摘 要：介绍了流量计的4种检定方法：体积管法、容积法、称量法和标准表法。根据国标GB/T1885-1998和APIMPMS11.1-2004针对液体膨胀计算给出的修正系数，推导了流量计检定过程中液体膨胀系数的计算公式，从而有效消除油品的计算误差，提高计量检定数据的准确度。

关键字：油品 流量计 检定 液体膨胀系数 计算方法

    1 流量计检定方法

    提供了4种流量计的检定方法，分别是体积管法、容积法、称量法和标准表法。每种检定方法的检定数据计算都分为2步：第一步将标准器处测得的容积（质量）值进行修正，换算为在标准器状态（ts、ps）下的体积V；第二步将V修正到流量计计量状态（tm、pm）下的体积Qs。

    1.1 体积管法

       （1）

    式中：Vs为标准器读出体积，m³；p_s为标准器处的液体表压力平均值，Pa；D为标准体积管内径，mm；E为标准体积管壁厚，mm；E_s为标准体积管材料的弹性模量，Pa；βs为标准器的体膨胀系数，°C^-1；t_s为标准器处液体温度平均值，°C。

    1.2 容积法（量器为开放式结构）

        （2）

    1.3 称量法（称量容器为开放式结构）

       （3）

        （4）

    式中：M_ij为第i个检定点第j次检定时标准称指示的液体质量，kg；ρ_s为标准器处液体密度，kg/m³；C_f为浮力修正系数；ρ_a为检定时环境大气密度，kg/m³；ρ_b为使用砝码的密度，kg/m³。

    若检定时不使用砝码，则：      

       （5）

    1.4 标准表法

        （6）

    式中：C为标准流量计的修正系数，该系数按标准流量计的使用要求确定。

    上述公式虽然各不相同，但目的只有一个：将在一个检定过程中标准器处测得的数值（体积、质量）修正（转换）到标准器状态（t_s、p_s）下的体积。

        （7）

    式中：Qs为将标准器处液体体积值换算到流量计条件下的累积流量值；β为液体膨胀系数；k为液体压缩系数；t_m、t_s分别为流量计和标准器处液体温度平均值；p_m、p_s分别为流量计和标准器处液体表压力平均值。

    2 GB/T18851983计算液体膨胀系数的不合理性

    在目前的原油和石油产品流量计检定中，通常根据检定油品的标准密度ρ20在文献[2]表8“石油密度温度系数表（γ值表）”中查得石油密度温度系数γ，并将其作为液体膨胀系数β。

    液体膨胀系数即当压强不变而流体温度变化1°C时，其体积的相对变化率，严格定义式为：

        （8）

    式中：V为流体体积；t为流体温度。    

    将m=ρV代入式（8），则：

        （9）

    根据文献[2]表8给出的公式ρ_t=ρ₂₀-γ（t-20）可知：

        （10）

    由式（9）和式（10）可得：

        （11）

    根据上述关系式，在检定油品流量计时用γ作为液体膨胀系数β是不合适的，液体膨胀系数β应是根据ρ20查得的值与ρ20的比值，因此需要寻找新的计算液体膨胀系数的方法。

    3 国标对液体膨胀系数的推荐算法

    随着旧标准的废止，新标准提出了体积修正系数VCF，并给出了原油、石油产品和润滑油的体积修正系数表（编号分别为60A、60B、60D）以及特殊石油计量表。

    体积修正系数即油品在标准温度下的体积与其在非标准温度下的体积之比：

        （12）

    式中：T为标准温度，取20°C；pe为标准压力，取101.325kPa；t为计量温度；p为计量压力。

    4、API对液体膨胀系数的推荐算法

    在APIMPMS11.1-2004标准中，“体积修正系数”不再称为VCF，而改称为“液体温度修正系数C_TL”，定义表达式与VCF相同，即：

    

    此外，该标准还定义了液体压力修正系数C_pL和液体压力温度修正系数C_TpL，给出了定义表达式和三者的相互关系：

        （13）

        （14）

        （15）

        （16）

    压缩系数κ是指当流体保持温度不变，所受压强改变时，其体积的相对变化率：

        （17）

    当Δp为正值时，ΔV总是负值，反之亦然。

    压缩系数κ与液体压力修正系数C_pL的相互关系为：

        （18）

    在油品的饱和蒸汽压不高于标准压力的情况下，取pe=0，上式变为：

       （19）

    κ既可以利用油品密度和计量温度在文献[5]的原油和石油产品压缩系数表中查得，也可利用该标准给出的公式进行计算，二者所得结果相同。

    根据膨胀系数、压缩系数的定义对式Qs=V[1+β（tm-ts）]•[1-κ（pm-ps）]进行分析，可知该式的目的是将ts、ps工况下的V修正到tm、pm工况下的体积Qs。第一步先假设压力不变，利用膨胀系数β将ts、ps工况下的V修正到tm、ps工况下的体积V₀；第二步是假设温度不变，利用压缩系数κ将tm、ps工况下的V₀修正到tm、pm工况下的Qs。

    第一步可利用CTL来实现，先将ts、ps工况下的V修正到标准温度下的体积V₁，再将V₁修正到tm、ps工况下的V₀：

    

    式中（C_TL）ts、（C_TL）tm分别为根据温度ts、tm和油品标准密度查询中表60得到的体积修正系数。

    第二步也可利用C_pL，先将tm、ps工况下的V₀修正到标准压力下的体积V₂，再将V₂修正到tm、pm工况下的Qs：

        （24）

        （25）

        （26）

    式中：（C_pL）ps、（_CpL）pm分别为压力为ps、pm时油品的压力修正系数。

    通过以上推导，解决了新国标颁布实施后仍使用老国标的问题，同时根据新国标和API标准给出的修正系数推导了新的油品膨胀系数计算公式，消除了因油品膨胀系数取值不准确产生的流量计检定误差，提高了检定结果的准确度。