影响原油流量计误差的温度因素
时间：2014-06-23 阅读：3518
京唐输油处所输送和计量的油品种类繁多，油品物性尤其是粘度相差巨大，粘度对计量精度影响比较大。而且此输油处的输油任务繁重，输油切换频繁，来不及对每一种油品都进行标定。因此，当前后两次计量的油品性质相差很大，或者周围环境温度出现较大变动时，原油流量计出现很大的计量误差。由于此输油处流量计只是在油品变换和环境温度变化较大时，计量才会出现很大的误差，因此，在如此短的时间段内，原油流量计内部不可能出现类似结蜡这种需要长时间才能缔结粘附在内壁的情况。
本文通过实验，选出代表性的油品，对比油品粘度和环境温度两个因素，得到两种因素对原油流量计计量精度的影响程度。
1、实验方法
1.1实验内容
建立一套室内环道，模拟现场原油流量计计量油品的流程。控制油品温度和原油流量计的环境温度，用原油流量计计量在不同油温和环境温度下油品的流量，并与标准流量计的示数相比较。采用统计学中多因素方差分析的方法，对油品粘度和环境温度两个因素进行方差分析，进而研究油品粘度和环境温度对原油流量计计量误差的影响。zui后得到在油品计量时对计量结果影响的主要因素，并给出应对措施。
1.2实验油品的选择
此输油处所输送的原油种类很多，性质相差很大，主要有以下几种:杰诺、普鲁托尼、卡宾达、艾斯希德尔、黑狮、曼吉、渤南、芒都、阿曼、沙轻、乌拉尔、荣卡多等等。实验室进行实验时，通过原油性质的对比，选用合适的、具有代表性的原油进行实验。
上述各类油品中，后五种油品(芒都、阿曼、沙轻、乌拉尔、荣卡多)的析蜡点在15～20℃之间，凝点在-5℃以下，凝点较低;黑狮、曼吉、渤南，此三类油品凝点在15～30℃之间，凝点较高，一般容易发生凝管事故;杰诺、普鲁托尼、卡宾达、艾斯希德尔，这四类原油的析蜡点在25～30℃之间，凝点均为10℃左右。为满足实验要求，对于不同性质的原油有充分的对比性，采用两种性质差别较大的普鲁托尼原油和沙轻原油作为实验油品进行实验。
实验所用油品的部分物性参数如表1。
油品凝点/℃5℃粘度/Pa·s析蜡点/℃
沙轻＜－200.013＜10
普鲁托尼100.19525
1.3实验装置及测试方法
(1)实验装置
图1是实验环道的流程图，各部分装置如图1所示。为模拟现场输油流程，用热电阻和冷却换热管调节油品温度，通过恒温控制装置调节实验原油流量计的环境温度。通过油泵增压提速，由回路和阀门1、阀门2和阀门3控制管道内油流速度。实验过程中控制油品流速和实验温度，记录实验原油流量计和对比的标准流量计的读数。
(2)测试方法
首先采用实验选取的普鲁托尼这一代表性油品，通过温度控制，对比油品温度和流量计的环境温度对计量的影响。
实验方法如下:
将足量的普鲁托尼油品倒入油槽中，并开启油泵使之充满整个环道。开启加热电阻和搅拌器，通过热电偶、继电器等温控系统，始终保持通过标准流量计的油品温度保持在结蜡点以上并恒定温度。通过室温控制，保持标准流量计的环境温度维持较高温度不变。
开启冷却装置，通过冷却换热管将温度较高的原油降至实验温度，然后流经实验原油流量计。同时开启恒低温水浴，控制实验原油流量计的环境温度。
通过上述控制，标准流量计的通过油温和环境温度保持恒定，实验原油流量计的通过油温和环境温度可以按照要求进行调节。经过一段时间的运行稳定后，分别记录两流量计显示的累积流量，以及两流量计的通过油温和环境温度。
将实验油品更换为沙轻原油，用同样的方法测量沙轻原油在不同油温和原油流量计环境温度下的计量误差，实验方法同上。
为了排除结蜡的影响，在每一次实验后，都会先将油温升高到析蜡点以上，同时关闭所有的冷却装置，用热油在环道内冲洗，以消除可能存在的结蜡。冲洗过程中每30min记录一次流量，如果流量稳定则说明没有结蜡，则冲洗完毕。
2、实验结果与讨论
两种油品的实验中，在各个温度条件下，标准流量计的流量基本维持在18.21m3/h不变。普鲁托尼和沙轻油品在实验原油流量计的不同油温和环境温度下的流量计量数据见表2、表3。
2.1油品温度的影响
