管輸成品油質(zhì)量流量計(jì)下限運(yùn)行不確定因素分析
摘要：在成品油計(jì)量站場設(shè)備維修等過程中, 會出現(xiàn)質(zhì)量流量計(jì)下限運(yùn)行工況, 本文對其小流量運(yùn)行時(shí)的計(jì)量結(jié)果進(jìn)行分析, 并與人工儲罐檢尺計(jì)量結(jié)果進(jìn)行對比。
0、引言：
管輸成品油所用質(zhì)量流量計(jì)稱作科里奧利質(zhì)量流量計(jì), 其結(jié)構(gòu)主體是兩根振動(dòng)方向相反的U形管。當(dāng)流體經(jīng)過振動(dòng)管時(shí)對管子產(chǎn)生與其流動(dòng)方向垂直的反作用力, 導(dǎo)致U形管的振動(dòng)出現(xiàn)相位差, 相位差與流體質(zhì)量流量的大小成正比, 通過電路檢測出相位差, 經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算即可直接得出流體的質(zhì)量。對比通過儲罐取樣、檢尺的手工計(jì)算流體質(zhì)量的方式, 該質(zhì)量流量計(jì)具有準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好、自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢。其主要缺點(diǎn)是流體中氣體[1]含量會影響測量準(zhǔn)確度、流量過低[2]時(shí)容易產(chǎn)生零點(diǎn)漂移。
1、小流量運(yùn)行工況：
西部管道某成品油分輸站分輸支線長2.34km, 管徑Φ219.1×5.6mm, 計(jì)算所得管容為79.5m3。所用成品油質(zhì)量流量計(jì)型號為CMF-400M, 運(yùn)行量程為50~200t/h, 精度為0.2%。管線的高程變化情況如圖1所示。
圖1%%分輸支線高程變化Fig.1 Height change of branch pipeline
由于進(jìn)站閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在滲漏, 需要在分輸支線管線存油泄放至油庫儲罐后才能開展閥門更換作業(yè)。在管線存油泄放過程中, 由于擔(dān)心管線高程差的起伏造成油品中氣體含量超標(biāo)、泄放流量小超出50t/h下限運(yùn)行等, 采用油品進(jìn)罐后取樣、檢尺的交接方式。
管線存油排放持續(xù)時(shí)間為7.6h, 理論平均流量為79.5m3/7.6h=10.5m3/h, 開始排放時(shí)密度計(jì)顯示***大流量為47.5m3/h, 油品密度約為830826.5kg/m3, 則流量計(jì)全程在下限運(yùn)行。在管線存油排放過程中, 流量計(jì)未出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)增益超限報(bào)警 (由油品中氣液兩相超標(biāo)引起) , 零點(diǎn)過高報(bào)警[3] (小流量切除點(diǎn)設(shè)定為0.5m3/h, 持續(xù)5min后停止排放) 等。
2、人工檢尺誤差計(jì)算：
根據(jù)油品靜態(tài)計(jì)量要求, 上罐取樣、檢尺測得儲罐液位變化為10.7mm, 油品平均密度為826.5kg/m3, 排放體積為68.237m3, 經(jīng)過修正計(jì)算所得管線存油排放總量為56.402t。
由于檢尺過程中液位變化不大, 誤差的主要來源于檢尺高度的變化, 量油尺的***小分度值為1mm, 人眼能夠判別的***小液位變化為分度值的1/5, 即0.2mm, 則檢尺的誤差為:
在檢尺過程中, 不確定度因素主要有以下三個(gè)方面。
(1) 取樣油品密度測量, 密度計(jì)***小分度值為0.5kg/m3, 其不確定度為:Ua=0.05。
(2) 取樣油品溫度測量, 溫度計(jì)準(zhǔn)***小分度值為0.2℃, 其不確定度為:Ub=0.02。
(3) 儲罐液位測量, 量油尺***小分度值為1mm, 其不確定度為:Uc=0.1。
三個(gè)不確定度相互獨(dú)立, 則檢尺總體標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
, 取包含因子k=2, 擴(kuò)展不確定度為:
3、流量計(jì)小流量運(yùn)行分析：
在管線存油排放開始前, 流量計(jì)示數(shù)為1306593.218, 排放結(jié)束后, 流量計(jì)示數(shù)為1306650.804, 流量計(jì)顯示管線存油排放總量為57.586t。
在排放開始后, 管道內(nèi)壓力不斷減少, 油品中溶解的氣體[4]出現(xiàn)部分揮發(fā), 但只會在聚集在油尾經(jīng)過的管線的B、D處 (圖1) 。進(jìn)站管道為管線較低點(diǎn), 且由于進(jìn)站彎頭的作用, 流量計(jì)比彎頭前管道高約2m, 流經(jīng)流量計(jì)的油品所含氣體仍然較少, 流量計(jì)很少出現(xiàn)氣體報(bào)警。
當(dāng)出現(xiàn)小流量報(bào)警時(shí)結(jié)束排放, 小流量切除持續(xù)時(shí)間為5min, 產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的量為0.5×5/60=0.04m3, 占流量計(jì)顯示排油總量的比例為:0.04/68.276=0.05%。
小流量切除時(shí)***大誤差為:
下限運(yùn)行時(shí)誤差等級[5]為流量計(jì)準(zhǔn)確度等級的2倍, 下限運(yùn)行時(shí)的***大誤差為:
則排油質(zhì)量流量計(jì)總體誤差為:
比較式 (1) 與式 (5) 誤差可知, 質(zhì)量流量計(jì)下限運(yùn)行時(shí), 誤差仍然優(yōu)于人工上罐取樣、檢尺方式。
4、結(jié)語：
管輸成品油質(zhì)量流量計(jì)下限運(yùn)行時(shí)計(jì)量誤差仍然優(yōu)于人工檢尺、取樣的靜態(tài)計(jì)量方式, 因此, 采用質(zhì)量流量計(jì)來進(jìn)行計(jì)量和交接。