影响体积管标准容积值准确性的因素分析

王志刚 李高峰 邹德超 刘 灿 靳小苹

(胜利油田技术检测中心流量检定站，东营 257000)



影响体积管标准容积值准确性的因素分析

王志刚 李高峰 邹德超 刘 灿 靳小苹

(胜利油田技术检测中心流量检定站，东营 257000)

目前国内外原油交接用流量计的检定主要依靠体积管标准装置来完成，因此，体积管标准装置检定标准容积值的准确性将直接影响原油流量计计量数据的准确程度。从前期清洗准备工作到正式检定工作过程中的各个环节对于体积管检定结果即标准容积值都会产生一定的附加误差，应给予足够重视并尽量避免或减少误差来源。

体积管；标准容积值；误差；检定；影响因素

0 引言

原油计量工作对原油生产企业、石油化工行业都是至关重要的。国内用于原油贸易交接的计量方式自1991年逐步由原来的立式金属罐(大罐)交接计量改为流量计交接计量，至今为止采用流量计交接计量已有20多年。原油计量仪表检定及贸易交接工作是否得以顺利开展，将直接关系到交接双方的经济利益。原油流量计检定方面，随着科学技术的发展，体积管作为油品流量计量检定的标准装置, 具备了准确度高(优于0.05%)、重复性好(优于0.02%)、可靠性高等优点, 目前已得到广泛应用。体积管检定标准容积值的准确性是流量计计量准确的前提，将直接影响到原油流量计的准确计量情况。

体积管在每次检定前，都需要对其进行清洗工作，清除内部原油及管壁结蜡。清洗达到可检定条件后，再利用标准金属量器对其标准容积值进行检定。在整个过程中，清洗方法、清洗效果、相关设备、水质及水温、检定过程中的操作等各个环节都会对体积管检定的准确性造成一定的影响。如果处理不当，势必会影响交接双方的经济利益，造成不必要的计量纠纷。因此，分析探讨影响体积管检定的影响因素，对提高体积管计量的准确性具有十分重要的意义。

1 清洗过程对体积管检定的影响

体积管检定时一般采用水作为介质进行检定。为保证检定过程正常进行和检定准确度满足检定规程的要求，必须将原油置换排出并清洗干净，这是检定体积管的前提条件。如果清洗不彻底，体积管内壁残留油污、蜡质等，将占用体积管一定容积，导致体积管检定标准容积值偏小。

国内油田清洗体积管方法繁多，主要分为热水、柴油、清洗剂、破乳剂等，甚至有将体积管解体后进行人工清洗方式予以解决，目的都是为了达到最佳的清洗效果，以保证体积管检定的准确性。但清洗方法没有一定的规范性，很多清洗公司都有各自的一套清洗方法，有的方法甚至会对体积管造成一定的损伤，出现内壁涂层脱落等问题。

我们在实际检定工作中总结了体积管清洗方法，运用此方法达到了较好的清洗效果。以单向球式体积管为例，清洗流程图如图1所示。两个10m3水箱(水箱1、水箱2)用来加温和储存热水，缓冲水箱用于循环清洗。筛选清洗效果最好且腐蚀性合格的清洗剂作为清洗体积管用清洗剂。大致清洗过程如下：首先排空体积管内部原油，再用热水清洗置换体积管内原油，直到出水口没有流出大块原油为止。然后连接循环流程，将化学药剂加入热水循环清洗，体积管内的热水温度应始终保持在析蜡点以上，不宜过低，但也不可过高，以免对体积管部件造成损坏，一般以65℃左右为宜。当所取的水样不浮有油花，清洗过程暂时停止运行，排净体积管内的水。打开体积管快开盲板，观察体积管内壁的清洗效果，后用大量热水清洗流程，冲刷体积管内的清洗剂，直至流出的水没有泡沫，完成整个清洗过程。

图1 体积管清洗流程图

2 体积管水标检定时的影响因素

容积法检定体积管的方法是水驱法。过程如下：

将体积管切换至水驱法检定流程，启动标定水泵，经过一段时间的循环后，系统的温度趋于一致，标准器上安装有换向器，换向器的动作通过电控系统由安装在体积管上的检测开关控制。置换器在两个检测开关之间即标准容积段运行时，将水导入标准器内，读取标准器的示值，将该示值经过压力温度修正，就可以得到体积管在标准状态(20℃，101.325kPa)下的标准容积。水标流程图如图2所示。

图2 体积管水标流程图

根据国家计量检定规程JJG 209—2010《体积管》要求，体积管的重复性应优于0.02%，对于后续检定体积管应进行复现性检定，其复现性应优于0.05%。在实际检定过程中,由于会受到很多因素的影响，每次检定出来的容积值都会有一定差异。最终得出的平均容积值将作为标准直接参与检定计算检定周期内流量计的检定结果，所以有必要对各种影响因素进行综合考虑分析，尽可能避免或减小其对体积管检定造成的影响。

