在線標(biāo)定在輸油管道流量計(jì)量系統(tǒng)中的應(yīng)用

程彬，石豐艷，鄭娟娟

(中石油華東設(shè)計(jì)院有限公司，山東青島266071)

隨著流量計(jì)計(jì)量精度的提高，流量計(jì)在油品計(jì)量方面得到廣泛應(yīng)用。為了滿足流量計(jì)在貿(mào)易交接過程中的準(zhǔn)確性和可靠性，對(duì)流量計(jì)必須執(zhí)行周期性的標(biāo)定。標(biāo)定方式可分為離線標(biāo)定和在線標(biāo)定，離線標(biāo)定是指將流量計(jì)從工藝管線上拆除送往指定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)標(biāo)定，在線標(biāo)定是用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器對(duì)流量計(jì)在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的標(biāo)定。筆者將闡述幾種在線標(biāo)定的方法，討論流量計(jì)的標(biāo)定應(yīng)用和對(duì)比，供同行研究討論。

1 在線標(biāo)定的優(yōu)點(diǎn)

油品交接計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須符合《中華人民共和國(guó)計(jì)量法》及有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和計(jì)量標(biāo)定規(guī)程，滿足計(jì)量系統(tǒng)安全、準(zhǔn)確及性能穩(wěn)定的要求。標(biāo)定系統(tǒng)是計(jì)量交接系統(tǒng)中不可缺少的一部分，流量計(jì)的在線標(biāo)定方式通?？煞譃槿N： 標(biāo)準(zhǔn)表法、標(biāo)準(zhǔn)體積管法和標(biāo)準(zhǔn)金屬量器法，其中標(biāo)準(zhǔn)體積管法又分為固定式體積管和車載式體積管。在線標(biāo)定的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

1)不需要將被檢流量計(jì)從工藝管道上拆除。

2)標(biāo)定液體為實(shí)際被測(cè)油品，避免了因油品溫度、黏度和壓力等的差異造成的誤差。

3)可以對(duì)系統(tǒng)誤差通過設(shè)置系數(shù)加以修正。

2 在線標(biāo)定的方式

2.1 標(biāo)準(zhǔn)表法在線標(biāo)定

采用標(biāo)準(zhǔn)表對(duì)流量計(jì)進(jìn)行在線標(biāo)定是一種簡(jiǎn)易便行的方法，標(biāo)準(zhǔn)表法的標(biāo)準(zhǔn)裝置是用準(zhǔn)確度等級(jí)高、重復(fù)性好的流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，與被檢流量計(jì)串聯(lián)實(shí)現(xiàn)標(biāo)定，該種方法亦被稱為比較法。其特點(diǎn)是適用于各種流體，一般無時(shí)間偏差、操作簡(jiǎn)單、成本低，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，標(biāo)準(zhǔn)表也要定期卸下送檢以監(jiān)督其計(jì)量性能。標(biāo)準(zhǔn)表法標(biāo)定流量計(jì)如圖1所示。

標(biāo)定常用示值比較法，即在相同條件下，油品流過被檢流量計(jì)的累積示值讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)表的累積示值讀數(shù)比較，兩者之差除以標(biāo)準(zhǔn)表示值讀數(shù)，即為相對(duì)誤差，其中式(1)表示質(zhì)量流量與體積流量通用：

(1)

式中：δ——相對(duì)誤差；qm測(cè)——被檢流量計(jì)累積示值；qm表——標(biāo)準(zhǔn)表累積示值。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)表法標(biāo)定流量計(jì)示意

標(biāo)定過程中，一般情況按被檢流量計(jì)的量程的100%，50%，20%，10%設(shè)定4個(gè)流量標(biāo)定點(diǎn)，每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)連續(xù)標(biāo)定3次，用式(1)分別計(jì)算各標(biāo)定點(diǎn)的示值誤差，則流量計(jì)的基本誤差為

(2)

式中： (δm)max——各標(biāo)定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)誤差的最大值；δs——標(biāo)準(zhǔn)表的基本誤差。

各檢定點(diǎn)的重復(fù)性公式表示為

(3)

式中： [(δm)i]max， [(δm)i]min——各標(biāo)定點(diǎn)最大和最小基本誤差；dn——極差法系數(shù)，與測(cè)量次數(shù)相關(guān)，每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)測(cè)量3次，則dn=1.69。

當(dāng)流量計(jì)的基本誤差和重復(fù)性都符合其技術(shù)指標(biāo)時(shí)，為合格流量計(jì)，可以進(jìn)行交接計(jì)量。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)體積管法在線標(biāo)定

采用體積管作為標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)流量計(jì)在線標(biāo)定是容積法的一種切實(shí)可行的方法，應(yīng)用非常普遍。標(biāo)定時(shí)，將工藝流程切換到標(biāo)定工藝流程，即將標(biāo)準(zhǔn)體積管串聯(lián)至輸油管道中，操作簡(jiǎn)單實(shí)用，屬于密閉式的流量計(jì)標(biāo)定系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)體積管法標(biāo)定流量計(jì)如圖2所示。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)體積管法標(biāo)定流量計(jì)示意

