郭軍 中國(guó)石油大慶石化分公司物質(zhì)供應(yīng)中心

質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用評(píng)價(jià)

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國(guó)內(nèi)質(zhì)量流量計(jì)主要用于石油、石化企業(yè)的成品油計(jì)量，包括管輸交接和裝車、裝船計(jì)量，還可用于含水原油的礦場(chǎng)計(jì)量。在測(cè)試流量范圍內(nèi)，質(zhì)量流量計(jì)在原油介質(zhì)和水介質(zhì)中的測(cè)試誤差都在±0.2%以內(nèi)。測(cè)試中，質(zhì)量流量計(jì)的密度測(cè)量誤差受溫度和流量影響較大，有部分測(cè)試點(diǎn)密度超差，如用于原油體積計(jì)量，需對(duì)密度或體積測(cè)量誤差做在線校驗(yàn)。在原油變溫試驗(yàn)中，測(cè)試誤差基本都在±0.2%以內(nèi)，溫度對(duì)被測(cè)質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)試誤差無顯著影響。

質(zhì)量流量計(jì)；計(jì)量；密度；溫度；誤差

1 基本概況

科里奧利原理的質(zhì)量流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱質(zhì)量流量計(jì)）開發(fā)始于20世紀(jì)50年代初。到了80年代中后期，很多公司都開發(fā)出了質(zhì)量流量計(jì)，主要有：Emerson（Micro Motion）、Endress&Hauser（E+H）、ABB、Krohne和Foxbro等[1]。

目前質(zhì)量流量計(jì)主要應(yīng)用在成品油貿(mào)易計(jì)量、過程控制等方面，在原油交接計(jì)量中應(yīng)用較少。

2 流量計(jì)發(fā)展及特點(diǎn)

質(zhì)量流量計(jì)自第一臺(tái)面世至今已經(jīng)過30年的發(fā)展歷程。隨著現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)的迅速發(fā)展，質(zhì)量流量計(jì)在傳感器材料結(jié)構(gòu)、電子組件和計(jì)量軟件等方面都取得了很大的進(jìn)步，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度補(bǔ)償和零點(diǎn)漂移修正，流量、密度和溫度的測(cè)量準(zhǔn)確度在不斷提高，功能日趨完善，現(xiàn)場(chǎng)使用、維護(hù)也更加方便。

（1）流量測(cè)量準(zhǔn)確度。目前多數(shù)廠家生產(chǎn)的可用于液態(tài)烴計(jì)量的質(zhì)量流量計(jì)，其測(cè)量準(zhǔn)確度優(yōu)于±0.2%，可以滿足國(guó)內(nèi)液態(tài)烴貿(mào)易交接用流量計(jì)不低于0.2級(jí)的技術(shù)要求。

（2）密度和溫度測(cè)量。密度和溫度測(cè)量對(duì)于質(zhì)量流量計(jì)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量十分重要。經(jīng)過不斷改進(jìn)，目前大多數(shù)質(zhì)量流量計(jì)的密度測(cè)量準(zhǔn)確度均可達(dá)到±0.5 kg/m3，增強(qiáng)型質(zhì)量流量計(jì)可達(dá)到±0.2 kg/m3，相當(dāng)于專用液體密度計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度。各廠家生產(chǎn)的流量計(jì)溫度測(cè)量準(zhǔn)確度略有不同，如E+H質(zhì)量流量計(jì)為（±0.5±0.5%×讀數(shù)）℃，Emerson為（±1.0±0.5%×讀數(shù)）℃，ABB不大于±1℃。

（3）免調(diào)零功能。零點(diǎn)漂移一直是影響質(zhì)量流量計(jì)在線使用準(zhǔn)確度的難題[2]。為解決這一難題，E+H的Promass 83F系列和Emerson的增強(qiáng)型ELITE系列質(zhì)量流量計(jì)均實(shí)現(xiàn)了零點(diǎn)漂移自動(dòng)修正的免調(diào)零功能，既簡(jiǎn)化了流量計(jì)的維護(hù)操作，也改善了流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度，尤其是小流量點(diǎn)的測(cè)量準(zhǔn)確度，使得流量計(jì)的安裝、維護(hù)要求降低，環(huán)境（例如溫度、應(yīng)力）適應(yīng)性進(jìn)一步提高。

（4）結(jié)構(gòu)特性。為獲得不同的計(jì)量特性，質(zhì)量流量計(jì)具有多種結(jié)構(gòu)形狀，主要有U形、淺彎管形、單直管形和雙直管形等；特殊形狀有Z形和螺旋形[3]。

