小鹤管控制系统流量计在线校准不确定度评定

目前国内石油产品贸易传统的质量交接方式是分别测量液体产品的体积、温度、密度, 然后根据公式换算为空气中的质量。整个操作过程受环境温度、天气变化、操作人员素质等因素制约难以准确计量。因此, 越来越多的炼化企业采用质量流量计进行计量交接。中国石油化工股份有限公司出台石化股份炼【2013】416号文件《关于炼化企业液体产品铁路出厂定量装车计量系统配备的指导意见》, 确保铁路出厂计量快速准确, 加快出厂速度。文件第五部分[铁路装车系统的检定/校准]明确指出: (一) 装车系统应按照贸易交接计量器具管理, 定期开展检定/校准或现场核查; (二) 建议质量流量计实行在线检定/校准, 以克服离线检定与实际应用中工艺条件、介质性质不同造成的误差。

数字静态电子称重衡在线校准小鹤管定量装车系统测量误差采取的是整体比较法。在确保定量装车控制系统无故障和质量流量计正常安装、操作运行的条件下, 测试由质量流量计得到的每节油品罐车的装载量, 与静态电子称重衡在罐车装车前后过衡得到的净重比较, 从而获得流量计在定量装车系统中的在线测量误差。

校准操作前务必核对被测流量计的密度系数 (K1、K2、D1、D2) 和压力补偿系数等参数是否与铭牌一致或者确认是否与上周期校准证书的参数数据一致。校准灌装时根据泵的输出能力, 同时灌装4~5节罐车, 尽可能保证流量计瞬时流量在 (70~75) t/h, 同时避开当日作为顶线鹤位和结束灌装作业的流量计作为被测流量计。

式中:E——示值误差, %;mn——轨道衡称量的液体罐车所装载液体产品的净重, kg;ms——质量流量计测量的装车量, kg

(1) 以该公司2016年1月铁路柴油出厂定量装车系统中850个鹤位质量流量计的在线误差测量数据为例。并计算这10台流量计的合并样本标准偏差作为在线校准测量过程的A类标准不确定度分量。

(2) 流量计测量引入的不确定度

影响流量计准确计量的因素较多, 如:零点漂移;传感器测量管受到来自管线和工作环境的振动干扰;受安装位置和管线应力影响;测量管内有结垢或腐蚀现象;测量介质不满管或存在密度/黏度变化 (气液两相) 等, 都会给测量带来较大的不确定性。但有些因素通过优化选型、严格执行质量流量计安装规范、认真进行流量计的使用、维护、保养, 可以将引入的测量不确定度控制在可忽略的程度, 或者在测量结果的重复性里被综合体现。这里主要分析以下几项影响流量计准确计量的B类不确定度分量。

1) 流量计零点不稳定。为排除或减少零点漂移带来的测量误差, 在线校准前应对流量计零点进行检查。注意避免盲目标零, 当流量计内部存在气化而导致的零漂, 正常装车时, 将气体带出流量计, 零点将自动恢复。这种情况下标零, 反而会导致零点错误, 产生较大测量误差。科里奥利质量流量计对测量准确性的描述一般是以“基本误差加零点稳定性”的方式表达基本误差。以现在广泛使用的高准质量ELITE传感器型号为CMF300为例, 资料表明其零点不稳定性为6.80kg/h,

则:ub2=6.80÷75000*100%≈0.009%。

按正态分布, 取置信因子k=2, 则小鹤管控制系统流量计在线校准测量结果的相对扩展不确定度为:

通过对静态电子称重衡在线校准定量装车计量系统质量流量计测量误差的分析和不确定度评定, 表明该方法是可信的, 可以满足贸易结算质量流量计的计量性能要求。校准结果可反映出流量计现场实际工况条件下定量装车系统的整体计量能力。解决因生产现场客观因素造成不能拆卸质量流量计离线检定的实际困难, 消除拆卸以及运输过程中可能带来对流量计的损害, 为企业创造一定经济效益。