油氣田熱工計(jì)量檢定車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孟亮，葉炎

(1.中國石油新疆油田公司，新疆克拉瑪依834000;2.北京康斯特儀表科技股份有限公司，北京100094)

0 引言

中國石油新疆油田公司是中國西部最大的石油生產(chǎn)企業(yè)，目前主要從事油氣勘探開發(fā)、集輸及勘探開發(fā)研究等主營業(yè)務(wù)。新疆油田公司下屬油氣田分布較散，多處于沙漠腹地，作業(yè)區(qū)距離廠部超過200 km。以克拉瑪依采氣一廠為例，用車來回運(yùn)送儀表需要8 h。而每年大約有60%以上的儀表需要從生產(chǎn)現(xiàn)場拆卸送至廠部進(jìn)行檢定，檢定完畢后再送回現(xiàn)場進(jìn)行安裝。此種檢定方式不僅效率低，而且在運(yùn)輸途中，儀表容易因擠壓、震動造成損壞。因此，設(shè)計(jì)一輛適用于油氣田要求的計(jì)量檢定車具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。

該計(jì)量車主要有以下幾點(diǎn)要求:①可以搭載工程技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場檢測;②具備恒溫空調(diào)、安全防護(hù)、供電和車載實(shí)驗(yàn)區(qū)等功能;③具備儀表檢定系統(tǒng)，可以執(zhí)行溫度類、壓力類和電學(xué)類儀表的自動化檢測和數(shù)據(jù)處理任務(wù)。

1 計(jì)量車的具體方案

1.1 整車設(shè)計(jì)理念

整車具有供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、溫度檢定系統(tǒng)、壓力檢定系統(tǒng)等多種功能，實(shí)行人性化設(shè)計(jì)，能夠?yàn)楝F(xiàn)場工作人員提供舒適的辦公環(huán)境。

1.2 車輛的選擇和改裝［1］

計(jì)量檢定車采用福特全順JX6651T-S4 高頂版改制。全車分三個區(qū)。

駕駛及乘員區(qū)在車廂前艙，第二排乘員座椅留有調(diào)整空間，便于乘員乘坐時根據(jù)自身要求進(jìn)行調(diào)整。駕駛座后部到隔墻的空間為980 mm×1750 mm，可乘坐5 人，每座安裝安全帶。在駕駛及乘員區(qū)的右側(cè)有一個側(cè)拉門，隔墻的右側(cè)設(shè)有一個移動門，便于人員進(jìn)入車載試驗(yàn)區(qū)。

車廂內(nèi)部中間區(qū)域?yàn)檐囕d操作試驗(yàn)區(qū)，空間為1754 mm×1750 mm。試驗(yàn)區(qū)右側(cè)安裝一個桌子，桌下方設(shè)有兩扇門。壓力控制器作為壓力標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，一臺安裝在臺面上，另外一臺安裝在臺面下部。試驗(yàn)區(qū)的另一側(cè)的桌子設(shè)有抽屜，便于存放資料及工具。

車廂內(nèi)后艙為車載設(shè)備試驗(yàn)區(qū)，空間為1000 mm×1750 mm。油槽和水槽作為溫度輔助設(shè)備分別放置在兩側(cè)。油槽水槽下方分別裝有兩個不銹鋼絲減震器，并裝有支架使油槽水槽工作面保證在750 mm 高度，便于操作。在操作區(qū)與試驗(yàn)區(qū)之間設(shè)計(jì)一個隔墻，隔墻中間設(shè)置向兩邊移動的移門，移門上方有觀察窗便于觀察。移門下方設(shè)有百葉窗便于空氣的流通。

圖1 為計(jì)量檢定車外觀圖;圖2 為車載試驗(yàn)區(qū)。

圖1 計(jì)量檢定車外觀圖

圖2 車載設(shè)備試驗(yàn)區(qū)

1.3 恒溫系統(tǒng)、安全防護(hù)和供電系統(tǒng)

為了保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用條件，設(shè)計(jì)中利用汽車空調(diào)對車載實(shí)驗(yàn)區(qū)進(jìn)行恒溫控制。通過溫度計(jì)監(jiān)測溫度。

試驗(yàn)區(qū)設(shè)置了安全防護(hù)功能，在操作桌旁邊安放兩個滅火器，用尼龍搭扣固定。在后部設(shè)備試驗(yàn)區(qū)頂部安裝頂置排風(fēng)扇和煙霧報(bào)警器各一個，可獨(dú)立打開工作。

供電電源來自于現(xiàn)場提供的220 V 或380 V 交流電源。由于現(xiàn)場供電電源需要統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為220 V，然后通過電纜接入實(shí)驗(yàn)區(qū)，因此在后部設(shè)備試驗(yàn)區(qū)安裝了兩種不同的電纜盤。在工作時可拆卸，在運(yùn)輸時可固定。通過電纜將交流電源分別連接到操作區(qū)和試驗(yàn)區(qū)，用于對檢定系統(tǒng)、油槽水槽及其它實(shí)驗(yàn)設(shè)備供電。

