龔中偉，王云嶺，張勁東

1.中國石化江蘇油田分公司采油一廠 （江蘇 揚州 225265）

2.中國石化江蘇油田分公司安全環(huán)保處 （江蘇 揚州 225200）

0 引言

車載式體積管是原油外輸流量計重要的量值溯源標(biāo)準(zhǔn)器。通過實施在線實流檢定，避免流量計離線檢定因裝卸、運輸產(chǎn)生的震動和損壞風(fēng)險，消除溫度、壓力、流量、黏度和密度等介質(zhì)差異產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，確保流量計準(zhǔn)確度優(yōu)于±0.2%。

江蘇油田雖然產(chǎn)量規(guī)模小，但地處水網(wǎng)地區(qū)，地域分散，輸油管網(wǎng)無法連片，生產(chǎn)原油就近處置銷售。在揚、泰、淮等3市5縣分布8個原油集輸站共18臺外輸流量計，按照GB/T 9109.1—2010《原油動態(tài)計量 一般原則》［1］，配備一臺車載式體積管（以下簡稱體積管）實施實流檢定。2015年由于一臺體積管出現(xiàn)四通閥故障和標(biāo)準(zhǔn)管段涂層脫落，重復(fù)性超過0.02%，且接近資產(chǎn)報廢。為實施流量計在線檢定，對外租賃體積管費用40萬元/年，為節(jié)省裝備投資，因此決定訂制新體積管，以滿足生產(chǎn)需要。

1 整體設(shè)計和加工

經(jīng)過市場調(diào)研，依據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)、工藝先進，經(jīng)濟合理、質(zhì)量可靠的原則，編制了《車載式雙向體積管技術(shù)規(guī)格書》，以指導(dǎo)新體積管的建造和采購。

1）按照GB/T 17286.2—2016《液態(tài)烴動態(tài)測量體積計量流量計檢定系統(tǒng) 第2部分：體積管》［2］規(guī)定的一組檢定脈沖數(shù)不少于10 000個，置換球運行速度≤3 m/s要求；依據(jù)檢定介質(zhì)為原油，最大流量＜200 m3/h，壓力＜2.5 MPa等運行參數(shù)，最終確定體積管標(biāo)準(zhǔn)管段長度為20 m，容積0.98 m3，直徑250 mm。體積管結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 體積管結(jié)構(gòu)示意圖

2）整體制作撬裝折疊式，尺寸符合車輛運輸要求，在聯(lián)盟莊集輸站庫房建造一個軌道式活動平臺（圖2），通過牽引裝置移動，再用吊車對體積管實施裝卸作業(yè)。雖然工作量較大，但節(jié)省了車輛配置和維護費用。

圖2 軌道式移動平臺

2 關(guān)鍵部件工藝和檢定方案選型設(shè)計

1）四通換向閥和檢測開關(guān)。換向閥是體積管的核心部件，不僅要消除閥芯換向坐標(biāo)偏移和漏失，還要避免換向時產(chǎn)生水擊、壓降和震動。根據(jù)之前電動換向閥存在密封時間不好控制、閥芯密封圈與閥體容易擠壓損壞、換向機構(gòu)復(fù)雜、出現(xiàn)換向停滯等問題，采用配備自鎖功能ROTORK電動執(zhí)行器的將軍換向閥，確保換向準(zhǔn)確，密封可靠。其原理是電動執(zhí)行器根據(jù)換向指令，帶動燕尾狀閥芯完成提升、90°旋轉(zhuǎn)和下降3個動作，與閥芯一體的2個C型密封滑片同步完成收縮、換向和擴張動作，滑片上氟化橡膠圈在閥芯擠壓下與閥體密封，形成2個互不相通的密封腔，實現(xiàn)流體的換向功能。圖3為換向閥結(jié)構(gòu)簡圖。

圖3 換向閥結(jié)構(gòu)簡圖

通過與閥腔連通的壓力表，檢驗密封腔與閥腔的密封效果。換向停止后閥腔壓力為0，或閥腔壓力低于管網(wǎng)壓力且穩(wěn)定時，2個密封腔密封正常，電動執(zhí)行器也顯示密封到位（圖4）。檢測開關(guān)選用機械式光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，防爆等級ExdIIBT4，配套置換器為充甘油的氯丁橡球，過盈量≤3%。

圖4 換向閥密封效果示意圖

2）標(biāo)準(zhǔn)管段加工工藝。標(biāo)準(zhǔn)管段加工及涂層質(zhì)量，將影響體積管的使用壽命。根據(jù)GB/T 17286.2—2016［2］對標(biāo)準(zhǔn)管段的技術(shù)要求，選用20#鋼的無縫鋼管，內(nèi)徑圓度≤1 mm，彎頭與直管采用法蘭連接，避免產(chǎn)生隱形焊瘤損壞置換器。內(nèi)壁涂層采用粉沫燒結(jié)工藝，較之前的化學(xué)劑涂敷，不僅增強了強度、韌度、光潔度和耐摩系數(shù)，也提高了對酸堿的耐腐蝕度。

