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    流量計檢定示值誤差影響因素
    發布時間:2021-2-1 09:14:01

    摘要:降低流量計檢定示值誤差對流量計檢定結果的準確性具有重要的影響。文章以某輸油站為例,從環境溫度、油品物理性質、設備設施三個方面重點分析了流量計檢定示值誤差的影響因素,針對不同的影響因素提出了應對措施,從而降低流量計檢定示值誤差,保障交接雙方利益,實現規范、高效原油運銷和計量。
      液體容積式流量計的檢定方法包括體積管法、容積法、稱量法和標準表法。在原油計量工作中常使用在線體積管法。流量計檢定示值誤差是指檢定時體積管的置換體積與流量計示值的差異程度。當流量計檢定示值誤差較大時,說明流量計精確度差,而流量計精確度會嚴重影響到計量交接雙方的利益。因此,研究影響流量計檢定示值誤差的因素并提出應對措施是原油計量交接中的一項重要工作。
    1實例分析
      本文以某輸油站的某次流量計檢定情況為例進行分析。根據規定,貿易交接中使用0.2級流量計時,其示值誤差不大于±0.2%。該輸油站在月度標定中發現1#、2#流量計示值誤差過高。于是進行2次重復標定,發現1#、2#流量計示值誤差仍偏大。具體流量計檢定數據見表1。已知該輸油站所輸送油品種類繁多、油品變化頻繁、地處惡劣環境。流量計檢定數據會直接影響到流量計的精確度,從而使交接雙方存在利益矛盾。因此,應分析影響流量計檢定示值誤差的原因,以提高流量計精確度。

      根據表1可知,2臺流量計示值誤差均不滿足要求。于是該輸油站結合實際情況分析原因并進行了以下檢查。
    (1)經取球檢查,發現體積管內置換球沒有發現損壞及變形,外觀較好,測量置換球直徑后經計算球在允許范圍內。然后對置換球進行重新安裝,安裝完成后經再次標定,發現流量計依然存在超差。
    (2)對體積管排污管線上排污閥進行了拆開檢查,無滲漏現象。
    (3)因1#流量計已暫時停用,因此不能對該流量計進行檢定。于是對該流量計進出口管段進行了密封試驗,發現該管段閥門存在滲漏。
    (4)在計量間用溫濕度計測量,發現室內環境溫度較低,在9~10℃之間。
    (5)在不同輸油溫度下對流量計進行了多次檢定,檢定結果仍超差。
      因此,應從環境溫度、油品物性、結蠟、設備、現場檢定狀況等多方面分析其對流量計檢定示值誤差的影響規律,并根據示值誤差特性制定了相應的現場措施,降低流量計檢定示值誤差,實現流量計的穩定運行,提高交接計量的準確度,減少標定和重復計量帶來的人力和物力消耗。
    2影響因素
    2.1環境溫度
      計量系統暴露在大氣環境中,當環境溫度急劇下降時,所輸原油溫度下降造成原油物性發生變化,導致流量計檢定示值誤差偏大。
      本文設計兩組實驗,分別選取沙中和普魯托尼油品,分析不同環境溫度對流量計檢定示值誤差的影響。通過實驗室建立一套室內環道,模擬現場流量計計量油品的流程、油品溫度和流量計的環境溫度,用流量計計量不同油溫和環境溫度下油品的流量,并與標準流量計的示數相比較,得到計量油品時的油溫、環境溫度與計量誤差的關系。圖1是實驗環道的流程。用加熱電阻和冰柜調節油品溫度,通過冰柜調節流量計的環境溫度,用回路和閥門控制管道內流速。實驗過程中通過控制流速和溫度,記錄流量計和對比的橢圓齒輪流量計的讀數,得到計量誤差、油溫和環境溫度的變化規律。圖2為流量計檢定示值誤差與溫度關系曲線。

