计量体系的建设与应用

段晓云 晁琼萧 李朋江 管晓东 季 伟

中国石油长庆油田分公司第二采气厂（陕西榆林719000）

计量体系的建设与应用

段晓云 晁琼萧 李朋江 管晓东 季 伟

中国石油长庆油田分公司第二采气厂（陕西榆林719000）

计量体系包括标准的建设及以技术为手段的计量管理。标准是衡量质量高低的基本依据，各项标准的实施，又要以相应的计量检测和科学的计量管理为技术手段和管理基础。企业计量体系运行的成功与否，直接关系到产品质量结果的控制。经过陕西省质量技术监督初审和2次复查考核，2008年1月份，建标申请经考核合格后获得了授权，并于2月份，压力类强检仪表也获得了对内强检资质。长庆油田分公司第二采气厂计量体系的建设与运行步入正规化、运行基本实现了专业化。

计量体系计量建标量值传递

随着长庆油田分公司第二采气厂产建规模的日益扩大，从最初的生产能力3亿m3/a，到目前天然气日产水平超过700万m3，整个生产经营、科技进步活动离不开计量这一基础性工作。计量工作是安全生产、质量控制、节能降耗,提高经济效益的技术保障,计量器具则是实施这一技术保障的物质基础。

第二采气厂生产现场现有计量仪表11类约10 000余台，在气田开发、生产中起着举足轻重的作用。在天然气的开采、集输工艺管线、站场内都装有各种仪表，对天然气的压力、温度、流量、液位等参数进行检测；对远离集气站的单井的油压、套压、出井场压力和温度等进行遥测；对站场电动球阀的开、关进行遥控；以及对站场安全状态红外视频、监控等。它们是整个天然气生产过程中的“眼睛”，是保证安全生产、正常运行的重要手段。因此，计量仪表的准确可靠就显得尤为重要，量值传递则是保证计量器具合格的法律依据，是保证计量量值准确可靠的基础。

随着采气厂建设规模的日益扩大，计量仪表的数量、种类逐年递增，为了使计量器具都处于受控状态，检测数据准确可靠，对计量器具进行周期检定是保证其可靠的是最为有效的手段。周期检定一般有2种方式:①送外委托检定；②企业建标自检。送外委托检定，检定周期较长，送检数量多，不现实,且自主决策性差，严重制约了天然气的正常生产，而且每年检定费用昂贵。从生产、安全、经营、保证检测质量的实际需要出发，同时兼顾及时、方便适用的因素，建立内部计量标准，不仅方便了生产，而且大大节约了经济成本。

表1是自行建标和送外委托检定的优缺点对照。

从表1可见，要获得建标授权必须依照JJF 1033-2001《计量标准考核规范》各项规定进行操作和审核，对标准器、相应标准室以及室内配套设施都有严格的标准，对人员资质、技术水平都有很高的要求，因此建立计量标准对计量各方面工作将会有一个很大的促进。

1 计量标准和量值传递的建设方法

1.1 压力计量标准

压力计量仪表是生产现场应用数量最多的仪表，现有压力仪表共计8 500余台，应用面覆盖整个生产的全过程，从天然气的开采、集输、脱水、净化到外输整个过程起着安全监视、控制生产等重要作用。现场使用的压力测量仪表根据其应用，可简单划分为压力表、压力变送器、差压变送器、液位变送器等，其精度等级从0.1级到1.6级不等。

表1 自行建标和送外委托检定的优缺点对照

根据生产现场压力仪表的使用现状，结合压力量值传递系统建设的原则和国家相关标准对压力量值传递系统的要求，建立了一等标准活塞式压力计计量标准和一等标准浮球式压力计计量标准，分别作为长庆油田分公司第二采气厂压力类仪表的最高计量标准。并根据检定的需要，配备了相关的辅助设备。

活塞式压力计也称之为压力天平，是目前广泛使用的压力标准，其稳定性，重复性和精度，为大家所认可，主要用于计量室、实验室作为压力标准器使用。活塞式压力计是基于帕斯卡定律及流体静力学平衡为工作原理，是通过将专用砝码加载在已知有效面积的活塞上所产生的压强来表达精确压力量值的。我国各级计量测试所、工业企业压力计量部门建立压力标准的唯一的重要途径之一。压力计量仪表准确度最高为0.1级压力变送器，所建标准能否满足其准确度等级要求是建立标准装置的关键，现就以所建立的一等标准压力计量装置为例，检验是否满足测量要求（一等浮球式压力计标准装置与一等活塞式压力计计算相同）。计算如下：

1.1.1 数学模型

式中Δp—被检压力变送器的示值误差,MPa;

px—被检压力变送器的实际指示值，MPa;

pn—用专用祛码加载于活塞压力计上产生的标准压力值，MPa。

1.1.2 被检压力变送器引起的标准不确定度分量

（1）压力变送器示值重复测量引起的不确定度分量在实际测量时一般采用测量变送器的输出电流值，用一等标准活塞压力计对0.1级压力变送器（0～10MPa）在2MPa点进行10次连续重复独立测量，得到测量列：7.205、7.205、7.204、7.205、7.205、7.204、7.205、7.205、7.204、7.205mA。