3）體積管的殘留原油掃線工藝設(shè)計。流量計檢定須在外輸狀態(tài)下實施，受油船、航道、庫存和銷售計劃等因素影響，運銷部門檢定前精心編排檢定計劃,每天須完成1個集輸站檢定,否則影響計劃實施。檢定后體積管內(nèi)殘留原油迅速安全環(huán)保排放，能夠提高檢定效率。江蘇油田原油平均凝固點≥40℃，如不迅速排放，會凝結(jié)在管段內(nèi)。為此，配備安裝了小型空氣壓縮機和氮氣掃線裝置，一般用壓縮空氣通過排污管線將殘油排放到污油池內(nèi)。在不具備排放條件時，則用攜帶氮氣瓶將用氮氣將殘油吹掃入管網(wǎng)系統(tǒng)。

4）采用TN-S安全供電模式，PLC控制系統(tǒng)、溫度壓力傳感器和調(diào)節(jié)閥均采用穩(wěn)定成熟產(chǎn)品，確保換向控制，溫度、壓力數(shù)據(jù)和脈沖信號的采集、顯示和傳輸準(zhǔn)確可靠。

5）體積管檢定方案。根據(jù)JJG 209—2010《體積管檢定規(guī)程》［3］檢定規(guī)程，為保障首次和后續(xù)周期檢定，配備500 L標(biāo)準(zhǔn)容器、水泵等設(shè)備，和水池、管線等水電工藝配套。上述資產(chǎn)基本3年使用一次，使用前需投入設(shè)備維護、標(biāo)準(zhǔn)器送檢和體積管清洗等工作。經(jīng)過調(diào)研協(xié)商，委托勝利油田檢測中心承擔(dān)體積管清洗、維護與檢定，該單位也是國家原油天然氣大流量計量站東營分站（以下簡稱東營分站），具有體積管檢定的資質(zhì)和技術(shù)條件。蘇魯二地交通物流方便快捷，5 h內(nèi)即可到達(dá)。因此，在編制技術(shù)規(guī)格書時，將工藝和電氣系統(tǒng)與東營分站方面檢定裝備相匹配，作為建造與驗收約定條款，2019年3月已完成了委托檢定。此舉為油田企業(yè)專業(yè)化溯源資源合作與共享，提供了一種創(chuàng)新與雙贏模式。

3 體積管驗收與使用

1）依據(jù)技術(shù)規(guī)格書，物資裝備部門經(jīng)過招標(biāo)篩選，確定技術(shù)成熟、信譽可靠的建造商中標(biāo)。體積管建造期間，技術(shù)人員二次駐廠參與建造監(jiān)督，確保符合技術(shù)和質(zhì)量要求。

2）2018 年初，按照 GB/T 9109.3—2014《體積管安裝技術(shù)要求》［4］，組織相關(guān)專家對體積管制造質(zhì)量和技術(shù)參數(shù)進行驗收，并經(jīng)東營分站首次和后續(xù)檢定合格（表1），不再租賃體積管。以此編制了《車載式體積管操作維護規(guī)范》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，作為體積管維護和流量計檢定操作指導(dǎo)性文件。

表1 體積管檢定數(shù)據(jù)

為確定體積管穩(wěn)定性，于2019年9月，選擇了1臺編號為82-157的UF-Ⅱ螺旋轉(zhuǎn)子流量計，與江蘇油田和東營分站體積管進行核查比對，按照J(rèn)JF 1033—2016《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》［5］方法，計算擴展不確定度En。

式中：YL為江蘇油田檢定的準(zhǔn)確度；YR為東營檢定站檢定的準(zhǔn)確度；U為設(shè)定的不確定度。

經(jīng)過核查比對擴展不確定度En=0.07，符合JJF 1033—2016 《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》En＜0.7 的要求［5］（表 2）。

表2 UF-Ⅱ螺旋轉(zhuǎn)子流量計核查比對數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

1）體積管價格高，使用周期長，是油田企業(yè)重點計量裝備，關(guān)系企業(yè)效益與信譽。在符合標(biāo)準(zhǔn)前提下，需結(jié)合現(xiàn)場實際，科學(xué)合理設(shè)計結(jié)構(gòu)和型式、四通閥、檢測開關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)管段等關(guān)鍵部件，要選用成熟可靠的產(chǎn)品與工藝，確保使用年限和質(zhì)量周期達(dá)到設(shè)計要求。

2）要“因器施策”，打破小而全的傳統(tǒng)觀念，加強溯源資源的合作共享，避免資產(chǎn)重復(fù)投資和閑置。依托勝利油田體積管檢定資源和撬裝折疊式，可減少檢定配套設(shè)備和車輛投資120多萬元。

3）“揚、泰、淮、蘇、中”地區(qū)石油化工行業(yè)發(fā)達(dá)，但移動式流量校驗設(shè)備缺乏。下步將取得地方政府技術(shù)監(jiān)督機構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的考核授權(quán)，將體積管納入?yún)^(qū)域流量溯源網(wǎng)絡(luò)，為相關(guān)企業(yè)提供流量檢定服務(wù)。