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一、溫度變化對(duì)原油黏度和結(jié)蠟性能的影響

1.溫度變化時(shí)，原油的黏度會(huì)隨之改變

圖1  某公司原油黏度隨溫度變化圖

圖1為某公司原油黏度隨溫度的變化圖，從圖中可以看出，溫度對(duì)原油黏度影響很大:溫度升高，黏度降低，管道的壓損降低，使得流量計(jì)的漏失量減小，流量計(jì)的誤差特性曲線向正方向移動(dòng)。

2.溫度變化對(duì)原油結(jié)蠟的影響

　　由于原油中含有一定的石蠟，當(dāng)原油溫度低于原油的析蠟點(diǎn)時(shí)，石蠟便會(huì)析出，流量計(jì)內(nèi)壁會(huì)有一層積蠟，從而導(dǎo)致流量計(jì)腔體的體積略微減少，流量計(jì)誤差特性曲線上移。此外，結(jié)蠟會(huì)使轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的間隙變小，正常的漏失量會(huì)有所降低，同樣會(huì)使誤差特性曲線上移。

　　筆者對(duì)勝利油田某采油廠集輸大隊(duì)的一臺(tái)流量計(jì)在不同的溫度下進(jìn)行了檢定，檢定溫度分別為44℃和55℃，分析流量計(jì)的誤差特性曲線，如圖2所示。從圖2可以看出，隨著溫度的升高，流量計(jì)的特性曲線向正方向移動(dòng)，在相同的流量下，該流量計(jì)溫度增加10℃，其誤差變化為0.05%。

圖2  不同溫度下流量計(jì)特性曲線

二、環(huán)境溫度對(duì)體積管的影響

　　體積管兩個(gè)檢測開關(guān)之間的容積是標(biāo)準(zhǔn)容積，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容積是經(jīng)過精確檢定后確定的。檢定流量計(jì)時(shí)，經(jīng)過流量計(jì)計(jì)量的液體全部通過標(biāo)準(zhǔn)體積管，推動(dòng)位移器在標(biāo)準(zhǔn)體積管內(nèi)沿液體流動(dòng)的方向向前運(yùn)動(dòng)。到達(dá)第一個(gè)開關(guān)時(shí)(基準(zhǔn)管進(jìn)口)，檢測開關(guān)發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)電子脈沖計(jì)數(shù)器，開始記錄被檢流量計(jì)發(fā)出的脈沖信號(hào)。當(dāng)位移器到達(dá)第二個(gè)檢測開關(guān)時(shí)(基準(zhǔn)管出口)，檢測開關(guān)又發(fā)出信號(hào)使電子脈沖計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)器所計(jì)的脈沖數(shù)即為檢定過程中流過流量計(jì)的體積量，將此量與標(biāo)準(zhǔn)體積管經(jīng)過溫度和壓力修正后的容積值相比較，即可得流量計(jì)的誤差。體積管作為流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具，如果體積管產(chǎn)生系統(tǒng)誤差就會(huì)傳遞給流量計(jì)，影響交接的計(jì)量準(zhǔn)確性。

　　體積管檢定容積式流量的計(jì)算步驟為:

　　計(jì)算檢定時(shí)測得的體積管處液體的實(shí)際體積，計(jì)算公式如式(1)所示。

式中:Vs——體積管的標(biāo)準(zhǔn)體積，L；Ps——體積管內(nèi)液體表壓力平均值，Pa；D——體積管內(nèi)徑，mm；e——體積管壁厚，mm；Es——體積管材料的彈性模量，Pa；βs——體積管的體膨脹系數(shù)，℃-1；ts——體積管內(nèi)液體的平均溫度，℃。

　　把體積管的體積修正到流量計(jì)條件下的累積流量實(shí)際值的計(jì)算公式為

　　式中:(VCF20)s——體積管處溫度下原油的體積修正系數(shù)；(VCF20)m——流量計(jì)處溫度下原油的體積修正系數(shù)；k——液體的壓縮系數(shù)，Pa-1。

