計(jì)量體系的建設(shè)與應(yīng)用

段曉云 晁瓊蕭 李朋江 管曉東 季 偉

中國石油長慶油田分公司第二采氣廠（陜西榆林719000）

計(jì)量體系的建設(shè)與應(yīng)用

段曉云 晁瓊蕭 李朋江 管曉東 季 偉

中國石油長慶油田分公司第二采氣廠（陜西榆林719000）

計(jì)量體系包括標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)及以技術(shù)為手段的計(jì)量管理。標(biāo)準(zhǔn)是衡量質(zhì)量高低的基本依據(jù)，各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，又要以相應(yīng)的計(jì)量檢測和科學(xué)的計(jì)量管理為技術(shù)手段和管理基礎(chǔ)。企業(yè)計(jì)量體系運(yùn)行的成功與否，直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量結(jié)果的控制。經(jīng)過陜西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督初審和2次復(fù)查考核，2008年1月份，建標(biāo)申請經(jīng)考核合格后獲得了授權(quán)，并于2月份，壓力類強(qiáng)檢儀表也獲得了對內(nèi)強(qiáng)檢資質(zhì)。長慶油田分公司第二采氣廠計(jì)量體系的建設(shè)與運(yùn)行步入正規(guī)化、運(yùn)行基本實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化。

計(jì)量體系計(jì)量建標(biāo)量值傳遞

隨著長慶油田分公司第二采氣廠產(chǎn)建規(guī)模的日益擴(kuò)大，從最初的生產(chǎn)能力3億m3/a，到目前天然氣日產(chǎn)水平超過700萬m3，整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營、科技進(jìn)步活動離不開計(jì)量這一基礎(chǔ)性工作。計(jì)量工作是安全生產(chǎn)、質(zhì)量控制、節(jié)能降耗,提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保障,計(jì)量器具則是實(shí)施這一技術(shù)保障的物質(zhì)基礎(chǔ)。

第二采氣廠生產(chǎn)現(xiàn)場現(xiàn)有計(jì)量儀表11類約10 000余臺，在氣田開發(fā)、生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。在天然氣的開采、集輸工藝管線、站場內(nèi)都裝有各種儀表，對天然氣的壓力、溫度、流量、液位等參數(shù)進(jìn)行檢測；對遠(yuǎn)離集氣站的單井的油壓、套壓、出井場壓力和溫度等進(jìn)行遙測；對站場電動球閥的開、關(guān)進(jìn)行遙控；以及對站場安全狀態(tài)紅外視頻、監(jiān)控等。它們是整個(gè)天然氣生產(chǎn)過程中的“眼睛”，是保證安全生產(chǎn)、正常運(yùn)行的重要手段。因此，計(jì)量儀表的準(zhǔn)確可靠就顯得尤為重要，量值傳遞則是保證計(jì)量器具合格的法律依據(jù)，是保證計(jì)量量值準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)。

隨著采氣廠建設(shè)規(guī)模的日益擴(kuò)大，計(jì)量儀表的數(shù)量、種類逐年遞增，為了使計(jì)量器具都處于受控狀態(tài)，檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，對計(jì)量器具進(jìn)行周期檢定是保證其可靠的是最為有效的手段。周期檢定一般有2種方式:①送外委托檢定；②企業(yè)建標(biāo)自檢。送外委托檢定，檢定周期較長，送檢數(shù)量多，不現(xiàn)實(shí),且自主決策性差，嚴(yán)重制約了天然氣的正常生產(chǎn)，而且每年檢定費(fèi)用昂貴。從生產(chǎn)、安全、經(jīng)營、保證檢測質(zhì)量的實(shí)際需要出發(fā)，同時(shí)兼顧及時(shí)、方便適用的因素，建立內(nèi)部計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，不僅方便了生產(chǎn)，而且大大節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本。

