影響體積管標準容積值準確性的因素分析

王志剛 李高峰 鄒德超 劉 燦 靳小蘋

(勝利油田技術(shù)檢測中心流量檢定站，東營 257000)

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影響體積管標準容積值準確性的因素分析

王志剛 李高峰 鄒德超 劉 燦 靳小蘋

(勝利油田技術(shù)檢測中心流量檢定站，東營 257000)

目前國內(nèi)外原油交接用流量計的檢定主要依靠體積管標準裝置來完成，因此，體積管標準裝置檢定標準容積值的準確性將直接影響原油流量計計量數(shù)據(jù)的準確程度。從前期清洗準備工作到正式檢定工作過程中的各個環(huán)節(jié)對于體積管檢定結(jié)果即標準容積值都會產(chǎn)生一定的附加誤差，應(yīng)給予足夠重視并盡量避免或減少誤差來源。

體積管；標準容積值；誤差；檢定；影響因素

0 引言

原油計量工作對原油生產(chǎn)企業(yè)、石油化工行業(yè)都是至關(guān)重要的。國內(nèi)用于原油貿(mào)易交接的計量方式自1991年逐步由原來的立式金屬罐(大罐)交接計量改為流量計交接計量，至今為止采用流量計交接計量已有20多年。原油計量儀表檢定及貿(mào)易交接工作是否得以順利開展，將直接關(guān)系到交接雙方的經(jīng)濟利益。原油流量計檢定方面，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，體積管作為油品流量計量檢定的標準裝置, 具備了準確度高(優(yōu)于0.05%)、重復(fù)性好(優(yōu)于0.02%)、可靠性高等優(yōu)點, 目前已得到廣泛應(yīng)用。體積管檢定標準容積值的準確性是流量計計量準確的前提，將直接影響到原油流量計的準確計量情況。

體積管在每次檢定前，都需要對其進行清洗工作，清除內(nèi)部原油及管壁結(jié)蠟。清洗達到可檢定條件后，再利用標準金屬量器對其標準容積值進行檢定。在整個過程中，清洗方法、清洗效果、相關(guān)設(shè)備、水質(zhì)及水溫、檢定過程中的操作等各個環(huán)節(jié)都會對體積管檢定的準確性造成一定的影響。如果處理不當，勢必會影響交接雙方的經(jīng)濟利益，造成不必要的計量糾紛。因此，分析探討影響體積管檢定的影響因素，對提高體積管計量的準確性具有十分重要的意義。

1 清洗過程對體積管檢定的影響

體積管檢定時一般采用水作為介質(zhì)進行檢定。為保證檢定過程正常進行和檢定準確度滿足檢定規(guī)程的要求，必須將原油置換排出并清洗干凈，這是檢定體積管的前提條件。如果清洗不徹底，體積管內(nèi)壁殘留油污、蠟質(zhì)等，將占用體積管一定容積，導(dǎo)致體積管檢定標準容積值偏小。

國內(nèi)油田清洗體積管方法繁多，主要分為熱水、柴油、清洗劑、破乳劑等，甚至有將體積管解體后進行人工清洗方式予以解決，目的都是為了達到最佳的清洗效果，以保證體積管檢定的準確性。但清洗方法沒有一定的規(guī)范性，很多清洗公司都有各自的一套清洗方法，有的方法甚至?xí)w積管造成一定的損傷，出現(xiàn)內(nèi)壁涂層脫落等問題。

