計量體系的建設與應用

段曉云 晁瓊蕭 李朋江 管曉東 季 偉

中國石油長慶油田分公司第二采氣廠（陜西榆林719000）

計量體系的建設與應用

段曉云 晁瓊蕭 李朋江 管曉東 季 偉

中國石油長慶油田分公司第二采氣廠（陜西榆林719000）

計量體系包括標準的建設及以技術為手段的計量管理。標準是衡量質量高低的基本依據，各項標準的實施，又要以相應的計量檢測和科學的計量管理為技術手段和管理基礎。企業計量體系運行的成功與否，直接關系到產品質量結果的控制。經過陜西省質量技術監督初審和2次復查考核，2008年1月份，建標申請經考核合格后獲得了授權，并于2月份，壓力類強檢儀表也獲得了對內強檢資質。長慶油田分公司第二采氣廠計量體系的建設與運行步入正規化、運行基本實現了專業化。

計量體系計量建標量值傳遞

隨著長慶油田分公司第二采氣廠產建規模的日益擴大，從最初的生產能力3億m3/a，到目前天然氣日產水平超過700萬m3，整個生產經營、科技進步活動離不開計量這一基礎性工作。計量工作是安全生產、質量控制、節能降耗,提高經濟效益的技術保障,計量器具則是實施這一技術保障的物質基礎。

第二采氣廠生產現場現有計量儀表11類約10 000余臺，在氣田開發、生產中起著舉足輕重的作用。在天然氣的開采、集輸工藝管線、站場內都裝有各種儀表，對天然氣的壓力、溫度、流量、液位等參數進行檢測；對遠離集氣站的單井的油壓、套壓、出井場壓力和溫度等進行遙測；對站場電動球閥的開、關進行遙控；以及對站場安全狀態紅外視頻、監控等。它們是整個天然氣生產過程中的“眼睛”，是保證安全生產、正常運行的重要手段。因此，計量儀表的準確可靠就顯得尤為重要，量值傳遞則是保證計量器具合格的法律依據，是保證計量量值準確可靠的基礎。

隨著采氣廠建設規模的日益擴大，計量儀表的數量、種類逐年遞增，為了使計量器具都處于受控狀態，檢測數據準確可靠，對計量器具進行周期檢定是保證其可靠的是最為有效的手段。周期檢定一般有2種方式:①送外委托檢定；②企業建標自檢。送外委托檢定，檢定周期較長，送檢數量多，不現實,且自主決策性差，嚴重制約了天然氣的正常生產，而且每年檢定費用昂貴。從生產、安全、經營、保證檢測質量的實際需要出發，同時兼顧及時、方便適用的因素，建立內部計量標準，不僅方便了生產，而且大大節約了經濟成本。

表1是自行建標和送外委托檢定的優缺點對照。

從表1可見，要獲得建標授權必須依照JJF 1033-2001《計量標準考核規范》各項規定進行操作和審核，對標準器、相應標準室以及室內配套設施都有嚴格的標準，對人員資質、技術水平都有很高的要求，因此建立計量標準對計量各方面工作將會有一個很大的促進。

1 計量標準和量值傳遞的建設方法

1.1 壓力計量標準

壓力計量儀表是生產現場應用數量最多的儀表，現有壓力儀表共計8 500余臺，應用面覆蓋整個生產的全過程，從天然氣的開采、集輸、脫水、凈化到外輸整個過程起著安全監視、控制生產等重要作用。現場使用的壓力測量儀表根據其應用，可簡單劃分為壓力表、壓力變送器、差壓變送器、液位變送器等，其精度等級從0.1級到1.6級不等。

表1 自行建標和送外委托檢定的優缺點對照

根據生產現場壓力儀表的使用現狀，結合壓力量值傳遞系統建設的原則和國家相關標準對壓力量值傳遞系統的要求，建立了一等標準活塞式壓力計計量標準和一等標準浮球式壓力計計量標準，分別作為長慶油田分公司第二采氣廠壓力類儀表的最高計量標準。并根據檢定的需要，配備了相關的輔助設備。