表1是自行建標(biāo)和送外委托檢定的優(yōu)缺點(diǎn)對照。

從表1可見，要獲得建標(biāo)授權(quán)必須依照J(rèn)JF 1033-2001《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》各項(xiàng)規(guī)定進(jìn)行操作和審核，對標(biāo)準(zhǔn)器、相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)室以及室內(nèi)配套設(shè)施都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，對人員資質(zhì)、技術(shù)水平都有很高的要求，因此建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對計(jì)量各方面工作將會有一個(gè)很大的促進(jìn)。

1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和量值傳遞的建設(shè)方法

1.1 壓力計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)

壓力計(jì)量儀表是生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)量最多的儀表，現(xiàn)有壓力儀表共計(jì)8 500余臺，應(yīng)用面覆蓋整個(gè)生產(chǎn)的全過程，從天然氣的開采、集輸、脫水、凈化到外輸整個(gè)過程起著安全監(jiān)視、控制生產(chǎn)等重要作用。現(xiàn)場使用的壓力測量儀表根據(jù)其應(yīng)用，可簡單劃分為壓力表、壓力變送器、差壓變送器、液位變送器等，其精度等級從0.1級到1.6級不等。

表1 自行建標(biāo)和送外委托檢定的優(yōu)缺點(diǎn)對照

根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場壓力儀表的使用現(xiàn)狀，結(jié)合壓力量值傳遞系統(tǒng)建設(shè)的原則和國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對壓力量值傳遞系統(tǒng)的要求，建立了一等標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和一等標(biāo)準(zhǔn)浮球式壓力計(jì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，分別作為長慶油田分公司第二采氣廠壓力類儀表的最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。并根據(jù)檢定的需要，配備了相關(guān)的輔助設(shè)備。

活塞式壓力計(jì)也稱之為壓力天平，是目前廣泛使用的壓力標(biāo)準(zhǔn)，其穩(wěn)定性，重復(fù)性和精度，為大家所認(rèn)可，主要用于計(jì)量室、實(shí)驗(yàn)室作為壓力標(biāo)準(zhǔn)器使用。活塞式壓力計(jì)是基于帕斯卡定律及流體靜力學(xué)平衡為工作原理，是通過將專用砝碼加載在已知有效面積的活塞上所產(chǎn)生的壓強(qiáng)來表達(dá)精確壓力量值的。我國各級計(jì)量測試所、工業(yè)企業(yè)壓力計(jì)量部門建立壓力標(biāo)準(zhǔn)的唯一的重要途徑之一。壓力計(jì)量儀表準(zhǔn)確度最高為0.1級壓力變送器，所建標(biāo)準(zhǔn)能否滿足其準(zhǔn)確度等級要求是建立標(biāo)準(zhǔn)裝置的關(guān)鍵，現(xiàn)就以所建立的一等標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)量裝置為例，檢驗(yàn)是否滿足測量要求（一等浮球式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置與一等活塞式壓力計(jì)計(jì)算相同）。計(jì)算如下：

1.1.1 數(shù)學(xué)模型

式中Δp—被檢壓力變送器的示值誤差,MPa;

px—被檢壓力變送器的實(shí)際指示值，MPa;

pn—用專用祛碼加載于活塞壓力計(jì)上產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)壓力值，MPa。

1.1.2 被檢壓力變送器引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

（1）壓力變送器示值重復(fù)測量引起的不確定度分量在實(shí)際測量時(shí)一般采用測量變送器的輸出電流值，用一等標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)對0.1級壓力變送器（0～10MPa）在2MPa點(diǎn)進(jìn)行10次連續(xù)重復(fù)獨(dú)立測量，得到測量列：7.205、7.205、7.204、7.205、7.205、7.204、7.205、7.205、7.204、7.205mA。

測量標(biāo)準(zhǔn)為：7.200mA；

測量平均值為：7.205mA。

單次測量標(biāo)準(zhǔn)差：

平均標(biāo)準(zhǔn)差：

重復(fù)測量的平均值標(biāo)準(zhǔn)差即為重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μx1=0.0015mA，自由度vx1=9

