影響原油流量計量表誤差的溫度因素

發(fā)布：2018-12-18 | 點擊：人次

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原油流量計的計量誤差產(chǎn)生的原因有很多，文獻對原油流量計誤差產(chǎn)生原因做出了自己的分析，主要原因是由于所計量的油品性質與原油流量計標定流量所用液體性質有很大差別，同時外界環(huán)境的溫度也會影響流量計的計量精度。

京唐輸油處所輸送和計量的油品種類繁多，油品物性尤其是粘度相差巨大，粘度對計量精度影響比較大。而且此輸油處的輸油任務繁重，輸油切換頻繁，來不及對每一種油品都進行標定。因此，當前后兩次計量的油品性質相差很大，或者周圍環(huán)境溫度出現(xiàn)較大變動時，原油流量計出現(xiàn)很大的計量誤差。由于此輸油處流量計只是在油品變換和環(huán)境溫度變化較大時，計量才會出現(xiàn)很大的誤差，因此，在如此短的時間段內，原油流量計內部不可能出現(xiàn)類似結蠟這種需要長時間才能締結粘附在內壁的情況。

本文通過實驗，選出代表性的油品，對比油品粘度和環(huán)境溫度兩個因素，得到兩種因素對原油流量計計量精度的影響程度。

1、實驗方法

1.1實驗內容

建立一套室內環(huán)道，模擬現(xiàn)場原油流量計計量油品的流程。控制油品溫度和原油流量計的環(huán)境溫度，用原油流量計計量在不同油溫和環(huán)境溫度下油品的流量，并與標準流量計的示數(shù)相比較。采用統(tǒng)計學中多因素方差分析的方法，對油品粘度和環(huán)境溫度兩個因素進行方差分析，進而研究油品粘度和環(huán)境溫度對原油流量計計量誤差的影響。zui后得到在油品計量時對計量結果影響的主要因素，并給出應對措施。

1.2實驗油品的選擇

此輸油處所輸送的原油種類很多，性質相差很大，主要有以下幾種:杰諾、普魯托尼、卡賓達、艾斯希德爾、黑獅、曼吉、渤南、芒都、阿曼、沙輕、烏拉爾、榮卡多等等。實驗室進行實驗時，通過原油性質的對比，選用合適的、具有代表性的原油進行實驗。

上述各類油品中，后五種油品(芒都、阿曼、沙輕、烏拉爾、榮卡多)的析蠟點在15～20℃之間，凝點在-5℃以下，凝點較低;黑獅、曼吉、渤南，此三類油品凝點在15～30℃之間，凝點較高，一般容易發(fā)生凝管事故;杰諾、普魯托尼、卡賓達、艾斯希德爾，這四類原油的析蠟點在25～30℃之間，凝點均為10℃左右。為滿足實驗要求，對于不同性質的原油有充分的對比性，采用兩種性質差別較大的普魯托尼原油和沙輕原油作為實驗油品進行實驗。

實驗所用油品的部分物性參數(shù)如表1。

油品凝點/℃5℃粘度/Pa·s析蠟點/℃

沙輕＜－200.013＜10

普魯托尼100.19525

1.3實驗裝置及測試方法

(1)實驗裝置

圖1是實驗環(huán)道的流程圖，各部分裝置如圖1所示。為模擬現(xiàn)場輸油流程，用熱電阻和冷卻換熱管調節(jié)油品溫度，通過恒溫控制裝置調節(jié)實驗原油流量計的環(huán)境溫度。通過油泵增壓提速，由回路和閥門1、閥門2和閥門3控制管道內油流速度。實驗過程中控制油品流速和實驗溫度，記錄實驗原油流量計和對比的標準流量計的讀數(shù)。

(2)測試方法

首先采用實驗選取的普魯托尼這一代表性油品，通過溫度控制，對比油品溫度和流量計的環(huán)境溫度對計量的影響。

實驗方法如下:

將足量的普魯托尼油品倒入油槽中，并開啟油泵使之充滿整個環(huán)道。開啟加熱電阻和攪拌器，通過熱電偶、繼電器等溫控系統(tǒng)，始終保持通過標準流量計的油品溫度保持在結蠟點以上并恒定溫度。通過室溫控制，保持標準流量計的環(huán)境溫度維持較高溫度不變。

開啟冷卻裝置，通過冷卻換熱管將溫度較高的原油降至實驗溫度，然后流經(jīng)實驗原油流量計。同時開啟恒低溫水浴，控制實驗原油流量計的環(huán)境溫度。

通過上述控制，標準流量計的通過油溫和環(huán)境溫度保持恒定，實驗原油流量計的通過油溫和環(huán)境溫度可以按照要求進行調節(jié)。經(jīng)過一段時間的運行穩(wěn)定后，分別記錄兩流量計顯示的累積流量，以及兩流量計的通過油溫和環(huán)境溫度。

將實驗油品更換為沙輕原油，用同樣的方法測量沙輕原油在不同油溫和原油流量計環(huán)境溫度下的計量誤差，實驗方法同上。

為了排除結蠟的影響，在每一次實驗后，都會先將油溫升高到析蠟點以上，同時關閉所有的冷卻裝置，用熱油在環(huán)道內沖洗，以消除可能存在的結蠟。沖洗過程中每30min記錄一次流量，如果流量穩(wěn)定則說明沒有結蠟，則沖洗完畢。

