楊紅梅

（長治市綜合檢驗檢測中心，山西 長治 046000）

0 引言

目前對于成品油來說，其主要依靠管道運輸?shù)姆绞?，油品計量依靠容積式或質(zhì)量式流量計實現(xiàn)，對流動態(tài)的油品實現(xiàn)，連續(xù)性，動態(tài)性計量，各種類型油流量計實現(xiàn)準(zhǔn)確計量，對于交易雙方利益是十分重要的。同時，也能夠確保能源降耗和能源的有效利用。質(zhì)量式流量計，其是在質(zhì)量法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，質(zhì)量流量是合理的，相對來說，容積式流量計，其采用的是容積式標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行標(biāo)定，其獲取的數(shù)據(jù)也較為合理。但事實上，大多數(shù)計量機(jī)構(gòu)所采用的裝置為單一標(biāo)準(zhǔn)，其裝置對于采用不同原理進(jìn)行設(shè)計的流量計檢定中，介質(zhì)密度準(zhǔn)確測定是十分重要的。對于高精準(zhǔn)在線密度計，其能夠從一定程度上解決密度實時測量問題，但其成本較高，無法實現(xiàn)推廣應(yīng)用。本研究能夠結(jié)合物質(zhì)密度、溫度兩者之間的關(guān)系，通過測定不同溫度條件下，成品油介質(zhì)密度，利用最小二乘法擬合溫度和密度兩者之間的變化曲線，能夠找到經(jīng)測量被檢表處介質(zhì)的實時溫度，獲得介質(zhì)密度在質(zhì)量流量和體積流量換算中的方法，進(jìn)而實現(xiàn)成品油流量計準(zhǔn)確計量。

1 質(zhì)量流量計原理

質(zhì)量流量計是結(jié)合克里奧利效應(yīng)，針對位于轉(zhuǎn)動參考系中質(zhì)點相對運動，這種情況下會產(chǎn)生慣性力，沿一定速度會使流體介質(zhì)在固定角速度中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，此時，在軸向中管道內(nèi)留置體會保持相應(yīng)角速度進(jìn)行運動，由于受到傾向測量因素的影響，在旋轉(zhuǎn)管道中管力克視力流體會形成可視力測量及流體質(zhì)量，在具體應(yīng)用中。測量管道一般會開展結(jié)節(jié)，振動通過振動代替旋轉(zhuǎn)，可通過光電檢測器或者采用電磁進(jìn)行測試力的檢測分析及對于震動形成的影響以實現(xiàn)對管道流量的檢測[1]。

2 成品油溫度密度對油流量計量影響

當(dāng)成品油溫度和密度發(fā)生顯著變化時，會使質(zhì)量流量計產(chǎn)生零點飄移，而對于流量計判斷重復(fù)性的重要因素是零點漂移，如果流量計出現(xiàn)零點漂移，也會從一定程度上影響最終測量結(jié)果。對科氏力質(zhì)量流量計來說精確度。是十分重要的。檢測器密封件和可動部件，由于無密度，壓力，溫度等相關(guān)參數(shù)，因此在理論上不會產(chǎn)生較大的影響，而被檢測成品油的工藝條件會對流量計數(shù)據(jù)測量精確度形成影響。除此之外，外界環(huán)境，振動，量程比等相關(guān)參數(shù)也會使最終結(jié)果形成誤差，因此利用質(zhì)量流量計測定成品油時會受溫度因素的影響，而科氏力質(zhì)量流量計具體測量公式中，WM是指質(zhì)量流量，N是指傳感管扭轉(zhuǎn)彈性模量，△t是指兩側(cè)傳感管的時間差，R是指兩側(cè)呈鋼管半徑。在保持彈性模量與半徑一致的基礎(chǔ)上，質(zhì)量流量是與兩側(cè)傳感管時間差具有一定聯(lián)系的，且成正比例關(guān)系。楊氏彈性模量與金屬彈性變化具有一定聯(lián)系，其與溫度呈函數(shù)關(guān)系，在溫度發(fā)生變化之后，傳感管鋼性也會發(fā)生顯著變化，此時，傳感管扭轉(zhuǎn)彈性模量并不是固定值，因此，對于成品油流量計檢測會產(chǎn)生偏差，在溫度變化時，可能會使傳感器出現(xiàn)不均衡幾何結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而影響零點穩(wěn)定性。針對不同類型質(zhì)量油量計來說，其準(zhǔn)確性受到的影響存在差異，對于較大流量在測定的過程中，溫度對于流量計計量準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響是比較大的，如果流量保持穩(wěn)定狀態(tài)，每發(fā)生一度，此時流量計的準(zhǔn)確度將會產(chǎn)生0.000 1 %的偏差，對于較小流量，在測定過程中溫度對其質(zhì)量流量計產(chǎn)生的影響基本可忽略不計[2]。