（2）FLUKE744直流電流表引起的不確定度分量μx2（B類不確定度）

精度為：0.01%讀數(shù)+1μA其誤差為20×0.01%+0.001=0.003mA，誤差分布為均勻分布，則包含因子

自由度vx2=50

各不確定分項(xiàng)彼此獨(dú)立，互不相關(guān)，由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定公式得

1.1.3 一等標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

一等標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)在2MPa點(diǎn)的允許誤差為a=±0.000 4MPa。

取a的半寬為0.000 8MPa，誤差服從均勻分布，則包含因子

估計(jì)其可信度為10%，故自由度

活塞下端面與壓力變送器之間的高度差產(chǎn)生的不確定度分量，根據(jù)檢定規(guī)程可以忽略不計(jì)。

1.1.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度μc的計(jì)算因輸入量px和pn彼此互相獨(dú)立，互不相干，所以合成不確定度可按下式計(jì)算

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度μc的有效自由度的計(jì)算

ve=vc=75

1.1.5 擴(kuò)展不確定度的評定

取置信概率p=95%，按有效自由度ve=50，查t分布表得k95=1.984。

擴(kuò)展不確定度

U95=k95×μc=1.984×0.002 2=0.004 4MPa

一等標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)的活塞壓力計(jì)測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U95=0.004 4，ve=75，壓力變送器允許誤差為±0.016MPa，按照規(guī)程規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)裝置及輔助設(shè)備的擴(kuò)展不確定度不應(yīng)大于壓力變送器的最大允許誤差絕對值的1/4，既說明我廠建立的一等活塞式壓力標(biāo)準(zhǔn)裝置與一等浮球式壓力標(biāo)準(zhǔn)裝置完全符合建設(shè)要求。

1.2 溫度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)

溫度計(jì)量儀表在第二采氣廠生產(chǎn)現(xiàn)場共計(jì)有1 000余臺，主要應(yīng)用在單井進(jìn)站、節(jié)流前后、天然氣計(jì)量裝置，凈化裝置等部位，對天然氣生產(chǎn)過程中溫度進(jìn)行檢測。按照測溫原理的不同，主要有玻璃棒式溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)和鉑電阻溫度計(jì)。根據(jù)對測溫精度的要求不同，溫度計(jì)量儀表的精度從0.2級到2級不等。

根據(jù)氣田生產(chǎn)現(xiàn)場溫度計(jì)量儀表的使用情況，建立了熱電阻溫度量傳系統(tǒng)和水銀溫度量傳系統(tǒng)。配備的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)為二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置，根據(jù)檢定的需要配備了油浴恒溫場等輔助設(shè)備。

二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)是根據(jù)金屬鉑的電阻隨溫度變化而變化的規(guī)律來測量溫度的，是傳遞13.803 3K～960.78℃范圍國際溫標(biāo)的插補(bǔ)儀器，在檢定各種標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)和精密溫度計(jì)量儀器時(shí)作標(biāo)準(zhǔn)使用。按照ITS-90的規(guī)定，在平衡氫三相點(diǎn)（13.803 3K）到銀凝固點(diǎn)(960.78℃)溫區(qū)內(nèi)T90用鉑電阻溫度計(jì)來定義。

經(jīng)建標(biāo)申請前的檢驗(yàn)考核，所建二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置量傳范圍可覆蓋從0.2級到2級的溫度計(jì)量器具。

1.3 電量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合過程檢測設(shè)備使用狀況，建立了8508A數(shù)字多用表標(biāo)準(zhǔn)裝置和5520A數(shù)字多用發(fā)生器源標(biāo)準(zhǔn)裝置。

8508A數(shù)字多用表標(biāo)準(zhǔn)裝置主要對交直流電壓、電流、功率、頻率、電阻等量進(jìn)行量傳，對現(xiàn)有的過程檢測儀表、二次儀表等電量過程進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)。