體積管主要由標(biāo)準(zhǔn)容積管段和2個(gè)檢測(cè)開關(guān)組成，標(biāo)準(zhǔn)容積管段中有1個(gè)置換器，本文以球式體積管為例，置換器為彈性球，置換器與管段內(nèi)壁緊密相貼，形成滑動(dòng)密封，在流體推動(dòng)下與流體同速移動(dòng)。置換器運(yùn)行過程中，先后觸發(fā)2個(gè)檢測(cè)開關(guān)，在檢測(cè)開關(guān)之間置換出的體積即為流體的體積，將體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積值通過溫壓修正，就可以確定實(shí)際通過被檢流量計(jì)的體積流量，與在線密度計(jì)測(cè)量的在線密度相乘，即可計(jì)算出準(zhǔn)確的質(zhì)量流量。

用標(biāo)準(zhǔn)體積管對(duì)流量計(jì)進(jìn)行在線標(biāo)定時(shí)，具體步驟按照J(rèn)JG 667—2010《液體容積式流量計(jì)檢定》進(jìn)行。被標(biāo)定流量計(jì)應(yīng)逐臺(tái)分別標(biāo)定，若只標(biāo)定其中1臺(tái)，就將該流量計(jì)所在工藝管線和標(biāo)準(zhǔn)體積管通過閥門切換串聯(lián)到總輸油管道中，在不停止輸油的情況下，對(duì)流量計(jì)進(jìn)行在線標(biāo)定。標(biāo)定控制系統(tǒng)可以穩(wěn)定可靠地完成體積管的各種邏輯動(dòng)作、數(shù)據(jù)采集和處理等過程，基本誤差和重復(fù)性的計(jì)算與標(biāo)準(zhǔn)表法一致。

同時(shí)，應(yīng)考慮標(biāo)準(zhǔn)體積管自身的標(biāo)定系統(tǒng)，通?？刹捎盟畼?biāo)法或標(biāo)準(zhǔn)表法。水標(biāo)法即將標(biāo)準(zhǔn)體積管連接于一個(gè)以水為標(biāo)定介質(zhì)的循環(huán)系統(tǒng)，用標(biāo)準(zhǔn)金屬量器示值確定體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積。

車載式標(biāo)準(zhǔn)體積管的結(jié)構(gòu)大多數(shù)為活塞式體積管，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，控制系統(tǒng)與微機(jī)組合在一起，是技術(shù)性能較先進(jìn)的標(biāo)定裝置。標(biāo)定原理與固定式體積管相同。

根據(jù)Q/SY 1448—2011《輸油管道計(jì)量導(dǎo)則》，油品流量0.5 Mt/a以上的計(jì)量站，宜配置固定式體積管及配套設(shè)施；0.5 Mt/a以下的計(jì)量站，宜采用固定式或車載式體積管，周期性對(duì)流量計(jì)進(jìn)行在線標(biāo)定。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器法在線標(biāo)定

標(biāo)準(zhǔn)金屬量器是一種典型的容積標(biāo)準(zhǔn)器，其準(zhǔn)確度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、量程范圍寬，適用于以水或低黏度液體為介質(zhì)的流量和體積管的標(biāo)定。標(biāo)準(zhǔn)金屬器法標(biāo)定流量計(jì)如圖3所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器法標(biāo)定流量計(jì)示意

標(biāo)準(zhǔn)金屬量器也稱標(biāo)準(zhǔn)罐，是按規(guī)定的結(jié)構(gòu)，用金屬制成具有確定的容積，可作為容量量值傳遞的計(jì)量器具。標(biāo)準(zhǔn)金屬量器按照確定度等級(jí)可分為一等、二等和三等，其中二等金屬量器一般作為體積管標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)量器。

標(biāo)準(zhǔn)金屬量器法實(shí)際上是容積量的比較法，將油品流過流量計(jì)的累積示值與注入標(biāo)準(zhǔn)金屬量器測(cè)得的實(shí)際容量值相比較，兩者都換算到20 ℃，兩項(xiàng)之差為流量計(jì)的基本誤差。

標(biāo)準(zhǔn)金屬量器最常用于在線標(biāo)定加油機(jī)、汽車裝車流量計(jì)或散裝油品罐裝油桶的流量計(jì)的標(biāo)定。

3 結(jié)束語

油品計(jì)量是計(jì)量環(huán)節(jié)的最終結(jié)果，該結(jié)果作為油品貿(mào)易雙方財(cái)務(wù)結(jié)算的依據(jù)，也是企業(yè)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)管理成本核算的依據(jù)，油品計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，直接關(guān)系到貿(mào)易雙方的經(jīng)濟(jì)利益和企業(yè)形象。為了保證流量計(jì)量的精確度，在工作狀態(tài)下標(biāo)定流量計(jì)十分重要，文中闡述的流量計(jì)在線標(biāo)定的原理基本一致，不同的是所采用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器、各自的標(biāo)定方法以及計(jì)算公式，但都需要確定被標(biāo)定流量計(jì)在工作狀態(tài)下的基本誤差和重復(fù)性是否合格。

標(biāo)定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)用戶的實(shí)際情況選擇合理、經(jīng)濟(jì)的標(biāo)定方式，最大程度地為用戶創(chuàng)造方便和效益。當(dāng)前，石油產(chǎn)品長(zhǎng)輸管線的建設(shè)發(fā)展很快，油品的動(dòng)態(tài)計(jì)量技術(shù)也將不斷跟進(jìn)，計(jì)量系統(tǒng)的在線標(biāo)定已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。