在油田、長輸管道、石化煉化、油港等大批量油品交接作業(yè)中, 采用流量計(jì)動(dòng)態(tài)計(jì)量, 不僅保證計(jì)量的準(zhǔn)確性, 而且可提高自動(dòng)化水平, 便于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息化管理。大口徑原油流量計(jì)主要有容積式、速度式等類型。

容積式流量計(jì)先計(jì)量出油品工況下的毛油體積量, 通過手工取樣、做樣或通過儀表自動(dòng)測量得到油品品質(zhì)參數(shù) (含水、密度等) , 再經(jīng)過工況下溫度、壓力換算得到油品在一定時(shí)間段交接狀態(tài)下的表觀質(zhì)量。容積式流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確度高;流量范圍度寬, 口徑可以做到350mm至500mm;能較好適應(yīng)高凝高黏原油, 是目前原油交接計(jì)量中使用***普遍的一種。

渦輪流量計(jì)隸屬于速度式原理的流量測量儀表。由于高凝高黏的原油容易凝堵, 且易粘附計(jì)量元件, 渦輪流量計(jì)應(yīng)用與原油流量測量受原油黏度范圍的制約, 在低黏度原油和輕質(zhì)油測量場合, 渦輪流量計(jì)有很好的表現(xiàn)。時(shí)差法超聲流量計(jì)也屬于速度式流量計(jì), 目前應(yīng)用于原油流量測量, 也剛開展試驗(yàn)研究[1]。

質(zhì)量流量計(jì)可以直接測量出被測油品的質(zhì)量, 目前應(yīng)用較多的是科氏力質(zhì)量流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)主要用于計(jì)量輕質(zhì)成品油, 原油交接計(jì)量也在開展試驗(yàn)研究[2]。

在高油價(jià)、大交接量背景下, 流量計(jì)作為直接影響貿(mào)易雙方經(jīng)濟(jì)利益的計(jì)量器具, 其準(zhǔn)確性是倍受交接雙方關(guān)注的要點(diǎn)。盡管大口徑容積式流量計(jì)的誤差可以控制在±0.2%, 對于日交接量過萬噸的站點(diǎn), 誤差量可達(dá)20t, 折合人民幣約10萬元, 很難被貿(mào)易雙方承受。同時(shí), 流量計(jì)檢定時(shí)的油溫、壓力與管線運(yùn)行時(shí)的油溫、壓力的差異, 輸送油品物性參數(shù)變化等因素的影響, 以及流量計(jì)的長期磨損, 都會(huì)造成流量計(jì)的誤差進(jìn)一步加大、穩(wěn)定性也趨于變差。因此, 正確使用流量計(jì), 嚴(yán)格按規(guī)范檢定流量計(jì), 合理選用流量計(jì)系數(shù)計(jì)算方法, 準(zhǔn)確修正交接量, 都是降低流量計(jì)計(jì)量誤差的重要環(huán)節(jié)。

容積式流量計(jì)有刮板、腰輪、齒輪、雙轉(zhuǎn)子等多種型式, 下面以應(yīng)用較廣泛的刮板流量計(jì)為例進(jìn)行研討。

1) 刮板式流量計(jì)工作原理, 其內(nèi)部可伸縮移動(dòng)的刮板與內(nèi)腔壁形成計(jì)量空間, 通過液體推動(dòng)刮板轉(zhuǎn)動(dòng), 將計(jì)量空間內(nèi)的液體排送出流量計(jì)。當(dāng)被計(jì)量的液體經(jīng)過流量計(jì)時(shí), 推動(dòng)刮板和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn), 與此同時(shí), 刮板沿著一種特殊的軌跡成放射狀的伸出或縮回, 每兩個(gè)相對刮板端面之間的距離是一個(gè)定值, 在刮板連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), 在2個(gè)相鄰的刮板、轉(zhuǎn)子、殼體內(nèi)腔以及上下蓋板之間就形成了一個(gè)容積固定的計(jì)量空間, 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈, 就可排出4個(gè) (或6個(gè)) 同樣閉合的體積, 記錄轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的圈速就可地計(jì)量通過流量計(jì)的液體體積量 (圖1) 。轉(zhuǎn)子上部同時(shí)帶動(dòng)計(jì)數(shù)裝置和脈沖發(fā)訊器, 在流量計(jì)表頭指標(biāo)器上顯示出通過流量計(jì)的體積量, 并可以將電脈沖信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)傳。

