摘 要：分析了兰成渝成品油管道在线检定质量流量计过程中的影响因素，即流量的影响、压力的影响、阻尼系数的影响以及小型体积管活塞运行次数对检定重复性的影响等，列举了采用体积管法检定质量流量计计算通过体积管的实际液体体积公式，指出了采用体积管配振动管密度计在线检定质量流量计还需要注意的问题。

关键字：成品油 管道 质量流量计 体积管 检定

    一、前言

    兰成渝成品油管道干线全长1250km，年输送成品油500×10⁴t以上，沿线设15座输油站，采用质量流量计计量。在兰州首站、成都站和重庆站分别设置三套常规体积管，每站设有8台CMF400质量流量计；沿线其它各分输站设置两台车载式小型体积管，每站设有2台CMF400或CMF300质量流量计。质量流量计具有直接测量流体质量的功能，适用于以质量计量的产品，此外还能测量流体密度。密度测量是与其它振动管密度计相同的方式进行的，不仅可以测量质量和密度，还可以实现容积测量。

    二、体积管检定质量流量计影响因素

    参照美国石油学会（API）的“石油计量标准手册”（MPMS）第4章第3节“小型体积管标定”和GB/T17286.1—1998“液态烃动态测量体积计量流量计检定系统第1部分：一般原则”的规定：“检定时，每检定运行一次，流量计至少应发出10000个脉冲”。

    兰州首站、成都站和重庆站采用常规体积管（标准体积3.0m³）配振动管密度计在线实液检定质量流量计，每个行程平均脉冲约92000个。其它各分输站采用车载式小型体积管配振动管密度计在线实液检定质量流量计，采用双时钟脉冲计时法，每个行程平均插值脉冲在12000～15000个之间。但还要充分考虑在线检定质量流量计中的影响因素。

    1、流量的影响

    检定质量流量计期间要保证流量稳定，流量波动量低于10%，对于采用小型体积管检定质量流量计，流量越稳定重复性就越好。例如，图1是检定某站质量流量计时，零点调整后，检定中流量变化的情况。从11∶44至11∶53这段时间，流量曲线相对稳定，流量波动范围约为7000kg/h，相对89000kg/h的流量点而言，其波动的幅度约为7.8%，较为稳定。但从11∶53开始，流量调节阀的阀位未变，但流量突然增加，随后流量开始出现大幅波动，其波动幅度达40%，得不到符合要求的重复性，已不具备对流量计量系统进行在线检定的条件。

    2、压力的影响

    检定中对流量计的背压控制非常重要，一般控制在运行状态下的压力，运行时的压力要接近检定压力，检定中控制背压应满足以下要求：

    

    式中　P_b———最小背压（表压）；

    　　ΔP———通过流量计最大流量的压力降；

    　　P_e———流体在操作温度下的饱和蒸汽压（绝压）。

    当检定中的压力不能满足上述要求时，也会使流量波动、介质汽化导致无法检定，不能取得较好的重复性。

    

图1通过流量计的流量运行曲线

    3、阻尼系数对检定精度的影响

    质量流量计的基本测量以时间为基础，将质量流量计产生左、右检测线圈检测器的时间差（Δt）作为其主测量，Δt测量的更新时间取决于管子振动的固有频率。另外，流量测量的更新时间也取决于已设置在变送器内的阻尼系数。阻尼的目的是滤掉流量噪声或流量迅速变化的影响，而不影响总的测量精度。质量流量计CMF300和CMF400配RFT9739变送器，设置阻尼系数为0.8，预运行时应大于4s，可允许使用0.8的阻尼系数。

    对于不同型号的小型体积管，预行段的容积和在不同流量下的预行段时间是不一样的。表1为布鲁克斯小型体积管（BrooksCompactProver）在不同流量下预行段的时间。

