质量流量计原油贸易计量的性能测试研究

为了验证质量流量计用于原油贸易计量的可行性，调研了可用于液态烃贸易计量的质量流量计，利用实验室检定装置对 CMF300型质量流量计进行了以水、原油和柴油为介质的变黏度性能测试，对其用于原油计量的案例进行了分析。试验结果表明，该型流量计在不同的黏度介质测试中具有较好的重复性和线性度。在大庆石化炼厂的现场应用中，与腰轮流量计 2006 年全年的计量比对结果是相对误差-0.067%，基本具备原油贸易交接计量的性能要求。

质量流量计自台面世至今已有 40 年的发展历程。随着现代电子测量技术的迅速发展，基于科里奥利原理的质量流量计（以下简称质量流量计）在传感器材料结构、电子组件和计量软件等方面都取得了很大的进步。当前质量流量计的主要特点包括：适应介质范围宽，可以实现从液化石油气到高黏度重油等多种介质的准确测量；测量精度高，液体质量测量准确度优于±0.2%，气体质量流量的测量准确度可达到±0.35%；测量参数多，可同时测量流量、密度、温度等；具备了免调零功能，实现了零点漂移自动修正。

近 20 年来，质量流量计在成品油贸易计量，特别是在质量交接计量站和过程控制计量方面得到广泛应用，但原油贸易计量中的应用还很少。目前能够满足液态烃贸易交接计量要求的质量流量计如表 1所示。

由表 1可知，可用于液态烃（成品油）贸易计量的质量流量计生产厂家主要有 Emerson、Endress & Hauser （E+H）、ABB、Krohne。虽然产品型号较多，但原油介质状况较成品油复杂，温度、黏度等对质量流量计计量准确度的影响尚不清楚，为了测试质量流量计用于原油贸易计量的可行性，本研究选择一台技术较为成熟、市场占有率较高的质量流量计对其进行性能检定测试。

1.性能测试方法

选用一台配 2400S型变送器的 CMF300/DN80质量流量计（以下简称 CMF300）进行测试，其***大流量 272 t/h，准确度±0.05%，重复性 0.025%，温度测量准确度±1±0.5%×读数(℃)，密度测量准确度±0.2 kg/m3。为检验质量流量计在以水为介质和以黏度不同的原油、柴油为介质时的计量性能差异，先以水为介质对 CMF300 型质量流量计进行基础检定测试，再以原油、柴油为介质进行性能检定测试。测试标准装置性能参数如表 2所示。

2.测试过程与结果

首先按照检定规程，进行以水为介质的基本性能测试，测试方法为静态容积法配化验密度法，装置系统误差为 0.05%，测试流量点共 6个，（装置***大流通能力）依次为 190、136、54.4、27.2 和 13.6 t/h，***后回到 190 t/h，每个流量点测 7 次，测试结果如表 3所示。

在以水为介质的检定测试中，CMF300 表现出了良好的重复性和线性度，但是在原油计量中，介质黏度对其计量准确度影响较大。为了测试介质黏度对 CMF300 计量性能的影响，分别以原油和柴油为介质，对其进行了检定测试。

原油检定测试采用体积管法配化验密度法，柴油检定方法为体积管法配在线密度计法，装置系统误差均为 0.05%。根据装置的检定能力，原油及柴油中检定流量点均为 5个，从大流量点依次检到小流量点，然后再返回***大流量点复检，每个流量点检3次。检定原油温度为56 ℃，密度约为852.2kg/m3，黏度约为39.78 mm2/s；检定柴油密度约为812 kg/m3，黏度约为 5.95 mm2/s，原油、柴油体积管测试结果见表 4。

水、原油、柴油性能测试结果曲线如图 1 所示。

测试结果显示，CMF300 在以水、柴油、原油为介质的多黏度测试中，重复性均不大于 0.03%，单介质具有较好的线性度，除了原油测试中流量小于 26 t/h 以外，测试误差均在±0.15%范围内。考虑到不同装置间的系统误差影响，CMF300 在检定测试过程中显示出较好的计量准确度和介质适应性，满足原油贸易计量的准确度要求。

3.现场应用案例

大庆石化炼厂是一家年处理原油 600×104 t以上的大型炼油化工企业，在原油进厂后的过程控制到成品油出厂等各生产环节，都广泛采用了质量流量计进行计量。63/1计量站是该厂的原油进厂计量站，负责接收来自大庆油田东外输站和北油库的原油，站内采用 3 台上海自动化仪表九厂生产的DN300 腰轮流量计进行原油计量，每 8 h 化验一次密度和含水。原油进厂后分别进入 9号、10号储油缓冲罐，再由 7 台 DN80 CMF300M356SN 型质量流量计进行配输计量后分别进入 1 号和 2 号常减压装置，其中 1 号常减压装置所进原油由 3 台质量流量计计量，2 号常减压装置所进原油由 4 台质量流量计计量，进厂配输工艺流程见图 2。

由原油进厂工艺流程可知，3 台腰轮流量计计量的原油进厂总量应与 7台质量流量计配输的原油总量加上 9 号、10 号两个储罐的剩余油量之和相等。该厂 2006年接收配输原油数据见表 5，由于油罐液位检尺不严格，单季度计量误差受油罐液位测量影响较大，但长期累计误差受油罐液位测量影响很小，可以忽略不计。

由表 5可知，2006年季度原油进厂配输差量误差***大为-0.200%，***小为 0.008%，全年累计差量为-4210.4 t，相对误差仅为-0.067%。

4.结语

对CMF300 型质量流量计的实验室检定测试及现场应用的调查研究表明，该质量流量计具有较好的计量准确度，在不同的黏度介质测试中具有较好的重复性和线性度，在大庆石化炼厂的现场应用中与腰轮流量计 2006 年全年的计量比对的相对误差为-0.067%，基本具备原油贸易交接计量的性能要求。但是，由于质量流量计技术含量较高，生产工艺复杂，生产厂家较多，各厂家产品质量、测量形式、型号参数不尽相同，所以不同厂家生产的不同型号的质量流量计的计量性能也不尽相同。

另外，质量流量计对于安装、使用、维护的要求较高，正确的安装，减小管线应力，保持背压，及时维护及正确使用也是保持原油准确计量的重要因素。