油品溫度密度曲線在油流量計量中的應(yīng)用

楊紅梅

（長治市綜合檢驗檢測中心，山西 長治 046000）

0 引言

目前對于成品油來說，其主要依靠管道運輸?shù)姆绞?，油品計量依靠容積式或質(zhì)量式流量計實現(xiàn)，對流動態(tài)的油品實現(xiàn)，連續(xù)性，動態(tài)性計量，各種類型油流量計實現(xiàn)準確計量，對于交易雙方利益是十分重要的。同時，也能夠確保能源降耗和能源的有效利用。質(zhì)量式流量計，其是在質(zhì)量法流量標準裝置進行復現(xiàn)，質(zhì)量流量是合理的，相對來說，容積式流量計，其采用的是容積式標準器進行標定，其獲取的數(shù)據(jù)也較為合理。但事實上，大多數(shù)計量機構(gòu)所采用的裝置為單一標準，其裝置對于采用不同原理進行設(shè)計的流量計檢定中，介質(zhì)密度準確測定是十分重要的。對于高精準在線密度計，其能夠從一定程度上解決密度實時測量問題，但其成本較高，無法實現(xiàn)推廣應(yīng)用。本研究能夠結(jié)合物質(zhì)密度、溫度兩者之間的關(guān)系，通過測定不同溫度條件下，成品油介質(zhì)密度，利用最小二乘法擬合溫度和密度兩者之間的變化曲線，能夠找到經(jīng)測量被檢表處介質(zhì)的實時溫度，獲得介質(zhì)密度在質(zhì)量流量和體積流量換算中的方法，進而實現(xiàn)成品油流量計準確計量。

1 質(zhì)量流量計原理

質(zhì)量流量計是結(jié)合克里奧利效應(yīng)，針對位于轉(zhuǎn)動參考系中質(zhì)點相對運動，這種情況下會產(chǎn)生慣性力，沿一定速度會使流體介質(zhì)在固定角速度中進行旋轉(zhuǎn)，此時，在軸向中管道內(nèi)留置體會保持相應(yīng)角速度進行運動，由于受到傾向測量因素的影響，在旋轉(zhuǎn)管道中管力克視力流體會形成可視力測量及流體質(zhì)量，在具體應(yīng)用中。測量管道一般會開展結(jié)節(jié)，振動通過振動代替旋轉(zhuǎn)，可通過光電檢測器或者采用電磁進行測試力的檢測分析及對于震動形成的影響以實現(xiàn)對管道流量的檢測[1]。

2 成品油溫度密度對油流量計量影響

當成品油溫度和密度發(fā)生顯著變化時，會使質(zhì)量流量計產(chǎn)生零點飄移，而對于流量計判斷重復性的重要因素是零點漂移，如果流量計出現(xiàn)零點漂移，也會從一定程度上影響最終測量結(jié)果。對科氏力質(zhì)量流量計來說精確度。是十分重要的。檢測器密封件和可動部件，由于無密度，壓力，溫度等相關(guān)參數(shù)，因此在理論上不會產(chǎn)生較大的影響，而被檢測成品油的工藝條件會對流量計數(shù)據(jù)測量精確度形成影響。除此之外，外界環(huán)境，振動，量程比等相關(guān)參數(shù)也會使最終結(jié)果形成誤差，因此利用質(zhì)量流量計測定成品油時會受溫度因素的影響，而科氏力質(zhì)量流量計具體測量公式中，WM是指質(zhì)量流量，N是指傳感管扭轉(zhuǎn)彈性模量，△t是指兩側(cè)傳感管的時間差，R是指兩側(cè)呈鋼管半徑。在保持彈性模量與半徑一致的基礎(chǔ)上，質(zhì)量流量是與兩側(cè)傳感管時間差具有一定聯(lián)系的，且成正比例關(guān)系。楊氏彈性模量與金屬彈性變化具有一定聯(lián)系，其與溫度呈函數(shù)關(guān)系，在溫度發(fā)生變化之后，傳感管鋼性也會發(fā)生顯著變化，此時，傳感管扭轉(zhuǎn)彈性模量并不是固定值，因此，對于成品油流量計檢測會產(chǎn)生偏差，在溫度變化時，可能會使傳感器出現(xiàn)不均衡幾何結(jié)構(gòu)變化，進而影響零點穩(wěn)定性。針對不同類型質(zhì)量油量計來說，其準確性受到的影響存在差異，對于較大流量在測定的過程中，溫度對于流量計計量準確性產(chǎn)生影響是比較大的，如果流量保持穩(wěn)定狀態(tài)，每發(fā)生一度，此時流量計的準確度將會產(chǎn)生0.000 1 %的偏差，對于較小流量，在測定過程中溫度對其質(zhì)量流量計產(chǎn)生的影響基本可忽略不計[2]。

