在线标定在输油管道流量计量系统中的应用

程彬，石丰艳，郑娟娟

(中石油华东设计院有限公司，山东青岛266071)

随着流量计计量精度的提高，流量计在油品计量方面得到广泛应用。为了满足流量计在贸易交接过程中的准确性和可靠性，对流量计必须执行周期性的标定。标定方式可分为离线标定和在线标定，离线标定是指将流量计从工艺管线上拆除送往指定计量检定机构标定，在线标定是用标准计量器对流量计在应用现场进行的标定。笔者将阐述几种在线标定的方法，讨论流量计的标定应用和对比，供同行研究讨论。

1 在线标定的优点

油品交接计量系统的设计必须符合《中华人民共和国计量法》及有关国家标准、规范和计量标定规程，满足计量系统安全、准确及性能稳定的要求。标定系统是计量交接系统中不可缺少的一部分，流量计的在线标定方式通常可分为三种： 标准表法、标准体积管法和标准金属量器法，其中标准体积管法又分为固定式体积管和车载式体积管。在线标定的优点主要有以下几点：

1)不需要将被检流量计从工艺管道上拆除。

2)标定液体为实际被测油品，避免了因油品温度、黏度和压力等的差异造成的误差。

3)可以对系统误差通过设置系数加以修正。

2 在线标定的方式

2.1 标准表法在线标定

采用标准表对流量计进行在线标定是一种简易便行的方法，标准表法的标准装置是用准确度等级高、重复性好的流量计作为标准表，与被检流量计串联实现标定，该种方法亦被称为比较法。其特点是适用于各种流体，一般无时间偏差、操作简单、成本低，容易实现自动化，标准表也要定期卸下送检以监督其计量性能。标准表法标定流量计如图1所示。

标定常用示值比较法，即在相同条件下，油品流过被检流量计的累积示值读数与标准表的累积示值读数比较，两者之差除以标准表示值读数，即为相对误差，其中式(1)表示质量流量与体积流量通用：

(1)

式中：δ——相对误差；qm测——被检流量计累积示值；qm表——标准表累积示值。

图1 标准表法标定流量计示意

标定过程中，一般情况按被检流量计的量程的100%，50%，20%，10%设定4个流量标定点，每个标定点连续标定3次，用式(1)分别计算各标定点的示值误差，则流量计的基本误差为

(2)

式中： (δm)max——各标定点标准误差的最大值；δs——标准表的基本误差。

各检定点的重复性公式表示为

(3)

式中： [(δm)i]max， [(δm)i]min——各标定点最大和最小基本误差；dn——极差法系数，与测量次数相关，每个标定点测量3次，则dn=1.69。

当流量计的基本误差和重复性都符合其技术指标时，为合格流量计，可以进行交接计量。

2.2 标准体积管法在线标定

采用体积管作为标准器对流量计在线标定是容积法的一种切实可行的方法，应用非常普遍。标定时，将工艺流程切换到标定工艺流程，即将标准体积管串联至输油管道中，操作简单实用，属于密闭式的流量计标定系统。标准体积管法标定流量计如图2所示。

图2 标准体积管法标定流量计示意

体积管主要由标准容积管段和2个检测开关组成，标准容积管段中有1个置换器，本文以球式体积管为例，置换器为弹性球，置换器与管段内壁紧密相贴，形成滑动密封，在流体推动下与流体同速移动。置换器运行过程中，先后触发2个检测开关，在检测开关之间置换出的体积即为流体的体积，将体积管的标准容积值通过温压修正，就可以确定实际通过被检流量计的体积流量，与在线密度计测量的在线密度相乘，即可计算出准确的质量流量。

用标准体积管对流量计进行在线标定时，具体步骤按照JJG 667—2010《液体容积式流量计检定》进行。被标定流量计应逐台分别标定，若只标定其中1台，就将该流量计所在工艺管线和标准体积管通过阀门切换串联到总输油管道中，在不停止输油的情况下，对流量计进行在线标定。标定控制系统可以稳定可靠地完成体积管的各种逻辑动作、数据采集和处理等过程，基本误差和重复性的计算与标准表法一致。

同时，应考虑标准体积管自身的标定系统，通常可采用水标法或标准表法。水标法即将标准体积管连接于一个以水为标定介质的循环系统，用标准金属量器示值确定体积管的标准容积。

车载式标准体积管的结构大多数为活塞式体积管，体积小、结构紧凑，控制系统与微机组合在一起，是技术性能较先进的标定装置。标定原理与固定式体积管相同。

根据Q/SY 1448—2011《输油管道计量导则》，油品流量0.5 Mt/a以上的计量站，宜配置固定式体积管及配套设施；0.5 Mt/a以下的计量站，宜采用固定式或车载式体积管，周期性对流量计进行在线标定。

2.3 标准金属量器法在线标定

标准金属量器是一种典型的容积标准器，其准确度高、结构简单、量程范围宽，适用于以水或低黏度液体为介质的流量和体积管的标定。标准金属器法标定流量计如图3所示。

图3 标准金属量器法标定流量计示意

标准金属量器也称标准罐，是按规定的结构，用金属制成具有确定的容积，可作为容量量值传递的计量器具。标准金属量器按照确定度等级可分为一等、二等和三等，其中二等金属量器一般作为体积管标定的标准量器。

标准金属量器法实际上是容积量的比较法，将油品流过流量计的累积示值与注入标准金属量器测得的实际容量值相比较，两者都换算到20 ℃，两项之差为流量计的基本误差。

标准金属量器最常用于在线标定加油机、汽车装车流量计或散装油品罐装油桶的流量计的标定。

3 结束语

油品计量是计量环节的最终结果，该结果作为油品贸易双方财务结算的依据，也是企业内部经济管理成本核算的依据，油品计量结果的准确性，直接关系到贸易双方的经济利益和企业形象。为了保证流量计量的精确度，在工作状态下标定流量计十分重要，文中阐述的流量计在线标定的原理基本一致，不同的是所采用的计量标准器、各自的标定方法以及计算公式，但都需要确定被标定流量计在工作状态下的基本误差和重复性是否合格。

标定系统的设计过程中，应根据用户的实际情况选择合理、经济的标定方式，最大程度地为用户创造方便和效益。当前，石油产品长输管线的建设发展很快，油品的动态计量技术也将不断跟进，计量系统的在线标定已经成为发展的必然趋势。