安全防護(hù)系統(tǒng)中的排風(fēng)扇采用車載12 V 電源供電，煙霧報(bào)警器采用干電池供電。車內(nèi)布置如圖3所示。

圖3 車內(nèi)布置圖

1.4 計(jì)量設(shè)備的選擇［2］

油氣田熱工計(jì)量檢定車主要用于壓力、溫度儀表的檢定工作。在壓力檢定中，為了保證計(jì)量校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度，壓力標(biāo)準(zhǔn)要具有較高的測量準(zhǔn)確度，壓力控制器要具有較高的控制精度。壓力計(jì)量設(shè)備選擇北京康斯特儀表科技股份有限公司生產(chǎn)的ConST700 壓力檢定系統(tǒng)。它完全符合壓力儀表檢定規(guī)程［3］的要求，與其它可攜帶壓力標(biāo)準(zhǔn)器相比，還可消除現(xiàn)場電源變化、電磁干擾、溫濕度變化對計(jì)量校準(zhǔn)帶來的影響。

壓力全自動檢定軟件可以保證整個檢定系統(tǒng)的高效運(yùn)作，軟件可直接與全自動壓力發(fā)生器及智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀配合檢定系統(tǒng)完成自動檢定壓力變送器、壓力開關(guān)、一般壓力表與精密壓力表等被檢壓力儀表;檢定結(jié)果自動識別，存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。檢定完成后的數(shù)據(jù)可以直接調(diào)入管理數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)自動完成誤差分析，自動生成檢定記錄和檢定證書。壓力檢定系統(tǒng)原理如圖4所示。

圖4 壓力檢定系統(tǒng)原理框圖

為了保證計(jì)量校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度，溫度標(biāo)準(zhǔn)和電測儀表要具有較高的測量準(zhǔn)確度，溫度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)選擇北京康斯特儀表科技股份有限公司生產(chǎn)的ConST4001 溫度檢定系統(tǒng)，它完全符合溫度儀表檢定規(guī)程的要求［4］，與其它可攜帶溫度標(biāo)準(zhǔn)器相比，還可消除插入深度、恒溫介質(zhì)、溫濕度變化對計(jì)量校準(zhǔn)帶來的影響。

CST4001 溫度檢定系統(tǒng)由數(shù)字多用表、低熱電勢掃描開關(guān)、高穩(wěn)定控溫儀、恒溫設(shè)備、通用打印機(jī)和專用軟件組成。整套系統(tǒng)可以自動檢定熱電阻，檢定完成后系統(tǒng)自動完成誤差分析，自動生成檢定記錄和檢定證書。該系統(tǒng)還可以半自動檢定膨脹式溫度計(jì)，如雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)與熱電阻同時檢定。溫度檢定系統(tǒng)原理如圖5所示。

圖5 溫度檢定系統(tǒng)原理框圖

2 計(jì)量檢定車與實(shí)驗(yàn)室檢定數(shù)據(jù)對比

選取羅斯蒙特公司生產(chǎn)的編號為02701003 的B 級Pt100 熱電阻，分別在計(jì)量檢定車和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢定，檢定結(jié)果見表1 和表2。CST4001 配置的水槽附帶制冷功能，控溫范圍為-5 ～105 ℃，水平溫場≤0.005℃，垂直溫場≤0.01℃。

表1 計(jì)量檢定車檢定原始數(shù)據(jù)

表2 實(shí)驗(yàn)室檢定原始數(shù)據(jù)

表3 檢定結(jié)果對比

通過熱電阻樣品在計(jì)量檢定車和實(shí)驗(yàn)室檢定數(shù)據(jù)的對比發(fā)現(xiàn)，檢定結(jié)果皆為合格且各檢定點(diǎn)數(shù)據(jù)變化小于允差的三分之一，完全滿足油氣田現(xiàn)場計(jì)量檢定的需求。

3 結(jié)語

該油氣田熱工計(jì)量檢定車，通過車載試驗(yàn)區(qū)、壓力自動檢定系統(tǒng)和溫度自動檢定系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場校準(zhǔn)。通過標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備計(jì)量性能和現(xiàn)場使用環(huán)境的保證，有效地提高了現(xiàn)場計(jì)量校準(zhǔn)的可靠性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，熱工計(jì)量檢定車符合計(jì)量檢定相關(guān)要求，可以較好地滿足油氣田現(xiàn)場儀表計(jì)量校準(zhǔn)需求。

［1］張軍.某型計(jì)量檢定車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.現(xiàn)代科學(xué)儀器，2013，(4):122-125.

［2］張伏龍.特種車輛計(jì)量檢定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.計(jì)算機(jī)測量與控制，2010，18(11):37-39.

［3］JJG882-2004 壓力變送器檢定規(guī)程［S］.

［4］JJG229-2010 工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程［S］.