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流量计检定示值误差影响因素
发布时间:2021-2-1 09:14:01

摘要:降低流量计检定示值误差对流量计检定结果的准确性具有重要的影响。文章以某输油站为例,从环境温度、油品物理性质、设备设施三个方面重点分析了流量计检定示值误差的影响因素,针对不同的影响因素提出了应对措施,从而降低流量计检定示值误差,保障交接双方利益,实现规范、高效原油运销和计量。
  液体容积式流量计的检定方法包括体积管法、容积法、称量法和标准表法。在原油计量工作中常使用在线体积管法。流量计检定示值误差是指检定时体积管的置换体积与流量计示值的差异程度。当流量计检定示值误差较大时,说明流量计精确度差,而流量计精确度会严重影响到计量交接双方的利益。因此,研究影响流量计检定示值误差的因素并提出应对措施是原油计量交接中的一项重要工作。
1实例分析
  本文以某输油站的某次流量计检定情况为例进行分析。根据规定,贸易交接中使用0.2级流量计时,其示值误差不大于±0.2%。该输油站在月度标定中发现1#、2#流量计示值误差过高。于是进行2次重复标定,发现1#、2#流量计示值误差仍偏大。具体流量计检定数据见表1。已知该输油站所输送油品种类繁多、油品变化频繁、地处恶劣环境。流量计检定数据会直接影响到流量计的精确度,从而使交接双方存在利益矛盾。因此,应分析影响流量计检定示值误差的原因,以提高流量计精确度。

  根据表1可知,2台流量计示值误差均不满足要求。于是该输油站结合实际情况分析原因并进行了以下检查。
(1)经取球检查,发现体积管内置换球没有发现损坏及变形,外观较好,测量置换球直径后经计算球在允许范围内。然后对置换球进行重新安装,安装完成后经再次标定,发现流量计依然存在超差。
(2)对体积管排污管线上排污阀进行了拆开检查,无渗漏现象。
(3)因1#流量计已暂时停用,因此不能对该流量计进行检定。于是对该流量计进出口管段进行了密封试验,发现该管段阀门存在渗漏。
(4)在计量间用温湿度计测量,发现室内环境温度较低,在9~10℃之间。
(5)在不同输油温度下对流量计进行了多次检定,检定结果仍超差。
  因此,应从环境温度、油品物性、结蜡、设备、现场检定状况等多方面分析其对流量计检定示值误差的影响规律,并根据示值误差特性制定了相应的现场措施,降低流量计检定示值误差,实现流量计的稳定运行,提高交接计量的准确度,减少标定和重复计量带来的人力和物力消耗。
2影响因素
2.1环境温度
  计量系统暴露在大气环境中,当环境温度急剧下降时,所输原油温度下降造成原油物性发生变化,导致流量计检定示值误差偏大。
  本文设计两组实验,分别选取沙中和普鲁托尼油品,分析不同环境温度对流量计检定示值误差的影响。通过实验室建立一套室内环道,模拟现场流量计计量油品的流程、油品温度和流量计的环境温度,用流量计计量不同油温和环境温度下油品的流量,并与标准流量计的示数相比较,得到计量油品时的油温、环境温度与计量误差的关系。图1是实验环道的流程。用加热电阻和冰柜调节油品温度,通过冰柜调节流量计的环境温度,用回路和阀门控制管道内流速。实验过程中通过控制流速和温度,记录流量计和对比的椭圆齿轮流量计的读数,得到计量误差、油温和环境温度的变化规律。图2为流量计检定示值误差与温度关系曲线。

  通过实验分析可知,环境温度越低,流量计检定示值误差越大;且不同油种环境温度对流量计检定示值误差的影响程度不同。环境温度影响示值误差主要体现在以下两个方面。
(1)管道外环境温度的下降,管道内原油和流量计外壳及周围大气发生热交换,导致原油温
度降低,粘度变大,原油经过流量计时漏流量减少,但造成示值误差往负误差方向变化,且误差曲线变化相对较大。
(2)管道外环境温度下降,原油中凝结出蜡晶,原油流经流量计时蜡晶凝结在流量计内壁和刮板上,减小了腔室体积,产生误差。
2.2油品物理性质
  油品物理性质包含密度、粘度、析蜡点、蜡含量、胶质和沥青质含量、机械杂质含量等。影响油品计量的主要物性参数是凝点、含蜡量、胶质、沥青质含量、粘度。
  已知该输油站年输送油品近40种,油品粘度最大的是帮嘎(189mm2/s,50℃),油品粘度最小的是韦杜里(0.96mm2/s,50℃),油品粘度相差较大,而且还存在混输情况。因此,需要根据油品的主要物性参数确定其对流量计检定示值误差的影响。
  根据中国石油天然气行业标准SY/T0541《原油凝点测定法》、石油天然气行业标准SY/T7550—2004《原油含蜡量胶质沥青质测定方法》和中国石油天然气行业标准SY/T0520—2008《原油粘度测定-旋转粘度计平衡法》和中国石油天然气行业标准SY/T0522—2008《原油析蜡点测定》对该输油站近期输送的四种油品进行了物性测试,各油品物性参数的测量结果如表2所示[1]。