    图2为阻尼系数影响质量流量计对流量变化的反映，阻尼系数为0.8，体积管计数器开始计数时，记录值比实际流量高，由于在总的时间内所记录的脉冲数是一致的，但需要一段时间来补偿真实流量和仪表读数之间的误差。阻尼系数为0.1时，仪表响应速度足够快，其读数在整个脉冲计数周期内与真实流量是相同的。而0.8的阻尼系数不如0.1阻尼系数响应快，在整个脉冲计数周期内大于真实流量，导致仪表系数小于1.0000，产生测量误差。推荐使用0.1的阻尼系数时，至少要有0.67s的预运行时间。但阻尼系数太小，仪表的流量读数变化会很大。使用小型体积管时，应使用0.1的阻尼系数，标定期间的流量变化不应超过±5%，最大不应超过±10%。

图2　阻尼系数影响质量流量计对流量变化的反映

    4、小型体积管活塞运行次数对检定重复性的影响

    每个检定流量点活塞运行次数决定了检定重复性的优劣，一般在三个检定流量点每个流量点活塞运行的次数为3～5次，重复性处于0.064～0.052之间。因某种原因每个流量点活塞运行3次达不到较好的重复性时，可适当增加活塞的运行次数。

    影响重复性的原因有检定系统管道和阀门可能出现泄漏；对被检定的流量计体积管容积偏小；阻尼系数设置不正确；流量、压力、密度不稳定等。

    常规体积管配密度计检定质量流量计也要保证控制流量、压力和密度的稳定，一般常规体积管的体积大，所以检定的重复性很好，仪表的阻尼系数按出厂的设置0.8均可，不需重新设置。

    采用常规体积管检定质量流量计效果更好，特别是采用常规体积管换向对流量波动的影响几乎没有。而小型体积管在活塞提升和助推时会引起流量波动，活塞运行的距离短，外界干扰影响因素较多。

    三、检定质量流量计通过体积管的实际液体体积、流量计系数和重复性

    根据JJG897—95《质量流量计检定规程》，采用体积管法检定质量流量计，通过体积管的实际液体体积计算方式如下。

    1、用小型体积管检定质量流量计通过体积管的实际液体体积

    

    式中　V_P———经修正后的体积管测得的体积值，即液体实际体积值，m³；

    　　　V₂₀———检定时标准器读得的体积，m³；

    　　　P_p———体积管处的表压力，Pa；

    　　　D———体积管测量段的内径，m；

    　　　E———体积管材质的弹性模量，Pa；

    　　　t———体积管测量段的壁厚，m；

    　　　T_p———体积管处的温度，℃；

    　　　T_γ———体积管测量杆的温度，可用环境温度代替，℃；

    　　　α_p———体积管材质的线膨胀系数，1/℃；

    　　　α_γ———体积管测量杆材质的线膨胀系数，（根据体积管使用说明书查得），1/℃；

    　　C_psp———体积管处刚性材质压力效应修正系数；    

        C_tsp———体积管处刚性材质的热膨胀修正系数。

    2、用常规体积管检定质量流量计通过体积管的实际液体体积

    

    式中　3α_p———体积管材质的体膨胀系数，1/℃。

    3、流量计系数

    流量计系数MF用下式表达：

    

    式中　P_vrD_ens———测得体积管液体密度值，kg/m³；

    　　　　N———测得的流量计脉冲数（小型体积管是插值后的脉冲数）；

    　　　　K———脉冲当量，1/kg。

    4、流量计重复性

    按每个检定流量点确定流量计的重复性：

    δ=（MF_max-MF_min）/dn

    式中　MF_max———检定流量点每组流量计系数最大值；

    　　　MF_min———检定流量点每组流量计系数最小值；

    　　　d_n———极差系数，根据质量流量计检定规程附表5查得。

    四、检定质量流量计应注意的问题

    （1）与质量流量计相关的阀门应无泄漏。

    （2）检定时流量应保持稳定。

    （3）检定过程中注意背压的调整，介质不能汽化。

    （4）应避免管道振动过大。

    （5）检定时的压力应接近使用压力，若应力较大时要进行调整，然后再进行检定。

    （6）检定时应正确设置阻尼系数和选择检定中运行的行程数。