張紅亮

(滄州煉油廠計(jì)量管理處，滄州 061000)

0　引言

質(zhì)量流量計(jì)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)直接得到測(cè)量介質(zhì)的質(zhì)量；2)測(cè)量準(zhǔn)確度高；3)測(cè)量準(zhǔn)確度不受介質(zhì)物性的影響，在管輸油品、定量裝車等貿(mào)易交接計(jì)量中越來越被廣泛使用。根據(jù)《計(jì)量法》第九條強(qiáng)檢計(jì)量器具要求和JJG 1038—2008《科里奧利質(zhì)量流量計(jì)》檢定規(guī)程，用于貿(mào)易交接的質(zhì)量流量計(jì)檢定周期為1年。但在實(shí)際貿(mào)易交接過程中，為了精確計(jì)量，避免計(jì)量糾紛，貿(mào)易雙方在有效檢定期間定期校驗(yàn)。本文結(jié)合某測(cè)量原油質(zhì)量流量計(jì)，分析用體積管裝置校驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因，為避免校驗(yàn)工作中類似情況的發(fā)生提供參考。

1　質(zhì)量流量計(jì)的檢定和校驗(yàn)

1.1　檢定

JJG 1038—2008《科里奧利質(zhì)量流量計(jì)》檢定規(guī)程，其原理是用泵將水按照設(shè)定的流量首先流過被檢定的質(zhì)量流量計(jì)，然后流入稱量裝置進(jìn)行稱重(電子秤稱量)并經(jīng)修正，將質(zhì)量流量計(jì)測(cè)得的示值與稱量值進(jìn)行比對(duì)。

根據(jù)質(zhì)量流量計(jì)的量程、測(cè)量范圍，分別選最大流量、0.5倍的最大流量、0.2倍的最大流量、最小流量和最大流量5個(gè)流量點(diǎn)。然后依次按上述原理得到的電子秤質(zhì)量(修正后的)和質(zhì)量質(zhì)量流量計(jì)的累積質(zhì)量，分別代入質(zhì)量流量計(jì)誤差數(shù)學(xué)模型：

(1)

式中：Eij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定的相對(duì)誤差，%；(Qs)ij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定裝置測(cè)量的累積質(zhì)量流量，kg；Qij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量的累積質(zhì)量流量，kg。

計(jì)算出各檢定點(diǎn)質(zhì)量流量計(jì)相對(duì)誤差，根據(jù)檢定結(jié)果判定質(zhì)量流量計(jì)的合格與否。

1.2　校驗(yàn)核對(duì)

校驗(yàn)就是質(zhì)量流量計(jì)的定期(1～3個(gè)月)校驗(yàn)，或者質(zhì)疑讀數(shù)時(shí)的隨時(shí)校驗(yàn)。其方法是將被檢質(zhì)量流量計(jì)與體積管標(biāo)準(zhǔn)裝置串聯(lián)在一條管線上，當(dāng)介質(zhì)在管道中穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，在沒有泄漏等損耗情況下，相同時(shí)間內(nèi)流過體積管標(biāo)準(zhǔn)裝置的介質(zhì)質(zhì)量跟流過被檢質(zhì)量流量計(jì)的介質(zhì)質(zhì)量是相等的。由于體積管標(biāo)準(zhǔn)裝置的體積已精確得知，因此可以通過取得質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量質(zhì)量與體積管體積乘以體積管內(nèi)液體的密度即質(zhì)量比較，計(jì)算出被檢質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確度及偏差。其數(shù)學(xué)模型：

(2)

式中：VS為體積管指示值，m3；βS為體積管體膨脹系數(shù)，1/℃；tS為體積管平均溫度，℃；pS為體積管內(nèi)液體的表壓力，Pa；D為體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的內(nèi)徑，mm；ES為體積管材質(zhì)的彈性模量，Pa；e為體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的壁厚，mm；ρ為體積管標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)液體密度，kg/m3。

2　校驗(yàn)質(zhì)量流量計(jì)誤差分析

2.1　校驗(yàn)過程

2010年8月對(duì)某測(cè)量原油、準(zhǔn)確度等級(jí)0.2、量程0～400t質(zhì)量流量計(jì)，使用體積管在線校驗(yàn)，測(cè)量工況為正常管輸原油。由于體積管是檢定容積式流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置，因此檢定裝置上沒有設(shè)準(zhǔn)確度較高的在線密度計(jì)。原油采樣利用裝置現(xiàn)有的自動(dòng)采樣器，密度測(cè)量采用浮計(jì)法玻璃密度計(jì)，校驗(yàn)過程中平均密度897.6kg/m3。

校驗(yàn)過程按照J(rèn)JG 1038—2010《液體容積式流量計(jì)》檢定規(guī)程，分四個(gè)流量點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)分別校驗(yàn)了3次，將測(cè)量的數(shù)據(jù)分別代式(2)計(jì)算(計(jì)算過程略)，得到體積管處標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，與質(zhì)量流量計(jì)示值對(duì)比四個(gè)點(diǎn)的誤差見表1，每個(gè)點(diǎn)校驗(yàn)誤差均超出了該表±0.2%的基本誤差要求。為了進(jìn)一步判定該質(zhì)量流量計(jì)的校驗(yàn)結(jié)果，決定離線送檢，檢定方法采用稱量法(介質(zhì)：水)，檢定結(jié)果完全符合0.2%基本誤差要求。稱量法檢定數(shù)據(jù)見表2。