　　流量計(jì)的誤差公式為

　　Em=(Q-Qs)/Qs×100%   (3)

　　從式(1)和式(2)中可以看出，當(dāng)體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積Vs發(fā)生變化時(shí)，流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)值Qs也隨之變化，進(jìn)而流量計(jì)的示值誤差也會(huì)變化。所以，體積管標(biāo)準(zhǔn)容積值的準(zhǔn)確可靠是進(jìn)行流量計(jì)檢定的基礎(chǔ)。

　　目前，大多數(shù)體積管在不進(jìn)行檢定時(shí)都將其作為輸油管道使用。而勝利油田原油的含蠟量在15%左右，含蠟量較高，析蠟點(diǎn)在40℃左右，外輸原油的溫度也在40℃左右，所以體積管標(biāo)準(zhǔn)段容易結(jié)蠟，使得體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積值減小。

　　筆者對(duì)東營市某原油庫內(nèi)的5臺(tái)原油交接流量計(jì)，在體積管是否伴熱的兩種條件下進(jìn)行了檢定，檢定結(jié)果如表1所示。其中，檢定流量為400m3/h，流量計(jì)誤差偏差的計(jì)算方法為:伴熱后流量計(jì)誤差伴熱前流量計(jì)誤差。體積管伴熱溫度為50℃。

表1  2018年9月體積管伴熱前后流量計(jì)檢定數(shù)據(jù)

　　從表1可以看出，2018年9月份5臺(tái)流量計(jì)在體積管伴熱前，流量計(jì)的誤差都為負(fù)誤差，伴熱之后流量計(jì)的誤差向正方向偏移。1#流量計(jì)在體積管伴熱前后的誤差偏差為0.095%，2#流量計(jì)為0.120%，3#流量計(jì)為0.081%， 4#流量計(jì)為0.096%， 5#流量計(jì)為0.096%；5臺(tái)流量計(jì)的誤差平均偏差為0.098 %。

　　通過表1可以看出，這5臺(tái)流量計(jì)在體積管伴熱前進(jìn)行檢定，流量計(jì)的誤差都為負(fù)誤差，體積管伴熱后流量計(jì)的誤差曲線向正方向移動(dòng)。造成這種偏差的原因有:(1)體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的結(jié)蠟；(2)體積管伴熱前后原油的溫度有一定的變化，但主要影響因素為體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段結(jié)蠟造成的影響。假設(shè)某原油庫每天輸油1000m3，如果體積管不伴熱，則該原油庫每天要虧損0.82m3原油，造成原油庫的經(jīng)濟(jì)損失。

三、改進(jìn)措施　

　　1.流量計(jì)實(shí)際使用溫度要與流量計(jì)檢定溫度盡量保持或接近一致，減少由溫度差異帶給流量計(jì)的誤差，有條件的單位應(yīng)盡量實(shí)行在線檢定。

　　2.計(jì)量人員應(yīng)及時(shí)監(jiān)控原油溫度，當(dāng)原油溫度發(fā)生較大變化時(shí)，應(yīng)對(duì)流量計(jì)的誤差進(jìn)行調(diào)整，減小誤差，避免經(jīng)濟(jì)損失。

　　3.對(duì)體積管進(jìn)行伴熱保溫，確保其伴熱效果，使管壁溫度高于原油的析蠟點(diǎn)，防止體積管標(biāo)準(zhǔn)段上的蠟沉積。

　　4.冬季由于環(huán)境溫度較低，在體積管伴熱的同時(shí)，應(yīng)在流量計(jì)的檢定前增加投球次數(shù)，利用標(biāo)準(zhǔn)球的過盈量，把標(biāo)準(zhǔn)管段的結(jié)蠟盡量沖掉，使流量計(jì)發(fā)出的脈沖數(shù)趨于穩(wěn)定，確保計(jì)量的準(zhǔn)確性。