原油计量中的综合应用技术

原油计量中的综合应用技术
董仲芸
【摘要】This article briefly introduces the comprehensive utilization of multi channel ultrasonic flowmeter,densitometer and online moisture analyzer while transporting crude oil by heavy calibre pipe like DN600 in Yongping Oil Refinery,and analyzes the advantage of eliminating metering fault by comparison with the regular measurement method.% 本文简要介绍了延长石油(集团)有限责任公司永坪炼油厂在原油接收中,DN600以上大口径管道原油输送计量时综合应用多声道流量计、在线密度计及在线含水分析仪的技术条件,并与常规计量方法进行对比,分析了减少计量误差方面的优势。

【期刊名称】《仪器仪表用户》
【年(卷),期】2013(000)001
【总页数】2页(P56-57)
【关键词】多声道流量计;密度计;含水分析仪;综合应用
【作者】董仲芸
【作者单位】陕西延长石油集团有限责任公司永坪炼油厂电仪科，延安717208【正文语种】中文
【中图分类】TE967
0 引言
随着延长石油企业改革的不断深入，永坪炼油厂实行以集输站为单元进行原油接收，以含水不大于0.5%的原油(称净化油)为原料进行石油炼化深加工。

外来净化原油
主要由管输公司的油库提供，输送过程中对原油计量的准确性提出了更高要求；这些计量数据直接关系企业的经济效益，因此各单位对原油计量都十分重视。

原油计量按计量方式可划分为在线连续计量和离线间歇计量；按使用计量设备可划分为仪表计量和非仪表计量。

仪表计量一般采用流量计等进行在线连续测量，非仪表计量主要采用大罐检尺、计量车等[1]。

本文重点对低含水原油(小于5%)计量下综合应用多声道超声波流量计、密度计及在线含水分析仪的技术进行讨论。

1 常用原油流量计的原理
目前延长石油集团在原油交接上以大罐检尺为准，而常见的原油流量计主要有腰轮流量计、刮板流量计及双转子流量计三种，它们均属于容积式流量计，工作原理基本相同，是一种体积流量。

在此以腰轮流量计为例介绍其原理。

流体由入口流入时，以静压P1均匀地作用在A转子上，A转子因力矩平衡而不转动，而B转子在流体作用下仅一面受力，因
此产生一转动力矩而转动，同时带动固定在同一轴上的驱动齿轮旋转。

通过驱动齿轮的啮合关系，A转子按箭头所示方向旋转，此时如图1中b阴影部分所示的流
体送至出口。

随着转子位置的变化，转子B上力矩逐渐减弱，而转子A上产生并
逐渐加大转动力矩。

当两转子都旋转900达到c位置时，A转子产生的转动力矩
最大，B转子上则无转矩。

这样，两个驱动齿轮相互改变主从关系，两转子交替地把经计量室计量的流体连续不断地从流量计入口排到出口，达到计量目的。

转子每旋转一周，向出口送出4倍计量室的体积量[2]。

因此，只要测得由转子与流量计
壳体所构成的计量室的容积，测量转子的旋转次数，就可以得到累积流量。

排出的流体总量为：
式中：Q为总体积量，k为转子旋转一周所形成的计量腔个数，v为单个计量腔容积，n为为转子旋转的次数。

图1 腰轮流量计工作原理示意图
这类计量仪表只能对介质进行体积累计计量，不能有效的连续对介质的纯度分析控制处理，只能通过人工取样对原油密度、含水量等参数进行间歇分析，将分析数据作为质量换算，而人工分析误差是不可避免的，这就影响了原油质量计量结果的准确性。

大罐检尺在原油质量计量上也同样存在误差较高的现象[3]。

2 大口径管道在线计量现场应用的现状
延长石油(集团)有限责任公司永坪炼油厂地处陕北黄土高原腹地，山多沟多，现有的原油集输站的油罐建在山顶，靠自压输送，加上输送管道的口径较大(DN600)，现有的工艺设施及自然条件对大口径管道在线计量提出了更高的要求。

如果安装较先进的进口质量流量计，价格较昂贵，并且无大口径的。

如果采用大罐检尺将不可避免地出现人工误差，影响原油计量的准确性。

因此采用多声道流量计、在线密度计及在线含水分析仪的综合应用的技术，即流量计、在线密度计、在线含水分三种仪表联合使用，采取连续计量、连续分析、连续计算的原油计量方式。

