摘 要：介紹了流量計的4種檢定方法：體積管法、容積法、稱量法和標準表法。根據國標GB/T1885-1998和APIMPMS11.1-2004針對液體膨脹計算給出的修正系數，推導了流量計檢定過程中液體膨脹系數的計算公式，從而有效消除油品的計算誤差，提高計量檢定數據的準確度。

關鍵字：油品 流量計 檢定 液體膨脹系數 計算方法

    1 流量計檢定方法

    提供了4種流量計的檢定方法，分別是體積管法、容積法、稱量法和標準表法。每種檢定方法的檢定數據計算都分為2步：第一步將標準器處測得的容積（質量）值進行修正，換算為在標準器狀態（ts、ps）下的體積V；第二步將V修正到流量計計量狀態（tm、pm）下的體積Qs。

    1.1 體積管法

       （1）

    式中：Vs為標準器讀出體積，m³；p_s為標準器處的液體表壓力平均值，Pa；D為標準體積管內徑，mm；E為標準體積管壁厚，mm；E_s為標準體積管材料的彈性模量，Pa；βs為標準器的體膨脹系數，°C^-1；t_s為標準器處液體溫度平均值，°C。

    1.2 容積法（量器為開放式結構）

        （2）

    1.3 稱量法（稱量容器為開放式結構）

       （3）

        （4）

    式中：M_ij為第i個檢定點第j次檢定時標準稱指示的液體質量，kg；ρ_s為標準器處液體密度，kg/m³；C_f為浮力修正系數；ρ_a為檢定時環境大氣密度，kg/m³；ρ_b為使用砝碼的密度，kg/m³。

    若檢定時不使用砝碼，則：      

       （5）

    1.4 標準表法

        （6）

    式中：C為標準流量計的修正系數，該系數按標準流量計的使用要求確定。

    上述公式雖然各不相同，但目的只有一個：將在一個檢定過程中標準器處測得的數值（體積、質量）修正（轉換）到標準器狀態（t_s、p_s）下的體積。

        （7）

    式中：Qs為將標準器處液體體積值換算到流量計條件下的累積流量值；β為液體膨脹系數；k為液體壓縮系數；t_m、t_s分別為流量計和標準器處液體溫度平均值；p_m、p_s分別為流量計和標準器處液體表壓力平均值。

    2 GB/T18851983計算液體膨脹系數的不合理性

    在目前的原油和石油產品流量計檢定中，通常根據檢定油品的標準密度ρ20在文獻[2]表8“石油密度溫度系數表（γ值表）”中查得石油密度溫度系數γ，并將其作為液體膨脹系數β。

    液體膨脹系數即當壓強不變而流體溫度變化1°C時，其體積的相對變化率，嚴格定義式為：

        （8）

    式中：V為流體體積；t為流體溫度。    

    將m=ρV代入式（8），則：

        （9）

    根據文獻[2]表8給出的公式ρ_t=ρ₂₀-γ（t-20）可知：

        （10）

    由式（9）和式（10）可得：

        （11）

    根據上述關系式，在檢定油品流量計時用γ作為液體膨脹系數β是不合適的，液體膨脹系數β應是根據ρ20查得的值與ρ20的比值，因此需要尋找新的計算液體膨脹系數的方法。

    3 國標對液體膨脹系數的推薦算法

    隨著舊標準的廢止，新標準提出了體積修正系數VCF，并給出了原油、石油產品和潤滑油的體積修正系數表（編號分別為60A、60B、60D）以及特殊石油計量表。

    體積修正系數即油品在標準溫度下的體積與其在非標準溫度下的體積之比：

        （12）

    式中：T為標準溫度，取20°C；pe為標準壓力，取101.325kPa；t為計量溫度；p為計量壓力。

    4、API對液體膨脹系數的推薦算法

    在APIMPMS11.1-2004標準中，“體積修正系數”不再稱為VCF，而改稱為“液體溫度修正系數C_TL”，定義表達式與VCF相同，即：

    

    此外，該標準還定義了液體壓力修正系數C_pL和液體壓力溫度修正系數C_TpL，給出了定義表達式和三者的相互關系：

        （13）

        （14）

        （15）

        （16）

    壓縮系數κ是指當流體保持溫度不變，所受壓強改變時，其體積的相對變化率：

        （17）

    當Δp為正值時，ΔV總是負值，反之亦然。

    壓縮系數κ與液體壓力修正系數C_pL的相互關系為：

        （18）

    在油品的飽和蒸汽壓不高于標準壓力的情況下，取pe=0，上式變為：

       （19）

    κ既可以利用油品密度和計量溫度在文獻[5]的原油和石油產品壓縮系數表中查得，也可利用該標準給出的公式進行計算，二者所得結果相同。

    根據膨脹系數、壓縮系數的定義對式Qs=V[1+β（tm-ts）]?[1-κ（pm-ps）]進行分析，可知該式的目的是將ts、ps工況下的V修正到tm、pm工況下的體積Qs。第一步先假設壓力不變，利用膨脹系數β將ts、ps工況下的V修正到tm、ps工況下的體積V₀；第二步是假設溫度不變，利用壓縮系數κ將tm、ps工況下的V₀修正到tm、pm工況下的Qs。

    第一步可利用CTL來實現，先將ts、ps工況下的V修正到標準溫度下的體積V₁，再將V₁修正到tm、ps工況下的V₀：

    

    式中（C_TL）ts、（C_TL）tm分別為根據溫度ts、tm和油品標準密度查詢中表60得到的體積修正系數。

    第二步也可利用C_pL，先將tm、ps工況下的V₀修正到標準壓力下的體積V₂，再將V₂修正到tm、pm工況下的Qs：

        （24）

        （25）

        （26）

    式中：（C_pL）ps、（_CpL）pm分別為壓力為ps、pm時油品的壓力修正系數。

    通過以上推導，解決了新國標頒布實施后仍使用老國標的問題，同時根據新國標和API標準給出的修正系數推導了新的油品膨脹系數計算公式，消除了因油品膨脹系數取值不準確產生的流量計檢定誤差，提高了檢定結果的準確度。