试论如何提高刮板流量计计量准确度

唐博 陈贵军 卢熊 谢元云

摘要：刮板式流量计是石油公司常用的一种石油计量装置，一般分为石墨刮板式流量计和金属刮板式流量计。若各油品特性差异较大，或冷空气进入加药站区域，则流量计标定测量误差较大，影响公司正常的油品运输和布置。对油品物理性能，尤其是粘度的测试与分析，认为粘度对物理性能的影响最大，其次不能忽视环境温度对测试的影响，通过实验研究，得到了流量计数月来标定的油品粘度与环境温度对磨损流量测试的精度有重要影响，并提出了一些建议。

关键词：油品粘度;环境温度;刮板流量计;计量误差

风扇流量计的风扇在液力作用下，驱动转子一起转动。回转时，划痕在固定凸轮的作用下交替膨胀、收缩，并与壳壁连续形成加药腔，以增加液体计量。给药腔容积固定，所以转子的旋转次数与液体成比例，液体的体积通过减速机构在计数器中得到。

1 实验方法

1.1 实验内容

利用现场流量计对油液流量进行模拟测量，建立了一系列室内循环。吸油管流量计的温度和环境温度的控制[1]。用划痕流量计和标准流量计分别测量不同油温和环境温度下的油液流量，并将其与多元统计分析法进行比较，分析了油液风险和环境温度对油液流量的影响以及环境温度对划痕测量误差的影响。流量计找到了影响测量结果的主要因素，并提出了相应的对策。

1.2 实验油品的选择

该场输送的原油种类繁多，各有特点。通过原油特性的对比，选择适宜的、有代表性的原油在实验室内进行试验，试验方法主要有：Jano、Plutoni、Carbenda、Ashir、Manji、Borno、Ameno、阿曼、沙轻、乌拉尔、荣卡多等等。后五种油（芒都、阿曼、沙轻、乌拉尔、荣卡多）在上述条件下，分别有15 ～20℃的分蜡点;在-58451分蜡;在-58451分蜡;在-2a8451分蜡;在黑石、曼吉和渤南分蜡;在-5℃凝点较低;黑狮油、曼吉油、渤南，这三种油的凝蜡温度在15～30℃，凝蜡温度较高，一般易发生凝管事故;杰诺、普鲁托尼、卡宾达、阿什德尔，这四种油的凝蜡点在25～30℃，凝蜡温度都在10℃左右。在满足实验要求的情况下，原油的不同特性有很大差别。选用两种性质不同的原油作试验油。

1.3 实验装置及测试方法

（1）实验装置

为了模拟油田原油的输送情况，通过热阻和冷却换热管调节原油的温度，采用恒温控制系统控制实验流量计的环境温度，在实验过程中，油量通过回路和阀1，阀2，阀3分别通过阀门1，阀2，阀3进行测量，并记录排气流量计的测量值和标准流量。

（2）测试方法

在试验中选择具有代表性的油温及周围环境温度对控温测量的影响进行了试验研究。测试比较方法如下：

把足够的沙轻原油倒进容器，然后打开油泵，把整个环道注满。设定加热电阻和搅拌器的开关，通过标准流量计将油的温度保持在蜡点以上，通过热电偶、继电器等温度控制装置保持油的温度不变。室温控器将标准流量计的环境温度保持在较高温度[2]。

开启冷却装置，通过冷却换热管，将高温原油冷却到试验温度，然后流过试验刮擦器。在此基础上，启动了恒温低温水浴，以控制实验废弃物的环境温度。在进行上述控制后，标准流量计的冷却温度和环境温度应保持不变;记录两个流量计指示的累计流量和两个流量计的温度、环境温度，使其使用寿命稳定后，可根据需要对试验刮板工艺的冷却温度和环境温度进行调整。

以轻质原油代替试验油，采用相同的方法在不同的油温和环境温度下测量刮板流量计的测量误差。

2 实验结果与讨论

对两种油品进行试验时，在不同的温度条件下，通常采用18.21m3/h的标准流量流量。

2.1油品温度的影响

由普鲁托尼原油和沙质轻质原油的流速测量资料可知，两种性质不同的原油在试验过程中表现出相同的规律。随油温下降，流量逐渐增加，测量误差向正方向移动。但是，随着温度的正向变化，测量结果的增长和误差也会发生变化，沙轻原油流量的测量误差基本上是正数。随着油温的升高，各误差曲线均呈下降趋势，在一定的环境温度范围内，随着油温的升高，测量误差由正零时逐步逼近。如油温在20℃、环境温度在4℃、油温在17℃、环境温度15℃时，计量误差均為零。

沙庆原油流量的测量误差基本为负值。当环境温度一定时，随着油温的降低，测量误差从负数逐渐逼近，在油温一定时误差为零。

2.2环境温度的影响

普鲁多尼亚原油的测量误差随环境温度的升高而从正变负，从负变小。若测定油温，某一环境温度为零时，测量误差不变。沙原油计量误差基本为负值。当环境温度降低时，测量误差会向正方向移动。在油温和环境温度一定的情况下，测量误差可达零。刮板式流量计环境温度降低，流量计内壁温度降低，原油接近内壁粘度增大。该流量计内壁上有一层粘胶状物，使得流量计的漏漏率降低，测量误差朝正向移动。

如油温由20℃升至5℃，普鲁多尼原油的粘度从40mpa·s升至100mpa·s，沙轻原油粘度小于15mpa·s，粘度越大，泄漏率就越小，误差就越小，相反，泄漏率越大，误差就越大。

试验结果表明，油温20℃，环境温度4℃（或油温17℃，环境温度15℃）下，沙轻原油的测量结果与标准流量计最接近。当油温为10-15℃，环境温度为-5-10℃时，沙轻原油测量值最接近可比标准流量计。通过上述分析，发现环境温度和油温对原油粘度参数都有影响。所以每一种油都有其最佳的测量粘度范围。该粘度范围内，流量计测量比较稳定，误差变化小，结果可靠。

2.3验证实验

为了验证分析的正确性，将沙庆和普罗图尼两种油品按一定比例混合后，在不同的混合状态下，刮板流量计的流量与标准流量计的流量试验结果一致，分别为20℃和 15℃。

并对不同油品混合物下混合油的粘度进行了测量，绘制了粘温曲线。测量误差为负值，剂量误差随混合油中沙轻原油含量的增加而增大。对比调和油的粘温曲线，在20℃试验油温下，调和油的粘度小于20mPa·s，混油中普鲁托尼比例越大，油的粘度越高。

由于油液粘度较低（小于20mPa·s），以及划痕流量计泄漏较大，加药误差通常为负。研究还发现，随着油品风险的增加，剂量误差逐渐向正方向变化，并且对于给定的油品风险值，测量误差为零。

3 结论

（1）油品温度和环境温度对流量测量结果都有影响。不同的油温会引起油危险的变化，不同的环境温度会引起碎片内壁形成粘性油。流量计油液压力的剧烈变化是引起流量计测量误差的主要原因。

（2）每一种油都有其最适温度范围，在这一范围内，流量计的测量相对稳定，误差变化小，结果可靠，因此需要建立各种油品的粘度缺陷数据库，以验证测量结果。

参考文献：

[1]周珍艳，李海生.关于提高刮板流量计计量准确度的探讨[C].//中国计量协会%中国石油化工集团公司%中国石油天然气集团公司.2016中国油气计量技术论坛论文集.2016：291-299.

[2]孟宪玲.流量计计量原油时常见故障信息化分析[J].科学与信息化，2017，（25）：79，82.

（重庆耐徳工业股份有限公司，重庆 401121）