3 多声道超声波流量计的工作原理及优点
超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。

传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。

其基本原理是测量超声波脉冲顺水流和逆水流的速度之差来反映流体的流速，从而测出流量。

多普勒法的基本原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。

多声道超声波是在被测管道或渠道上安装多对超声波换能器构成多个超声波通道，综合各声道测量结果求出流量。

永坪炼油厂使用的URO-Ex1000系列采用多声道技术把微积分概念引入到测量和演算过程中，使流态对测量结果影响最小化，大大提高了测量准确度，同时实现了高重复性。

另外，超声流量计没有转动部件，压力
损失小，实现量程比最大的特点。

另外，管道介质流动依靠自压，流速较慢，一般流量计靠压差计算流量，因此低流速、低压差的工艺环境将影响节流装置的取压，而超声波能克服这种缺点。

多声道超声波流量计具有连续测量的功能，实现计量结果的连续性，同时克服大罐检尺人为因素造成的误差，优于传统计量方法[4]。

4 在线密度计、在线含水分析仪的优势
原油的密度受气温变化而发生变化，对体积流量换算成质量流量影响很大。

安装在线密度计可以克服气温影响，还能实现连续性，克服了间歇式取样化验的密度变化的不确定性和测量误差，从而提高了计量的准确性。

在线含水分析仪具有跟踪性，符合含水不大于0.5%的原油控制指标，并且时时参与计算，保证了原油的净重的准确性。

5 多声道超声波流量计、在线密度计及在线含水分析仪的综合应用的优势
目前，在油品交接计量中，有很多是采用油罐检尺计量。

根据JJG1014《罐内液
体石油产品计量技术规范》给出的两个计算公式，可以发现操作、计算环节较多，影响计量准确性的因素也较多。

此处以立式金属罐为例对造成油品罐检尺计量误差的原因进行简要分析。

1）油罐容积表的误差。

立式金属罐容量按JJG168—2005《立式金属罐容量》试行检定规程进行[5]。

容量为700m3以上的油罐总不确定度不大于0.1%，置信度为95%。

这是在油罐结构正常情况下得出的结果。

但在实际使用中，罐底会有变形，产生中间高或低的现象，这就会影响检尺的准确性，此种现象的存在严重影响着油品计量的准确性。

2）计量器具及使用误差。

在油品计量过程中，除油罐外，使用的计量器具还有量油尺、温度计、密度计。

这些计量器具的准确与否将影响油品罐检尺计量的精度。

计量中的误差根据来源又分为“装置误差、环境误差、方法误差、人工误差”四种。

人的因素贯穿于大罐检尺在原油计量的整个过程中。

因此，分析人的因素亦即人工误差在原油计量中各环节的影响就极为重要。

检尺人工测量是其中一部分；化验部分主要是取样、密度测量和含水测量三个环节，其误差是不可避免的。

SY 5669-93《石油及液体石油产品立式金属罐交接计量规程》中油品质量计算公式有多项修正系数对密度、体积进行修正，具体有空气浮力修正系数、体积修正系数、金属膨胀系数[6]。

此外，检尺、测温、采样、测密、测水、体积换算、计量器具等多项环节均对最后结果产生影响。

多声道超声波流量计、在线密度计及在线含水分析仪的综合应用的计量方式减少了人为操作和器具使用带来的误差，优于大罐检尺。

6 结束语
陕西延长石油(集团)有限责任公司永坪炼油厂原油流量计量的工艺综合使用在线仪表仪器设计合理。

我厂将在今后的计量工作中根据原油动态计量标准GB/T9109-1998《原油动态计量》中的相关规定不断改进方法，进一步总结经验。

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参考文献
[1] 纪纲.流量测量仪表应用技巧[M].北京:化学工业出版社,2003.
[2] 王森.在线分析仪器手册[M].北京:化学工业出版社,2008.
[3] 王秀清,杨洪岩,魏建红,等.减小原油计量误差方法浅析[J].工业计
量,2004,(s1):103-104.
[4] 马继芬;史永刚;刘中华,等.原油动态计量准确度的影响因素[J].工业计
量,2004,(s1):114-116.
[5] 国家质量监督检验检疫总局.JJG168—2005立式金属罐容量[S].北京:中国计量出版社,2005.
[6] 中华人民共和国石油工业部.石油及液体石油产品立式金属罐交接计量规程
[S].1993.。