雙向球式體積管水標定及誤差來源分析

翟旭(中國天然氣股份有限公司錦西石化分公司，遼寧葫蘆島125000）

雙向球式體積管水標定及誤差來源分析

翟旭(中國天然氣股份有限公司錦西石化分公司，遼寧葫蘆島125000）

為實現用于成品油出廠質量流量的在線檢定，我單位引進了雙向球式體積管作為現場檢定流量計的標準裝置。JJG209－2010《體積管檢定規程》中規定，標準體積管重復要優于0.02%，因此確定體積管標準容積值(體積管水標定)過程的各個相關環節都要得到精確、嚴謹的控制。本文介紹了體積管的水標定方法，并從容積法檢定體積管所涉及的諸多環節出發，闡述各環節可能存在的問題及解決方法，達到減少體積管水標定中誤差的目的。

體積管；水標定；誤差

1 標準體積管的容積法標定

對體積管進行容積法標定時，將體積管的進、出口與流量計工藝管線斷開，接入體積管水標定系統。標準體積管容積法檢定前需要做好以下工作：1.開啟快開盲板，投入球形置換器；2.開啟閥門1到閥門5，啟動水泵，確保水順利流經體積管、流量調節閥、換向器及標準量器，最后流回蓄水池。經過10min的水循環，濕潤管體及標準器內壁，并確認體積管內氣體是否排放干凈，氣體排放干凈后關閉排氣閥。

標準體積管容積法標定步驟如下：1.I號標準器(以下簡稱I)準備狀態，II號標準器(以下簡稱II)水循環；2溫度測量，水溫變化在1℃以內即可開始標定；3.啟動四通閥，直至置換器觸發檢測開關D1，控制換向器電磁閥切換水流入Ⅰ，當Ⅰ中的水位即將到達標高時，控制換向器電磁閥切換水流流入II，記錄Ⅰ標高，開啟底閥放水后關閉，準備再次注水，以同樣的步驟在I、II間切換，直到球形置換器觸發檢測開關D2為止完成正向標定，同理完成反向標定；4.球形置換器觸發起始檢測開關D1時，讀取體積管進、出口處的壓力值和溫度值并，取其平均值，作為該次檢定的壓力值和溫度值。完成以上步驟即完成一次標準體積管的容積法標定。

2 體積管作業中的誤差來源

2.1 手動控制流量

手動控制閥門時間掌握不精確，經常出現標準量器Ⅰ液體接近灌滿時，量器Ⅱ的滴漏工作還沒有完成的情況，為此需頻繁調整閥門控制流量。通過在正式水標定前，先試運行以記錄如下幾個時間點的方法，可以降低手動控制流量對水標定結果的影響。根據經驗時間提前關閉、開啟閥門，以保證容積測量的準確性：1.注滿一罐標準量器的時間。2.置換球從手動操作四通閥換向開始至運行到第一個檢測開關時所需的時間及反向運行時間，經測試需要歷時3分鐘左右。標定過程中，根據提前測試好的時間提前5秒鐘關閉旁通閥，僅用電磁閥的小流量推動球型置換器運行至觸發檢測開關D1。3.標準量器的放水時間，放水完畢后應按要求滴漏2分鐘再關閉底閥。

2.2 檢定介質中混有氣體

進入檢定系統的氣體會占據檢定用液體的體積，引入負的附加誤差。一般在確保各環節連接嚴密的情況下，空氣還會經以其他途徑進入體積管檢定系統，如，體積管檢定前的準備工作不到位，管內仍存留空氣；蓄水池、標準量器都直接與大氣相通，水循環液體高速流動過程中會夾帶空氣進入檢定系統；水泵的吸入口設置在液面附近，運轉造成旋渦，把空氣抽吸到泵內而進入檢定系統。因此，可以通過加強準備工作的嚴密度和對檢定系統的改造來消除氣體對體積管檢定的影響：1.在檢定系統中配備有效的排氣設施，檢定前必須有足夠的水循環時間以確保氣體排放干凈。2.蓄水池的改造，將水泵吸入口和標準量器泄放口隔離開，保證標準量器泄放的水在重新進入體積管前有足夠的時間排出氣泡。3.蓄水池的改造，將水泵的吸入口放置在蓄水池的最低點，檢定過程中保持蓄水池為滿水狀態。

2.3 標準容積測量誤差

漏失量即檢定用液的丟失，會引入正的附加誤差。檢定前應按相關規定進行嚴格的檢驗，確保無濺水、漏水和存水的現象。此外，球形置換器在體積管內運行過程中其前后存在一定的壓差，如果置換器的過盈量小，液體就會從置換器的后面滲到前面來，造成測量誤差。因此要放置這一情況就必須保證球形置換器表面光滑無劃痕、未發生形變、直徑大于體積管標準管段內徑的2%～4%。可用配備的球規對球形置換器做多方位精細的測量，以確保球形置換器有符合要求的圓度。

2.4 長期運行殘留量

日常利用體積管在線檢定流量計的介質為汽油和柴油，水和汽、柴油，其物理性質與水的黏度差異較大。對粘度不同的介質，球形置換器在體積管內運行時在管壁上殘留的液體量是不同的，這樣會導致標準體積管不確定度的增大。因此體積管標定前需要清洗管內殘留量，體積管的清洗方式間接影響到體積管的標定和體積管容積值的變化，因此需要在清洗中選擇合適的清洗劑、清洗水溫和清洗時間。

2.5 其他問題

水標定過程中，體積管標準體積值受標準量器、體積管的壁溫及管內液體壓力準確度的影響。因此，要注意使用準確度符合要求的溫度計和壓力表，同時應保證溫度、壓力值讀數的準確性，必要時應對管路采取保溫措施，以減少檢定時環境溫度變化的影響。

3 結語

為確保成品油出廠流量量值傳遞的準確可靠，維護計量交接雙方的經濟利益，必須保證體積管的使用性能處于其最佳狀態。體積管容積法標定過程復雜，影響體積管檢定誤差的因素較多，操作人員應在檢定前仔細檢查每一個易產生誤差的環節，在檢定中操作謹慎嚴謹，保證檢定結果的準確性。

[1] JJG 209-2010體積管檢定規程[S].

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