試論溫度對(duì)容積式流量計(jì)的影響

董桃李 宏 巖 張曉彥

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司 技術(shù)監(jiān)測(cè)中心 （陜西 西安 710021）

試論溫度對(duì)容積式流量計(jì)的影響

董桃李 宏 巖 張曉彥

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司 技術(shù)監(jiān)測(cè)中心 （陜西 西安 710021）

通過理論敘述、推理與實(shí)際檢定數(shù)據(jù)對(duì)比分析的方法，說明了原油流量計(jì)在線計(jì)量交接中，流量計(jì)的檢定溫度與其實(shí)際運(yùn)行溫度不同時(shí)，對(duì)流量計(jì)準(zhǔn)確度的影響程度，并提出了參考值。

容積式流量計(jì) 誤差曲線 溫度

石油的物理性質(zhì)是隨溫度和壓力變化的。當(dāng)以流量計(jì)進(jìn)行交接時(shí)，在正常輸油的工藝條件下，由于溫度、壓力、黏度、密度等因素的變化，使得所計(jì)量液體體積、密度、黏度以及流量計(jì)殼體與轉(zhuǎn)子之間的間隙發(fā)生變化，因而導(dǎo)致計(jì)量結(jié)果的改變。如溫度降低，原油中石蠟及其它雜質(zhì)和污濁物黏附在殼體內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子上，便會(huì)改變計(jì)量腔的體積，這些都會(huì)直接影響流量計(jì)的特性曲線。

如果流量計(jì)檢定溫度與日常運(yùn)行溫度相差較大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)特性曲線的改變，會(huì)直接影響計(jì)量交接的準(zhǔn)確度。

1 依據(jù)容積式流量計(jì)的原理，分析誤差特性曲線的變化

1.1 工作原理

當(dāng)被測(cè)流體流經(jīng)計(jì)量腔時(shí)，流量計(jì)的進(jìn)出口間存在一個(gè)壓力差，腰輪轉(zhuǎn)子在此壓力差作用下旋轉(zhuǎn)，流量計(jì)的流體體積與腰輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)成正比。通過與腰輪軸聯(lián)接的變速機(jī)構(gòu)、密封機(jī)構(gòu)和精度修正機(jī)構(gòu)，將腰輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器便可累計(jì)流體體積總量。

1.2 誤差曲線

在常規(guī)情況下，新安裝的流量計(jì)通過磨合運(yùn)行之后，流量計(jì)的誤差曲線與開始時(shí)相比向正方向移動(dòng)，其原因是：計(jì)量腔內(nèi)腰輪轉(zhuǎn)子各運(yùn)動(dòng)部件之間變得圓滑，機(jī)械阻力有所減小，各處間隙量合適，漏失量也小，所以誤差曲線正移。

如果流量計(jì)超負(fù)荷運(yùn)行或原油中沙子等雜質(zhì)較多或正常運(yùn)行2～3年之后，就會(huì)出現(xiàn)計(jì)量腔內(nèi)腰輪轉(zhuǎn)子，磨損或間隙變大，漏失量增大，誤差曲線向負(fù)方向移動(dòng)，但如果原油含蠟較高，或黏度增加，溫度降低，這時(shí)誤差曲線可能正向偏移。

2 輸油溫度與檢定溫度不同時(shí)對(duì)流量計(jì)準(zhǔn)確度影響量的計(jì)算

用活塞式體積管檢定容積式原油流量計(jì)計(jì)算公式：

式中Vs—標(biāo)準(zhǔn)裝置讀出容積，L;

Ps—標(biāo)準(zhǔn)裝置處的液體壓力表平均值，Pa；

D—體積管內(nèi)徑，mm;

e—體積管壁厚，mm;

Es—體積管材料的彈性模量，Pa；

βs—標(biāo)準(zhǔn)裝置的體膨脹系數(shù)，℃-1；

ts—標(biāo)準(zhǔn)裝置處液體溫度平均值，℃。

油溫的變化對(duì)流體體積溫度修正用以下公式：

式中Vs—標(biāo)準(zhǔn)溫度下的流體體積，L；

Vi—測(cè)量時(shí)的流體體積（即在測(cè)量狀態(tài)下的體積）,L；

α—所測(cè)液體的體積膨脹系數(shù)，1/℃或1/K；

ti—測(cè)量狀態(tài)下的液體溫度，℃或K；

ts—標(biāo)準(zhǔn)溫度,℃或K。

假設(shè)流量計(jì)的運(yùn)行時(shí)油溫與檢定時(shí)的溫度差為1℃時(shí)，由體積變化引起的誤差變化為：

礦物油的體積膨脹系數(shù)α=6.4×10-4（1/K），因此溫度變化對(duì)流體體積是有較大影響的，溫度變化1℃，相同質(zhì)量的流體其體積相差約0.064%。