3 擬合溫度密度變化曲線

本研究依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《原油和液體石油產(chǎn)品密度實驗測定方法》來測定柴油介質(zhì)密度，在具體實驗過程中，需要將柴油利用熱水浴加溫到48℃，同時進(jìn)入玻璃密度計和溫度計，之后自然降溫，能夠確保溫度計感溫泡于玻璃密度計中間，密度范圍為828.0～850 kg/m3，逐漸降低溫度，此時，每隔0.5 kg/m3密度值，需準(zhǔn)確記錄數(shù)值，讀取此時溫度計的數(shù)值，將所獲得的45組數(shù)據(jù)，利用計算機(jī)軟件進(jìn)行溫度密度曲線擬合，同時，獲得曲線方程即，Y=-0.7 082 X+86 0.49，其中柴油介質(zhì)示密度和溫度，分別用y、x進(jìn)行表示，相關(guān)系數(shù)為R。

4 比較在線密度計溫度密度曲線

為進(jìn)一步驗證本研究實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，可參考過去實驗記錄的溫度密度數(shù)據(jù)，共計21組，可將該數(shù)據(jù)作為在線密度計的重要實驗數(shù)據(jù)，將兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，可以發(fā)現(xiàn)兩組數(shù)據(jù)所擬合的溫度密度曲線是呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系的，并且兩條曲線彼此接近，表明采用兩種方法進(jìn)行測定，其結(jié)果一致性較好。除此之外，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，利用貝塞爾公式計算其標(biāo)準(zhǔn)差，以分析實驗數(shù)據(jù)的分散性。由于本次數(shù)據(jù)擬合所獲得的曲線為線性關(guān)系，其誤差極大值位于曲線兩個端點中。選取溫度范圍15～35 ℃，此時也有兩種方法，其獲得的最大測量差值集中于15和35 ℃，這兩個溫度點中計算最大差值，比較實驗數(shù)據(jù)在處于15～35 ℃范圍內(nèi)，相同溫度點，其密度最大差值可達(dá)到0.044 kg/m3，其顯著低于采用在線密度計，以及二等標(biāo)準(zhǔn)石油密度計所測定數(shù)據(jù)的不確定度。根據(jù)該結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，采用溫度測量獲得密度值的方法，是滿足現(xiàn)有測量需求的。