3 擬合溫度密度變化曲線

本研究依據(jù)國家標準《原油和液體石油產(chǎn)品密度實驗測定方法》來測定柴油介質(zhì)密度，在具體實驗過程中，需要將柴油利用熱水浴加溫到48℃，同時進入玻璃密度計和溫度計，之后自然降溫，能夠確保溫度計感溫泡于玻璃密度計中間，密度范圍為828.0～850 kg/m3，逐漸降低溫度，此時，每隔0.5 kg/m3密度值，需準確記錄數(shù)值，讀取此時溫度計的數(shù)值，將所獲得的45組數(shù)據(jù)，利用計算機軟件進行溫度密度曲線擬合，同時，獲得曲線方程即，Y=-0.7 082 X+86 0.49，其中柴油介質(zhì)示密度和溫度，分別用y、x進行表示，相關(guān)系數(shù)為R。

4 比較在線密度計溫度密度曲線

為進一步驗證本研究實驗數(shù)據(jù)的準確度，可參考過去實驗記錄的溫度密度數(shù)據(jù)，共計21組，可將該數(shù)據(jù)作為在線密度計的重要實驗數(shù)據(jù)，將兩組數(shù)據(jù)進行曲線擬合，可以發(fā)現(xiàn)兩組數(shù)據(jù)所擬合的溫度密度曲線是呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系的，并且兩條曲線彼此接近，表明采用兩種方法進行測定，其結(jié)果一致性較好。除此之外，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，利用貝塞爾公式計算其標準差，以分析實驗數(shù)據(jù)的分散性。由于本次數(shù)據(jù)擬合所獲得的曲線為線性關(guān)系，其誤差極大值位于曲線兩個端點中。選取溫度范圍15～35 ℃，此時也有兩種方法，其獲得的最大測量差值集中于15和35 ℃，這兩個溫度點中計算最大差值，比較實驗數(shù)據(jù)在處于15～35 ℃范圍內(nèi)，相同溫度點，其密度最大差值可達到0.044 kg/m3，其顯著低于采用在線密度計，以及二等標準石油密度計所測定數(shù)據(jù)的不確定度。根據(jù)該結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，采用溫度測量獲得密度值的方法，是滿足現(xiàn)有測量需求的。

