油品动态计量误差1-2

油品计量误差和油品损耗第二章分析石油动态计量误差•石油动态计量是相对于石油静态计量而言的。所谓石油动态计量，是指被测量的石油及液体石油产品连续不断地通过计量仪器(仪表)而被其测量数量(体积或质量)的过程。•石油动态计量是石油工业发展规模不断扩大，产、销量剧增，并随着科技的发展和工业自动化水平日益提高及油品输送管道化发展而产生并发展的一种新的计量方式。它具有自动连续测量、计量精度较高的特点。同时这种计量方式减轻了计量人员的劳动强度，改善了工作环境。另外随着流量测量仪器(仪表)种类不断增多，制造质量、加工水平不断提高，其计量的可靠程度又日益被人们接受，因此在我国及全世界，石油动态计量方式得到了空前迅速的发展和普及应用。•由于油品物性的差异，与之相适应的动态计量仪器(仪表)种类之问，其特性也有较大的差异，所以其产生误差的因素也就不尽相同。这就要求从事这一工作的人员，在具体工作实践中逐渐摸索、了解、掌握各类流量仪器(仪表)产生误差的原因。这是石油动态计量人员重要的工作内容。•石油动态计量是连续、不问断的计量，所以因各种误差所造成的计量差量不易被及时修正。这对购、销双方显然是有失公平的。为解决存在的类似问题，必须详细了解、认真研究石油动态计量中各类仪器(仪表)的计量误差产生原因，制定相应的对策，采取有效的办法，尽量降低或减少计量误差。能对较大的计量误差给予及时修正，维护贸易双方的合法权益。这是从事石油动态计量人员的主要职责。1．分析油品物性对计量误差的影响•(1)粘度因素。•(2)膨胀性。•(3)压缩性。•(4)结蜡问题。2．分析压力损失对计量误差的影响•(1)压力损失与流量有关；•(2)压力损失与液体粘度有关；•(3)压力损失与流量计结构、运动零部件摩擦阻力及零部件间隙有关；•(4)压力损失与流量计口径有关。3．分析温度对计量误差的影响•(1)温度对粘度的影响；•(2)温度对含蜡油结蜡情况的影响；•(3)温度对油品体积、密度的影响；•(4)温度对计量室的容积和转子与壳体间隙的影响。5．分析其他因素对计量误差的影响•(1)压力对流量计腔体容积的影响；•(2)压力对被测油品体积的影响。4．分析压力对被测油品体积的影响相关知识石油及液体石油产品种类繁多，物理性质差异很大，同时石油动态计量又是工况较为复杂的过程，再加人人为操作管理不善等原因，石油动态计量误差产生的原因，也是纷乱复杂，多种多样的。但综观起来，可大致有以下几个方面：•(1)流量计量仪器仪表准确度等级，制造加工质量以及配套附属设备性能状况。•(2)被测量油品本身的物理性质及其随计量工况运行参数(如压力、温度、流态等)蛮化而变化的情况。•(3)流量计量仪器仪表及附属设施使用操作和维护管理水平状况。•(4)油品计量计算公式的选择是否符合国家有关标准规定，是否科学与正确，以及计算过程中各个参数数据的取舍、计算是否准确。油品物理性质主要是指粘度，热胀冷缩性，压缩性以及结蜡等。由于各种油品的物性差异，对其计量过程中误差影响程度也不尽一致；同时对不同种类的流量仪器仪表的计量过程中误差的影响也不尽相同。分析如下：(一)油品物理性质对计量误差的影响1．粘度因素•实际液体层间发生相对运动时，在液体内部两个液体层的接触面上存在粘性阻力或内摩擦力，以阻止相对运动。液体具有的这一性质，称为粘性。用粘度表征液体粘性的大小。所以说，粘度是阻止流体流动的一种性质。•液体粘度对不同类型的流量仪表误差的影响也不尽一致。对目前常用的容积式流量计和速度式流量计，粘度对其误差影响呈现相反的结果。具体说明如下。1)容积式流量计•容积式流量计，由于仪表内部在运动零部件、运动着的零部件之问、零部件与壳壁之间均有一定间隙，因此必然产生泄漏，亦称漏流量。计算漏流量公式如下：从漏流量公式看出，漏流量与粘度成反比关系，在高粘度液体流动时，漏流量较小，其产生的误差也相对较小；而对于低粘度液体、漏流量特别严重，其产生的误差也相对较大。所以说，粘度对容积式流量计实际上有改善其计量性能、降低误差的作用。