5 容積式流量計測量中溫度密度曲線的具體應(yīng)用

結(jié)合液體容積流量計進(jìn)行檢定過程中，其主要參考的是靜態(tài)質(zhì)量法油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，進(jìn)行容積式流量計測量。比如對于0.5級別、直徑為25 mm腰輪流量計作為研究對象，同時，實驗介質(zhì)選取柴油，采用靜態(tài)質(zhì)量法油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行測定，在具體檢定中，要求選取5個以上檢定點，并且實現(xiàn)5個檢定點均勻分布，包含最大和最小兩個流量點，各檢定點需開展三次以上檢定，時間高于2.5 h，在檢定時還有溫度會升高，其溫度升高的大小是與環(huán)境溫度以及流速、儲油灌容積具有顯著關(guān)系的。如果靜態(tài)質(zhì)量法油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置未選擇合適的密度修正法，那么每升高1℃，則會導(dǎo)致0.1%的偏差產(chǎn)生，進(jìn)而影響測定準(zhǔn)確性。利用溫度密度曲線進(jìn)行測定之后，能夠測定被檢流量計溫度值，以在短時間內(nèi)獲得密度值，能夠參與體積質(zhì)量換算。為分析溫度密度曲線，確定密度對裝置整套的影響，當(dāng)前，可在計時器、換向器和電子天平這三個方面，針對靜態(tài)質(zhì)量法油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，引入不確定度分量開展數(shù)據(jù)分析，Up表示采用該裝置進(jìn)行體積流量測量時，密度修正不確定度分量，柴油介質(zhì)的密度選取840 kg/m3，假設(shè)所擬合的溫度密度曲線密度修正不確定度為Up1，采用在線密度計進(jìn)行密度修正，其不確定分量為Up2，根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，二等標(biāo)準(zhǔn)石油密度計拓展存在的不確定度為U，根據(jù)所擬合的溫度密度數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差 S和由膨脹系數(shù)，以及讀數(shù)等因素導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量數(shù)值為0.04 kg/m3。

6 油流量計量準(zhǔn)確度解決措施

計量交接具有較廣的應(yīng)用，比如引入質(zhì)量流量進(jìn)行測量時，需要盡可能消除或者減少，由于流量計所引發(fā)的多種因素提高，最終測定的準(zhǔn)確性，第一，消除減少有溫度變化，導(dǎo)致測定的不確定度。比如傳感管高度可設(shè)置溫度校正系數(shù)來解決測量偏差設(shè)備在出廠過程中，廠家會提供流量計的溫度調(diào)整系數(shù)，同時可在相應(yīng)配套表格中設(shè)定預(yù)先數(shù)值。在具體使用過程中，需按照相關(guān)的規(guī)范手冊來進(jìn)行溫度校正系數(shù)的設(shè)定，則能夠顯著消除或降低，由于溫度導(dǎo)致傳感管剛度產(chǎn)生的測量標(biāo)準(zhǔn)偏差。對于成品油來說，其溫度會影響質(zhì)量流量計的測定，出現(xiàn)零點漂移。

7 結(jié)語

總而言之，通過研究發(fā)現(xiàn)，在采用流油流量計量時，對于柴油等相關(guān)成品油介質(zhì)，其溫度會隨時間開展逐漸升高，由于溫度變化會導(dǎo)致密度發(fā)生相應(yīng)的變化，其對于整個裝置有機(jī)流量計量時，會產(chǎn)生不確定度偏差當(dāng)前?；陟o態(tài)質(zhì)量法油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，其不確定度高于0.05%，因此應(yīng)當(dāng)重視，由于溫度導(dǎo)致裝置計量產(chǎn)生的影響。采用再見莫得實時測量油介質(zhì)密度及具有良好的可靠性和高進(jìn)步每一秒能夠采集一次數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)連續(xù)性和實時性數(shù)值測量，該裝置具有廣泛應(yīng)用。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)擬合溫度密度曲線即可用于無密度修正的油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，可以在介質(zhì)溫度密度模型中引入，同時利用該裝置軟件采集溫度數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)為密度值進(jìn)行計算，同時對該數(shù)據(jù)進(jìn)行密度修正，該方法能夠用于靜態(tài)質(zhì)量法標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行容積式流量計測量，或者也可實現(xiàn)體積管法標(biāo)準(zhǔn)裝置容積式，速度式，質(zhì)量式流量計的測量。通過在多個計量院中對油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的實際應(yīng)用，其能夠針對實驗介質(zhì)密度進(jìn)行實施準(zhǔn)確性計量且計量結(jié)果符合相關(guān)要求，其具有較廣的使用意義。此外，需要分析影響油流量計準(zhǔn)確性的因素，并采取消措施以實現(xiàn)成品油計量中的重要性，需不斷進(jìn)行參數(shù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以降低多種因素對由流量計計量產(chǎn)生的偏差。在選擇油流量型號時，應(yīng)當(dāng)選擇減少人為錯誤和防止油流量計產(chǎn)生不必要誤差，提高其計量準(zhǔn)確度，使其在成品油計量中提高準(zhǔn)確性和可靠性。