由普鲁托尼和沙轻原油的流量计量数据可以看到，两种性质相差很大的原油，在实验过程中呈现出的规律是一样的。随着油品温度降低，流量逐渐增大，计量误差向正方向移动，如图2所示。但是两种油品计量结果的增大速率，以及误差由正变负的温度有所不同。
图2(a)中可以看出，普鲁托尼原油流量计量
误差基本为正，由于每条误差曲线都是随着油温的上升呈现下降趋势，因此，肯定会在一定的环境温度下，随着油温的上升，计量误差逐渐由正向零靠近。
例如，在油温20℃、环境温度4℃，或者油温17℃、环境温度15℃时，计量误差为零。
图2(b)中可以看出，沙轻原油的流量计量误差基本为负，同样可以得到，在一定的环境温度下，随着油温的下降，计量误差由负逐渐向正方向靠近，在某一油温下误差为零。
2.2环境温度的影响
从表2、表3中计量结果可知，相同的油温条件下，随着环境温度的降低，流量计量结果增大。计量误差曲线如图3所示。
随着环境温度的升高，普鲁托尼原油计量误差由正向负移动，逐渐降低。油温确定时，在某环境温度处，计量误差为零。沙轻原油的计量误差基本为负，随着环境温度的下降，计量误差向正方向移动，同样在某一油温和环境温度下，计量误差可为零。
此外，原油流量计环境温度下降，流量计内壁温降低，靠近内壁的原油粘度升高，在流量计内壁附有一层黏油，流量计漏流量降低，误差向正方向移动。
以上的误差变化原因，可以从图4两种原油的粘温特性曲线中看出。
油品温度在20℃降至5℃时，普鲁托尼原油粘度由40mPa·s升至大于100mPa·s，沙轻原油粘度基本维持在15mPa·s以下。粘度越大，通过实验原油流量计的漏流量越小，误差向正方向移动;反之，粘度小时，漏流量大，误差向负方向移动。
实验中的计量时间相对较短，流量计在短时间内不可能在内壁结蜡，但是随着油温和环境温度变化，流量计计量出现或正或负的误差，说明流量计计量误差的根本原因是油品粘度的剧烈变化，导致流量计漏流量的变化，以及内壁黏油引起的计量误差。
实验结果显示，普鲁托尼原油在油温20℃、环境温度4℃左右(或者油温17℃、环境温度15℃)时的计量结果与标准流量计的zui为接近。沙轻原油在油温10～15℃、环境温度－5～－10℃时的计量结果与标准流量计的结果zui为接近。由上分析可知，环境温度和油品温度这两个因素共同影响着原油粘度这个参数，因此，每一种油品有其自身的*计量粘度范围，在这个粘度范围内，流量计的计量相对稳定，误差变化不是很大，计量结果有很高的可靠性。
2.3验证实验
为了验证以上分析，将沙轻和普鲁托尼油品按照一定比例混合，记录不同混油情况下原油流量计的流量示数。流经实验原油流量计和标准流量计的油温和环境温度均相同，分别为20℃和15℃。不同混油比例下的流量计计量实验数据如表4。
同时测量不同混油比下混油的粘度，绘制粘温曲线，如图5所示。
从表4实验数据可知:计量误差均为负，但随着混油中普鲁托尼比例升高，计量误差减小。对比图5中混油粘温曲线可知:在实验油温20℃条件下，混油粘度均在20mPa·s以下，混油中普鲁托尼比例越大，油品粘度越高。
将上述计量误差与混油粘度之间的关系绘制成曲线，如图6所示。
由图6可知，由于油品粘度较小(小于20mPa·s)，原油流量计漏流量比较大，因此计量误差基本为负。同时可以看到，随着油品粘度的增加，计量误差逐渐向正方向靠近。可以预测，在某一油品粘度处，计量误差为零。
结论
(1)油品温度和环境温度这两个因素都会对流量计量的结果产生影响。油品温度的不同引起油品粘度的变化，环境温度的不同引起原油流量计内壁黏油的形成，两个因素同时影响原油流量计的漏流量。而流量计计量误差的根本原因是油品粘度的剧烈变化。
(2)每一种油品有其自身的*计量温度范围，这个温度范围对应着*的粘度范围。在此范围内，流量计的计量相对稳定，误差变化不是很大，计量结果有很高的可靠性。因此，对于所输送的各类油品应该建立粘度－误差数据库，以便对油品计量结果进行校对。
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