从理论分析和体积管的实际状况可知，影响体积管检定容积值变化的主要因素有：

2.1 检定流程中的漏失

体积管检定流程中排气阀、四通阀、排空阀等若不能完全关断，液流漏失会引起较大的误差，因此在检定前要作详细检查[1]。为了消除误差，必须保证各个阀门能完全关闭，通过肉眼观察，不能有任何泄漏量，否则都将使最终的检定结果失真，甚至无法检定。对于双向体积管，换向的四通阀对检定准确度影响较大，可借助四通阀上压力表的示值变化来判断其是否有漏失。

2.2 气体影响

液流中夹带气体也会直接影响体积管的检定结果。检查系统中是否存在着进气处。例如我们在一次检定过程中，体积管进口使用了管道泵，造成气体进入系统，后来查明原因后更换为电潜泵，消除了流程中气体的存在。同时泵的入口如果埋入液面太低，由于漩涡作用，也会将空气抽入泵内。

2.3 水质影响

根据体积管检定规程,要求检定用的介质(水)要纯净。水中不能含有油花、明显泡沫以及颗粒杂质。油花及泡沫等会对检定容积值及重复性产生影响，而颗粒杂质流经电磁阀，易造成电磁阀阻塞、关闭不严，导致流量漏失、检定失真。

2.4 温度影响[2]

体积管检定计算公式中虽然对二等金属量器材质、体积管材质、水等由于温度变化而引起的体积变化都做了相应修正，理论上讲可以把检定结果修正到标况体积。然而，在实际检定中却不尽然，这些修正系数本身就是通过大量实验得出的，与真值之间也存在相应差值，在计算中不能完全修正到标况下的体积，也就是不能完全消除检定过程中因温度变化而对检定结果的影响。

在正式检定前，需将整个系统循环至温度平衡。水温的变化主要由环境温度引起，所以检定时的环境温度变化非常重要。在多次实际检定工作中发现，如果外界环境温度变化较大，各次体积管检定出的容积值相差也很大，重复性难以满足要求。一般选择环境温度与20℃比较接近，且外界气温变化小的春秋季节检定体积管较为理想。如果条件不允许，应选择阴天或一天中温度变化相对较小的时间段(如夜间)来进行检定。

2.5 置换器(标定橡胶球)和管壁之间的漏失

置换器应与管内壁保持完善的密封。应定期取出置换器进行检查，检查是否有机械损伤、过盈量是否在规定的范围内。按检定规程要求，标定球的直径必须比体积管的内径大2%～4%。另外管段的内表面的涂层损伤，也是造成漏失的原因。若是涂层损伤严重，则需重新涂覆或更换。

此外，备用标定球的存放方式需要特别注意。如果长期放置在箱体内，球体易变形，则无法正常使用。最好采用网带兜好悬挂的方式存放。

2.6 检测开关

检测开关的稳定性，即其动作的复现性也是产生误差因素之一[3]。可能的原因主要有：1)检测开关的探头伸入管段内的长度不够；2)置换器的椭圆度超出规定要求(椭圆度应小于1～2mm)；3)检测开关连杆机构变形，或连杆连接处没有锁定。

2.7 换向器

换向器的换向也会给检定带来误差。检定前，可向换向器各转动部件加注润滑油，以减小换向阻力，同时减小检定流量，使一次检定运行时间增加。

2.8 检定过程中的人员操作

检定过程中，水量调节、换向操作、残留等待时间控制[4]、标准罐底阀关闭以及温度、压力、刻度的读取等，都需要人员参与完成。人员操作的规范与否，也会给检定带来一定的影响[5]。现场操作人员应经过专业培训，正规操作，尽量减少人员操作带来的误差。

3 结束语

体积管检定的准确性与计量交接双方的利益密切相关，应十分重视清洗过程及检定过程中带来误差的影响因素，尽可能使体积管标准装置的检定误差降低到最小。

[1] 张波.标准体积管误差来源分析[J].青海石油,2007,25(2):104-108

[2] 高松.浅谈影响体积管流量装置检定结果的因素[J].石油工业技术监督,2011 (9):63-64

[3] 金良.标准体积管检定过程中的误差来源[J].油气田地面工程,1996,15(2):51-54

[4] 王志学.提高体积管检定的成功率[J].计量技术,2001 (2):40-41

[5] 陈洪举.双向型体积管的结构特点及影响实测容积标准值的主要因素[J].油气田地面工程,2002,21(4):96-97

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.06.21