5 容積式流量計測量中溫度密度曲線的具體應(yīng)用

結(jié)合液體容積流量計進行檢定過程中，其主要參考的是靜態(tài)質(zhì)量法油流量標準裝置，進行容積式流量計測量。比如對于0.5級別、直徑為25 mm腰輪流量計作為研究對象，同時，實驗介質(zhì)選取柴油，采用靜態(tài)質(zhì)量法油流量標準裝置進行測定，在具體檢定中，要求選取5個以上檢定點，并且實現(xiàn)5個檢定點均勻分布，包含最大和最小兩個流量點，各檢定點需開展三次以上檢定，時間高于2.5 h，在檢定時還有溫度會升高，其溫度升高的大小是與環(huán)境溫度以及流速、儲油灌容積具有顯著關(guān)系的。如果靜態(tài)質(zhì)量法油流量標準裝置未選擇合適的密度修正法，那么每升高1℃，則會導致0.1%的偏差產(chǎn)生，進而影響測定準確性。利用溫度密度曲線進行測定之后，能夠測定被檢流量計溫度值，以在短時間內(nèi)獲得密度值，能夠參與體積質(zhì)量換算。為分析溫度密度曲線，確定密度對裝置整套的影響，當前，可在計時器、換向器和電子天平這三個方面，針對靜態(tài)質(zhì)量法油流量標準裝置，引入不確定度分量開展數(shù)據(jù)分析，Up表示采用該裝置進行體積流量測量時，密度修正不確定度分量，柴油介質(zhì)的密度選取840 kg/m3，假設(shè)所擬合的溫度密度曲線密度修正不確定度為Up1，采用在線密度計進行密度修正，其不確定分量為Up2，根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，二等標準石油密度計拓展存在的不確定度為U，根據(jù)所擬合的溫度密度數(shù)據(jù)標準差 S和由膨脹系數(shù)，以及讀數(shù)等因素導致的標準不確定度分量數(shù)值為0.04 kg/m3。

6 油流量計量準確度解決措施

計量交接具有較廣的應(yīng)用，比如引入質(zhì)量流量進行測量時，需要盡可能消除或者減少，由于流量計所引發(fā)的多種因素提高，最終測定的準確性，第一，消除減少有溫度變化，導致測定的不確定度。比如傳感管高度可設(shè)置溫度校正系數(shù)來解決測量偏差設(shè)備在出廠過程中，廠家會提供流量計的溫度調(diào)整系數(shù)，同時可在相應(yīng)配套表格中設(shè)定預先數(shù)值。在具體使用過程中，需按照相關(guān)的規(guī)范手冊來進行溫度校正系數(shù)的設(shè)定，則能夠顯著消除或降低，由于溫度導致傳感管剛度產(chǎn)生的測量標準偏差。對于成品油來說，其溫度會影響質(zhì)量流量計的測定，出現(xiàn)零點漂移。

7 結(jié)語

總而言之，通過研究發(fā)現(xiàn)，在采用流油流量計量時，對于柴油等相關(guān)成品油介質(zhì)，其溫度會隨時間開展逐漸升高，由于溫度變化會導致密度發(fā)生相應(yīng)的變化，其對于整個裝置有機流量計量時，會產(chǎn)生不確定度偏差當前?；陟o態(tài)質(zhì)量法油流量標準裝置，其不確定度高于0.05%，因此應(yīng)當重視，由于溫度導致裝置計量產(chǎn)生的影響。采用再見莫得實時測量油介質(zhì)密度及具有良好的可靠性和高進步每一秒能夠采集一次數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)連續(xù)性和實時性數(shù)值測量，該裝置具有廣泛應(yīng)用。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)擬合溫度密度曲線即可用于無密度修正的油流量標準裝置，可以在介質(zhì)溫度密度模型中引入，同時利用該裝置軟件采集溫度數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)為密度值進行計算，同時對該數(shù)據(jù)進行密度修正，該方法能夠用于靜態(tài)質(zhì)量法標準裝置進行容積式流量計測量，或者也可實現(xiàn)體積管法標準裝置容積式，速度式，質(zhì)量式流量計的測量。通過在多個計量院中對油流量標準裝置的實際應(yīng)用，其能夠針對實驗介質(zhì)密度進行實施準確性計量且計量結(jié)果符合相關(guān)要求，其具有較廣的使用意義。此外，需要分析影響油流量計準確性的因素，并采取消措施以實現(xiàn)成品油計量中的重要性，需不斷進行參數(shù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以降低多種因素對由流量計計量產(chǎn)生的偏差。在選擇油流量型號時，應(yīng)當選擇減少人為錯誤和防止油流量計產(chǎn)生不必要誤差，提高其計量準確度，使其在成品油計量中提高準確性和可靠性。