  根据现场提供的流量计标定数据,将不同油品和不同流量计的标定流量绘制成误差-流量曲线如图3所示。
  经过分析,对照标定油品的粘温曲线,可以看出流量-误差曲线随油品粘度变化而变化,且变化趋势保持一致。对于含蜡量较低且输送温度适宜的油品,流量计误差主要由油品粘度决定;而对于含蜡量较多的油品,计量误差不仅与油品粘度有关,还受结蜡影响。
流量计标定流量误差曲线图
  设计实验研究在不结蜡和结蜡两种情况下,研究不同环境温度条件下,不同粘度的同一油种与流量计误差间关系,如图4。
  分析图4可得,无论流量计腔室内是否结蜡,误差与粘度均近似成对数关系;当粘度在0.02~0.04Pa·s时得到的流量计检定误差最小。结蜡情况下的流量计的示值误差一般高于不结蜡情况,尤其在环境温度低时表现明显。
2.3设备设施
2.3.1相关设备设施对计量误差的影响
  标定流程所涉及阀门是否关闭到位,设备是否状态正确,出口阀长期运行后是否存在泥沙等杂质影响关闭不严、附属流程相关阀门状态(如排污阀是否有阀门处于开启状态)等都会对计量误差产生影响。
2.3.2流量计本体对计量误差的影响
(1)流量计本体质量的影响。由于流量计因材料瑕疵、设备装配等在制造中存在缺陷会带来附加误差,如容差调整器的调整是否灵活可靠、传动齿轮转动是否正常等。
(2)流量计长期运行期间的影响。随着流量计的长期运行,构成流量计的各个部件出现不同程度的磨损,尤其是容差调整器这个调节流量计计量精度的组件。容差调整器可能出现无法保持锁定、磨损严重、不能很好的润滑等情况,从而对流量计计量精度有着重大影响。
流量计误差-黏度关系曲线图
2.3.3数据传输设备和线路的影响
  流量计检定系统由被检表、标准表、检定合格符合要求的压力表和温度计、检定控制和显示端(手动操作控制器)、传输回路等组成。在流量计检定实施时,由于数据传输设备(流量计算机)、线路(通道)异常或故障会对计量精度产生影响,常见的有模块损坏、通道不畅通(稳定)、线路虚接、线路中间有断点等。这些也都是影响计量精度的因素。所以设备出厂时经过调整和检定,处于相对完好状态,无磨损。
2.4现场检定因素
(1)温度计、压力表等是否合法有效。只有经过检定合格且符合规范要求的温度计和压力表才可以应用到计量交接过程中。如果因各种原因造成未及时检定相关检定流量计时无法确认数据是否合法有效,从而导致无法确认检定结果的合法性。
(2)参数的读取。检定过程中需要对现场参数进行读取,读取过程是否按规范要求读取数据对检定结果产生一定的影响。
(3)检定人员的专业技能水平的影响。对检定规程条文的掌握程和专业技术水平的高低也会对检定结果产生影响。
3应对措施
3.1改善环境温度和原油物性
  环境温度、油品粘度变化和流量计内壁结蜡问题都是影响计量误差的主要因素,而油品粘度和结蜡问题与油品温度和环境温度密切相关。因此,可以采取以下措施达到减少原油物性对流量计标定示值误差的影响的目的。
(1)检定前需要对相关油品物性、计量间环境温湿度、油品输送温度进行测量,以确定可能对计量误差产生的影响。
(2)冬季通过对室内加装暖气或采取电伴热方式,保持流量计的环境温度高于油品温度,改善环境温度,使油品粘度达到0.02~0.04Pa·s,减少计量间环境温度与管输油品温差,从而减少流量计内部结蜡的可能性,降低环境温度和油品物性对计量误差的影响。
(3)加密流量计检定次数。正式标定前,针对多种油品多次进行试标定,寻找计量误差因油品物性存在规律,规避相关油品进行检定。
3.2加强设备管理
  加强体积管、流量计及相关阀门管理,按规程要求做好设备的维护保养工作。根据Q/SHGD1003《原油动态计量技术手册》[2]中加润滑油要求,至少每月一次对流量计出轴密封加注甘油;至少每半年一次对容差调整器加注轻质润滑油。加注润滑油时,要防止内部连接油管脱落。
  不定期对Smith流量计算机及相关模块、线路通道、线路电缆接线盒(端子)等进行检查,检查有无异常情况、通道畅通情况和是否存在断点等。
  对流量计、体积管和附近管线等采取保温措施,加装电伴热带,改善管输油品的温度与管温差,从而降低结蜡的可能。
3.3提高技能与规范操作
  规范现场原油标定操作流程,同时也降低了不同人员的检定误差,使检定结果更加真实准确可靠。主要包括以下几个方面:(1)采用学习规程、定期经验交流、“传帮带”、对检定结果分析归纳总结等方式提高检定和操作人员的技术水平;(2)严格按规程要求规范读取各种参数,减少基础数据不准确对计量误差的影响;(3)及时将国家相关规程、制度进行宣贯,定期开展检定技术培训,采取“走出去”与“请进来”的方式,与同行进行交流学习,及时记录归纳,形成文字材料,为后续工作提供支持;(4)鼓励参加国家注册计量师执业资格考试,通过资格考试的系统学习,提高理论水平。
3.4实施效果
  通过改善原油物性,加强设备设施管理和规范现场检定操作流程,达到降低流量计检定示值误差。为了验证措施实施效果的有效性,澳门威尼斯所有网站对该输油站流量计进行了多次检定,对两台流量计的最高示值误差参数进行验证评价,如表3所示。结果发现,经过实施改进措施,流量计示值误差均远低于2%,满足要求,整体效果良好。
4结论
   综上所述,流量计检定示值误差的主要影响因素是温度、油品物理性质、设备设施及现场检定状况。通过改善原油物性、加强设备管理、规范现场操作等措施后,流量计检定示值误差大幅下降,满足检定要求,提高了流量计的精确度,确保了计量交接双方的利益。

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