容积式流量计检定影响因素的探讨及对策

西部管道新疆输油分公司实习生转正答辩论文容积式流量计检定影响因素的探讨及对策姓名：杨键萍专业：油气储运指导老师：吴红霞日期：2010年7月16日摘要乌首站是双兰线原油支干线首站，每月与新疆油气储运公司交接原油量23万吨左右。由于流量计测量原油流量的过程是一个动态的过程，决定了其所测量的原油将随着流量计的运转而无法重复计量，一旦某些环节失去控制，错误的测量数据也将随着流量计的运转给交接双方造成难以弥补的经济损失。而在体积管和流量计组成的检定系统中，许多因素影响着流量计的检定结果，这就会直接导致计量误差。文章分析了原油检定系统中体积管结蜡、温度、压力等的变化带来的附加误差，并根据乌首站实际情况提出了解决问题减小误差的方法。关键词：流量计检定体积管影响因素一、工作原理（一）刮板流量计工作原理凸轮式刮板流量计的主体部分主要是由转子、凸轮、凸轮轴、刮板、连杆、滚柱及壳体组成。当被计量的液体经过流量计时，推动刮板和转子旋转。与此同时，刮板沿着一种特殊的轨迹呈放射状的伸出和缩回。但是，每两个相对的刮板端面之间的距离是一定值，所以在刮板连续转动时，在两个相邻的刮板、转子、壳体、内腔以及上下盖板之间就形成了一个容积固定的计量空间。转子每转一圈，就可以排出4个同样闭合的体积——精确的计量空间的液体量。刮板流量计动作原理图当刮板处于图1.1所示位置时，刮板A和D全部伸出转子与计量腔内壁接触、刮板B和C全部收缩到转子里。当被测液体进入流量计后推动刮板和转子沿顺时针方向旋转。转子和刮板转八分之一圈，即刮板处于图1.2的位置时，刮板A仍全部伸出，刮板D开始收缩，刮板C仍处于全部收缩状态，刮板B开始伸出。转子和刮板旋转四分之一圈，即刮板处于图1.3的位置时，刮板A和B全部伸出，此时被测液体充满由刮板A、B、转子、壳体内腔以及上下盖板组成的空间，当刮板转动到图1.4所示的位置时，刮板A、B之间的液体由于A的逐渐缩回开始排出，与此同时，刮板C开始伸出，在刮板B和C之间又开始形成精确计量的液体体积。四个刮板每旋转1圈是4个体积的流量。（流量计若为三对刮板，则排出6个体积的流量）从而达到对被测介质进行计量的目的。（二）体积管检定流量计的工作原理1、检定原理检定流量计时将流程切换到检定流程，让通过流量计的油品全部经过体积管，油品推动检定球向前移动，当检定球触碰到第一个检测开关时，检测开关发送脉冲信号，启动电子脉冲计数器，开始记录被检流量计发出的脉冲信号;检定球触碰到第二个检测开关时，检测开关再次发出脉冲信号，电子脉冲计数器停止计数，从而得到这段时间的累积脉冲数N。，检定过程中，将油品视为不可压缩的是检定工作的前提，并且从流量计入口到体积管出口的管段应全都充满被检定的油品，任何一个管道截面油品的流量都是相等的，则在一段时间内通过流量计的油品的体积就等于体积管标准管段的体积。所以将检定球从两个检测开关之间的计量段所置换出的流体体积（体积管的标准容积），同流量计计量的体积量相比较（由脉冲数转换），确定流量计的准确度。检定工艺流程图如下：当流量计正常计量时，关闭通往标准体积管的检定阀12V、22V，打开出口阀11V21V，经流量计连续计量后的原油直接输出。当检定流量计时（如2号流量计），打开检定阀22V，关闭流量计出口阀21V、11V以及1号检定阀12V，使流过流量计的原油进入标准体积管后再输出，这样，流量计在检定过程中就不会影响正常的计量。2、计算公式检定的目的就是查看流量计是否合格，并确定新的流量计交接系数MF值。示实VVMF………………………………（1）MF——流量计系数实V——标准体积管的体积示V——检定期间流量计表头显示的油品交接体积KNV示………………………………（2）N——累积脉冲数K——单位体积油品通过流量计时所发出的脉冲数流过流量计实际液体的体积（体积管标准管段的容积）)]20(1].[1)].[(1)].