表1　體積管校驗(yàn)質(zhì)量流量計(jì)記錄

表2　稱量法檢定質(zhì)量流量計(jì)記錄

2.2　校驗(yàn)結(jié)果分析

從表2看出，質(zhì)量流量計(jì)用稱量法檢定，其最大誤差0.039%，完全符合該表基本誤差0.20%的要求。而體積管校驗(yàn)最大誤差0.653%，完全超出0.2%的基本誤差要求。從整個(gè)校驗(yàn)過程看：

1)體積管、質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)出口溫度、壓力器具按檢定規(guī)程使用0.4級(jí)壓力表和分度值0.1℃全寖式玻璃棒溫度計(jì)，整個(gè)校驗(yàn)過程嚴(yán)格按照檢定規(guī)程執(zhí)行，數(shù)據(jù)讀取規(guī)范，也就是說按式(2)修正后的體積管的體積是完全正確的。

2)原油采樣分析，采樣按SY/T 5317—2006《石油液體管線自動(dòng)取樣法》采樣，試驗(yàn)方法按GB/T 1884—2000《原油和液體石油產(chǎn)品密度實(shí)驗(yàn)室測(cè)定法》，測(cè)量結(jié)果897.6kg/m3。也就是說操作過程、測(cè)量密度值是正確的。

3)再分析式(2)產(chǎn)生校驗(yàn)誤差的原因：首先體積管的體積是給定的，只要修正沒有問題體積值應(yīng)該是正確的；其二，將體積管體積換算成質(zhì)量時(shí)體積管內(nèi)密度值測(cè)量是否正確，或樣品的代表性是否正確直接影響密度值的測(cè)量。分析輸油記錄發(fā)現(xiàn)：在校驗(yàn)第一點(diǎn)和第二點(diǎn)流量時(shí)，輸油密度低，大約在885.0kg/m3；當(dāng)校驗(yàn)第三點(diǎn)和第四點(diǎn)流量時(shí)，原油的密度發(fā)生了變化，比以前密度高，大約在902.0kg/m3。

4)由于管線原油自動(dòng)采樣器的原理是按時(shí)間比例采樣的，而不是按流量變化采樣的，因此，對(duì)于管輸不同密度、流量有差別的樣品，在相同的時(shí)間內(nèi)采得的樣品量是一樣的。而實(shí)際應(yīng)該輸油量大的采樣量也大，反之輸油量小的采樣量小，只有這樣才能保證采得的樣品具有代表性，測(cè)得的密度值才能接近真實(shí)密度。據(jù)此，按理論計(jì)算其真實(shí)密度大約ρ=(143×902+115×885)/(143+115)=894.4kg/m3，與分析密度對(duì)比誤差在0.35%，這是造成校驗(yàn)誤差大的主要原因。

5)原油是混合物，同一批管輸其組分不完全相同，因此測(cè)量原油的密度時(shí)樣品的代表性尤為重要，否則會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。

6)其他原因：1)由于質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量管徑比較細(xì)，所以壓損比較大，影響質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確度。2)質(zhì)量流量計(jì)受輸油溫度、壓力的影響。溫度影響質(zhì)量流量計(jì)可以自動(dòng)補(bǔ)償，而壓力的影響是負(fù)誤差，只能人工補(bǔ)償。誤差大小因不同型號(hào)的質(zhì)量流量計(jì)影響結(jié)果不同，大約-3.0×10-8/Pa。

2.3　質(zhì)量流量計(jì)校驗(yàn)建議

用于貿(mào)易交接的質(zhì)量流量計(jì)，由于檢定條件的限制和交接數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求，在檢定周期內(nèi)定期校驗(yàn)是完全必要的，也是貿(mào)易交接規(guī)范要求的。需要校驗(yàn)時(shí)，首先采用稱量法，其次采用容積法、標(biāo)準(zhǔn)表法。如果沒有稱量法裝置，使用體積管校驗(yàn)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：1)校驗(yàn)過程中所使用的介質(zhì)組分盡可能保持相對(duì)穩(wěn)定；2)校驗(yàn)過程中介質(zhì)的溫度變化保持相對(duì)穩(wěn)定(控制在±0.5℃)；3)壓力波動(dòng)不要太大；4)按流量采樣，分析密度值準(zhǔn)確到0.1kg/m3；5)有條件的，在體積管安裝在線高準(zhǔn)確度密度計(jì)；6)分流量點(diǎn)單獨(dú)采樣分析密度，避免取平均密度造成誤差。

3　小結(jié)

隨著人們對(duì)貿(mào)易計(jì)量的重視，交接數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性成為關(guān)注的焦點(diǎn)。計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否直接與計(jì)量器具的運(yùn)行有關(guān)，要保證質(zhì)量流量計(jì)良好運(yùn)行，除了定期檢定外還要定期校驗(yàn)核對(duì)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正，避免發(fā)生計(jì)量糾紛。本文分析了體積管校驗(yàn)原油流量計(jì)產(chǎn)生誤差的原因，提出了改進(jìn)建議，可為類似的校驗(yàn)提供拋磚引玉的作用。

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