用活動式體積管檢定原油流量計的注意事項
用活動式體積管檢定原油流量計是一種經濟、高效的檢定方式,廣泛應用于中小型原油計量站。自動化技術的應用給檢定帶來便利的同時也增加了誤差來源,脈沖插入技術、溫度和壓力補償都會給檢定結果帶來誤差,檢定時需對測量軟件、流量計***小脈沖數、溫度穩(wěn)定性、信號分配器、消氣器等進行驗證和確認,而且應滿足相應檢定規(guī)程的要求,在有效位數保留、數據修約等方面還應滿足相關標準的要求。這樣才能降低測量誤差,提高檢定質量。
流量計是原油貿易計量中***關鍵的設備,體積管是檢定原油流量計的一種流量標準裝置,活動式體積管通常用于小型計量站流量計的檢定。本文就活動式體積管檢定原油流量計過程中應注意的事項展開討論。
1.體積管的軟件驗證
目前,大多數體積管生產廠家都已實現(xiàn)了體積管檢定過程自動化,從流量計的脈沖信號采集到***后的檢定結果處理、原始資料的生成,都可以依靠計算機軟件完成,減少了人為誤差。但是這對測量軟件的準確性要求非常高,如果某個數據或計算公式錯誤,會對***后的測量結果產生影響,使測量結果不準確。曾發(fā)生過所使用的體積管在投產前就存在測量軟件錯誤的情況,體積管生產廠家因壓力
單位使用錯誤,導致軟件在計算液體壓縮系數 k 時產生錯誤,進而造成***終計算結果與正確值相差4%。因此,有必要對體積管標準裝置的計算軟件進行驗證。
軟件驗證是按照相關標準中的數據錄取規(guī)則和檢定規(guī)程中的計算步驟,用手工計算的方式對體積管標準裝置自帶軟件的計算結果進行驗證。驗證時應注意,計算參數有效位數的保留應符合文獻的規(guī)定,數據修約應符合文獻[3]的規(guī)定。軟件驗證不僅可以發(fā)現(xiàn)測量軟件的顯著錯誤,還可以糾正一些細節(jié)問題,從而保證計量結果準確可靠。
2.對流量計的要求
因活動式體積管的標準容積一般較小,通常會使用脈沖插入技術提高分辨力。脈沖插入技術是以流量計脈沖頻率沒有明顯變化的假設為前提,但由內部旋轉非線性度引起的頻率變化將降低流量計檢定的準確度。渦輪流量計、容積式流量計等旋轉式流量計,特別是刮板流量計、羅茨流量計等容積式流量計,由于內部旋轉非線性度和其他的隨機波動,脈沖的時間間隔是不太規(guī)則的。例如某單位使用的一臺刮板流量計,在 200 m3/h流量下,用頻率計測試,其脈沖頻率變化范圍為 350~650 Hz。在此工況下,用一個標準容積為 120 L、雙計時脈沖插入法的活動式體積管檢定,根據文獻[4]給出的脈沖數計算方法,內部旋轉非線性度引入的誤差可達0.11%,對于***大允許誤差為 0.2%的流量計來說,該誤差顯然會對檢定結果造成影響。
通過以上分析可知,不是一臺體積管可以檢定所有的流量計。為得到可接受的流量計檢定結果,檢定前應核實流量計性能參數。根據文獻第 6條的要求,流量計應滿足以下條件:一次檢定過程中流量計轉子旋轉一周以上,發(fā)出脈沖數大于 100;如果脈沖間隔按隨機方式分布,***少脈沖數應滿足文獻公式 9的要求。
當流量計存在嚴重的周期性內部旋轉非線性度時,通過增加檢定運行次數來增加收集的脈沖數,或將流量計脈沖發(fā)訊器調至轉子旋轉一周只發(fā)一個脈沖,可在一定程度上減輕非線性帶來的影響。
在進行流量計檢定時通常都會根據檢定規(guī)程操作,但是檢定規(guī)程中并沒有給出對流量計脈沖數的要求,如果被檢流量計不滿足文獻[4]的要求,有可能給出錯誤的檢定結論。因此,在進行原油流量計檢定時不只應關注相應檢定規(guī)程,還應關注原油計量相關標準。
3.壓力、溫度監(jiān)測注意事項
根據文獻,用體積管法檢定容積式流量計時標準容積的計算公式為
由公式(1)、(2)、(3)可以看出,示值誤差Em 的準確度與體積管的標準容積 Vs 、體積管內徑 D 、體積管壁厚 e 、體積管材料的彈性模量 Es 、標準裝置的體膨脹系數 βs 、液體膨脹系數 β 、液體壓縮系數 k 、標準裝置處液體溫度平均值 ts 、標準裝置處的液體表壓力平均值 ps 、流量計處液體溫度平均值 tm 、流量計處液體表壓力平均值 pm 等參數有關,其中 Vs、D、e、Es、βs、β、k 可以通過體積管標準裝置的出廠檢驗報告、查表等方式獲得,需要在檢定過程中測量的量為 ts、ps、tm、pm 。因此,在檢定過程中應密切注意對壓力、溫度的監(jiān)控。
通過上述分析發(fā)現(xiàn),檢定過程中溫度的變化會對測量結果造成一定的影響。文獻和文獻對檢定過程中介質溫度變化提出了“不能超過±0.5 ℃” 的要求,但是僅保證介質溫度的穩(wěn)定尚不足以確保測量結果的準確。由于體積管處與流量計處溫度測量儀表的安裝方式及工藝可能不同,造成溫度響應時間不同,如果檢定過程中有一處的溫度尚未達到平衡狀態(tài),將對檢定結果造成影響。因此,檢定開始前應先在較大流量下運行一段時間,同時監(jiān)控體積管處與流量計處溫度的差值,當兩處溫度差值恒定后方可開始檢定。
實際工作中,為方便檢定,流量計系統(tǒng)通常會將壓力、溫度信號通過信號分配器分成兩路,一路自用,另一路用于檢定。但是信號經過信號分配器后可能會發(fā)生改變,可通過更換信號通道的方式,檢查經分配后的兩路信號是否一致,必要時應放棄使用信號分配器,將溫度、壓力信號直接接入檢定系統(tǒng),以消除誤差。
4.消氣器效果檢查
為消除原油中的氣體對計量結果的影響,根據相關設計規(guī)范,可在流量計前安裝消氣器。如果消氣器效果不好,檢定介質中會有氣體存在。由于氣體流動存在不確定性,檢定時流量計重復性結果通常會不合格。雖然通過放氣等措施可以得到合格的檢定數據,但是由于系統(tǒng)中有氣體存在,計量數據中包含了該部分氣體的體積,會嚴重損害原油接方的利益。因此,當檢定介質中存在氣體時,即使流量計合格,整個計量系統(tǒng)的測量數據也已失準,此時計量系統(tǒng)應停止使用,將流量計送外檢定也不能發(fā)現(xiàn)類似問題。而活動式體積管在線實流檢定相比離線檢定具有一定的優(yōu)勢,它可以發(fā)現(xiàn)計量系統(tǒng)配套儀表、設備存在的問題。