摘要:用于原油動(dòng)態(tài)交接的計(jì)量方法一般采用流量計(jì)。計(jì)量過(guò)程中流量計(jì)系數(shù)、溫度、油品物性等變化會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)出現(xiàn)一定的誤差,對(duì)原油計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的影響。采取合理措施控制油品溫度、黏度,油品的流量、壓力及設(shè)備等影響計(jì)量的因素,可以減少計(jì)量時(shí)帶來(lái)的誤差,提高原油動(dòng)態(tài)計(jì)量精度,控制管輸原油外銷損耗。
目前,石油行業(yè)原油交接主要以動(dòng)態(tài)交接計(jì)量為主,與靜態(tài)交接計(jì)量相比動(dòng)態(tài)計(jì)量具有減少人為誤差、提高精度、提高取樣的代表性程度,減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度,降低HSE風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)對(duì)某油田動(dòng)態(tài)計(jì)量的分析找出影響動(dòng)態(tài)交接計(jì)量的因素及合理的控制方法。
1影響原油動(dòng)態(tài)交接計(jì)量的因素分析
油田原油交接計(jì)量根據(jù)GB/T9109.5--2017《石油和液體石油產(chǎn)品動(dòng)態(tài)計(jì)量第5部分:油量計(jì)算》要求進(jìn)行油量計(jì)算,其中原油質(zhì)量計(jì)算公式如式(1)所示:
式中:m---原油在空氣中的淨(jìng)質(zhì)量,kg;Vt---原油通過(guò)流量計(jì)的計(jì)量體積值，m3;p20---原油在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下20℃時(shí)的密度,kg/m3;MF---流量計(jì)系數(shù);CpI---原油體積壓力修正系數(shù);Cui---原油體積溫度修正系數(shù);Fa---空氣浮力修正系數(shù);Csw---原油質(zhì)量含油系數(shù)。
由式(1)可知,影響原油計(jì)量的因素主要包括原油流量計(jì)系數(shù)、體積流量、壓力等方面。
2流量計(jì)系數(shù)對(duì)計(jì)量誤差的影響
對(duì)于容積式流量計(jì)來(lái)說(shuō)，檢定流量計(jì)時(shí)的流量計(jì)系數(shù)是影響原油動(dòng)態(tài)交接計(jì)量時(shí)油量計(jì)算的一個(gè)重要指標(biāo)。在實(shí)際工作中,發(fā)現(xiàn)介質(zhì)的溫度、黏度、壓力對(duì)容積式流量計(jì)系數(shù)影響較大。
檢定過(guò)程中,一般按被檢流量計(jì)額定流量的70%,50%,30%設(shè)為大、中、小流量檢定點(diǎn),通過(guò)對(duì)流量計(jì)在線采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。選用其中變化明顯的4次檢定流量數(shù)據(jù),流量計(jì)系數(shù)與溫度關(guān)系變化如圖1所示。4次檢定數(shù)據(jù)出現(xiàn)規(guī)律性的變化,其變化趨勢(shì)和檢定油溫變化趨勢(shì)一致，說(shuō)明原油溫度的高低決定了流量計(jì)系數(shù)的大小。
流量計(jì)系數(shù)對(duì)原油動(dòng)態(tài)交接計(jì)量的影響大，而溫度對(duì)流量計(jì)系數(shù)的影響尤為重要。要做到流量計(jì)日常運(yùn)行時(shí)溫度應(yīng)與檢定時(shí)溫度盡量一致，減少對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響。
3流量計(jì)漏失量對(duì)計(jì)量誤差的影響
根據(jù)刮板流量計(jì)的工作原理可知,流量計(jì)刮板和殼體之間存在一定間隙,從而不可避免地造成流量計(jì)存在漏失。
