體積管校驗核查科里奧利質(zhì)量流量計誤差分析

張紅亮

(滄州煉油廠計量管理處，滄州 061000)

0　引言

質(zhì)量流量計具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)直接得到測量介質(zhì)的質(zhì)量；2)測量準(zhǔn)確度高；3)測量準(zhǔn)確度不受介質(zhì)物性的影響，在管輸油品、定量裝車等貿(mào)易交接計量中越來越被廣泛使用。根據(jù)《計量法》第九條強(qiáng)檢計量器具要求和JJG 1038—2008《科里奧利質(zhì)量流量計》檢定規(guī)程，用于貿(mào)易交接的質(zhì)量流量計檢定周期為1年。但在實(shí)際貿(mào)易交接過程中，為了精確計量，避免計量糾紛，貿(mào)易雙方在有效檢定期間定期校驗。本文結(jié)合某測量原油質(zhì)量流量計，分析用體積管裝置校驗產(chǎn)生誤差的原因，為避免校驗工作中類似情況的發(fā)生提供參考。

1　質(zhì)量流量計的檢定和校驗

1.1　檢定

JJG 1038—2008《科里奧利質(zhì)量流量計》檢定規(guī)程，其原理是用泵將水按照設(shè)定的流量首先流過被檢定的質(zhì)量流量計，然后流入稱量裝置進(jìn)行稱重(電子秤稱量)并經(jīng)修正，將質(zhì)量流量計測得的示值與稱量值進(jìn)行比對。

根據(jù)質(zhì)量流量計的量程、測量范圍，分別選最大流量、0.5倍的最大流量、0.2倍的最大流量、最小流量和最大流量5個流量點(diǎn)。然后依次按上述原理得到的電子秤質(zhì)量(修正后的)和質(zhì)量質(zhì)量流量計的累積質(zhì)量，分別代入質(zhì)量流量計誤差數(shù)學(xué)模型：

(1)

式中：Eij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定的相對誤差，%；(Qs)ij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定裝置測量的累積質(zhì)量流量，kg；Qij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定質(zhì)量流量計測量的累積質(zhì)量流量，kg。

計算出各檢定點(diǎn)質(zhì)量流量計相對誤差，根據(jù)檢定結(jié)果判定質(zhì)量流量計的合格與否。

1.2　校驗核對

校驗就是質(zhì)量流量計的定期(1～3個月)校驗，或者質(zhì)疑讀數(shù)時的隨時校驗。其方法是將被檢質(zhì)量流量計與體積管標(biāo)準(zhǔn)裝置串聯(lián)在一條管線上，當(dāng)介質(zhì)在管道中穩(wěn)定流動時，在沒有泄漏等損耗情況下，相同時間內(nèi)流過體積管標(biāo)準(zhǔn)裝置的介質(zhì)質(zhì)量跟流過被檢質(zhì)量流量計的介質(zhì)質(zhì)量是相等的。由于體積管標(biāo)準(zhǔn)裝置的體積已精確得知，因此可以通過取得質(zhì)量流量計的測量質(zhì)量與體積管體積乘以體積管內(nèi)液體的密度即質(zhì)量比較，計算出被檢質(zhì)量流量計的準(zhǔn)確度及偏差。其數(shù)學(xué)模型：

(2)

式中：VS為體積管指示值，m3；βS為體積管體膨脹系數(shù)，1/℃；tS為體積管平均溫度，℃；pS為體積管內(nèi)液體的表壓力，Pa；D為體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的內(nèi)徑，mm；ES為體積管材質(zhì)的彈性模量，Pa；e為體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的壁厚，mm；ρ為體積管標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)液體密度，kg/m3。

2　校驗質(zhì)量流量計誤差分析

2.1　校驗過程

2010年8月對某測量原油、準(zhǔn)確度等級0.2、量程0～400t質(zhì)量流量計，使用體積管在線校驗，測量工況為正常管輸原油。由于體積管是檢定容積式流量計標(biāo)準(zhǔn)裝置，因此檢定裝置上沒有設(shè)準(zhǔn)確度較高的在線密度計。原油采樣利用裝置現(xiàn)有的自動采樣器，密度測量采用浮計法玻璃密度計，校驗過程中平均密度897.6kg/m3。

校驗過程按照J(rèn)JG 1038—2010《液體容積式流量計》檢定規(guī)程，分四個流量點(diǎn)，每個點(diǎn)分別校驗了3次，將測量的數(shù)據(jù)分別代式(2)計算(計算過程略)，得到體積管處標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，與質(zhì)量流量計示值對比四個點(diǎn)的誤差見表1，每個點(diǎn)校驗誤差均超出了該表±0.2%的基本誤差要求。為了進(jìn)一步判定該質(zhì)量流量計的校驗結(jié)果，決定離線送檢，檢定方法采用稱量法(介質(zhì)：水)，檢定結(jié)果完全符合0.2%基本誤差要求。稱量法檢定數(shù)據(jù)見表2。

