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        檢測(cè)開(kāi)關(guān)對(duì)體積管標(biāo)準(zhǔn)容積值的影響分析

        2015-06-09 23:29:02孟祥波高素然
        計(jì)量技術(shù) 2015年1期
        關(guān)鍵詞:深度標(biāo)準(zhǔn)分析

        王 杰 孟祥波 高素然 郭 靜

        (1.國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站東營(yíng)分站,東營(yíng) 257000;2.中石化勝利油田分公司油氣集輸總廠,東營(yíng) 257000)

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        檢測(cè)開(kāi)關(guān)對(duì)體積管標(biāo)準(zhǔn)容積值的影響分析

        王 杰1孟祥波1高素然1郭 靜2

        (1.國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站東營(yíng)分站,東營(yíng) 257000;2.中石化勝利油田分公司油氣集輸總廠,東營(yíng) 257000)

        通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型分析了體積管檢測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭位置發(fā)生變化時(shí)對(duì)單向型體積管及雙向型體積管標(biāo)準(zhǔn)容積值的影響,為體積管現(xiàn)場(chǎng)檢定過(guò)程中遇到類似情況時(shí)提供了分析依據(jù)。

        體積管;檢測(cè)開(kāi)關(guān);標(biāo)準(zhǔn)容積值

        0 引言

        體積管作為流量計(jì)檢定的標(biāo)準(zhǔn)裝置,確保體積管標(biāo)準(zhǔn)容積值的準(zhǔn)確性是十分重要的。所以在JJG 209—2010《體積管》檢定規(guī)程中要求體積管檢定周期為3年,并對(duì)體積管的重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性作了相應(yīng)的要求。體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積值是指體積管兩個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)之間的容積段在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(20℃,101.325kPa)下的容積[1],其確定方法是體積管的置換器在液體推動(dòng)下,以一定的速度先后觸發(fā)兩個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí),將置換出的液體導(dǎo)進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi),由標(biāo)準(zhǔn)器的指示值經(jīng)換算求得體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積值。所以,當(dāng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭深度發(fā)生變化時(shí),置換器觸發(fā)檢測(cè)開(kāi)關(guān)的時(shí)間隨之變化,這將會(huì)對(duì)體積管的標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生一定的影響,但具體是如何影響的卻研究相對(duì)較少,本文基于此問(wèn)題,通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型對(duì)單向型及雙向型體積管進(jìn)行了分析。

        1 數(shù)學(xué)模型的建立

        一套理想體積管具有以下假設(shè):

        1)基準(zhǔn)管段內(nèi)徑一致,檢測(cè)開(kāi)關(guān)安裝位置位于體積管基準(zhǔn)直管段的垂直軸線上;

        2)兩個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)的響應(yīng)時(shí)間相等,且觸頭的深度相等;

        3)檢測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭深度固定后,置換器與觸頭發(fā)生碰撞的位置相同;

        4)體積管置換器為一理想球體,不與基準(zhǔn)管段內(nèi)徑接觸的膠球前后部分,其上任一圓截面中心與基準(zhǔn)管內(nèi)徑中心線重合,且對(duì)稱[2];

        5)介質(zhì)推動(dòng)置換器運(yùn)動(dòng)時(shí)介質(zhì)無(wú)漏失。

        假設(shè)一個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)的觸頭深度從h1變化到h2時(shí),則置換器在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中觸發(fā)檢測(cè)開(kāi)關(guān)的位置將相應(yīng)發(fā)生變化,變化的距離設(shè)為Δx,其等效示意圖如圖1所示。

        圖1 置換器觸發(fā)檢測(cè)開(kāi)關(guān)示意圖

        根據(jù)圖中所示關(guān)系得出:

        式中:R為置換器半徑,mm;D為體積管基準(zhǔn)直管段直徑,mm。

        由于置換器直徑和標(biāo)準(zhǔn)段管徑近似相等,則Δx可簡(jiǎn)化為:

        則體積管容積值的變化量為:

        (1)

        2 結(jié)果分析

        2.1 單向型體積管結(jié)果分析

        單向型體積管是指其置換器只能在體積管內(nèi)沿著給定的方向運(yùn)行[1],如圖2所示,即置換器觸發(fā)檢測(cè)開(kāi)關(guān)Ⅰ時(shí)對(duì)體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積開(kāi)始計(jì)量,觸發(fā)檢測(cè)開(kāi)關(guān)Ⅱ時(shí)結(jié)束。

