质量流量计使用中产生偏差的因素分析

质量流量计使用中产生偏差的因素分析

刘宇澍

   中国石油天然气股份有限公司东北销售油品监督检测中心（黑龙江  哈尔滨 150090）

摘要：随着我国的不断发展，科技水平和经济水平都得到了明显提升，质量流量计的使用也变得更加普遍和广泛。质量流量计有着较高的测量精度，而且最近几年在各行各业都被广泛的应用和推广，从液体推广到气体，再到测量高温、高粘度流体，无论是何种原理，研制的流量计在实际的测量过程当中都有可能会存在偏差，尽可能的将偏差最小化是计量行业当中的要点所在。本文根据质量流量计在应用当中的实际情况，对质量流量计测量不同介质时进行分析，并讨论产生偏差的原因和解决办法，希望可以为同行业者提供参考。

关键词:质量流量计;偏差;流场;实验验证;不确定度

最近几年，人们开始更加关注质量流量计的测量精度问题，由于质量流量计在测量过程当中必然会存在误差等问题，这就会使得最终的测量结果出现精度偏差情况。在实际的测量过程当中，应当对质量流量计的统计量误差进行控制，不断避免由于应力而产生的错误测量。在数字化建设过程当中，可以通过网络信息等手段，发现并预警在运行过程当中存在的问题，从而及时的采取相关措施来消除计量当中存在的隐患。

1产生偏差的可控因素及解决办法

最初在质量流量计投入使用时，大多数都是使用在工业上，而且在使用初期，人们认为压力的变化和温度的改变对测量的结果是没有影响的，但实际上温度和压力对测量结果有着直接影响。在测量过程当中，很有可能会经过几千米的管线，如果是对油品进行测量，一旦油品的出口位置油温下降到10度左右，其测量结果将会出现1‰的偏差，输油管线的压力如果相差1兆帕以上，同样会引起两端的测量结果差异。由此可见，尽管在原理上压力和温度对其测量结果并没有直接影响，但在实际情况下压力和温度的变化对其会有着明显的影响，甚至引起偏差，技术上的材质是无法做到绝对理想的，温度和压力引起的偏差可以通过安装压力变送器和温度变送器来进行补偿，安装因素可以通过适当的控制来加强安装，比如可以合理地对前置直管段进行控制，尽可能的减少安装应力来解决问题。环境因素可以通过合理的选择安装位置来尽可能的减少环境干扰，同时可以设置仪表的参数，这些因素可以通过人为的可控行为来解决，由此可见流量计要想让其有着更高的精度，是存在一定的前提条件的。但从实际角度看来，这些前期工作大多数都是在创造理想状态高度模拟实验室当中的测量状态，这样就可以保证流量计在使用过程当中可以有更加精准的精度。

2流量计在石油企业中的应用

2.1测量液态介质时对流场的适应性

质量流量计在应用过程当中最为广泛的就是对黏度较低的液态介质进行测量，流量稳定性是液体流量标准装置的重要特性，在多年的工作经验当中，可以发现流量的稳定性对标定的结果会有一定的影响。最近几年，在对液体流量的标准装置进行分析和研究时，可以将流量稳定性作为一个单独的项目来进行测量和考核，但是对液体流量标准装置进行考核的过程当中，流量稳定性其引入的不确定度分量并没有单独作为不确定度分量的参与和合成，在标准装置测量能力计算过程当中，最主要的是体现出校准结果流量稳定性引入的不确定度明显在A类标准的不确定度当中，也无法独立地参与计算。只有在电磁流量计的检定过程当中，对标准装置流量稳定性有着一定的要求，在质量流量计的检定过程当中并没有对标准装置流量稳定性提出要求，所以标准装置的流量稳定性为备检质量流量提供了一个较为稳定的流场，正是由于这样，在这样的环境下产生的检验结果大多数也都比较理想。