2) 刮板式流量計(jì)形成誤差的原因解析。在多種油品切換輸送管線, 不同品質(zhì)原油的物性差異較大 (如黏度、含臘等) , 運(yùn)行工況的變化 (如溫度、壓力等) , 流量計(jì)的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性差異等, 以及操作管理等因素的影響, 都會(huì)給油品計(jì)量帶來一定的誤差。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:溫度影響, 油品輸送溫度越高, 油品的黏度就越低, 計(jì)量誤差向負(fù)值方向增加;黏度影響, 油品黏度增加使運(yùn)動(dòng)計(jì)量部件間隙變窄, 計(jì)量誤差偏向正值方向;結(jié)蠟影響, 蠟層凝結(jié)在計(jì)量腔體內(nèi)壁或部件上, 使計(jì)量腔變小, 計(jì)量誤差偏向正值方向;漏失量影響, 隨著流量計(jì)運(yùn)行時(shí)間增加, 流量計(jì)運(yùn)動(dòng)部件磨損加大, 間隙變寬, 漏流量增大, 其計(jì)量誤差向負(fù)值方向增加。

3) 流量計(jì)檢定與流量計(jì)系數(shù)。上述分析的各種原因, 都可能使計(jì)量油品的實(shí)際體積與流量計(jì)指示體積存在誤差。解決此問題***常用的方法是對流量計(jì)進(jìn)行在線實(shí)液檢定, 確定全量程范圍內(nèi)流量計(jì)系數(shù)。流量計(jì)檢定執(zhí)行JJG 667-2010《液體容積式流量計(jì)檢定規(guī)程》, 并按照貿(mào)易雙方協(xié)議按時(shí)檢定[3]。

流量計(jì)檢定常用的設(shè)備有標(biāo)準(zhǔn)表、標(biāo)準(zhǔn)罐、體積管等, 又分離線檢定和在線檢定。在線檢定可以保證檢定工況接近運(yùn)行工況, 在線檢定使用的油品應(yīng)盡可能與運(yùn)行油品物性參數(shù)接近。

檢定報(bào)告給出流量計(jì)的液體實(shí)際體積與流量計(jì)指示體積的比值即流量計(jì)系數(shù)。檢定的流量點(diǎn)一般選擇全量程范圍內(nèi)3個(gè)或5個(gè)流量點(diǎn), 其中包含***小流量及***大流量, 流量計(jì)超出檢定點(diǎn)運(yùn)行, 流量計(jì)系數(shù)就可能失去修正作用。

GB/T 9109.5-2009《石油和液體石油產(chǎn)品油量計(jì)算動(dòng)態(tài)計(jì)量》中規(guī)定了流量計(jì)基本誤差方法[4], 也是國際、國內(nèi)廣泛采用的方法。流量計(jì)應(yīng)在流量計(jì)允許誤差±0.2%范圍內(nèi), 且貿(mào)易雙方認(rèn)可的條件下使用。

在大流量、長時(shí)間連續(xù)累積計(jì)量時(shí), 誤差的累積效應(yīng)就會(huì)被放大, 比如某一臺(tái)流量計(jì)在流量600m/h時(shí)誤差為+0.16%, 每天輸油量15 000m, 輸差為24m, 在一個(gè)檢定周期6個(gè)月時(shí)間里, 總輸油量2 700 000m, 輸差為4 320m, 這樣一個(gè)輸差量對貿(mào)易雙方都是一個(gè)不小的數(shù)量, 貿(mào)易雙方都希望采用使計(jì)量誤差趨于零的理想方法。

流量計(jì)系數(shù)修正方法, 是貿(mào)易交接雙方所達(dá)成的用流量計(jì)在檢定時(shí)每量點(diǎn)瞬時(shí)流量下所對應(yīng)的流量計(jì)系數(shù)進(jìn)行修正。這種方法較基本誤差計(jì)量方法的計(jì)量精度有較大提高, 尤其對檢定流量點(diǎn)修正時(shí), 誤差是零。這種方法也符合GB/T 9109.5-2009《石油和液體石油產(chǎn)品油量計(jì)算動(dòng)態(tài)計(jì)量》規(guī)定。

從圖2可知, 當(dāng)瞬時(shí)流量為600m/h時(shí), 對應(yīng)流量計(jì)系數(shù)是0.999 3, 8h累積輸油量顯示為4 800m, 則實(shí)際輸油量是:

