國(guó)內(nèi)外石油和液體石油產(chǎn)品動(dòng)態(tài)計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求差異性分析

大慶油田工程有限公司計(jì)量測(cè)試研究所

GB/T 9109.1—2016《石油和液體石油產(chǎn)品動(dòng)態(tài)計(jì)量第1部分：一般原則》[1]是我國(guó)石油工業(yè)動(dòng)態(tài)計(jì)量行業(yè)綱領(lǐng)性標(biāo)準(zhǔn)，在石油石化動(dòng)態(tài)計(jì)量領(lǐng)域貿(mào)易交接中得到廣泛應(yīng)用。國(guó)際上在石油和液體石油產(chǎn)品動(dòng)態(tài)貿(mào)易計(jì)量技術(shù)要求方面具有代表性的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要有：國(guó)際法制計(jì)量組織OIML R117-1：2007《非水液體動(dòng)態(tài)計(jì)量系統(tǒng)第1 部分：計(jì)量及技術(shù)要求》[2]，美國(guó)石油學(xué)會(huì)石油計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)API MPMS 6.6：1991《管道計(jì)量系統(tǒng)》[3]，俄羅斯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ГOCT P 8.595—2004《原油和石油產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)量方法的一般要求》[4]，挪威石油標(biāo)準(zhǔn)化組織的NORSOK I-105：2007《液態(tài)烴貿(mào)易計(jì)量系統(tǒng)》[5]，這些標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際上或一定區(qū)域內(nèi)具有較高的權(quán)威性。本文以上述技術(shù)先進(jìn)、代表性強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)為參比對(duì)象，從計(jì)量器具配備要求等方面對(duì)GB/T 9109.1—2016標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量技術(shù)水平進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)。

1 計(jì)量器具配備原則

國(guó)內(nèi)外主要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量系統(tǒng)配備原則要求見(jiàn)表1。可以看出：美國(guó)石油學(xué)會(huì)、挪威石油標(biāo)準(zhǔn)化組織、俄羅斯和我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是基于渦輪流量計(jì)、容積式流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)和時(shí)差法液體超聲流量計(jì)的液態(tài)烴貿(mào)易計(jì)量系統(tǒng)的技術(shù)要求；OIML R117-1：2007 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求適用于除水和低溫液體以外的所有介質(zhì)，適用于任何測(cè)量原理的流量測(cè)量系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)適用范圍最寬；俄羅斯ГOCT P 8.595—2004 和GB/T 9109.1—2016 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)計(jì)量系統(tǒng)體積或質(zhì)量測(cè)量不確定度指標(biāo)的要求相近，優(yōu)于OIML R117-1：2007和NORSOK I-105：2007標(biāo)準(zhǔn)。

表1 計(jì)量器具配備原則要求Tab.1 Principles and requirements for measuring instruments

2 流量計(jì)

流量計(jì)是計(jì)量系統(tǒng)中的主計(jì)量器具，流量計(jì)的計(jì)量性能對(duì)計(jì)量站計(jì)量系統(tǒng)的流量測(cè)量不確定度水平起決定作用。國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)流量計(jì)的技術(shù)要求見(jiàn)表2。可以看出：國(guó)外對(duì)流量計(jì)計(jì)量性能的要求不同于我國(guó)，NORSOK I-105 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)流量計(jì)的計(jì)量性能要求為線性度和重復(fù)性指標(biāo)，容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)重復(fù)性指標(biāo)優(yōu)于我國(guó)流量計(jì)檢定規(guī)程要求；俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)及西方石油公司對(duì)流量計(jì)最大允許誤差性能指標(biāo)要求不同于GB/T 9109.1—2016，主要是由于流量計(jì)分級(jí)方法不同，目前我國(guó)流量計(jì)檢定規(guī)程中沒(méi)有相應(yīng)的0.15 級(jí)別（除了質(zhì)量流量計(jì)外）；俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)對(duì)質(zhì)量流量計(jì)最大允許誤差性能指標(biāo)要求低于GB/T 9109.1—2016。