[(1[sssssmsmstpeEDppkttVV实……（3）实V——流量计工作状态下体积管基准段的容积值，3msV——在标准状态下，标准体积管基准段容积值，3msp——标准器处的液体表压力平均值，apD——标准体积管内径，mme——体积管的壁厚，mmsE——标准体积管弹性模量，aps——标准器的体积膨胀系数，10Cst——标准器处液体温度平均值，C0——液体膨胀系数，C0/1k——液体压缩系数，C0/1mt——流量计处的温度，C0mp——流量计处的压力，ap则)]20(1].[1)].[(1)].[(1[KNMFsssssmsmstpeEDppkttV由上式可以看出，影响流量计系数的主要因素为标准体积管的值sV、检定期间累计脉冲数、油品的温度、压力，以下对各影响因素进行分别讨论。二、影响因素及对策（一）标准体积管的值量值传递－－是将国家计量基准所复现的计量单位量值，通过检定（或其它传递）方式传递给下一等级的计量标准，并依次逐级传递到工作计量器具，以保证被测量的量值准确一致。刮板流量计的系数确定方式是通过一系列的量值传递过程得到的，即用二等标准金属罐检定标准体积管，用标准体积管检定流量计从而得到流量计系数。在这一系列的量值传递过程中，流量计系数要受到众多因素的影响，包括二等标准金属罐、体积管及流量计本身的系统误差，用二等标准金属量器检定标准体积管时的人工误差、环境误差；用标准体积管检定流量计时的人工误差、环境误差，以及检定过程中的系统误差，这些误差最终都累加到流量计系数上，使得检定得到的流量计系数存在一定的误差。由于体积管的精度等级为0.05%，测量装置误差不可避免，因此，必须要求计量检定人员增强责任心，严格检定按照操作规程操作，以减少人工误差以及一些附加误差的产生。（二）检定过程累积脉冲数对刮板流量计检定结果的影响检定的过程是由累积得到的流量计脉冲数转化为原油的体积量，与体积管标准段的体积对比，得到流量计系数。而检定过程中由于管线（阴极防腐）漏电、管道变频技术的应用、机械振动以及采掘电路中元件的损坏等都有可能引起信号干扰。同时脉冲发讯器是由电子线路组成的也必然存在着工作稳定性和可靠性的问题，极有可能因电子线路工作不稳定造成脉冲信号的变形和丢失。这样的影响因素叠加到检定结果上，由于不清楚叠加方向正负，不能判断其对检定结果是正向的影响还是负向的影响。因此建议在电路的设计上采取屏蔽措施（如滤波技术、隔离技术、屏蔽与接地技术），这样能有效减少外界的干扰信号叠加到流量计脉冲数上影响检定结果。（三）温度对刮板流量计检定结果的影响漏失量公式PLCWQ3………………………………………………（4）Q——流量计漏失量C——常数W——间隙宽度L——间隙长度——动力粘度P——流量计前后压差1．改变计量腔的体积。检定时温度升高，流量计计量腔体积增大，由上式所示，间隙宽度增加，漏失量成几倍的增加，则MF值增大，误差曲线往负方向变化，对接方不利。2．由上式所知，油品粘度与漏失量成反比，检定时输油温度增高，油品粘度减小，则漏失量增大，MF值增大，误差曲线往负方向变化；油品温度降低时则刚好相反，油品粘度会随温度的降低而升高，漏失量减小，误差曲线往正向变化。建议：与新疆油田交接时曾经出现对方在冬季检定时加热原油、提高原油温度的现象。由于油品温度升高，计量腔体积增大、漏失量增加，这都导致接油方亏油。建议双方在交接协议中规定，检定油品时的油温与工作状态下油品的温度应一致，或者规定一个最大温差，以防止检定时交油方加热油品，导致MF值增大，误差曲线负向变化，使我方亏油。3．蜡是一种高碳数的固态烃类混合组成的胶体，当原油的温度低于析蜡点时，原油中的蜡就开始从液相中结晶析出。随着油温逐渐下降，析出的蜡晶体不断增多，相互联结形成三维空间结构，吸附在管壁上，形成坚硬的固相，且不易剥落。以下为乌鲁木齐首站所接收的北疆油和哈国油的物性参数：表1.未处理的北疆油物性测试项目单位测试结果析蜡点℃25凝点℃9密度g/cm30.8485含蜡量％20.69胶质含量％5.57反常点℃10含硫％0.03含水％0.05表2.