表1　體積管校驗質(zhì)量流量計記錄

表2　稱量法檢定質(zhì)量流量計記錄

2.2　校驗結(jié)果分析

從表2看出，質(zhì)量流量計用稱量法檢定，其最大誤差0.039%，完全符合該表基本誤差0.20%的要求。而體積管校驗最大誤差0.653%，完全超出0.2%的基本誤差要求。從整個校驗過程看：

1)體積管、質(zhì)量流量計進(jìn)出口溫度、壓力器具按檢定規(guī)程使用0.4級壓力表和分度值0.1℃全寖式玻璃棒溫度計，整個校驗過程嚴(yán)格按照檢定規(guī)程執(zhí)行，數(shù)據(jù)讀取規(guī)范，也就是說按式(2)修正后的體積管的體積是完全正確的。

2)原油采樣分析，采樣按SY/T 5317—2006《石油液體管線自動取樣法》采樣，試驗方法按GB/T 1884—2000《原油和液體石油產(chǎn)品密度實(shí)驗室測定法》，測量結(jié)果897.6kg/m3。也就是說操作過程、測量密度值是正確的。

3)再分析式(2)產(chǎn)生校驗誤差的原因：首先體積管的體積是給定的，只要修正沒有問題體積值應(yīng)該是正確的；其二，將體積管體積換算成質(zhì)量時體積管內(nèi)密度值測量是否正確，或樣品的代表性是否正確直接影響密度值的測量。分析輸油記錄發(fā)現(xiàn)：在校驗第一點(diǎn)和第二點(diǎn)流量時，輸油密度低，大約在885.0kg/m3；當(dāng)校驗第三點(diǎn)和第四點(diǎn)流量時，原油的密度發(fā)生了變化，比以前密度高，大約在902.0kg/m3。

4)由于管線原油自動采樣器的原理是按時間比例采樣的，而不是按流量變化采樣的，因此，對于管輸不同密度、流量有差別的樣品，在相同的時間內(nèi)采得的樣品量是一樣的。而實(shí)際應(yīng)該輸油量大的采樣量也大，反之輸油量小的采樣量小，只有這樣才能保證采得的樣品具有代表性，測得的密度值才能接近真實(shí)密度。據(jù)此，按理論計算其真實(shí)密度大約ρ=(143×902+115×885)/(143+115)=894.4kg/m3，與分析密度對比誤差在0.35%，這是造成校驗誤差大的主要原因。

5)原油是混合物，同一批管輸其組分不完全相同，因此測量原油的密度時樣品的代表性尤為重要，否則會出現(xiàn)較大的偏差。

6)其他原因：1)由于質(zhì)量流量計測量管徑比較細(xì)，所以壓損比較大，影響質(zhì)量流量計測量的準(zhǔn)確度。2)質(zhì)量流量計受輸油溫度、壓力的影響。溫度影響質(zhì)量流量計可以自動補(bǔ)償，而壓力的影響是負(fù)誤差，只能人工補(bǔ)償。誤差大小因不同型號的質(zhì)量流量計影響結(jié)果不同，大約-3.0×10-8/Pa。

2.3　質(zhì)量流量計校驗建議

用于貿(mào)易交接的質(zhì)量流量計，由于檢定條件的限制和交接數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求，在檢定周期內(nèi)定期校驗是完全必要的，也是貿(mào)易交接規(guī)范要求的。需要校驗時，首先采用稱量法，其次采用容積法、標(biāo)準(zhǔn)表法。如果沒有稱量法裝置，使用體積管校驗時要注意以下幾點(diǎn)：1)校驗過程中所使用的介質(zhì)組分盡可能保持相對穩(wěn)定；2)校驗過程中介質(zhì)的溫度變化保持相對穩(wěn)定(控制在±0.5℃)；3)壓力波動不要太大；4)按流量采樣，分析密度值準(zhǔn)確到0.1kg/m3；5)有條件的，在體積管安裝在線高準(zhǔn)確度密度計；6)分流量點(diǎn)單獨(dú)采樣分析密度，避免取平均密度造成誤差。

3　小結(jié)

隨著人們對貿(mào)易計量的重視，交接數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性成為關(guān)注的焦點(diǎn)。計量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否直接與計量器具的運(yùn)行有關(guān)，要保證質(zhì)量流量計良好運(yùn)行，除了定期檢定外還要定期校驗核對，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，避免發(fā)生計量糾紛。本文分析了體積管校驗原油流量計產(chǎn)生誤差的原因，提出了改進(jìn)建議，可為類似的校驗提供拋磚引玉的作用。

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