摘 要：分析了蘭成渝成品油管道在線檢定質量流量計過程中的影響因素，即流量的影響、壓力的影響、阻尼系數的影響以及小型體積管活塞運行次數對檢定重復性的影響等，列舉了采用體積管法檢定質量流量計計算通過體積管的實際液體體積公式，指出了采用體積管配振動管密度計在線檢定質量流量計還需要注意的問題。

關鍵字：成品油 管道 質量流量計 體積管 檢定

    一、前言

    蘭成渝成品油管道干線全長1250km，年輸送成品油500×10⁴t以上，沿線設15座輸油站，采用質量流量計計量。在蘭州首站、成都站和重慶站分別設置三套常規體積管，每站設有8臺CMF400質量流量計；沿線其它各分輸站設置兩臺車載式小型體積管，每站設有2臺CMF400或CMF300質量流量計。質量流量計具有直接測量流體質量的功能，適用于以質量計量的產品，此外還能測量流體密度。密度測量是與其它振動管密度計相同的方式進行的，不僅可以測量質量和密度，還可以實現容積測量。

    二、體積管檢定質量流量計影響因素

    參照美國石油學會（API）的“石油計量標準手冊”（MPMS）第4章第3節“小型體積管標定”和GB/T17286.1—1998“液態烴動態測量體積計量流量計檢定系統第1部分：一般原則”的規定：“檢定時，每檢定運行一次，流量計至少應發出10000個脈沖”。

    蘭州首站、成都站和重慶站采用常規體積管（標準體積3.0m³）配振動管密度計在線實液檢定質量流量計，每個行程平均脈沖約92000個。其它各分輸站采用車載式小型體積管配振動管密度計在線實液檢定質量流量計，采用雙時鐘脈沖計時法，每個行程平均插值脈沖在12000～15000個之間。但還要充分考慮在線檢定質量流量計中的影響因素。

    1、流量的影響

    檢定質量流量計期間要保證流量穩定，流量波動量低于10%，對于采用小型體積管檢定質量流量計，流量越穩定重復性就越好。例如，圖1是檢定某站質量流量計時，零點調整后，檢定中流量變化的情況。從11∶44至11∶53這段時間，流量曲線相對穩定，流量波動范圍約為7000kg/h，相對89000kg/h的流量點而言，其波動的幅度約為7.8%，較為穩定。但從11∶53開始，流量調節閥的閥位未變，但流量突然增加，隨后流量開始出現大幅波動，其波動幅度達40%，得不到符合要求的重復性，已不具備對流量計量系統進行在線檢定的條件。

    2、壓力的影響

    檢定中對流量計的背壓控制非常重要，一般控制在運行狀態下的壓力，運行時的壓力要接近檢定壓力，檢定中控制背壓應滿足以下要求：

    

    式中　P_b———最小背壓（表壓）；

    　　ΔP———通過流量計最大流量的壓力降；

    　　P_e———流體在操作溫度下的飽和蒸汽壓（絕壓）。

    當檢定中的壓力不能滿足上述要求時，也會使流量波動、介質汽化導致無法檢定，不能取得較好的重復性。

    

圖1通過流量計的流量運行曲線

    3、阻尼系數對檢定精度的影響

    質量流量計的基本測量以時間為基礎，將質量流量計產生左、右檢測線圈檢測器的時間差（Δt）作為其主測量，Δt測量的更新時間取決于管子振動的固有頻率。另外，流量測量的更新時間也取決于已設置在變送器內的阻尼系數。阻尼的目的是濾掉流量噪聲或流量迅速變化的影響，而不影響總的測量精度。質量流量計CMF300和CMF400配RFT9739變送器，設置阻尼系數為0.8，預運行時應大于4s，可允許使用0.8的阻尼系數。

    對于不同型號的小型體積管，預行段的容積和在不同流量下的預行段時間是不一樣的。表1為布魯克斯小型體積管（BrooksCompactProver）在不同流量下預行段的時間。