油溫影響流量計(jì)計(jì)量腔容積變化的附加誤差公式：

其中E—工作溫度下實(shí)際使用的基本誤差，%；

E1—檢定溫度下的基本誤差，%；

t1—檢定時(shí)的液體溫度，℃；

t—流量計(jì)運(yùn)行時(shí)的液體溫度，℃；

βm—流量計(jì)計(jì)量腔材質(zhì)的體膨脹系數(shù)1/℃（流量計(jì)計(jì)量腔體鑄鋼的體膨脹的系數(shù)查表得0.000 036/℃）。

假設(shè)流量計(jì)的運(yùn)行溫度與檢定時(shí)的溫度差為1℃時(shí)，引起的計(jì)量腔體體積變化為：

通過上面計(jì)算可以看出輸油溫度與檢定溫度比較相差1℃時(shí),對(duì)容積式流量計(jì)準(zhǔn)確度影響是0.003 6%。

輸油溫度變化對(duì)流量計(jì)的影響量，其數(shù)值與實(shí)際檢定之間有差別，由于輸油溫度的變化將會(huì)引起原油黏度、密度、漏失量等的細(xì)微變化，從而帶來誤差的微小變化。

用JHYG-200型活塞式體積管檢定容積式流量計(jì)誤差計(jì)算公式為：

式中E—流量計(jì)基本誤差；

Vm—流量計(jì)的測(cè)量值（示值），L；

V—修正后標(biāo)準(zhǔn)體積管的體積值，L。

長(zhǎng)慶油田某采油廠某聯(lián)合站內(nèi)部使用的LL-00的腰輪流量計(jì)2臺(tái)，2009年新投入運(yùn)行，檢定周期為半年，這2臺(tái)流量計(jì)曾在多個(gè)溫度下進(jìn)行檢定，通過對(duì)比找出溫度對(duì)流量計(jì)特性曲線的影響。

1#流量計(jì)溫度為42℃時(shí)的流量計(jì)檢定結(jié)果如表1所示。1#流量計(jì)溫度為52℃時(shí)再次檢定其結(jié)果如表2所示。根據(jù)表1、表2可得數(shù)據(jù)作圖，特性曲線如圖書1所示。

從圖1可以看出隨著溫度的變化流量計(jì)特性曲線向正方向移動(dòng)，流量計(jì)流量不變的情況下，溫度變化10℃時(shí)其誤差變化約為0.5%。

表1 1#流量計(jì)42℃時(shí)檢定結(jié)果

表2 1#流量計(jì)52℃時(shí)檢定結(jié)果

圖1 1#流量計(jì)42℃、52℃時(shí)的特性曲線

3 結(jié) 論

大型原油交接計(jì)量點(diǎn)，由于每日計(jì)量原油數(shù)量巨大，流量計(jì)檢定工作，尤為重要。雙方應(yīng)遵循公平、公正、合理、合法的原則，切實(shí)發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)體積管在線檢定的優(yōu)勢(shì)，誠(chéng)守企業(yè)信譽(yù)，執(zhí)行計(jì)量法規(guī)。由于實(shí)際中存在溫度的影響作用，因此要求流量計(jì)檢定溫度應(yīng)與流量計(jì)平時(shí)運(yùn)行溫度一致或接近。最好檢定溫度與輸油溫度的變化不超過±3℃。為具操作性，雙方協(xié)商后，可量化為流量計(jì)在前一檢定周期運(yùn)行的平均溫度作為此次檢定溫度，以避免溫度差異給流量計(jì)檢定結(jié)果帶來較大的誤差，從而造成補(bǔ)差油量的失真，造成一方經(jīng)濟(jì)損失。

[1]JJG 667-1997液體容積式流量計(jì)檢定規(guī)程[S].

[2]JJG 209-2010體積管檢定規(guī)程[S].

[3]GB/T 21450-2008原油和石油產(chǎn)品密度在638kg/m3到1074kg/m3范圍內(nèi)的烴壓縮系數(shù)[S].

Through the description and reasoning of theory as well as the comparative analysis of practical detection data,it is expounded that in the online custody transfer metering of crude flowmeter the accuracy of flowmeter is influenced when detection temperature of flowmeter is different from the practical operation temperature,coupled with the presentation of reference value.

volumetric flowmeter;error chart;temperature

董桃李（1981-）,男，現(xiàn)主要從事流量計(jì)計(jì)量檢定工作。

2012-03-18▎