      通過實驗分析可知,環境溫度越低,流量計檢定示值誤差越大;且不同油種環境溫度對流量計檢定示值誤差的影響程度不同。環境溫度影響示值誤差主要體現在以下兩個方面。
    (1)管道外環境溫度的下降,管道內原油和流量計外殼及周圍大氣發生熱交換,導致原油溫
    度降低,粘度變大,原油經過流量計時漏流量減少,但造成示值誤差往負誤差方向變化,且誤差曲線變化相對較大。
    (2)管道外環境溫度下降,原油中凝結出蠟晶,原油流經流量計時蠟晶凝結在流量計內壁和刮板上,減小了腔室體積,產生誤差。
    2.2油品物理性質
      油品物理性質包含密度、粘度、析蠟點、蠟含量、膠質和瀝青質含量、機械雜質含量等。影響油品計量的主要物性參數是凝點、含蠟量、膠質、瀝青質含量、粘度。
      已知該輸油站年輸送油品近40種,油品粘度最大的是幫嘎(189mm2/s,50℃),油品粘度最小的是韋杜里(0.96mm2/s,50℃),油品粘度相差較大,而且還存在混輸情況。因此,需要根據油品的主要物性參數確定其對流量計檢定示值誤差的影響。
      根據中國石油天然氣行業標準SY/T0541《原油凝點測定法》、石油天然氣行業標準SY/T7550—2004《原油含蠟量膠質瀝青質測定方法》和中國石油天然氣行業標準SY/T0520—2008《原油粘度測定-旋轉粘度計平衡法》和中國石油天然氣行業標準SY/T0522—2008《原油析蠟點測定》對該輸油站近期輸送的四種油品進行了物性測試,各油品物性參數的測量結果如表2所示[1]。