当然，随着粘度的增加、压力损失也会增大。由于压力损失增大，不仅浪费了能源(电力)、而且也使漏流量有所增加，产生的计量误差结果与上述情况出现的结果相反。这是粘度对容积式流量计计量误差产生的正、反两个方面的影响。2)速度式流量计•速度式流量计(以涡轮流量计为例)的涡轮在正常状态下旋转时，涡轮的驱动力矩等于轴承摩擦等产生的机械反抗力矩和由流体阻力产生的反抗力矩之和。而由流体产生的反抗力矩可认为是与流体粘度成正比的。尤其当流量很大时，机械反抗力矩相对变小，而由流体产生的反抗力矩，成为主导因素。经实验证明，在流体的运动粘度较低时，流量计仪表系数几乎为一常数，随着运动粘度的增大，线性将变得很差。由于流体具有粘性，使得流体对涡轮产生粘滞阻力矩；被测流体粘度的变化，对流量计特性的影响较大。从定性分析角度来看，随着流体粘度的增大，对于任意口径的传感器而言，它的线性范围就减小。对于一定口径的传感器而言，粘度变化对线性特性曲线的下限流量处影响最大，随着流量的增大而影响减小。对不同口径的传感器来讲，口径越大，粘度变化对线性特性的影响越小，口径越小，影响越大。2．膨胀性•热膨胀性是物质普遍存在的一种物理现象。油品也不例外。液体膨胀性用膨胀系数口来表示，其定义为：在一定的压力下，温度每升高1℃，液体体积的相对增加量。其数学表达式为：由于计量温度的变化，一方面引起被计量油品的体积变化，同时又引起了计量仪表壳体及计量元件材质的体积变化。当油品的标准密度在600kg／m3至1101kg／m3。范围内时，其体膨胀系数在0.001790至0.000512范围内变化。而计量仪表的金属材质的体膨胀系数一般在0．000030～0．000050范围内变化。同时也可以看出仪表金属材质的体膨胀系数只为油品体胀系数的1／60至1／10。因此在一般计量状况下(不包括检定状况下)，仪表材质体膨胀可以不予修正。但由于油品体膨胀系数较大，欲对油品进行准确计量时，必须考虑油品体膨胀系数对测量结果的明显影响，因而必须予以修正。为做到这一点，必须选用精度较高的温度计进行准确的温度测量。3．压缩性•液体的体积随压力的变化而变化，在一定的温度下，液体体积随压力增大而缩小的特性，称为液体的压缩性。•液体的压缩性通常用压缩系数F表示。它定义为：压力单位，液体体积的相对缩小量。其数学表达式为：公式中的负号是使压缩系数F总为正值。因为／x／,与△V的符号相反，即压力增大，休积减小；反之，压力减小，体积增大。慧总为负值，为使F为正值，就需加上一负号。大量实验证明，在通常的温度和压力条件r，液体的压缩系数很小，如水的压缩系数大约为0．5×10-4；而油品密度为880kg／m3。、温度为55℃时，其压缩系数为12×10-5。当油品密度变化范围为680kg／m3。至1080kg／m3、温度变化范围为20℃～60℃时，其压缩系数在5×10-5～27×10-5。范围内。•由于液体的压缩系数很小，对于一般准确度要求不高时可忽略不计。•体积不随压力变化而变的液体称为不可压缩液体。实际上不可压缩液体是不存在的，fv是变化微小可忽略不计、而近似看成理想化的不可压缩液体。通常我们把液体看作是不可压缩的流体，而把气体看作是可压缩流体。•但在精密的流量计量中，不能轻易地忽略液体的压缩件影响。例如在原油及液体石油产品的动态计量中，油品是处于一定的压力状况下计量，其压力变化范围在0.5～2.0MPa之问，那么由此引起的油品体积变化量是相当可观的，因此在油品计量中，就必须考虑油品压缩系数对计量结果的影响，尤其是随着油品价格的上升，对商业贸易中油品压缩系数的修正更显得重要。油品压缩系数(F)值，可用两种方法求得：(2)查表法。依据计量温度(￡)和15℃时密度查国标GB／T9109．5—88《原油动态计量油量计算》附录C“烃压缩系数表”。(二)压力损失对计量误差的影响•所谓压力损失是指流体流过流量计时，所引进的不可恢复的压力降。