海洋石油平臺在石油處理過程中需要加入一定量的高粘度化學(xué)藥劑以達到石油處理的目的，測量化學(xué)藥劑的加入量使用的流量計主要是容積式流量計和浮子流量計。中國海洋石油總公司計量檢測中心檢定這些高粘度微小流量計所使用的裝置是靜態(tài)質(zhì)量法微小流量標準裝置。在檢定高粘度容積式流量計時，針對高粘度介質(zhì)的選擇、高粘度介質(zhì)的掛壁量、被檢表的計數(shù)影響、密度測量的影響逐個進行了研究分析與實驗。最終在避免了所有因素影響的情況下根據(jù)液體容積式流量計檢定規(guī)程《JJG667 － 2010》得出了容積式流量計檢定是否合格的結(jié)論。

1.前言

高粘度容積式液體微小流量計在海洋石油采油平臺中的使用非常廣泛，主要用于化學(xué)注入系統(tǒng)?；瘜W(xué)藥劑加藥量的多少對于石油的處理起著關(guān)鍵性作用，液體容積式微小流量計主要是測量化學(xué)藥劑的加入量。中國海洋石油總公司計量檢測中心承擔(dān)了此類流量計的檢定工作。此研究主要是根據(jù)液體容積式流量計檢定規(guī)程《JJG667 － 2010》的具體要求及相關(guān)內(nèi)容進行的，針對高粘度介質(zhì)的選擇、高粘度介質(zhì)的掛壁量、被檢表的計數(shù)影響、密度測量等會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響因素進行分析控制使測量結(jié)果更加符合規(guī)程要求更加嚴謹。

2.檢定裝置介紹

中國海洋石油總公司計量檢測中心擁有一套靜態(tài)質(zhì)量法液體微小流量標準裝置，見圖 1，其流量范圍為( 0. 5～ 700) L /h，不確定度為 0. 05% ( k = 2) 。檢定容積式流量計時具有同步拍照功能，可以記錄單次測量時間段內(nèi)被檢流量計開始及結(jié)束時的累計體積量從而可以計算出單次測量時間段內(nèi)被檢流量計的累計體積量。

3.被檢流量計介紹

主要檢定容積式流量計和浮子流量計，這里只介紹容積式流量計。其流量范圍大多為( 0. 5 ～ 100) L /h，精度等級為 1. 0 級及以下，口徑為 1 /2”或 1”，粘度范圍為 ( 100 ～ 500) mPa·s。傳感器與變送器表頭連接，變送器表頭帶液晶顯示瞬時流量與累積流量可切換。變送器表頭見圖 2。

4.檢定

4. 1 相關(guān)術(shù)語

4. 1. 1 檢定: 查明和確認計量器具是否符合法定要求的程序，它包括檢查、加標記和( 或) 出具檢定證書。

4. 1. 2 計數(shù): 能有效辨別的顯示示值間的最小差值。

4. 1. 3 掛壁量: 使用靜態(tài)質(zhì)量法液體流量標準裝置檢定流量計時，這里定義掛壁量為單次測量結(jié)束時電子秤的稱重量與液體滴入電子秤上方的容器內(nèi) 10 秒內(nèi)不再滴入一滴時的稱重量之差。

4. 2 測量模型

用靜態(tài)質(zhì)量法液體流量標準裝置檢定容積式流量計時，誤差公式為:

式中: Qm —被檢流量計累計示值，L;s —流量計處的累計值，L。

4.3高粘度介質(zhì)的選擇

由于海洋石油工程中用到的絕大多數(shù)容積式流量計都是高粘度流量計，粘度范圍一般為( 100 ～ 500) mPa·s。根據(jù)容積式流量計檢定規(guī)程《JJG667 － 2010 》中7. 1. 7. 4 的相關(guān)規(guī)定，檢定液體的粘度應(yīng)不小于 50mPa·s。一般液體流量檢定裝置使用的液體為水，因此選擇合適的液體介質(zhì)就很重要了。經(jīng)過查詢大量相關(guān)資料，進行多次試驗，最終選擇了三甘醇作為檢定用介質(zhì)，原因有三: ( 1) 價格低廉，應(yīng)用廣泛; ( 2) 無色無臭、微毒對眼睛及皮膚無刺激性，安全環(huán)保; ( 3) 溫度低于 20  時粘度不小于 50mPa·s; ( 4) 介質(zhì)的沿程阻力及局部阻力均滿足裝置的設(shè)計要求。

4. 4消除被檢流量計計數(shù)引入的影響

根據(jù)容積式流量計檢定規(guī)程《JJG667 － 2010 》中7. 1. 2 的規(guī)定，容積式流量計在檢定過程中需要考慮被檢流量計計數(shù)引入的不確定度對測量結(jié)果的影響不超過最大示值誤差的 1 /10。但是此條款中并未給出相關(guān)公式，這里要推倒出靜態(tài)質(zhì)量法微小流量標準裝置單次測量的最小體積量 V。

計數(shù)引入的不確定度，按矩形分布估計，其標準不確定度為

4. 5 消除高粘度介質(zhì)掛壁量引入的影響

高粘度介質(zhì)的掛壁量會影響測量模型中的 Q_s ，因此在測量中需要消除該影響量。掛壁量引入的影響量不超過被檢流量計最大示值誤差的 1 /10 時可以忽略不計，那么裝置單次測量的最小體積量:

式中: m —掛壁量，kg;

s —測量介質(zhì)密度，kg /m3 ;

a —檢定時環(huán)境大氣密度，kg /m3 。

 高粘度介質(zhì)在不同溫度下的掛壁量有所不同，不同檢定臺位處的介質(zhì)掛壁量也有所不同。因此，在檢定時需測量該溫度下該檢定臺位的掛壁量以便計算 V0 值。

得到 V0 和 V 后選取較大值作為單次測量的最小體積量。

4. 6 消除密度測量帶來的影響密度計測量密度值引入的相對標準不確定度，由高精度數(shù)字密度計證書可知

 為環(huán)境溫度時測得的高粘度介質(zhì)的密度值為 1. 127g / cm3 。因此，對于 1. 0 級及以下的被檢流量計來說密度計測量密度值引入的影響可以忽略不計。

4. 7 檢定過程整個檢定過程遵循液體容積式流量計檢定規(guī)程

《JJG667 － 2010》中的相關(guān)條款，測量結(jié)果的誤差和重復(fù)性未超過規(guī)定值為合格。單次測量的最小體積量在裝置軟件的記錄里可以得到，如果單次測量的體積量不夠可以適當(dāng)增加檢定時間。從經(jīng)濟性和效率方面考慮，檢定時間夠用就好以免造成人力物力上的不必要浪費。

5.結(jié)論

在實際檢定高粘度容積式流量計的過程中我們發(fā)現(xiàn)，如果不能保證單次測量量測量結(jié)果往往存在誤差超差及重復(fù)性超差等現(xiàn)象。因此，一定要關(guān)注最小測量量。通過研究分析以及實驗我們得到了相關(guān)的計算公式，量化了檢定規(guī)程中未細化或者是不好細化的條款。

在整個檢定過程中還應(yīng)注意三點: ( 1) 盡量保證環(huán)境溫度恒定，避免溫度劇烈變化引起介質(zhì)密度的變化; ( 2) 在符合要求的情況下盡量降低環(huán)境濕度，以免造成三甘醇含水量過大影響粘度必要時更換新的三甘醇; ( 3)環(huán)境中盡量不要產(chǎn)生較大氣體流動，以免對電子秤產(chǎn)生不必要的影響。