5520A數(shù)字多用發(fā)生器源標(biāo)準(zhǔn)裝置主要對包括壓力、溫度、電量、流量二次儀表的模擬信號輸入量進(jìn)行檢定校準(zhǔn)，是壓力、溫度、電量標(biāo)準(zhǔn)裝置的輔助設(shè)備。

所建3大類5項(xiàng)最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，均已通過陜西省政府計(jì)量部門組織的計(jì)量建標(biāo)考核，可開展第二采氣廠壓力量值、溫度量值、電量量值的內(nèi)部傳遞工作，完全滿足了生產(chǎn)過程中壓力類儀表、溫度類儀表、電量類儀表以及流量二次儀表的檢定需要。

高質(zhì)量，首先要有高標(biāo)準(zhǔn)。而各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，又要以相應(yīng)的計(jì)量檢測和科學(xué)的計(jì)量管理為技術(shù)手段和管理基礎(chǔ)。各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施以具備，計(jì)量體系的成功運(yùn)轉(zhuǎn)，計(jì)量管理是關(guān)鍵。除了依據(jù)技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行計(jì)量檢測技術(shù)，實(shí)施技術(shù)監(jiān)督以外，我們自己還需要建立健全一套完善的計(jì)量管理制度。

2 認(rèn)識及建議

（1）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立和量值傳遞的開展是計(jì)量工作的重要組成部分，是保證測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)。結(jié)合第二采氣廠100億m3氣田大發(fā)展的需要，建立必須的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行科學(xué)的量值傳遞是促進(jìn)計(jì)量工作更加科學(xué)化、系統(tǒng)化和專業(yè)化的基本保證，必將更好的為生產(chǎn)決策、安全生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（2）雖然第二采氣廠已獲得3項(xiàng)5大類建標(biāo)資質(zhì)，硬件設(shè)備和配套設(shè)施完全達(dá)到考核標(biāo)準(zhǔn)，但我們深知，在相應(yīng)的軟件設(shè)施上還存在較大差距，突出表現(xiàn)在計(jì)量人員技術(shù)力量薄弱，業(yè)務(wù)水平層次不齊，還不能很快適應(yīng)建標(biāo)中人員的要求。人員少且流動較快，目前室內(nèi)計(jì)量人員共計(jì)4人；新增力量起點(diǎn)較低，因計(jì)量工作技術(shù)含量高、專業(yè)性強(qiáng)，因此在一定程度上限制了新增人員的快速成長。我們除了積極加強(qiáng)培訓(xùn)以外，在及時(shí)補(bǔ)充人員數(shù)量的同時(shí)，還更應(yīng)注重人員的質(zhì)量，從而使得計(jì)量工作穩(wěn)步快速向前發(fā)展，使得計(jì)量工作切實(shí)為生產(chǎn)服務(wù)。

[1]王慶英.企業(yè)建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及量值傳遞方案探討[J].武鋼技術(shù).2000,28(1).

[2]JJF1033-2001計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范[S].

Measuring system includes the construction of standards and the measuring management by means of technology.Standards serve as the bases for the measurement of quality,while implementation of different standards in turn takes the corresponding measuring detection and scientific measuring management as the technological means and management foundation.It is closely related to the control of product quality result whether the operation of enterprise measuring system is successful or not.Through the preliminary examination and the re-examination of Shaanxi Quality Technology Supervision Association,the application for establishing standards was approved after the verification in January,2008.Meanwhile,the instruments of strength test belonging to the type of pressure were entitled to the internal checking in February.Up to now,the construction and operation of measuring system in the Second Oil Factory of Changqing Oilfields Sub-Company have stepped into normalization,and its operation has also reached the specification.

measuring system;establishment of measuring standards;dissemination of quantity

2010-10-22▎

段曉云（1978-），女，油氣計(jì)量工程師，主要從事計(jì)量技術(shù)管理工作。