活塞式壓力計也稱之為壓力天平，是目前廣泛使用的壓力標準，其穩定性，重復性和精度，為大家所認可，主要用于計量室、實驗室作為壓力標準器使用。活塞式壓力計是基于帕斯卡定律及流體靜力學平衡為工作原理，是通過將專用砝碼加載在已知有效面積的活塞上所產生的壓強來表達精確壓力量值的。我國各級計量測試所、工業企業壓力計量部門建立壓力標準的唯一的重要途徑之一。壓力計量儀表準確度最高為0.1級壓力變送器，所建標準能否滿足其準確度等級要求是建立標準裝置的關鍵，現就以所建立的一等標準壓力計量裝置為例，檢驗是否滿足測量要求（一等浮球式壓力計標準裝置與一等活塞式壓力計計算相同）。計算如下：

1.1.1 數學模型

式中Δp—被檢壓力變送器的示值誤差,MPa;

px—被檢壓力變送器的實際指示值，MPa;

pn—用專用祛碼加載于活塞壓力計上產生的標準壓力值，MPa。

1.1.2 被檢壓力變送器引起的標準不確定度分量

（1）壓力變送器示值重復測量引起的不確定度分量在實際測量時一般采用測量變送器的輸出電流值，用一等標準活塞壓力計對0.1級壓力變送器（0～10MPa）在2MPa點進行10次連續重復獨立測量，得到測量列：7.205、7.205、7.204、7.205、7.205、7.204、7.205、7.205、7.204、7.205mA。

測量標準為：7.200mA；

測量平均值為：7.205mA。

單次測量標準差：

平均標準差：

重復測量的平均值標準差即為重復測量的標準不確定度μx1=0.0015mA，自由度vx1=9

（2）FLUKE744直流電流表引起的不確定度分量μx2（B類不確定度）

精度為：0.01%讀數+1μA其誤差為20×0.01%+0.001=0.003mA，誤差分布為均勻分布，則包含因子

自由度vx2=50

各不確定分項彼此獨立，互不相關，由合成標準不確定公式得

1.1.3 一等標準活塞壓力計引起的標準不確定度分量

一等標準活塞壓力計在2MPa點的允許誤差為a=±0.000 4MPa。

取a的半寬為0.000 8MPa，誤差服從均勻分布，則包含因子

估計其可信度為10%，故自由度

活塞下端面與壓力變送器之間的高度差產生的不確定度分量，根據檢定規程可以忽略不計。

1.1.4 合成標準不確定度的評定

合成標準不確定度μc的計算因輸入量px和pn彼此互相獨立，互不相干，所以合成不確定度可按下式計算

合成標準不確定度μc的有效自由度的計算

ve=vc=75

1.1.5 擴展不確定度的評定

取置信概率p=95%，按有效自由度ve=50，查t分布表得k95=1.984。

擴展不確定度

U95=k95×μc=1.984×0.002 2=0.004 4MPa

一等標準活塞式壓力計的活塞壓力計測量結果的擴展不確定度為U95=0.004 4，ve=75，壓力變送器允許誤差為±0.016MPa，按照規程規定，標準裝置及輔助設備的擴展不確定度不應大于壓力變送器的最大允許誤差絕對值的1/4，既說明我廠建立的一等活塞式壓力標準裝置與一等浮球式壓力標準裝置完全符合建設要求。

1.2 溫度計量標準

溫度計量儀表在第二采氣廠生產現場共計有1 000余臺，主要應用在單井進站、節流前后、天然氣計量裝置，凈化裝置等部位，對天然氣生產過程中溫度進行檢測。按照測溫原理的不同，主要有玻璃棒式溫度計、雙金屬溫度計和鉑電阻溫度計。根據對測溫精度的要求不同，溫度計量儀表的精度從0.2級到2級不等。

根據氣田生產現場溫度計量儀表的使用情況，建立了熱電阻溫度量傳系統和水銀溫度量傳系統。配備的計量標準為二等標準鉑電阻溫度計標準裝置，根據檢定的需要配備了油浴恒溫場等輔助設備。

