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取消原油容积式流量计器差调整器的研究与应用
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0 引言
中国石化管道公司所属的各外输计量站，绝大多数在站内装有用于原油交接计量的液体容积式流量计和检定流量计用的体积管。根据国家的有关规定，用于贸易结算的流量仪表，其准确度等级应为0.2级，即基本误差不超过±0.2%。因此，管道公司与炼油厂交接的外输计量站的流量计的准确度达到0.2%，双方就可以直接以流量计的指示值作为结算值。这个指标对于外输计量站常年输油的单位或接油单位双方来讲，确实是个可观的数据，影响还是很大的。为了提高交接计量的准确性，尽可能实现靠近零误差交接，根据中国石化集团公司的要求和多年来部分计量站开展系数交接的经验，现管道公司的多数计量站已采用流量计系数法进行原油交接。
流量计系数交接是采用流量计系数对流量计进行修正。根据JJG667-1997《液体容积式流量计》规定，应在不超过6个月的期限内对流量计进行周期检定，检定时如基本误差超过±0.2%，需要调整流量计的器差调整器。在6个月内，供需双方每1～2个月对交接的流量计系数进行检定，根据前后两次检定的流量计系数计算出这期间实际交接的油量，并确定找补量。这样的做法就解决了“±0.2%”的问题。因此，系数交接法的实现不仅对现场流量计运行的可靠性提出要求，更主要的是对现场检定流量计的计量标准（体积管流量标准装置）的准确度、长期运行的稳定性提出更高的要求。
1 系数交接中对标准装置和流量计的要求
1.1标准器
标准器一般为体积管流量标准装置（以下简称体积管）。体积管是现场实液检定流量计的计量标准器，其结构为一根有一定长度且内径相同的圆管，其内表面经过精密加工后，由计量段、位移器及能精确测定位移器位置的检测开关等组成。其原理为当原油流经被检流量计和体积管时，由置换器从两个检测开关之间的计量段所置换出的流体体积，同流量计的指示值相比较来确定流量计各流量点的示值误差和流量系数。
体积管的标准容积值是依据JJG209-1994《体积管》进行检定得出的。用水作为检定介质来确定标准段的标准容积，并将水标体积换算到标准状态下作为体积管的基本体积值。体积管经过检定，重复性应优于0.02%、准确度应优于0.05%。体积管的检定周期一般为三年。由于体积管准确度高、重复性好，检定流量计稳定、可靠并可实现在线检定，因此在国内油品计量中，广泛使用其作为流量计的标准器。
1.2流量计
现场使用的流量计，一般为液体容积式流量计，主要有刮板、腰轮、双转子流量计等。液体容积式流量计是利用测量元件把流动的液体连续不断地分割（隔离）成单个的体积部分，用于计量封闭管道中满管流的总体积量的流量仪表。流量计是依据JJG677-1997《液体容积式流量计》进行检定的，规定其基本误差限为±0.2%，各流量点的重复性应不超过基本误差的1/3（0.067%）。就原油计量交接的容积式流量计，满足现有规程的要求并不意味着这些流量计对交接双方公平、合理，尤其是在实行系数交接的计量站，流量计更好的线性和重复性比起对其基本误差的要求更为重要。比如，在一个年交接油量1000万m3的计量站，若仅考虑基本误差的要求，每年最大可能会产生近2万m3的差量。若采用系数交接，就可以基本解决误差带来的影响，对交接双方来说才达到了公平。
2 系数交接计量中遇到的新问题
在对新投产的某原油管线外输计量站的检定中，体积管检定的标准体积值为2130.0767L，重复性为0.012%。流量计为DN200的Smith刮板流量计，在用该体积管多次检定流量计的过程中，排除其它各种影响因素的情况下，重复性有时合格，有时超差。经过分析，发现这台体积管的单向标准体积值为1065L，该站流量计装有器差调整器，其修正输出轴每旋转一圈排出100L，即发出1000个脉冲，但安装的器差调整器使流量计发出的脉冲约有1/4为不均匀的。脉冲不均匀的现象是流量计在转动过程中，转子转动到固定区域时，其发讯器输出频率加快引起的。体积管的标准体积值若是流量计修正输出轴旋转一圈（即100L）的整数倍，不论流量计的脉冲起始计数点落在哪里，每次检定中所覆盖不均匀脉冲数的区域也会基本接近。由于该体积管的标准体积与流量计的转输比为10.6倍，这就使检定的每个行程中，覆盖不均匀脉冲的区域也不一样。如果每次都能覆盖不均匀脉冲数的区域，则该流量点的重复性能够满足要求。否则，每次检定脉冲数的差别较大，重复性很容易超出规程的要求。 [p]