      根據現場提供的流量計標定數據,將不同油品和不同流量計的標定流量繪制成誤差-流量曲線如圖3所示。
      經過分析,對照標定油品的粘溫曲線,可以看出流量-誤差曲線隨油品粘度變化而變化,且變化趨勢保持一致。對于含蠟量較低且輸送溫度適宜的油品,流量計誤差主要由油品粘度決定;而對于含蠟量較多的油品,計量誤差不僅與油品粘度有關,還受結蠟影響。
    流量計標定流量誤差曲線圖
      設計實驗研究在不結蠟和結蠟兩種情況下,研究不同環境溫度條件下,不同粘度的同一油種與流量計誤差間關系,如圖4。
      分析圖4可得,無論流量計腔室內是否結蠟,誤差與粘度均近似成對數關系;當粘度在0.02~0.04Pa·s時得到的流量計檢定誤差最小。結蠟情況下的流量計的示值誤差一般高于不結蠟情況,尤其在環境溫度低時表現明顯。
    2.3設備設施
    2.3.1相關設備設施對計量誤差的影響
      標定流程所涉及閥門是否關閉到位,設備是否狀態正確,出口閥長期運行后是否存在泥沙等雜質影響關閉不嚴、附屬流程相關閥門狀態(如排污閥是否有閥門處于開啟狀態)等都會對計量誤差產生影響。
    2.3.2流量計本體對計量誤差的影響
    (1)流量計本體質量的影響。由于流量計因材料瑕疵、設備裝配等在制造中存在缺陷會帶來附加誤差,如容差調整器的調整是否靈活可靠、傳動齒輪轉動是否正常等。
    (2)流量計長期運行期間的影響。隨著流量計的長期運行,構成流量計的各個部件出現不同程度的磨損,尤其是容差調整器這個調節流量計計量精度的組件。容差調整器可能出現無法保持鎖定、磨損嚴重、不能很好的潤滑等情況,從而對流量計計量精度有著重大影響。
    流量計誤差-黏度關系曲線圖
    2.3.3數據傳輸設備和線路的影響
      流量計檢定系統由被檢表、標準表、檢定合格符合要求的壓力表和溫度計、檢定控制和顯示端(手動操作控制器)、傳輸回路等組成。在流量計檢定實施時,由于數據傳輸設備(流量計算機)、線路(通道)異;蚬收蠒䦟τ嬃烤犬a生影響,常見的有模塊損壞、通道不暢通(穩定)、線路虛接、線路中間有斷點等。這些也都是影響計量精度的因素。所以設備出廠時經過調整和檢定,處于相對完好狀態,無磨損。
    2.4現場檢定因素
    (1)溫度計、壓力表等是否合法有效。只有經過檢定合格且符合規范要求的溫度計和壓力表才可以應用到計量交接過程中。如果因各種原因造成未及時檢定相關檢定流量計時無法確認數據是否合法有效,從而導致無法確認檢定結果的合法性。
    (2)參數的讀取。檢定過程中需要對現場參數進行讀取,讀取過程是否按規范要求讀取數據對檢定結果產生一定的影響。
    (3)檢定人員的專業技能水平的影響。對檢定規程條文的掌握程和專業技術水平的高低也會對檢定結果產生影響。
    3應對措施
    3.1改善環境溫度和原油物性
      環境溫度、油品粘度變化和流量計內壁結蠟問題都是影響計量誤差的主要因素,而油品粘度和結蠟問題與油品溫度和環境溫度密切相關。因此,可以采取以下措施達到減少原油物性對流量計標定示值誤差的影響的目的。
    (1)檢定前需要對相關油品物性、計量間環境溫濕度、油品輸送溫度進行測量,以確定可能對計量誤差產生的影響。
    (2)冬季通過對室內加裝暖氣或采取電伴熱方式,保持流量計的環境溫度高于油品溫度,改善環境溫度,使油品粘度達到0.02~0.04Pa·s,減少計量間環境溫度與管輸油品溫差,從而減少流量計內部結蠟的可能性,降低環境溫度和油品物性對計量誤差的影響。
    (3)加密流量計檢定次數。正式標定前,針對多種油品多次進行試標定,尋找計量誤差因油品物性存在規律,規避相關油品進行檢定。
    3.2加強設備管理
      加強體積管、流量計及相關閥門管理,按規程要求做好設備的維護保養工作。根據Q/SHGD1003《原油動態計量技術手冊》[2]中加潤滑油要求,至少每月一次對流量計出軸密封加注甘油;至少每半年一次對容差調整器加注輕質潤滑油。加注潤滑油時,要防止內部連接油管脫落。
      不定期對Smith流量計算機及相關模塊、線路通道、線路電纜接線盒(端子)等進行檢查,檢查有無異常情況、通道暢通情況和是否存在斷點等。
      對流量計、體積管和附近管線等采取保溫措施,加裝電伴熱帶,改善管輸油品的溫度與管溫差,從而降低結蠟的可能。
    3.3提高技能與規范操作
      規范現場原油標定操作流程,同時也降低了不同人員的檢定誤差,使檢定結果更加真實準確可靠。主要包括以下幾個方面:(1)采用學習規程、定期經驗交流、“傳幫帶”、對檢定結果分析歸納總結等方式提高檢定和操作人員的技術水平;(2)嚴格按規程要求規范讀取各種參數,減少基礎數據不準確對計量誤差的影響;(3)及時將國家相關規程、制度進行宣貫,定期開展檢定技術培訓,采取“走出去”與“請進來”的方式,與同行進行交流學習,及時記錄歸納,形成文字材料,為后續工作提供支持;(4)鼓勵參加國家注冊計量師執業資格考試,通過資格考試的系統學習,提高理論水平。
    3.4實施效果
      通過改善原油物性,加強設備設施管理和規范現場檢定操作流程,達到降低流量計檢定示值誤差。為了驗證措施實施效果的有效性,我們對該輸油站流量計進行了多次檢定,對兩臺流量計的最高示值誤差參數進行驗證評價,如表3所示。結果發現,經過實施改進措施,流量計示值誤差均遠低于2%,滿足要求,整體效果良好。
    4結論
       綜上所述,流量計檢定示值誤差的主要影響因素是溫度、油品物理性質、設備設施及現場檢定狀況。通過改善原油物性、加強設備管理、規范現場操作等措施后,流量計檢定示值誤差大幅下降,滿足檢定要求,提高了流量計的精確度,確保了計量交接雙方的利益。

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