（5）電子部件和計(jì)量軟件。流量、溫度、密度測(cè)量準(zhǔn)確度的提高很大程度上得益于電子技術(shù)的發(fā)展。從模擬變送器到數(shù)字變送器，各流量計(jì)生產(chǎn)廠家在電子部件和計(jì)量軟件等方面都有了較大程度的改進(jìn)，推出了很多功能強(qiáng)大的新型變送器。上述新型變送器均有以下特點(diǎn)：①可實(shí)現(xiàn)寬量程、高準(zhǔn)確度測(cè)量，測(cè)量范圍可從液化石油氣到高黏度重油等多種介質(zhì)，氣體質(zhì)量流量的測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)到±0.35%；②由于密度測(cè)量準(zhǔn)確度的提高，體積測(cè)量準(zhǔn)確度也有了較大提高；③部分新型流量計(jì)具有濃度檢測(cè)功能，根據(jù)兩種液體的置入密度和測(cè)得的混合密度，推算出液體濃度，可用于含水原油的凈油量計(jì)量；④可同時(shí)完成質(zhì)量、體積、溫度和密度等多變量的測(cè)量。

由于實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量，新型質(zhì)量流量計(jì)可以一表多用，在測(cè)量流量的同時(shí)，代替在線含水分析儀或密度計(jì)，完成原油含水或混合密度的測(cè)量。這對(duì)減少儀表接口數(shù)量，簡(jiǎn)化計(jì)量工藝，使計(jì)量系統(tǒng)更加簡(jiǎn)便、可靠，具有重要意義。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

國(guó)內(nèi)質(zhì)量流量計(jì)主要用于石油、石化企業(yè)的成品油計(jì)量，包括管輸交接和裝車、裝船計(jì)量。例如在蘭-成-渝管線、魯-皖管線和珠三角珠海-湛江管線等成品油管輸計(jì)量中大量采用了Emerson質(zhì)量流量計(jì)；在石-太線、港-棗線成品油管輸計(jì)量中采用了E+H Promass F質(zhì)量流量計(jì)；在大連港原油裝船計(jì)量上使用了E+H Promass F/DN250型大口徑質(zhì)量流量計(jì)等。

質(zhì)量流量計(jì)還可用于含水原油的礦場(chǎng)計(jì)量，大慶油田外圍采油廠和吉林油田都取得了這方面的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語

（1）在測(cè)試流量范圍內(nèi)，質(zhì)量流量計(jì)在原油介質(zhì)和水介質(zhì)中的測(cè)試誤差都在±0.2%以內(nèi)。

（2）新型質(zhì)量流量計(jì)已具備免調(diào)零功能，參加測(cè)試的質(zhì)量流量計(jì)除在測(cè)試開始時(shí)做過一次流量計(jì)系數(shù)調(diào)整外，測(cè)試過程中未進(jìn)行任何調(diào)整，測(cè)試誤差均在可接受范圍內(nèi)。我國(guó)目前在用的質(zhì)量流量計(jì)多為老型號(hào)，普遍需要調(diào)零。由于流量計(jì)安裝不當(dāng)或管線熱脹冷縮引起的管道應(yīng)力，都會(huì)對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響，因此建議每次拆裝都應(yīng)進(jìn)行調(diào)零，并定期觀察靜態(tài)零點(diǎn)的變化，發(fā)現(xiàn)漂移量增大及時(shí)調(diào)整。新型質(zhì)量流量計(jì)多具備免調(diào)零的功能。

（3）測(cè)試中，質(zhì)量流量計(jì)的密度測(cè)量誤差受溫度和流量影響較大，有部分測(cè)試點(diǎn)密度超差，如用于原油體積計(jì)量，需對(duì)密度或體積測(cè)量誤差做在線校驗(yàn)。

（4）在原油變溫試驗(yàn)中，測(cè)試誤差基本在±0.2%以內(nèi)，溫度對(duì)被測(cè)質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)試誤差無顯著影響。

（5）在不同測(cè)試流量和溫度條件下，被測(cè)質(zhì)量流量計(jì)的原油測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)到±0.2%，可以用于原油貿(mào)易交接計(jì)量，但長(zhǎng)期穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。

[1]魏壯，蔡婷．科氏質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用于原油計(jì)量[J]．油氣田地面工程，2008，27（3）：56－57．

[2]歷勇，李長(zhǎng)江．一種新型質(zhì)量流量計(jì)的原油計(jì)量性能[J]．油氣田地面工程，2008，27（2）：58－59．

[3]賀宣慶，崔硯生．科里奧利力在流量測(cè)量中的應(yīng)用[J]．物理與工程， 2005， 15（5）：30-35．

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.3.030

（欄目主持 關(guān)梅君）