未处理的哈油物性测试项目单位库姆科尔油：西西伯利亚油70:3050:50析蜡点℃3028凝点℃53密度g/cm3823.6829.4含蜡量%12.3410.62胶质含量%9.810.63反常点℃1515含硫%0.3810.567含水%0.440.59由表1、表2所示，原油中含蜡量高，油品性质上属于含蜡基原油。北疆油析蜡点为25C0，库姆科尔油与西西伯利亚油比例为7：3的哈国油析蜡点是30C0，5：5的析蜡点是28C0。表3.乌首站检定流量计时环境温度和油品温度一览表检定日期流量计位号体积管间室温度流量计间室温度体积管内油品平均温度流量计内油品温度2010.02.021#149.218.318.22010.02.023#149.218.218.32010.02.241#16.19.518.2118.252010.02.243#16.19.518.2518.172010.03.091#14.57.415.4415.412010.03.092#14.57.415.5515.482010.03.161#17.314.616.6616.62010.03.163#17.314.616.5616.52010.04.271#20.820.617.617.512010.04.273#20.820.617.3817.272010.05.211#2122.515.9315.962010.05.212#2122.51615.81表4.乌首站原油进站平均温度日期2009.122010.012010.022010.032010.042010.05进站油温平均值18.3817.4918.2915.5315.114.38如表4所示，从2009年12月到2010年5月间，乌首站原油最低进站温度值为11.8C0，最高温度值为29.08C0。进站温度多在14C0—18C0之间浮动。由表3北疆油、哈国油物性表与检定流量计时油品温度的对比值可以看出，检定时标准体积管和流量计内油品的温度以及乌首站原油进站温度都低于原油的析蜡点，介于原油的凝点与析蜡点之间，所以标准体积管和流量计内壁应该有蜡析出的现象存在。由乌首站原油进站温度表可看出，除4月份后气温回升，体积管间和流量计间的室温高于油品温度外，冬季运行时体积管间和流量计间的室温都低于油品温度。由于体积管一直安放在体积管间，从传热学的角度看，体积管间的室温就等于体积管的管壁温度。而壁温低于原油的油温，更加剧了原油中蜡的析出，并且油品与管壁温差越大，蜡沉积物量就越大。下面引用中国石油天然气集团公司计量测试研究所高军先生发表的一组数据，说明不同的结蜡厚度对体积管标准容积值及准确度影响的程度。该体积管标准容积值20V=5490.2688L，内径D=358.0mm,标准段长度L=54.5426m。表5体积管标准容积值与结蜡厚度关系表序号结蜡厚度（mm)体积管内径（mm)体积（L)误差（%）10（不结蜡）3585490.2688020.1357.85484.1331-0.111830.2357.65478.0038-0.223240.3357.45471.878-0.335以上数据表明，体积管结蜡带来的附加误差是显著的，并且结蜡厚度越厚对检定结果的影响越大。（四）蜡沉积对刮板流量计检定结果的影响1.对体积管的影响由于体积管间的环境温度低于原油输油温度，输油温度又低于原油析蜡点温度，析出的蜡沉积到标准体积管内壁上，导致体积管的实际标准容积缩小。此缩小值通过检定流量计时的量值传递，累积到流量计上，导致流量计负差偏大，对接油方不利。2.对流量计的影响由于流量计间的环境温度远低于原油输油温度，原油输油温度低于析蜡点温度，蜡沉积到流量计刮板和壳体内腔，导致流量计的计量腔体积减小流量计的负差偏大。在平时的交接计量过程中，也会导致实际流过流量计的原油体积量小于流量计表头的显示值，导致实际收油量减少，对接油方造成损失。3.改进措施1）王家沟计量站