我們在實際檢定工作中總結(jié)了體積管清洗方法，運用此方法達到了較好的清洗效果。以單向球式體積管為例，清洗流程圖如圖1所示。兩個10m3水箱(水箱1、水箱2)用來加溫和儲存熱水，緩沖水箱用于循環(huán)清洗。篩選清洗效果最好且腐蝕性合格的清洗劑作為清洗體積管用清洗劑。大致清洗過程如下：首先排空體積管內(nèi)部原油，再用熱水清洗置換體積管內(nèi)原油，直到出水口沒有流出大塊原油為止。然后連接循環(huán)流程，將化學(xué)藥劑加入熱水循環(huán)清洗，體積管內(nèi)的熱水溫度應(yīng)始終保持在析蠟點以上，不宜過低，但也不可過高，以免對體積管部件造成損壞，一般以65℃左右為宜。當所取的水樣不浮有油花，清洗過程暫時停止運行，排凈體積管內(nèi)的水。打開體積管快開盲板，觀察體積管內(nèi)壁的清洗效果，后用大量熱水清洗流程，沖刷體積管內(nèi)的清洗劑，直至流出的水沒有泡沫，完成整個清洗過程。

圖1 體積管清洗流程圖

2 體積管水標檢定時的影響因素

容積法檢定體積管的方法是水驅(qū)法。過程如下：

將體積管切換至水驅(qū)法檢定流程，啟動標定水泵，經(jīng)過一段時間的循環(huán)后，系統(tǒng)的溫度趨于一致，標準器上安裝有換向器，換向器的動作通過電控系統(tǒng)由安裝在體積管上的檢測開關(guān)控制。置換器在兩個檢測開關(guān)之間即標準容積段運行時，將水導(dǎo)入標準器內(nèi)，讀取標準器的示值，將該示值經(jīng)過壓力溫度修正，就可以得到體積管在標準狀態(tài)(20℃，101.325kPa)下的標準容積。水標流程圖如圖2所示。

圖2 體積管水標流程圖

根據(jù)國家計量檢定規(guī)程JJG 209—2010《體積管》要求，體積管的重復(fù)性應(yīng)優(yōu)于0.02%，對于后續(xù)檢定體積管應(yīng)進行復(fù)現(xiàn)性檢定，其復(fù)現(xiàn)性應(yīng)優(yōu)于0.05%。在實際檢定過程中,由于會受到很多因素的影響，每次檢定出來的容積值都會有一定差異。最終得出的平均容積值將作為標準直接參與檢定計算檢定周期內(nèi)流量計的檢定結(jié)果，所以有必要對各種影響因素進行綜合考慮分析，盡可能避免或減小其對體積管檢定造成的影響。

從理論分析和體積管的實際狀況可知，影響體積管檢定容積值變化的主要因素有：

2.1 檢定流程中的漏失

體積管檢定流程中排氣閥、四通閥、排空閥等若不能完全關(guān)斷，液流漏失會引起較大的誤差，因此在檢定前要作詳細檢查[1]。為了消除誤差，必須保證各個閥門能完全關(guān)閉，通過肉眼觀察，不能有任何泄漏量，否則都將使最終的檢定結(jié)果失真，甚至無法檢定。對于雙向體積管，換向的四通閥對檢定準確度影響較大，可借助四通閥上壓力表的示值變化來判斷其是否有漏失。

2.2 氣體影響

液流中夾帶氣體也會直接影響體積管的檢定結(jié)果。檢查系統(tǒng)中是否存在著進氣處。例如我們在一次檢定過程中，體積管進口使用了管道泵，造成氣體進入系統(tǒng)，后來查明原因后更換為電潛泵，消除了流程中氣體的存在。同時泵的入口如果埋入液面太低，由于漩渦作用，也會將空氣抽入泵內(nèi)。

2.3 水質(zhì)影響

根據(jù)體積管檢定規(guī)程,要求檢定用的介質(zhì)(水)要純凈。水中不能含有油花、明顯泡沫以及顆粒雜質(zhì)。油花及泡沫等會對檢定容積值及重復(fù)性產(chǎn)生影響，而顆粒雜質(zhì)流經(jīng)電磁閥，易造成電磁閥阻塞、關(guān)閉不嚴，導(dǎo)致流量漏失、檢定失真。

2.4 溫度影響[2]

