海洋石油平臺(tái)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(dá)到石油處理的目的，測(cè)量化學(xué)藥劑的加入量使用的流量計(jì)主要是容積式流量計(jì)和浮子流量計(jì)。中國(guó)海洋石油總公司計(jì)量檢測(cè)中心檢定這些高粘度微小流量計(jì)所使用的裝置是靜態(tài)質(zhì)量法微小流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。在檢定高粘度容積式流量計(jì)時(shí)，針對(duì)高粘度介質(zhì)的選擇、高粘度介質(zhì)的掛壁量、被檢表的計(jì)數(shù)影響、密度測(cè)量的影響逐個(gè)進(jìn)行了研究分析與實(shí)驗(yàn)。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(jì)檢定規(guī)程《JJG667 － 2010》得出了容積式流量計(jì)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(jì)在海洋石油采油平臺(tái)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(duì)于石油的處理起著關(guān)鍵性作用，液體容積式微小流量計(jì)主要是測(cè)量化學(xué)藥劑的加入量。中國(guó)海洋石油總公司計(jì)量檢測(cè)中心承擔(dān)了此類流量計(jì)的檢定工作。此研究主要是根據(jù)液體容積式流量計(jì)檢定規(guī)程《JJG667 － 2010》的具體要求及相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行的，針對(duì)高粘度介質(zhì)的選擇、高粘度介質(zhì)的掛壁量、被檢表的計(jì)數(shù)影響、密度測(cè)量等會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響因素進(jìn)行分析控制使測(cè)量結(jié)果更加符合規(guī)程要求更加嚴(yán)謹(jǐn)。

2.檢定裝置介紹

中國(guó)海洋石油總公司計(jì)量檢測(cè)中心擁有一套靜態(tài)質(zhì)量法液體微小流量標(biāo)準(zhǔn)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(jì)時(shí)具有同步拍照功能，可以記錄單次測(cè)量時(shí)間段內(nèi)被檢流量計(jì)開始及結(jié)束時(shí)的累計(jì)體積量從而可以計(jì)算出單次測(cè)量時(shí)間段內(nèi)被檢流量計(jì)的累計(jì)體積量。

3.被檢流量計(jì)介紹

主要檢定容積式流量計(jì)和浮子流量計(jì)，這里只介紹容積式流量計(jì)。其流量范圍大多為( 0. 5 ～ 100) L /h，精度等級(jí)為 1. 0 級(jí)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(shí)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(yǔ)

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

4. 1. 2 計(jì)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(biāo)準(zhǔn)裝置檢定流量計(jì)時(shí)，這里定義掛壁量為單次測(cè)量結(jié)束時(shí)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(shí)的稱重量之差。

4. 2 測(cè)量模型

用靜態(tài)質(zhì)量法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定容積式流量計(jì)時(shí)，誤差公式為:

式中: Qm —被檢流量計(jì)累計(jì)示值，L;s —流量計(jì)處的累計(jì)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(jì)都是高粘度流量計(jì)，粘度范圍一般為( 100 ～ 500) mPa·s。根據(jù)容積式流量計(jì)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(jìn)行多次試驗(yàn)，最終選擇了三甘醇作為檢定用介質(zhì)，原因有三: ( 1) 價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛; ( 2) 無色無臭、微毒對(duì)眼睛及皮膚無刺激性，安全環(huán)保; ( 3) 溫度低于 20  時(shí)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(jì)要求。

4. 4消除被檢流量計(jì)計(jì)數(shù)引入的影響

根據(jù)容積式流量計(jì)檢定規(guī)程《JJG667 － 2010 》中7. 1. 2 的規(guī)定，容積式流量計(jì)在檢定過程中需要考慮被檢流量計(jì)計(jì)數(shù)引入的不確定度對(duì)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)裝置單次測(cè)量的最小體積量 V。

計(jì)數(shù)引入的不確定度，按矩形分布估計(jì)，其標(biāo)準(zhǔn)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(huì)影響測(cè)量模型中的 Q_s ，因此在測(cè)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(jì)最大示值誤差的 1 /10 時(shí)可以忽略不計(jì)，那么裝置單次測(cè)量的最小體積量:

式中: m —掛壁量，kg;

s —測(cè)量介質(zhì)密度，kg /m3 ;

a —檢定時(shí)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(tái)位處的介質(zhì)掛壁量也有所不同。因此，在檢定時(shí)需測(cè)量該溫度下該檢定臺(tái)位的掛壁量以便計(jì)算 V0 值。

得到 V0 和 V 后選取較大值作為單次測(cè)量的最小體積量。

4. 6 消除密度測(cè)量帶來的影響密度計(jì)測(cè)量密度值引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度，由高精度數(shù)字密度計(jì)證書可知

 為環(huán)境溫度時(shí)測(cè)得的高粘度介質(zhì)的密度值為 1. 127g / cm3 。因此，對(duì)于 1. 0 級(jí)及以下的被檢流量計(jì)來說密度計(jì)測(cè)量密度值引入的影響可以忽略不計(jì)。

4. 7 檢定過程整個(gè)檢定過程遵循液體容積式流量計(jì)檢定規(guī)程

《JJG667 － 2010》中的相關(guān)條款，測(cè)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(cè)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(cè)量的體積量不夠可以適當(dāng)增加檢定時(shí)間。從經(jīng)濟(jì)性和效率方面考慮，檢定時(shí)間夠用就好以免造成人力物力上的不必要浪費(fèi)。

5.結(jié)論

在實(shí)際檢定高粘度容積式流量計(jì)的過程中我們發(fā)現(xiàn)，如果不能保證單次測(cè)量量測(cè)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(cè)量量。通過研究分析以及實(shí)驗(yàn)我們得到了相關(guān)的計(jì)算公式，量化了檢定規(guī)程中未細(xì)化或者是不好細(xì)化的條款。

在整個(gè)檢定過程中還應(yīng)注意三點(diǎn): ( 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(shí)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(dòng)，以免對(duì)電子秤產(chǎn)生不必要的影響。