        情況1:如果檢測(cè)開(kāi)關(guān)Ⅰ的觸頭深度從h1增加到h2,檢測(cè)開(kāi)關(guān)Ⅱ觸頭位置保持不變,則體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積值變大,增加值為ΔV。

        情況2:如果檢測(cè)開(kāi)關(guān)Ⅰ觸頭位置保持不變,檢測(cè)開(kāi)關(guān)Ⅱ的觸頭深度從h1增加到h2,則體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積值將變小,減小值為ΔV。

        情況3:如果檢測(cè)開(kāi)關(guān)Ⅰ和Ⅱ的觸頭深度同時(shí)增加相應(yīng)的距離,則體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積值將保持不變。

        以體積管內(nèi)徑為300mm,標(biāo)準(zhǔn)容積值為3000L的單向體積管為例,假設(shè)兩個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭初始深度為h1=1mm,當(dāng)h2=2mm時(shí),則情況1和情況2引起的體積管容積值的變化量約為0.5L,占總體積的0.0167%。

        圖2 單向型體積管示意圖

        2.2 雙向體積管結(jié)果分析

        雙向型體積管是其置換器在體積管內(nèi)作往返運(yùn)行[3],并且以置換器在標(biāo)準(zhǔn)容積段內(nèi)所置換出來(lái)的液體體積,換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,作為體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積值V0,如圖3所示。由于理想的雙向體積管是對(duì)稱的,假設(shè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)Ⅰ觸頭深度增加,檢測(cè)開(kāi)關(guān)Ⅱ保持不變,則理論上體積管的檢定結(jié)果應(yīng)該是:

        V反=V0-ΔV

        (2)

        V正=V0+ΔV

        (3)

        體積管的標(biāo)準(zhǔn)值為(2)、(3)兩式之和,理論上體積管的標(biāo)準(zhǔn)值將保持不變,但正反兩個(gè)行程之差為2ΔV。但實(shí)際檢定中會(huì)出現(xiàn)一定的偏差,這是由于置換器每次接觸到檢測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)狀態(tài)不同和體積管溫度、壓力的變化等因素引起的。同樣以2.1中的例子來(lái)講,雙向體積管的正、反行程之差約為1L。在雙向體積管實(shí)際檢定過(guò)程中,如果發(fā)現(xiàn)體積管正、反行程之差較大,且體積管四通閥不漏的情況下,首先應(yīng)該考慮的檢測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭深度不一致的問(wèn)題。

        以某輸油處Smith雙向體積管為例,結(jié)果如表1所示。

        表1 檢測(cè)開(kāi)關(guān)調(diào)整前后體積管標(biāo)準(zhǔn) 容積值變化表 L

        從表1可以看出,調(diào)整前體積管正、反行程之差為4.8883L,差值較大。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)分析后,判定為檢測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭深度不一致,調(diào)整后正、反行程之差為1.5936L,結(jié)果明顯變好。體積管的總體積發(fā)生變化,這是由于現(xiàn)場(chǎng)條件不可能完全與理論一致。

        圖3 雙向型體積管示意圖

        3 結(jié)論及建議

        1)單向型體積管的檢測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭插入深度不一致時(shí)影響其標(biāo)準(zhǔn)容積值,若在實(shí)際檢定中,體積管的復(fù)現(xiàn)性較差,在排除其他因素的情況下[4],應(yīng)考慮檢測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭位置是否發(fā)生了變化。

        2)理論上檢測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭位置不影響雙向型體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積值,只影響雙向體積管正、反行程的體積值,在實(shí)際檢定中若發(fā)現(xiàn)正、反行程體積值差異較大時(shí),在排除其他影響因素下,應(yīng)考慮檢測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭插入深度是否一致。

        [1] JJG 209—2010體積管檢定規(guī)程

        [2] 孫旭,徐士敬,等.檢測(cè)開(kāi)關(guān)不影響雙向體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積值——論雙向型球式體積管的特殊應(yīng)用[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2000,16(11):19-20

        [3] 王志學(xué).提高體積管檢定的成功率[J].計(jì)量技術(shù),2001(2)

        [4] 孟祥波.體積管檢測(cè)開(kāi)關(guān)故障原因分析[J].計(jì)量技術(shù),2010(5)

        10.3969/j.issn.1000-0771.2015.1.21

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