管输成品油质量流量计下限运行不确定因素分析

摘要：在成品油计量站场设备维修等过程中, 会出现质量流量计下限运行工况, 本文对其小流量运行时的计量结果进行分析, 并与人工储罐检尺计量结果进行对比。

  管输成品油所用质量流量计称作科里奥利质量流量计, 其结构主体是两根振动方向相反的U形管。当流体经过振动管时对管子产生与其流动方向垂直的反作用力, 导致U形管的振动出现相位差, 相位差与流体质量流量的大小成正比, 通过电路检测出相位差, 经计算机运算即可直接得出流体的质量。对比通过储罐取样、检尺的手工计算流体质量的方式, 该质量流量计具有准确度高、重复性好、自动化程度高等优势。其主要缺点是流体中气体[1]含量会影响测量准确度、流量过低[2]时容易产生零点漂移。

  西部管道某成品油分输站分输支线长2.34km, 管径Φ219.1×5.6mm, 计算所得管容为79.5m3。所用成品油质量流量计型号为CMF-400M, 运行量程为50~200t/h, 精度为0.2%。管线的高程变化情况如图1所示。

图1%%分输支线高程变化Fig.1 Height change of branch pipeline

  由于进站阀门执行机构存在渗漏, 需要在分输支线管线存油泄放至油库储罐后才能开展阀门更换作业。在管线存油泄放过程中, 由于担心管线高程差的起伏造成油品中气体含量超标、泄放流量小超出50t/h下限运行等, 采用油品进罐后取样、检尺的交接方式。

  管线存油排放持续时间为7.6h, 理论平均流量为79.5m3/7.6h=10.5m3/h, 开始排放时密度计显示***大流量为47.5m3/h, 油品密度约为830826.5kg/m3, 则流量计全程在下限运行。在管线存油排放过程中, 流量计未出现驱动增益超限报警 (由油品中气液两相超标引起) , 零点过高报警[3] (小流量切除点设定为0.5m3/h, 持续5min后停止排放) 等。

  根据油品静态计量要求, 上罐取样、检尺测得储罐液位变化为10.7mm, 油品平均密度为826.5kg/m3, 排放体积为68.237m3, 经过修正计算所得管线存油排放总量为56.402t。

  由于检尺过程中液位变化不大, 误差的主要来源于检尺高度的变化, 量油尺的***小分度值为1mm, 人眼能够判别的***小液位变化为分度值的1/5, 即0.2mm, 则检尺的误差为:

  在检尺过程中, 不确定度因素主要有以下三个方面。

  (1) 取样油品密度测量, 密度计***小分度值为0.5kg/m3, 其不确定度为:Ua=0.05。

  (2) 取样油品温度测量, 温度计准***小分度值为0.2℃, 其不确定度为:Ub=0.02。

  (3) 储罐液位测量, 量油尺***小分度值为1mm, 其不确定度为:Uc=0.1。

  三个不确定度相互独立, 则检尺总体标准不确定度为:, 取包含因子k=2, 扩展不确定度为:

  在管线存油排放开始前, 流量计示数为1306593.218, 排放结束后, 流量计示数为1306650.804, 流量计显示管线存油排放总量为57.586t。

  在排放开始后, 管道内压力不断减少, 油品中溶解的气体[4]出现部分挥发, 但只会在聚集在油尾经过的管线的B、D处 (图1) 。进站管道为管线较低点, 且由于进站弯头的作用, 流量计比弯头前管道高约2m, 流经流量计的油品所含气体仍然较少, 流量计很少出现气体报警。

  当出现小流量报警时结束排放, 小流量切除持续时间为5min, 产生零点漂移的量为0.5×5/60=0.04m3, 占流量计显示排油总量的比例为:0.04/68.276=0.05%。

  小流量切除时***大误差为:

  下限运行时误差等级[5]为流量计准确度等级的2倍, 下限运行时的***大误差为:

  则排油质量流量计总体误差为:

  比较式 (1) 与式 (5) 误差可知, 质量流量计下限运行时, 误差仍然优于人工上罐取样、检尺方式。

  管输成品油质量流量计下限运行时计量误差仍然优于人工检尺、取样的静态计量方式, 因此, 采用质量流量计来进行计量和交接。