當(dāng)輸油瞬時(shí)流量不在檢定點(diǎn)上時(shí), 如圖3所示, 瞬時(shí)流量200、400m/h檢定流量點(diǎn), 對應(yīng)流量計(jì)系數(shù)為1.001 2、0.999 7, 實(shí)際流量為299m/h, 小于200、400m/h之中點(diǎn)300m/h, 按靠近法則選定低端200m/h的系數(shù)1.001 2, 而300m/h時(shí)所對應(yīng)的流量計(jì)系數(shù)是1.000 4, 8h累積輸油量為:

流量在299m/h時(shí)查圖表計(jì)算系數(shù)為1.000 4, 修正后的流量為:

實(shí)際應(yīng)用中實(shí)際流量小于中點(diǎn)則選取200m/h所對應(yīng)的流量計(jì)系數(shù)1.001 2, 8h顯示累積輸油量為2 392m, 修正后的流量為:

則Q實(shí)修-Q應(yīng)修=2 394.87-2 392.96=1.91 (m) , 多修正了1.91m。

在一個(gè)檢定周期6個(gè)月時(shí)間里, 總輸油量為:1 291 680m, 總輸差量為:1 031.4m。

從以上計(jì)算結(jié)果可以看出, 采用流量計(jì)系數(shù)方法計(jì)算輸油量的輸差小于流量計(jì)基本誤差方法, 但是累計(jì)輸差量也不小。

流量計(jì)系數(shù)方法計(jì)算輸油量, 是由人工計(jì)算的, 當(dāng)瞬時(shí)流量在a點(diǎn)或c點(diǎn)上時(shí)經(jīng)過系數(shù)修正, 可以使流量計(jì)系數(shù)修正到1.000 0, 即誤差為零。而在a、c兩個(gè)檢定點(diǎn)之間的瞬時(shí)流量無對應(yīng)系數(shù), 只能選取a或c的系數(shù), 則a、c中間形成ab、b1c新的誤差曲線, 誤差量是a、c之間的50%, 無法更地計(jì)算, 如圖4所示。

圖4是某臺(tái)流量計(jì)在瞬時(shí)流量為299m/h用流量計(jì)系數(shù)計(jì)算輸油量時(shí)200~400m/h的誤差曲線。

用JLJ-1型計(jì)量計(jì)算機(jī)對流量計(jì)輸油量進(jìn)行計(jì)算, 可以在線管理多臺(tái)流量計(jì), 使每臺(tái)流量計(jì)都按檢定的誤差曲線修正誤差, 使流量計(jì)每一點(diǎn)的誤差都為零, 使每一臺(tái)流量計(jì)計(jì)量誤差為零。

圖5是某站的一臺(tái)流量計(jì)檢定誤差曲線, 這條曲線輸入到JLJ-1型計(jì)量計(jì)算機(jī)中, 計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測瞬時(shí)流量值將所對應(yīng)的誤差值進(jìn)行修正, 使每一點(diǎn)瞬時(shí)流量的誤差都修正到0.0%誤差線上。

每一臺(tái)流量計(jì)修正后圖5中a、b、c曲線都達(dá)到圖6中a、b、c直線零誤差曲線。如圖6所示。

用JLJ-1型計(jì)量計(jì)算機(jī)計(jì)算輸油量時(shí), 誤差接近為零, 并顯示每臺(tái)流量計(jì)的每日、每月、每年修正的誤差量, 而且修正的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中, 以備貿(mào)易交接雙方核查, 提高了計(jì)量管理水平[5]。

大口徑容積式流量計(jì)使用廣泛, 交接量大帶來的誤差量也大。采用流量計(jì)系數(shù)修正交接量, 是降低誤差行之有效的措施。使用中必須認(rèn)真分析、真正掌握流量計(jì)系數(shù)偏差的原因, 正確進(jìn)行交接量的修正, 否則, 可能會(huì)造成越修越差的結(jié)果。應(yīng)遵循以下注意事項(xiàng):嚴(yán)格按規(guī)范周期檢定;檢定工況必須與運(yùn)行工況接近, 采用在線實(shí)液檢定;檢定油品物性必須與計(jì)量油品物性相近;不同油品物性必須對應(yīng)相應(yīng)的流量計(jì)系數(shù);流量計(jì)的運(yùn)行流量必須控制在檢定流量范圍內(nèi)。