2、實驗結果與討論

兩種油品的實驗中，在各個溫度條件下，標準流量計的流量基本維持在18.21m3/h不變。普魯托尼和沙輕油品在實驗原油流量計的不同油溫和環(huán)境溫度下的流量計量數(shù)據(jù)見表2、表3。

2.1油品溫度的影響

由普魯托尼和沙輕原油的流量計量數(shù)據(jù)可以看到，兩種性質相差很大的原油，在實驗過程中呈現(xiàn)出的規(guī)律是一樣的。隨著油品溫度降低，流量逐漸增大，計量誤差向正方向移動，如圖2所示。但是兩種油品計量結果的增大速率，以及誤差由正變負的溫度有所不同。

圖2(a)中可以看出，普魯托尼原油流量計量

誤差基本為正，由于每條誤差曲線都是隨著油溫的上升呈現(xiàn)下降趨勢，因此，肯定會在一定的環(huán)境溫度下，隨著油溫的上升，計量誤差逐漸由正向零靠近。

例如，在油溫20℃、環(huán)境溫度4℃，或者油溫17℃、環(huán)境溫度15℃時，計量誤差為零。

圖2(b)中可以看出，沙輕原油的流量計量誤差基本為負，同樣可以得到，在一定的環(huán)境溫度下，隨著油溫的下降，計量誤差由負逐漸向正方向靠近，在某一油溫下誤差為零。

2.2環(huán)境溫度的影響

從表2、表3中計量結果可知，相同的油溫條件下，隨著環(huán)境溫度的降低，流量計量結果增大。計量誤差曲線如圖3所示。

隨著環(huán)境溫度的升高，普魯托尼原油計量誤差由正向負移動，逐漸降低。油溫確定時，在某環(huán)境溫度處，計量誤差為零。沙輕原油的計量誤差基本為負，隨著環(huán)境溫度的下降，計量誤差向正方向移動，同樣在某一油溫和環(huán)境溫度下，計量誤差可為零。

此外，原油流量計環(huán)境溫度下降，流量計內壁溫降低，靠近內壁的原油粘度升高，在流量計內壁附有一層黏油，流量計漏流量降低，誤差向正方向移動。

以上的誤差變化原因，可以從圖4兩種原油的粘溫特性曲線中看出。

油品溫度在20℃降至5℃時，普魯托尼原油粘度由40mPa·s升至大于100mPa·s，沙輕原油粘度基本維持在15mPa·s以下。粘度越大，通過實驗原油流量計的漏流量越小，誤差向正方向移動;反之，粘度小時，漏流量大，誤差向負方向移動。

實驗中的計量時間相對較短，流量計在短時間內不可能在內壁結蠟，但是隨著油溫和環(huán)境溫度變化，流量計計量出現(xiàn)或正或負的誤差，說明流量計計量誤差的根本原因是油品粘度的劇烈變化，導致流量計漏流量的變化，以及內壁黏油引起的計量誤差。

實驗結果顯示，普魯托尼原油在油溫20℃、環(huán)境溫度4℃左右(或者油溫17℃、環(huán)境溫度15℃)時的計量結果與標準流量計的zui為接近。沙輕原油在油溫10～15℃、環(huán)境溫度－5～－10℃時的計量結果與標準流量計的結果zui為接近。由上分析可知，環(huán)境溫度和油品溫度這兩個因素共同影響著原油粘度這個參數(shù)，因此，每一種油品有其自身的zui佳計量粘度范圍，在這個粘度范圍內，流量計的計量相對穩(wěn)定，誤差變化不是很大，計量結果有很高的可靠性。

2.3驗證實驗

為了驗證以上分析，將沙輕和普魯托尼油品按照一定比例混合，記錄不同混油情況下原油流量計的流量示數(shù)。流經(jīng)實驗原油流量計和標準流量計的油溫和環(huán)境溫度均相同，分別為20℃和15℃。不同混油比例下的流量計計量實驗數(shù)據(jù)如表4。

同時測量不同混油比下混油的粘度，繪制粘溫曲線，如圖5所示。

從表4實驗數(shù)據(jù)可知:計量誤差均為負，但隨著混油中普魯托尼比例升高，計量誤差減小。對比圖5中混油粘溫曲線可知:在實驗油溫20℃條件下，混油粘度均在20mPa·s以下，混油中普魯托尼比例越大，油品粘度越高。

將上述計量誤差與混油粘度之間的關系繪制成曲線，如圖6所示。

由圖6可知，由于油品粘度較小(小于20mPa·s)，原油流量計漏流量比較大，因此計量誤差基本為負。同時可以看到，隨著油品粘度的增加，計量誤差逐漸向正方向靠近?？梢灶A測，在某一油品粘度處，計量誤差為零。

結論

(1)油品溫度和環(huán)境溫度這兩個因素都會對流量計量的結果產(chǎn)生影響。油品溫度的不同引起油品粘度的變化，環(huán)境溫度的不同引起原油流量計內壁黏油的形成，兩個因素同時影響原油流量計的漏流量。而流量計計量誤差的根本原因是油品粘度的劇烈變化。

(2)每一種油品有其自身的zui佳計量溫度范圍，這個溫度范圍對應著zui佳的粘度范圍。在此范圍內，流量計的計量相對穩(wěn)定，誤差變化不是很大，計量結果有很高的可靠性。因此，對于所輸送的各類油品應該建立粘度－誤差數(shù)據(jù)庫，以便對油品計量結果進行校對。

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