3 配套儀表及輔助附屬設(shè)備

3.1 溫度儀表

測(cè)量溫度用于體積值和密度值的修正計(jì)算時(shí)，液體溫度測(cè)量準(zhǔn)確性會(huì)直接影響計(jì)量的準(zhǔn)確性，溫度測(cè)量在動(dòng)態(tài)貿(mào)易交接計(jì)量中是十分重要的環(huán)節(jié)。OIML R117-1：2007 對(duì)溫度儀表的性能要求如表3所示，對(duì)0.3 級(jí)管道計(jì)量系統(tǒng)的溫度測(cè)量?jī)x表的要求為最大允許誤差±0.30 ℃；API MPMS 6.6的配套標(biāo)準(zhǔn)API MPMS 7 和API MPMS 12 標(biāo)準(zhǔn)要求貿(mào)易計(jì)量中，盡可能選擇較高分辨率水平的溫度測(cè)量?jī)x表，建議溫度測(cè)量最低分度值為0.1 ℃，最大允許誤差為±0.1℃（1～100 ℃），并規(guī)定兩次測(cè)量溫度值之間的可接受誤差限為0.05 ℃（標(biāo)準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)）和0.1 ℃（流量計(jì)校驗(yàn)）；俄羅斯要求溫度變送器最大允許誤差為±0.2 ℃，玻璃溫度計(jì)最大允許誤差為±0.2 ℃（分度值0.1 ℃）；《挪威石油管理局規(guī)定（NPD，2001 年）》要求溫度測(cè)量?jī)x表的不確定度限值為0.2 ℃，溫度測(cè)量回路溫度值測(cè)量不確定度限值為0.3 ℃；GB/T 9109.1—2016要求溫度變送器最大允許誤差為±0.2%，玻璃溫度計(jì)最大允許誤差為±0.2 ℃（分度值0.1 ℃）。可以看出，GB/T 9109.1—2016 和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織或國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量技術(shù)要求一樣，溫度測(cè)量?jī)x表都要求盡可能采用高性能的溫度變送器，分辨率和重復(fù)性等指標(biāo)要求都較高。

表2 國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)流量計(jì)技術(shù)要求Tab.2 Technical requirements of flowmeter in domestic and foreign standards

表3 OIML R117-1對(duì)溫度壓力儀表的性能要求Tab.3 Performance requirements of OIML R117-1 for temperature and pressure instruments

3.2 壓力儀表

壓力儀表測(cè)取的參數(shù)用于油量的修正計(jì)算時(shí)，國(guó)際法制計(jì)量組織OIML R117-1：2007對(duì)壓力儀表的性能要求見(jiàn)表3。俄羅斯要求壓力變送器最大允許誤差為±0.5%，壓力表最大允許誤差為±0.6%；《挪威石油管理局規(guī)定（NPD，2001年）》要求壓力測(cè)量?jī)x表的不確定度限值為0.10%，壓力測(cè)量回路壓力值測(cè)量不確定度限值為測(cè)量值的0.30%；GB/T 9109.1—2016要求壓力變送器最大允許誤差為±0.2%，壓力表最大允許誤差為±0.4%。可以看出，對(duì)用于油量的修正計(jì)算壓力儀表的要求，中國(guó)和挪威計(jì)量性能要求高，國(guó)際法制計(jì)量組織和俄羅斯要求較低。

3.3 密度測(cè)定儀表

歐美等國(guó)的油品貿(mào)易體積計(jì)量系統(tǒng)的密度測(cè)定主要用于油品體積的修正計(jì)算和原油品質(zhì)的在線監(jiān)測(cè)；我國(guó)和俄羅斯等國(guó)密度測(cè)定主要用于油質(zhì)量計(jì)算，密度測(cè)量準(zhǔn)確程度直接影響油品質(zhì)量計(jì)量的準(zhǔn)確性。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)要求，計(jì)量系統(tǒng)采用間接質(zhì)量法時(shí)在線液體密度計(jì)最大允許誤差為±0.36 kg/m3，工作標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)最大允許誤差為±0.1 kg/m3，計(jì)量系統(tǒng)采用直接質(zhì)量法且沒(méi)有密度核查裝置的情況下，在線液體密度計(jì)的最大允許誤差為±0.30 kg/m3；《挪威石油管理局規(guī)定（NPD，2001 年）》要求在線液體密度計(jì)不確定度限值為0.30 kg/m3；GB/T 9109.1—2016 要求在線液體密度計(jì)最大允許誤差為±0.5 kg/m3。GB/T 9109.1—2016 規(guī)定的在線液體密度計(jì)計(jì)量性能低于俄羅斯和挪威標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)槠涫芟抻谖覈?guó)的密度量值溯源能力。

3.4 含水測(cè)定儀表

目前，國(guó)內(nèi)外在原油量貿(mào)易結(jié)算時(shí)，主要采用采樣法實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)定原油水含量，實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)定原油含水最大允許誤差為±0.1%；在線含水分析儀表通常用于監(jiān)測(cè)原油品質(zhì)（確保含水率不超過(guò)0.5%），測(cè)量范圍為0～5%（體積分?jǐn)?shù)）時(shí)，建議在線含水分析儀最大允許誤差為±0.1%。俄羅斯、挪威和API標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)報(bào)告對(duì)含水測(cè)定儀表計(jì)量性能要求與GB/T 9109.1—2016相同。