2.2含气对CMF的消除方法

1）碳酸钙、镁等硬垢可以通过盐酸浸泡方法解决。首先用蒸汽或热水冲洗双振动管内油污，再用软钢丝探查内壁是否存在硬物卡堵，剥取采集少量垢样；在实验室配置相应浓度盐酸，观察与垢样反应效果以确定盐酸浓度，再封堵一端法兰，从另一端灌注配制好并加入少量阻垢剂盐酸，此时反应较为剧烈并有CO2气体喷出，操作过程须做好安全防护，MVD接线盒用塑料袋包裹好避免进水。期间要补充消耗的盐酸，观察无反应后将剩余盐酸回收，再用清水冲洗。验证酸洗效果的简易方法就是将CMF传感器灌满清水并接入3700等变送器，显示瞬时含水率约100%为合格，受环境温度影响允许有0.025%左右误差。2）如果采用盐酸溶液浸泡方法无法除垢，通过DX2700型X射线衍射仪测定垢中硫酸钡和硫酸锶含量＞70%。此种硫酸根类型结垢溶度积常数很低，不仅影响CMF正常使用，也会对管道、阀门等储运设施产生影响，须由专业清洗公司解决，只能采取水型配伍和药剂筛选合理加药等措施预防。

2.3油量测量单元设计选型

一般测量原油的流量计有容积式流量计、涡轮流量计、质量流量计和超声流量计，其中容积式流量计准确度受流体流态的影响较小，适用的黏度范围相对较宽，应用相对较多；涡轮流量计对流体流态的变化有要求，尤其是对黏度变化较为敏感；科里奥利质量流量计可以直接测量油品质量，对压损有明确要求的场合需要慎重考虑；超声流量计在大口径管道流量测量方面具有优势，目前在国内贸易交接场合应用的案例较少。随着石油的逐年开发，该石油油品性质产生了明显的变化，原油黏度和密度均有所下降，需按照现有的油品性质（密度约825kg/m3、黏度约3mPa·s）重新考虑流量计的类型。依据GB/T9109.2—2014《石油和液体石油产品动态计量第二部分：流量计安装技术要求》中容积式流量计和涡轮流量计对流体黏度的适用区间图，油品黏度为3mPa·s，瞬时流量为200~500m3/h时，均超出了容积式流量计和传统涡轮流量计的最佳使用范围。与此同时，考虑到原油贸易交接是以质量为单位，使用容积式流量计和涡轮流量计测量的均是体积流量，体积流量转换质量流量时需要配备高准确度的在线密度计或者人工每2h取样分析密度求平均值，无论哪种方式都会引入新的计量误差，非最佳选择。超声波流量计由于测得的也是体积流量，且应用在贸易交接的场合相对较少，将流量计选型锁定为科里奥利质量流量计，进一步分析现场对压损的要求，确定了该石油贸易交接口选用质量流量计的可行性。

结语

综上所述，质量流量计在使用过程当中经常会存在各种偏差，对质量流量计使用当中所存在的偏差进行分析是十分重要的。这一问题也是被流量计使用方忽视的，质量流量计对不稳定流场的测量能力，值得流量计使用方参考。同时，对于流量计生产厂家，在流量计的设计上应进一步改进材质和结构，从而提高流量计的抗干扰能力和测量灵敏性，同时在算法上也有待进一步提高。文中第二种校准方法，如果在工艺设计上进一步完善，可以全量程考核被检流量计的测量性能。

参考文献:

[1]全国石油天然气标准化技术委员会.石油和液体石油产品动态计量:GB/T9109—2020[S].北京:中国标准出版社,2020.

[2]石油工业油气计量及分析方法专业标准化技术委员会.石油天然气交接计量站计量器具配备规范：SY/T5398—2017[S].北京:中国标准出版社,2017.

[3]全国石油产品和润滑剂标准化技术委员会.石油静态和轻烃计量分技术委员会.石油液体手工取样法:GB/T4756—2020[S].北京:中国标准出版社,2020.

作者简介：

刘宇澍，1986年11月出生，女，汉，本科学历，研究方向:计量器具误差，质量流量计应用。