体积管重复性的快速判定方法

2015-01-04王杰孟祥波高素然吴冠约郭静

石油工业技术监督 2015年2期

关键词：量器分度读数

王杰，孟祥波，高素然，吴冠约，郭静

1.国家石油天然气大流量计量站东营分站(山东东营257000)

2.中国石化胜利油田分公司油气集输总厂(山东东营257000)

体积管重复性的快速判定方法

王杰1，孟祥波1，高素然1，吴冠约1，郭静2

1.国家石油天然气大流量计量站东营分站(山东东营257000)

2.中国石化胜利油田分公司油气集输总厂(山东东营257000)

体积管的重复性是判定体积管是否合格最为重要的参数，但其计算过程相对比较复杂。基于合理的假设和公式推导得出了一种简单、快速判定体积管重复性是否合格的方法，用于辅助现场工作人员快速判断体积管的重复性。

体积管;现场检定;重复性计算

为保证体积管标准容积值的准确，JJG 209-2010《体积管检定》规程中要求体积管的重复性要优于0.02%，对后续检定体积管的复现性要优于0.05%［1-2］。目前，检定体积管最常用的方法是容积法，即通过标准金属量器来确定体积管的容积。体积管现场检定的过程为:检定人员根据读取到的标准量器计量颈的液位高度，通过换算得到量器中水的体积，进而确定体积管的容积。由于体积管重复性的计算相对比较复杂，导致检定人员不能根据读取数据直接判断体积管的重复性，为此寻找一种合适的方法帮助现场工作人员快速判定体积管重复性的好坏是十分有必要的，通过合理的假设进行了公式的推导，得出了一种简单、快捷判定体积管重复性的方法。

1 体积管标准容积值的确定

确定体积管标准容积值的水标系统如图1所示，体积管内的置换器在水的推动下，以一定的速度先后触发体积管的2个检测开关，将置换出的水推进标准金属量器内，然后根据标准量器的指示值经换算求得体积管的标准容积值［3-5］。

2 数学模型的建立

根据JJG 209-2010《体积管检定》中的规定，体积管的重复性采用以下公式进行计算。首先利用公式(1)计算体积管的标准容积值，然后利用贝塞尔公式(2)计算标准偏差σ，最后通过公式(3)得到体积管的重复性Er。

图1 体积管检定示意图

式中:Vps为体积管标准容积的平均值，L;Vi为第i次检定体积管的标准容积，L;n为检定次数，

由于检定规程中要求体积管的最小检定次数为3次，以n=3时进行了公式推导，查表可知tp(2)=4.3，综合公式(1)、(2)、(3)可得公式(4)。

假设3次检定数据中体积管标准容积值的最大值与最小值之差为一常数C，即［V1，V2，V3］max-［V1，V2，V3］min=C，取V1近似作为，那么|V2-|和|V3-ps|的

极限最大值应为C/2，带入公式(4)中可得公式(5)。

由公式(5)可知:体积管3次检定数据中最大值与最小值之差的极限最大值为C。对于后续检定的体积管而言，由于规程中要求体积管的复现性要优于0.05%，公式(5)中右边的可用上次检定得到体积管的标准容积值近似代替。

体积管的标准体积是由标准金属量器经过换算得到的，20℃下标准金属量器中液体的体积由公式(6)计算得到:

式中:V罐为标准金属量器中液体的体积，L;V20为标准金属量器在主标尺x0下的体积，L(由标准金属量器检定证书给出);Vf为标准金属量器计量颈分度容积，mL/mm(由标准金属量器检定证书给出); x为标准金属量器计量颈的实际读数，mm。

由于体积管的标准容积值一般大于标准金属量器的容积值，因此现场检定过程是由2个标准金属量器多次切换得到体积管的标准容积值。因此，单次体积管的标准容积值Vi可表示为:

式中:Vi为第i次检定体积管的标准容积，L;VA1为1号标准金属量器中液体的体积，L;VB1为2号标准金属量器中液体的体积，L。

体积管在现场检定过程水温的变化不超过1℃(规程要求)，体积管出口的压力也基本保持稳定，忽略温度和压力的影响，由公式(5)、(6)、(7)可知，体积管3次检定数据中最大值与最小值的体积差可简单转换为标准金属量器的计量颈实际读数和之差(Δx)，即

式中:C为体积管3次检定数据中最大值与最小值之差的极限最大值，L;Δx1为1号标准金属量器计量颈读数和之差，mm;Δx2为2号标准金属量器计量颈读数和之差，mm;Vf1为1号标准金属量器计量颈分度容积，mL/mm;Vf2为2号标准金属量器计量颈分度容积，mL/mm。

如果现场使用的2个标准金属量器的计量颈分度容积值相近，即Vf1和Vf2基本相等，那么3次检定数据中计量颈实际读数和之差应小于1 000C/Vf;若2个标准金属量器的计量颈分度容积值相差较大，可使其中一个标准金属量器的液位基本都保持在同一高度，那么3次检定数据中计量颈实际读数和之差也应小于1 000C/Vf1或1 000C/Vf2。

表1 某输油站体积管检定数据表

3 模型验证

以某输油站体积管的检定数据为例，具体数据见表1。检定所用标准金属罐的信息如表2所示。

从表1可知，通过计算机计算得出的体积管的重复性为0.019 98%时，3次检定数据中最大值与最小值的差值为0.270 97L，而通过公式(4)得出的理论值为0.278 44L，二者相差较小，仅7.47mL，故理论值可用于体积管现场检定;由表2可知，2个标准金属罐计量颈分度容积Vf基本相同，通过公式(8)可得，3次检定数据中计量颈实际读数和之差应小于1 000C/Vf，即0.278 44×1 000÷23.4=11.9mm。通过上述方法，检定人员可根据标准罐计量颈读数和之差快速判定体积管的重复性是否合格，若读数和之差大于理论计算值则体积管重复性必定不合格，反之则体积管重复性能基本合格。

表2 标准金属容器数据表

4 结论

通过建立数学模型简化了体积管重复性的计算过程，检定人员可根据标准罐计量颈读取数值快速判断体积管的重复性是否合格。体积管现场检定过程中，把其中一个标准金属量器的液位基本都保持在同一高度，若3次检定数据中计量颈实际读数和之差大于1 000C/Vf1或1 000C/Vf2，则体积管重复性不合格;反之，则体积管重复性基本合格。

［1］JJG 209-2010体积管检定规程［S］.

［2］品王志学.提高体积管检定的成功率［J］.计量技术，2001(2): 40-41.

［3］闫庆芳，连城.标准体积管现场检定误差分析［J］.油气田地面工程，2006，25(5):30-31.

［4］金良.标准体积管检定过程中的误差来源［J］.油气田地面工程，1996，15(3):50-51.

［5］范宗奎.标准体积管重复性的计算［J］.油气储运，2009，28 (2):74-76.

The repeatability of volume tube is an important parameter for determining whether the volume tube is qualified or not，but its computation is very complex.A method for rapidly determ ining the qualified repeatability of volume tube is derived based on reasonable assumptions，which can help on-siteworkers to rapidly determine the qualified repeatability of volume tube.

volume tube;on-site inspection;repeatability computation