對(duì)于計(jì)量設(shè)備一定的管線,漏失量與黏度成反比，黏度越大,漏失量越小;與流量計(jì)前后壓差成正比,壓差越大,漏失量越大,反之亦然。若想具體得知流量計(jì)產(chǎn)生漏失量的原因,首先需要對(duì)流量計(jì)的誤差特性曲線進(jìn)行分析。
3.1油品流量誤差對(duì)漏失量的影響
流量一誤差特性是指流量計(jì)誤差值與流量測(cè)量值之間的關(guān)系,如圖2所示。如刮板流量計(jì)計(jì)量容積體積為V1,一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)為N,則在該時(shí)間內(nèi)流過(guò)的流體體積V1計(jì)算如式(2)所示:
通常計(jì)量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)是通過(guò)一定轉(zhuǎn)速比的減速機(jī)構(gòu)傳到計(jì)數(shù)器，顯示通過(guò)流量計(jì)的流體體積。若通過(guò)體積的指示值為I,則與N關(guān)系為:
式中:α---常數(shù),是流量計(jì)計(jì)數(shù)器的轉(zhuǎn)數(shù)比和計(jì)數(shù)器的指針轉(zhuǎn)動(dòng)一周的刻度值所決定的單位體積量由式(2)和式(3)可得:
從式(5)可知，容積式流量計(jì)的測(cè)量誤差僅與流量計(jì)幾何結(jié)構(gòu)有關(guān),而與流體性質(zhì)和流量值無(wú)關(guān),理想的容積式流量計(jì)誤差特性如圖2中曲線1。
通過(guò)查找對(duì)各種容積式流量計(jì)進(jìn)行檢定試驗(yàn)的大量數(shù)據(jù),可得出容積式流量計(jì)的實(shí)際誤差曲線如圖2中曲線2。
由圖2可以看出,在流量較小時(shí),誤差急劇地向負(fù)方向傾斜,隨著流量的增大,誤差值逐漸減小，直至穩(wěn)定在某一定值上,誤差曲線平行于橫軸,此時(shí)誤差趨于零。當(dāng)流量繼續(xù)增加,誤差值又逐漸偏大,并向負(fù)方向偏移。實(shí)際誤差特性曲線呈現(xiàn)這種變化趨勢(shì),是因?yàn)槿莘e式流量計(jì)中存在不可避免的漏失現(xiàn)象。
以該油田原油交接小、中、大流量運(yùn)行狀況為例,流量計(jì)系數(shù)變化趨勢(shì)如圖3所示。由圖3看出,中流量運(yùn)行狀況最優(yōu)。說(shuō)明該流量計(jì)日常運(yùn)行流量與檢定時(shí)的流量保持一致，變化最優(yōu)。
3.2壓力損失對(duì)漏失量的影響
以1號(hào)、2號(hào)油品為例，隨著流量的增加，通過(guò)流量計(jì)的流體速度也增加。從流體力學(xué)可知，粘滯力引起的流動(dòng)阻力隨流速的平方增加，產(chǎn)生的機(jī)械摩擦阻力相應(yīng)增加,其結(jié)果引起流量計(jì)的壓力損失也相應(yīng)增加，容積式流量計(jì)誤差特性和壓力損失特性與流量關(guān)系如圖4所示1。
在容積式流量計(jì)中,由于流體的流動(dòng)推動(dòng)運(yùn)動(dòng)件動(dòng)作,要完全消除這種動(dòng)作產(chǎn)生的機(jī)械阻力,目前很難達(dá)到。壓力損失越大,漏失量也越大，誤差曲線向負(fù)方向偏移。所以，為減少漏失量，要求流量計(jì)的壓力損失盡量小些為好。
3.3油品黏度對(duì)漏失量的影響
黏度是影響流體流動(dòng)的一種性質(zhì)，當(dāng)流體黏度增大時(shí),流量計(jì)內(nèi)流動(dòng)阻力增大，導(dǎo)致壓差增加。當(dāng)測(cè)量精度低于0.1級(jí)時(shí),可以不考慮黏度的影響;當(dāng)測(cè)量精度高于0.1級(jí)時(shí)，就必須考慮這種影響。閱讀文獻(xiàn)得知由于黏度具有兩重性,由它引起的流量計(jì)進(jìn)出口壓差增加，導(dǎo)致漏失量增大的影響可以忽略。因此,當(dāng)流體黏度η變化時(shí),流量計(jì)的E與1/η成線性關(guān)系,即黏度增加,漏失量減少,流量計(jì)誤差特性曲線向正方向偏移,圖5是使用同一流量計(jì)測(cè)量不同黏度流體得出的誤差特性曲線。