现用不同的体积管对同一台流量计进行检定，结果见表1、表2。
由此可见，用不同的体积管检定同一台流量计出现重复性变化较大的原因不是流量计，而是体积管。
3解决方案
针对该站体积管标准值为非100L整数倍无法保证流量计重复性的问题，建议采取下列几种方法：
1）去掉流量计上的器差调整器，用空器差代替，即直接用流量计系数进行交接计量。这种方法虽然基本误差超差，但若重复性相当好（如上述表中最大不过0.022%），远好于0.067%的规定，则可采用这种方式。且去掉器差调整器后也相应减少了影响流量计性能的因素，更有利于以后定期分析流量计的性能变化。
表3为用标准体积值为非100L整数倍的体积管检定带空器差调整器流量计的结果。虽然基本误差超差较大，但流量计的线性和在每个流量点的重复性相当好。
3）由于流量计脉冲起始计数点是随机的，可采用成组检定的方法，即对每个流量点取多次（3个或更多）检定数据的算术平均值作为一次检定数据，以这样的3次数据计算流量系数及重复性。
4结论
去掉流量计上的器差调整器，在原油的交接计量中采用流量计系数交接是可行的。其实在执行API标准的国家，大多数流量计都不装器差调整器，基本采用流量计系数交接。由于流量计不使用器差调整器，减少了流量计内的一个误差来源，使得计量更加准确。并且还节约了更换器差调整器的投资，也相应省去了给器差加注润滑油的维护工作。
由于流量计出厂时，仪表调整齿轮调整到96%，所以流量计的相对误差δm基本上在-4.0%左右，如果不用器差调整器，流量计就不能满足JJG677-1997规程中规定的基本误差不超过±0.2%的要求。因此，建议在修订规程时，考虑增加有关流量计系数交接方面的规定。比如，对实行系数交接计量的流量计，规定流量计各流量点的最大与最小误差不超过0.3%、各点的重复性不超过0.05%（严于检定规程中的此类要求），而不受基本误差不超过±0.2%的局限。(end)
中国石化管道公司所属的各外输计量站，绝大多数在站内装有用于原油交接计量的液体容积式流量计和检定流量计用的体积管。根据国家的有关规定，用于贸易结算的流量仪表，其准确度等级应为0.2级，即基本误差不超过±0.2%。因此，管道公司与炼油厂交接的外输计量站的流量计的准确度达到0.2%，双方就可以直接以流量计的指示值作为结算值。这个指标对于外输计量站常年输油的单位或接油单位双方来讲，确实是个可观的数据，影响还是很大的。为了提高交接计量的准确性，尽可能实现靠近零误差交接，根据中国石化集团公司的要求和多年来部分计量站开展系数交接的经验，现管道公司的多数计量站已采用流量计系数法进行原油交接。
流量计系数交接是采用流量计系数对流量计进行修正。根据JJG667-1997《液体容积式流量计》规定，应在不超过6个月的期限内对流量计进行周期检定，检定时如基本误差超过±0.2%，需要调整流量计的器差调整器。在6个月内，供需双方每1～2个月对交接的流量计系数进行检定，根据前后两次检定的流量计系数计算出这期间实际交接的油量，并确定找补量。这样的做法就解决了“±0.2%”的问题。因此，系数交接法的实现不仅对现场流量计运行的可靠性提出要求，更主要的是对现场检定流量计的计量标准（体积管流量标准装置）的准确度、长期运行的稳定性提出更高的要求。
1 系数交接中对标准装置和流量计的要求
1.1标准器
标准器一般为体积管流量标准装置（以下简称体积管）。体积管是现场实液检定流量计的计量标准器，其结构为一根有一定长度且内径相同的圆管，其内表面经过精密加工后，由计量段、位移器及能精确测定位移器位置的检测开关等组成。其原理为当原油流经被检流量计和体积管时，由置换器从两个检测开关之间的计量段所置换出的流体体积，同流量计的指示值相比较来确定流量计各流量点的示值误差和流量系数。