體積管檢定計算公式中雖然對二等金屬量器材質(zhì)、體積管材質(zhì)、水等由于溫度變化而引起的體積變化都做了相應(yīng)修正，理論上講可以把檢定結(jié)果修正到標況體積。然而，在實際檢定中卻不盡然，這些修正系數(shù)本身就是通過大量實驗得出的，與真值之間也存在相應(yīng)差值，在計算中不能完全修正到標況下的體積，也就是不能完全消除檢定過程中因溫度變化而對檢定結(jié)果的影響。

在正式檢定前，需將整個系統(tǒng)循環(huán)至溫度平衡。水溫的變化主要由環(huán)境溫度引起，所以檢定時的環(huán)境溫度變化非常重要。在多次實際檢定工作中發(fā)現(xiàn)，如果外界環(huán)境溫度變化較大，各次體積管檢定出的容積值相差也很大，重復(fù)性難以滿足要求。一般選擇環(huán)境溫度與20℃比較接近，且外界氣溫變化小的春秋季節(jié)檢定體積管較為理想。如果條件不允許，應(yīng)選擇陰天或一天中溫度變化相對較小的時間段(如夜間)來進行檢定。

2.5 置換器(標定橡膠球)和管壁之間的漏失

置換器應(yīng)與管內(nèi)壁保持完善的密封。應(yīng)定期取出置換器進行檢查，檢查是否有機械損傷、過盈量是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。按檢定規(guī)程要求，標定球的直徑必須比體積管的內(nèi)徑大2%～4%。另外管段的內(nèi)表面的涂層損傷，也是造成漏失的原因。若是涂層損傷嚴重，則需重新涂覆或更換。

此外，備用標定球的存放方式需要特別注意。如果長期放置在箱體內(nèi)，球體易變形，則無法正常使用。最好采用網(wǎng)帶兜好懸掛的方式存放。

2.6 檢測開關(guān)

檢測開關(guān)的穩(wěn)定性，即其動作的復(fù)現(xiàn)性也是產(chǎn)生誤差因素之一[3]?？赡艿脑蛑饕校?)檢測開關(guān)的探頭伸入管段內(nèi)的長度不夠；2)置換器的橢圓度超出規(guī)定要求(橢圓度應(yīng)小于1～2mm)；3)檢測開關(guān)連桿機構(gòu)變形，或連桿連接處沒有鎖定。

2.7 換向器

換向器的換向也會給檢定帶來誤差。檢定前，可向換向器各轉(zhuǎn)動部件加注潤滑油，以減小換向阻力，同時減小檢定流量，使一次檢定運行時間增加。

2.8 檢定過程中的人員操作

檢定過程中，水量調(diào)節(jié)、換向操作、殘留等待時間控制[4]、標準罐底閥關(guān)閉以及溫度、壓力、刻度的讀取等，都需要人員參與完成。人員操作的規(guī)范與否，也會給檢定帶來一定的影響[5]?，F(xiàn)場操作人員應(yīng)經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，正規(guī)操作，盡量減少人員操作帶來的誤差。

3 結(jié)束語

體積管檢定的準確性與計量交接雙方的利益密切相關(guān)，應(yīng)十分重視清洗過程及檢定過程中帶來誤差的影響因素，盡可能使體積管標準裝置的檢定誤差降低到最小。

[1] 張波.標準體積管誤差來源分析[J].青海石油,2007,25(2):104-108

[2] 高松.淺談影響體積管流量裝置檢定結(jié)果的因素[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2011 (9):63-64

[3] 金良.標準體積管檢定過程中的誤差來源[J].油氣田地面工程,1996,15(2):51-54

[4] 王志學(xué).提高體積管檢定的成功率[J].計量技術(shù),2001 (2):40-41

[5] 陳洪舉.雙向型體積管的結(jié)構(gòu)特點及影響實測容積標準值的主要因素[J].油氣田地面工程,2002,21(4):96-97

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.06.21