漏失量不僅存在于刮板流量計(jì)的刮板和殼體之間,檢定系統(tǒng)間若發(fā)生漏失將對(duì)流量計(jì)系數(shù)造成更大的影響。例如,排污閥內(nèi)漏、四通閥內(nèi)漏及其他相關(guān)閥門內(nèi)漏等,會(huì)造成流量計(jì)系數(shù)急劇降低。
3.4運(yùn)行設(shè)備對(duì)計(jì)量誤差的影響
由于流量計(jì)卡表、傳動(dòng)齒輪脫位、器差調(diào)整器失靈等故障會(huì)造成較大的計(jì)量誤差,因此要經(jīng)常檢查流量計(jì)運(yùn)行是否正常,有無(wú)異常雜音,計(jì)數(shù)器是否正常,各潤(rùn)滑點(diǎn)是否缺潤(rùn)滑油等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，減小誤差。
一般情況下,新安裝的流量計(jì)經(jīng)過(guò)磨合期后，運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)轉(zhuǎn)圓滑，各處間隙均勻,漏失量減少,流量計(jì)系數(shù)降低。隨著流量計(jì)運(yùn)行時(shí)間增加,流量計(jì)運(yùn)動(dòng)部件磨損加大,間隙變寬,漏失量增大,流量計(jì)系數(shù)增大。
4降低計(jì)量系數(shù)誤差的方法和措施
4.1溫度變化
溫度是對(duì)流量計(jì)計(jì)量過(guò)程中有很大影響的一個(gè)參數(shù),尤其對(duì)MF值影響很大。當(dāng)檢定流體溫度變化頻繁,或環(huán)境溫度與被計(jì)量油品溫度相差較大時(shí)，對(duì)流量計(jì)性能、準(zhǔn)確性均有明顯影響,會(huì)造成計(jì)量系數(shù)誤差的增大。為降低溫度對(duì)測(cè)量過(guò)程中計(jì)量系數(shù)誤差的影響,采取以下措施:
1)要做到流量計(jì)日常運(yùn)行溫度應(yīng)與檢定溫度盡量一致,流量計(jì)運(yùn)行流量盡量與檢定時(shí)的中流量保持一致。
2)在流量計(jì)投入運(yùn)行前,一定要先對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱操作，當(dāng)流量計(jì)出口溫度與標(biāo)定流量計(jì)體積管進(jìn)出口平均溫度一致時(shí),預(yù)熱操作結(jié)束,保證整個(gè)流量計(jì)系統(tǒng)達(dá)到的溫度基本一致。
4.2控制油品物性變化
在生產(chǎn)中,最好采用一種油品對(duì)應(yīng)1臺(tái)流量計(jì),控制溫度,確保油品黏度波動(dòng)不宜過(guò)大,保證油品物性變化小。因?yàn)榱髁坑?jì)對(duì)于油品都有一段適應(yīng)時(shí)間,假若油品黏度忽高忽低會(huì)對(duì)流量計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成不同程度磨損,黏度過(guò)高會(huì)使刮板與內(nèi)腔間隙變大,造成漏失量增大。
5結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)分析原油交接動(dòng)態(tài)計(jì)量中流量計(jì)系數(shù)、體積流量、壓力等因素對(duì)計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的影響，采取合理控制油品溫度、油品流量,加強(qiáng)巡檢制度等措施,可以降低計(jì)量時(shí)帶來(lái)的誤差。對(duì)產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行認(rèn)真分析，依靠技術(shù)進(jìn)步建立并完善計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)要不斷學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)知識(shí),提高員工的素質(zhì)和基礎(chǔ)管理工作能力,才能使計(jì)量精度更正確，使輸送損耗得以減少。
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