体积管的标准容积值是依据JJG209-1994《体积管》进行检定得出的。用水作为检定介质来确定标准段的标准容积，并将水标体积换算到标准状态下作为体积管的基本体积值。体积管经过检定，重复性应优于0.02%、准确度应优于0.05%。体积管的检定周期一般为三年。由于体积管准确度高、重复性好，检定流量计稳定、可靠并可实现在线检定，因此在国内油品计量中，广泛使用其作为流量计的标准器。
1.2流量计
现场使用的流量计，一般为液体容积式流量计，主要有刮板、腰轮、双转子流量计等。液体容积式流量计是利用测量元件把流动的液体连续不断地分割（隔离）成单个的体积部分，用于计量封闭管道中满管流的总体积量的流量仪表。流量计是依据JJG677-1997《液体容积式流量计》进行检定的，规定其基本误差限为±0.2%，各流量点的重复性应不超过基本误差的1/3（0.067%）。就原油计量交接的容积式流量计，满足现有规程的要求并不意味着这些流量计对交接双方公平、合理，尤其是在实行系数交接的计量站，流量计更好的线性和重复性比起对其基本误差的要求更为重要。比如，在一个年交接油量1000万m3的计量站，若仅考虑基本误差的要求，每年最大可能会产生近2万m3的差量。若采用系数交接，就可以基本解决误差带来的影响，对交接双方来说才达到了公平。
2 系数交接计量中遇到的新问题
在对新投产的某原油管线外输计量站的检定中，体积管检定的标准体积值为2130.0767L，重复性为0.012%。流量计为DN200的Smith刮板流量计，在用该体积管多次检定流量计的过程中，排除其它各种影响因素的情况下，重复性有时合格，有时超差。经过分析，发现这台体积管的单向标准体积值为1065L，该站流量计装有器差调整器，其修正输出轴每旋转一圈排出100L，即发出1000个脉冲，但安装的器差调整器使流量计发出的脉冲约有1/4为不均匀的。脉冲不均匀的现象是流量计在转动过程中，转子转动到固定区域时，其发讯器输出频率加快引起的。体积管的标准体积值若是流量计修正输出轴旋转一圈（即100L）的整数倍，不论流量计的脉冲起始计数点落在哪里，每次检定中所覆盖不均匀脉冲数的区域也会基本接近。由于该体积管的标准体积与流量计的转输比为10.6倍，这就使检定的每个行程中，覆盖不均匀脉冲的区域也不一样。如果每次都能覆盖不均匀脉冲数的区域，则该流量点的重复性能够满足要求。否则，每次检定脉冲数的差别较大，重复性很容易超出规程的要求。 [p]
现用不同的体积管对同一台流量计进行检定，结果见表1、表2。
由此可见，用不同的体积管检定同一台流量计出现重复性变化较大的原因不是流量计，而是体积管。
3解决方案
针对该站体积管标准值为非100L整数倍无法保证流量计重复性的问题，建议采取下列几种方法：
1）去掉流量计上的器差调整器，用空器差代替，即直接用流量计系数进行交接计量。这种方法虽然基本误差超差，但若重复性相当好（如上述表中最大不过0.022%），远好于0.067%的规定，则可采用这种方式。且去掉器差调整器后也相应减少了影响流量计性能的因素，更有利于以后定期分析流量计的性能变化。
表3为用标准体积值为非100L整数倍的体积管检定带空器差调整器流量计的结果。虽然基本误差超差较大，但流量计的线性和在每个流量点的重复性相当好。
3）由于流量计脉冲起始计数点是随机的，可采用成组检定的方法，即对每个流量点取多次（3个或更多）检定数据的算术平均值作为一次检定数据，以这样的3次数据计算流量系数及重复性。
4结论
去掉流量计上的器差调整器，在原油的交接计量中采用流量计系数交接是可行的。其实在执行API标准的国家，大多数流量计都不装器差调整器，基本采用流量计系数交接。由于流量计不使用器差调整器，减少了流量计内的一个误差来源，使得计量更加准确。并且还节约了更换器差调整器的投资，也相应省去了给器差加注润滑油的维护工作。
由于流量计出厂时，仪表调整齿轮调整到96%，所以流量计的相对误差δm基本上在-4.0%左右，如果不用器差调整器，流量计就不能满足JJG677-1997规程中规定的基本误差不超过±0.2%的要求。因此，建议在修订规程时，考虑增加有关流量计系数交接方面的规定。比如，对实行系数交接计量的流量计，规定流量计各流量点的最大与最小误差不超过0.3%、各点的重复性不超过0.05%（严于检定规程中的此类要求），而不受基本误差不超过±0.2%的局限。(end)
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