测量标准为：7.200mA；

测量平均值为：7.205mA。

单次测量标准差：

平均标准差：

重复测量的平均值标准差即为重复测量的标准不确定度μx1=0.0015mA，自由度vx1=9

（2）FLUKE744直流电流表引起的不确定度分量μx2（B类不确定度）

精度为：0.01%读数+1μA其误差为20×0.01%+0.001=0.003mA，误差分布为均匀分布，则包含因子

自由度vx2=50

各不确定分项彼此独立，互不相关，由合成标准不确定公式得

1.1.3 一等标准活塞压力计引起的标准不确定度分量

一等标准活塞压力计在2MPa点的允许误差为a=±0.000 4MPa。

取a的半宽为0.000 8MPa，误差服从均匀分布，则包含因子

估计其可信度为10%，故自由度

活塞下端面与压力变送器之间的高度差产生的不确定度分量，根据检定规程可以忽略不计。

1.1.4 合成标准不确定度的评定

合成标准不确定度μc的计算因输入量px和pn彼此互相独立，互不相干，所以合成不确定度可按下式计算

合成标准不确定度μc的有效自由度的计算

ve=vc=75

1.1.5 扩展不确定度的评定

取置信概率p=95%，按有效自由度ve=50，查t分布表得k95=1.984。

扩展不确定度

U95=k95×μc=1.984×0.002 2=0.004 4MPa

一等标准活塞式压力计的活塞压力计测量结果的扩展不确定度为U95=0.004 4，ve=75，压力变送器允许误差为±0.016MPa，按照规程规定，标准装置及辅助设备的扩展不确定度不应大于压力变送器的最大允许误差绝对值的1/4，既说明我厂建立的一等活塞式压力标准装置与一等浮球式压力标准装置完全符合建设要求。

1.2 温度计量标准

温度计量仪表在第二采气厂生产现场共计有1 000余台，主要应用在单井进站、节流前后、天然气计量装置，净化装置等部位，对天然气生产过程中温度进行检测。按照测温原理的不同，主要有玻璃棒式温度计、双金属温度计和铂电阻温度计。根据对测温精度的要求不同，温度计量仪表的精度从0.2级到2级不等。

根据气田生产现场温度计量仪表的使用情况，建立了热电阻温度量传系统和水银温度量传系统。配备的计量标准为二等标准铂电阻温度计标准装置，根据检定的需要配备了油浴恒温场等辅助设备。

二等标准铂电阻温度计是根据金属铂的电阻随温度变化而变化的规律来测量温度的，是传递13.803 3K～960.78℃范围国际温标的插补仪器，在检定各种标准温度计和精密温度计量仪器时作标准使用。按照ITS-90的规定，在平衡氢三相点（13.803 3K）到银凝固点(960.78℃)温区内T90用铂电阻温度计来定义。

经建标申请前的检验考核，所建二等标准铂电阻温度计标准装置量传范围可覆盖从0.2级到2级的温度计量器具。

1.3 电量计量标准

结合过程检测设备使用状况，建立了8508A数字多用表标准装置和5520A数字多用发生器源标准装置。

8508A数字多用表标准装置主要对交直流电压、电流、功率、频率、电阻等量进行量传，对现有的过程检测仪表、二次仪表等电量过程进行检定和校准。

5520A数字多用发生器源标准装置主要对包括压力、温度、电量、流量二次仪表的模拟信号输入量进行检定校准，是压力、温度、电量标准装置的辅助设备。

所建3大类5项最高计量标准，均已通过陕西省政府计量部门组织的计量建标考核，可开展第二采气厂压力量值、温度量值、电量量值的内部传递工作，完全满足了生产过程中压力类仪表、温度类仪表、电量类仪表以及流量二次仪表的检定需要。

高质量，首先要有高标准。而各项标准的实施，又要以相应的计量检测和科学的计量管理为技术手段和管理基础。各项标准设施以具备，计量体系的成功运转，计量管理是关键。除了依据技术法规和标准，运行计量检测技术，实施技术监督以外，我们自己还需要建立健全一套完善的计量管理制度。

2 认识及建议

（1）计量标准的建立和量值传递的开展是计量工作的重要组成部分，是保证测量数据准确可靠的基础。结合第二采气厂100亿m3气田大发展的需要，建立必须的计量标准和进行科学的量值传递是促进计量工作更加科学化、系统化和专业化的基本保证，必将更好的为生产决策、安全生产打下坚实的基础。

（2）虽然第二采气厂已获得3项5大类建标资质，硬件设备和配套设施完全达到考核标准，但我们深知，在相应的软件设施上还存在较大差距，突出表现在计量人员技术力量薄弱，业务水平层次不齐，还不能很快适应建标中人员的要求。人员少且流动较快，目前室内计量人员共计4人；新增力量起点较低，因计量工作技术含量高、专业性强，因此在一定程度上限制了新增人员的快速成长。我们除了积极加强培训以外，在及时补充人员数量的同时，还更应注重人员的质量，从而使得计量工作稳步快速向前发展，使得计量工作切实为生产服务。

[1]王庆英.企业建立计量标准及量值传递方案探讨[J].武钢技术.2000,28(1).

[2]JJF1033-2001计量标准考核规范[S].

Measuring system includes the construction of standards and the measuring management by means of technology.Standards serve as the bases for the measurement of quality,while implementation of different standards in turn takes the corresponding measuring detection and scientific measuring management as the technological means and management foundation.It is closely related to the control of product quality result whether the operation of enterprise measuring system is successful or not.Through the preliminary examination and the re-examination of Shaanxi Quality Technology Supervision Association,the application for establishing standards was approved after the verification in January,2008.Meanwhile,the instruments of strength test belonging to the type of pressure were entitled to the internal checking in February.Up to now,the construction and operation of measuring system in the Second Oil Factory of Changqing Oilfields Sub-Company have stepped into normalization,and its operation has also reached the specification.

measuring system;establishment of measuring standards;dissemination of quantity

2010-10-22▎

段晓云（1978-），女，油气计量工程师，主要从事计量技术管理工作。