静态质量法与动态质量法流量标准装置的比较

杨潇萍 大庆油田设计院

静态质量法与动态质量法流量标准装置的比较

杨潇萍 大庆油田设计院

质量法流量标准装置按照测量方法分为动态质量法与静态质量法两类，二者主要区别为静态质量法采用换向器进行介质切换，对介质状态影响较小；动态质量法采用阀门切换，对介质状态影响较大。静态质量法试验是在静止的时候测量的，消除了液流的动力影响，与管路没有机械联系，大大提升了系统的准确度。动态质量法称量快速方便，可缩短测量时间；不需要换向器，减小了换向器系统引起的测量不确定度；装置易实现密封，可采用有害、易挥发介质；动态质量法用于低流速时，动态称量系统能获得很高的准确度和复现性。相比动态质量法，静态质量法应用比较广泛，技术更加成熟。

静态质量法；动态质量法；工艺流程；工艺原理

国内油流量试验装置以原油为检定介质，流量标准器采用体积管，使用容积法（二等金属量器）溯源至国家标准，溯源至基本量长度，装置的流量测量不确定度在0.04%以上。

国际先进油流量标准装置大多采用质量法装置，测量范围为0.02%～0.03%。质量法装置相对于体积管流量装置，由于其通过质量溯源更容易实现较低的测量不确定度，因此提升了装置的测量准确性。

质量法流量标准装置按照测量方法可以分为动态质量法与静态质量法两类，二者主要区别为静态质量法采用换向器进行介质切换，对介质状态影响较小；动态质量法采用阀门切换，对介质状态影响较大，不利于提高测量的准确度。静态质量法测量不确定度小于动态质量法，但静态质量法对于高流量、高黏度状态下的介质，不易达到较高的准确度。

1 静态质量法

静态质量法测量原理是将一定时间内通过流量计的介质，经由换向器全部导入置于称量仪器上的容器中，然后测量容器中介质的质量从而得到流过流量计的介质质量，再通过测量时间得到质量流量。

静态质量法工艺流程如下：缓冲容器中存放的介质经过消气及液位稳定后通过泵组增压输送到换热器中，并采用可调性控制对试验介质温度进行稳定，这样可使通过换热器的介质温度波动较小。经过温度控制的流体依次流过流量计、夹表器、连接管道后通过换向器流入称量容器中。当容器中液体的质量达到要求的值后，换向器执行机构动作将流体导出容器，介质由旁通管线进入缓冲容器。这样，在测量时间段中流过流量计的流体全部流入容器中，通过测量容器中的液体质量实现对流量的测量。静态质量法的工艺流程有如下特点：①试验是在静止的时候测量的，消除了液流的动力影响，与管路没有机械联系，大大提升了系统的准确度；②结构简单，复现的力量范围较宽。

试验过程中，静态质量法主要受以下误差源的影响：

（1）一套设计精良的标准装置，一次换向循环中，由启停计时器引起的不确定度与流量大小、换向器顶点在每个方向上通过的液流速度以及计时器触发器相对于从喷嘴缝流出的液流确切位置有很大的关系。

（2）换向器的换向速度及换向行程时间对整个系统不确定度的影响很大。

（3）介质的温度、压力会不断变化，对介质密度的测量也会有一定的影响。

（4）以易挥发液体为介质时，准确度会受到一定的影响。

2 动态质量法

静态质量法需要测量皮重，称量很费时间，因此不适用于快速测量的场合。要想操作方便且测量速度快则需采用动态质量法。动态质量法测量原理是在液体流动过程中，将一定时间内通过流量计的介质质量变化量与时间进行比较，从而计算出质量流量。

动态质量法工艺流程如下：试验开始前，介质以稳定的流速通过流量计进入称量容器，当达到预定的初始质量时，计时器开始计时，当收集的介质达到预定的质量时，计时停止。

试验过程中，动态质量法主要受以下误差源的影响：

（1）在使用动态质量法时，试验之初，液体以自由落体的状态进入称量容器，此时的液体会对称量容器产生一定的冲力。随着液位的不断上升，这个冲力力矩会逐渐减小。

（2）当称量容器充满时，重心会升高，从而对称量容器产生一个不稳定的推力。

（3）称量容器的传感器不能与计时器完全同步，在计时开始和计时结束都会有所延迟。

与静态质量法比较，动态质量法有如下特点：①称量快速方便，可缩短测量时间；②不需要换向器，减小了换向器系统引起的测量不确定度；③装置易实现密封，可以采用有害、易挥发介质；④动态质量法用于低流速时，动态称量系统能获得很高的准确度和复现性。

3 结论

通过以上比较可以得出如下结论：静态质量法比动态质量法更易于实现，且更易于控制准确度。相比动态质量法，静态质量法应用比较广泛，技术更加成熟。

（栏目主持樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.029

基金论文：中石化华北分公司安保基金科研项目（SHHB/AQ/201402）。