他條件不變。隨著溫度的升高,流量計系數增大。根據實際℃檢定和流量計系數,正常情況下,甲方應彌補乙方63m3的油虧,但在℃檢定時,甲方油虧增加到133m3。但在℃檢定時,乙方應改為向甲方補足7m3的油差,在℃檢定時甚至向甲方補足77m3,最大差額為140m3。壹般用於大原油交接的流量計有5~8只,1年已檢定4次。雙方賠償總額約4000m3,價值約700萬元。
6結論和建議
大型原油輸送計量點,由於每天計量的商品原油量巨大,流量計的檢定尤為重要,可謂百萬分之壹的錯誤。雙方應遵循公平、公正、合理、合法的原則,發揮標準體積管在線真實液體檢定的優勢,忠實恪守企業信譽,執行計量法律法規。由於實際中溫度的影響,要求流量計的校準溫度應與流量計的正常工作溫度相同或接近。對於可操作性,經雙方協商,可量化為流量計前壹檢定周期的平均溫度作為檢定溫度,避免溫差給流量計檢定結果帶來較大誤差,造成補油量失真,給壹方造成經濟損失。