    圖2為阻尼系數影響質量流量計對流量變化的反映，阻尼系數為0.8，體積管計數器開始計數時，記錄值比實際流量高，由于在總的時間內所記錄的脈沖數是一致的，但需要一段時間來補償真實流量和儀表讀數之間的誤差。阻尼系數為0.1時，儀表響應速度足夠快，其讀數在整個脈沖計數周期內與真實流量是相同的。而0.8的阻尼系數不如0.1阻尼系數響應快，在整個脈沖計數周期內大于真實流量，導致儀表系數小于1.0000，產生測量誤差。推薦使用0.1的阻尼系數時，至少要有0.67s的預運行時間。但阻尼系數太小，儀表的流量讀數變化會很大。使用小型體積管時，應使用0.1的阻尼系數，標定期間的流量變化不應超過±5%，最大不應超過±10%。

圖2　阻尼系數影響質量流量計對流量變化的反映

    4、小型體積管活塞運行次數對檢定重復性的影響

    每個檢定流量點活塞運行次數決定了檢定重復性的優劣，一般在三個檢定流量點每個流量點活塞運行的次數為3～5次，重復性處于0.064～0.052之間。因某種原因每個流量點活塞運行3次達不到較好的重復性時，可適當增加活塞的運行次數。

    影響重復性的原因有檢定系統管道和閥門可能出現泄漏；對被檢定的流量計體積管容積偏小；阻尼系數設置不正確；流量、壓力、密度不穩定等。

    常規體積管配密度計檢定質量流量計也要保證控制流量、壓力和密度的穩定，一般常規體積管的體積大，所以檢定的重復性很好，儀表的阻尼系數按出廠的設置0.8均可，不需重新設置。

    采用常規體積管檢定質量流量計效果更好，特別是采用常規體積管換向對流量波動的影響幾乎沒有。而小型體積管在活塞提升和助推時會引起流量波動，活塞運行的距離短，外界干擾影響因素較多。

    三、檢定質量流量計通過體積管的實際液體體積、流量計系數和重復性

    根據JJG897—95《質量流量計檢定規程》，采用體積管法檢定質量流量計，通過體積管的實際液體體積計算方式如下。

    1、用小型體積管檢定質量流量計通過體積管的實際液體體積

    

    式中　V_P———經修正后的體積管測得的體積值，即液體實際體積值，m³；

    　　　V₂₀———檢定時標準器讀得的體積，m³；

    　　　P_p———體積管處的表壓力，Pa；

    　　　D———體積管測量段的內徑，m；

    　　　E———體積管材質的彈性模量，Pa；

    　　　t———體積管測量段的壁厚，m；

    　　　T_p———體積管處的溫度，℃；

    　　　T_γ———體積管測量桿的溫度，可用環境溫度代替，℃；

    　　　α_p———體積管材質的線膨脹系數，1/℃；

    　　　α_γ———體積管測量桿材質的線膨脹系數，（根據體積管使用說明書查得），1/℃；

    　　C_psp———體積管處剛性材質壓力效應修正系數；    

        C_tsp———體積管處剛性材質的熱膨脹修正系數。

    2、用常規體積管檢定質量流量計通過體積管的實際液體體積

    

    式中　3α_p———體積管材質的體膨脹系數，1/℃。

    3、流量計系數

    流量計系數MF用下式表達：

    

    式中　P_vrD_ens———測得體積管液體密度值，kg/m³；

    　　　　N———測得的流量計脈沖數（小型體積管是插值后的脈沖數）；

    　　　　K———脈沖當量，1/kg。

    4、流量計重復性

    按每個檢定流量點確定流量計的重復性：

    δ=（MF_max-MF_min）/dn

    式中　MF_max———檢定流量點每組流量計系數最大值；

    　　　MF_min———檢定流量點每組流量計系數最小值；

    　　　d_n———極差系數，根據質量流量計檢定規程附表5查得。

    四、檢定質量流量計應注意的問題

    （1）與質量流量計相關的閥門應無泄漏。

    （2）檢定時流量應保持穩定。

    （3）檢定過程中注意背壓的調整，介質不能汽化。

    （4）應避免管道振動過大。

    （5）檢定時的壓力應接近使用壓力，若應力較大時要進行調整，然后再進行檢定。

    （6）檢定時應正確設置阻尼系數和選擇檢定中運行的行程數。