二等標準鉑電阻溫度計是根據金屬鉑的電阻隨溫度變化而變化的規律來測量溫度的，是傳遞13.803 3K～960.78℃范圍國際溫標的插補儀器，在檢定各種標準溫度計和精密溫度計量儀器時作標準使用。按照ITS-90的規定，在平衡氫三相點（13.803 3K）到銀凝固點(960.78℃)溫區內T90用鉑電阻溫度計來定義。

經建標申請前的檢驗考核，所建二等標準鉑電阻溫度計標準裝置量傳范圍可覆蓋從0.2級到2級的溫度計量器具。

1.3 電量計量標準

結合過程檢測設備使用狀況，建立了8508A數字多用表標準裝置和5520A數字多用發生器源標準裝置。

8508A數字多用表標準裝置主要對交直流電壓、電流、功率、頻率、電阻等量進行量傳，對現有的過程檢測儀表、二次儀表等電量過程進行檢定和校準。

5520A數字多用發生器源標準裝置主要對包括壓力、溫度、電量、流量二次儀表的模擬信號輸入量進行檢定校準，是壓力、溫度、電量標準裝置的輔助設備。

所建3大類5項最高計量標準，均已通過陜西省政府計量部門組織的計量建標考核，可開展第二采氣廠壓力量值、溫度量值、電量量值的內部傳遞工作，完全滿足了生產過程中壓力類儀表、溫度類儀表、電量類儀表以及流量二次儀表的檢定需要。

高質量，首先要有高標準。而各項標準的實施，又要以相應的計量檢測和科學的計量管理為技術手段和管理基礎。各項標準設施以具備，計量體系的成功運轉，計量管理是關鍵。除了依據技術法規和標準，運行計量檢測技術，實施技術監督以外，我們自己還需要建立健全一套完善的計量管理制度。

2 認識及建議

（1）計量標準的建立和量值傳遞的開展是計量工作的重要組成部分，是保證測量數據準確可靠的基礎。結合第二采氣廠100億m3氣田大發展的需要，建立必須的計量標準和進行科學的量值傳遞是促進計量工作更加科學化、系統化和專業化的基本保證，必將更好的為生產決策、安全生產打下堅實的基礎。

（2）雖然第二采氣廠已獲得3項5大類建標資質，硬件設備和配套設施完全達到考核標準，但我們深知，在相應的軟件設施上還存在較大差距，突出表現在計量人員技術力量薄弱，業務水平層次不齊，還不能很快適應建標中人員的要求。人員少且流動較快，目前室內計量人員共計4人；新增力量起點較低，因計量工作技術含量高、專業性強，因此在一定程度上限制了新增人員的快速成長。我們除了積極加強培訓以外，在及時補充人員數量的同時，還更應注重人員的質量，從而使得計量工作穩步快速向前發展，使得計量工作切實為生產服務。

[1]王慶英.企業建立計量標準及量值傳遞方案探討[J].武鋼技術.2000,28(1).

[2]JJF1033-2001計量標準考核規范[S].

Measuring system includes the construction of standards and the measuring management by means of technology.Standards serve as the bases for the measurement of quality,while implementation of different standards in turn takes the corresponding measuring detection and scientific measuring management as the technological means and management foundation.It is closely related to the control of product quality result whether the operation of enterprise measuring system is successful or not.Through the preliminary examination and the re-examination of Shaanxi Quality Technology Supervision Association,the application for establishing standards was approved after the verification in January,2008.Meanwhile,the instruments of strength test belonging to the type of pressure were entitled to the internal checking in February.Up to now,the construction and operation of measuring system in the Second Oil Factory of Changqing Oilfields Sub-Company have stepped into normalization,and its operation has also reached the specification.

measuring system;establishment of measuring standards;dissemination of quantity

2010-10-22▎

段曉云（1978-），女，油氣計量工程師，主要從事計量技術管理工作。