在流量计中除少数没有阻力件的流量计，如超声波流量计、电磁流量计、激光流量计等，绝大多数流量计都有压力损失，所不同的只是压力损失的大小不同而已。•对容积式流量计和速度式流量计来讲，流量计内部转子(涡轮)的转动是靠流体的压力作用进行的。转子(涡轮)转动时，要完全排除机械阻力是不可能的。为使转子(或涡轮)作恒定的转动，必须有一定的克服机械阻力的压力差。此外，当流体流经流量计时，还会产生由液体粘体粘性阻力引起的压力损失。这就是上述两种型式流量计产生压力损失的两大来源。•决定流量计压力损失高低的主要原因有以下四方面。1．压力损失与流量有关在液体粘度较低时，流量计的压力损失与流量的平方成正比。流量增大、压力损失也相应增大。尤其在大排量下，压力损失增大幅度吏明显。2．压力损失与液体粘度有关压力损失随液体粘度的增高而增大。但当液体粘度增高到一定程度后，压力损失反而增大得不显著。3．压力损失与流量计结构、运动零部件摩擦阻力及零部件间隙有关椭圆齿轮、腰轮及双转子流量计的压力损失较大，而刮板流量计相对比上述三种流量计的压力损失要小些。而涡轮流量计的压力损失又比上述的各类容积式流量计的压力损失都小。4．压力损失与流量计口径有关流量计口径越小其压力损失越大。对于容积式流量计，从漏流量公式(式5—2—1)可以看出：漏流量与流量计转子前后的压差成正比，即压差大，也就是压力损失大，漏流量大；反之压差小，漏流量也小。而漏流量的大小直接影响到流量计计量误差的大小，因此说压力损失直接影响到流量计的计量误差。对容积式流量计来讲，压力损失大，其计量误差也相应增大(不包括因过滤器堵塞而造成的压力损失增大)，并使流量计误差向负的方向倾斜。(三)温度对计量误差的影响•温度是对流量计计量过程有很大影响的一个因素。温度的变化将引起一系列参数的变化，如被计量液体体积、粘度以及运动件之间的间隙等。对于含蜡油品直接关系到计量设施的结蜡量，进而影响到计量误差曲线的改变。具体影响分析如下。1．温度对粘度的影响起的液位高度测量误差•温度对油品的粘度有着十分重要的影响，一般温度升高，油品粘度下降；油品温度降低，其粘度上升。尤其对含蜡、胶质较多油品，温度对其粘度的影响更加突出。前文已述，油品粘度的变化直接影响到流量计的压力损失变化和漏流量。•当油品温度升高时，粘度降低，对流量计而言，压力损失减小，漏流量也相应降低。同时又因液体粘度与漏流量成反比关系，粘度的降低，又将引起漏流量增大。•对一般油品而言，实践证明，此种情况下，因粘度降低，引起漏流量增大的因素占主导地位，使流量计误差向负方向倾斜。•当油品温度下降时，油品粘度增高，对流量计而言，压力损失增大，由此引起的漏流量也相应增加；但对油品而讲、粘度的增高，又使其漏流量大幅降低。与此同时，对含蜡油品，由于温度下降，油品中蜡析出又加剧了漏流量的减少。因此在这种情况下，流量计误差向正方向倾斜。2．温度对含蜡油品结蜡量的影响•含蜡油品的蜡析出，主要决定于温度。不仅决定于油品本身温度，而且还与计鼍设施所处的周围环境温度有关。•一些油品，如大庆原油在很高或很低的温度范围内，石蜡在计量设施及管道中沉积量都较轻微。而在某个温度范围内，蜡析出或沉积量却很大。对大庆原油，油品温度与结蜡量的关系大体可分3个区域，即：(1)油温高于45℃时为结蜡递减区；(2)油温在35～45℃时结蜡高峰区；(3)油温低于35℃时为结蜡缓增区。结蜡量不仅决定于被计量油品自身温度，而且与计量仪表的外部环境温度有直接关系。经实践表明，当油温高于管壁(或流量计壳壁)温度时，随其温差呈正值增大时，其管壁结蜡加速；当管壁温度高于被计量液体温度时，几乎不结蜡。而管壁(或流量计壳体)温度的高低决定于环境温度及保温措施的情况。对于流量计及配套的标准体积管和其他附属设备，壳壁温度主要决定于室内温度。因此在计量管理中，不能忽视流量计间、标准体积管间的室内温度控制，在寒冷的北方尤为重要。3．温度对油品体积、密度的影响•油品体积、密度随温度的变化是一个问题的两个方面。一定质量的油品，在它的温度变化时