3.5 取樣裝置

取樣是以實(shí)驗(yàn)室分析為基礎(chǔ)的，主要是為了取得有代表性樣品，以準(zhǔn)確分析密度、含水等參數(shù)。使用原油管線自動(dòng)取樣器采集的樣品更具有代表性，國(guó)外計(jì)量站普遍建議采用管線自動(dòng)取樣器取樣。GB/T 9109.1—2016 要求，當(dāng)管輸油品為均勻流體，其組成和品質(zhì)不隨時(shí)間發(fā)生明顯變化時(shí)，可采用手工取樣法，否則應(yīng)采用自動(dòng)取樣器連續(xù)取樣法。

3.6 流量計(jì)算機(jī)（或積算儀）

流量計(jì)算機(jī)廣泛用于石油和液體石油產(chǎn)品貿(mào)易計(jì)量系統(tǒng)，其準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到貿(mào)易的公平性。API MPMS 6.6 的配套標(biāo)準(zhǔn)API MPMS 21.2《用電控測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行液體流量測(cè)量》[10]，為動(dòng)態(tài)測(cè)量液態(tài)烴電控系統(tǒng)有效使用提供了指南，采用API系列標(biāo)準(zhǔn)的北海石油公司等多數(shù)西方石油公司要求由信號(hào)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換修約、計(jì)算導(dǎo)致的最大允許誤差為±0.05%；俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)要求信息處理系統(tǒng)的最大允許誤差為±0.05%；《挪威石油管理局規(guī)定（NPD，2001 年）》要求流量計(jì)算機(jī)因計(jì)算導(dǎo)致的不確定度限值為0.000 1%；GB/T 9109.1—2016 要求流量計(jì)算機(jī)（或積算儀）的最大允許誤差為±0.05%。可以看出，國(guó)內(nèi)外對(duì)流量計(jì)算機(jī)性能、技術(shù)要求的表述方法存在差異，GB/T 9109.1—2016與俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)對(duì)流量計(jì)算機(jī)性能要求一致。

4 標(biāo)準(zhǔn)裝置

國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求動(dòng)態(tài)計(jì)量站盡可能安裝在線檢定或校驗(yàn)系統(tǒng)，體積管是被用戶廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)裝置。GB/T 9109.1—2016 與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織、美國(guó)石油學(xué)會(huì)對(duì)體積管技術(shù)要求基本一致：重復(fù)性應(yīng)優(yōu)于0.02%，復(fù)現(xiàn)性應(yīng)優(yōu)于0.05%，脈沖計(jì)數(shù)系統(tǒng)的最大允許誤差為±0.01%。一些西方石油組織或公司對(duì)體積管的計(jì)量性能提出了更高要求，如《挪威石油管理局（NPD，2001 年）》要求體積管的體積測(cè)量不確定度為0.04%（全部4 個(gè)容積值），脈沖計(jì)數(shù)系統(tǒng)的不確定度為0.001%。

5 結(jié)論

（1）GB/T 9109.1—2016 標(biāo)準(zhǔn)提出的石油和液體石油產(chǎn)品動(dòng)態(tài)貿(mào)易計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量器具配備水平和一致性方面與國(guó)外技術(shù)水平同步，基于標(biāo)準(zhǔn)提出的計(jì)量器具配備方案計(jì)量站計(jì)量系統(tǒng)凈油標(biāo)準(zhǔn)體積擴(kuò)展不確定度指標(biāo)（0.25%，k=2）達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

（2）GB/T 9109.1—2016 標(biāo)準(zhǔn)可促進(jìn)國(guó)內(nèi)石油和液體石油產(chǎn)品動(dòng)態(tài)計(jì)量工作與國(guó)際接軌，為涉外貿(mào)易交接計(jì)量協(xié)議簽訂、工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行糾紛處理過(guò)程等工作提供指導(dǎo)和技術(shù)支撐，更好地維護(hù)我國(guó)企業(yè)的利益。

（3）GB/T 9109.1—2016 標(biāo)準(zhǔn)要求的在線液體密度計(jì)儀表性能與國(guó)外先進(jìn)水平存在差距，在線液體密度計(jì)技術(shù)應(yīng)用水平主要受制于目前的密度量值溯源能力，隨著密度量值溯源能力改善，計(jì)量系統(tǒng)的凈油表觀質(zhì)量不確定度指標(biāo)還將提高。