在石油石化企业原油生产、储运及贸易交接过程中,原油外输计量是该过程的一个重要环节,其准确度直接关系到生产、销售企业的经济效益。该环节涉及的计量器具和计量操作较多,直接引用10多个国家标准和行业规范,有13个参数参与油量计算,也最容易出现各种计量纠纷。原油体积量是其中的一个重要参数,按国家标准规定,外销原油计量综合误差≤0.35%,原油体积计量误差≤0.2%,由此可见原油体积计量准确度是确保综合计量误差不超标的一项重要指标。
1. 目前外输流量计的使用状况及存在的问题
目前石油石化企业间原油计量交接方式主要以动态计量为主,因此对外输流量计的质量及性能提出了很高的要求。在可供选择的流量计中,质量流量计能直接测量出流体的质量流量和综合密度,避免人员操作和化验计量器具产生的综合误差。但是根据质量流量计测量原理,在混合液含水10%~80%范围内计量精度能保证要求,而国内质量流量计用于原油贸易计量还缺少成熟的试验数据和相应的标准规范;涡轮流量计具有精度高、量程范围宽结构轻巧、安装简便等优点,但作为一种速度式流量计对测量流体及管线安装育雷诺数和直管段要求,在计量介质粘度和流量变化较大时难以保证准确度。
在多年的使用实践中,容积式流量计仍然是承担各企业间原油贸易交接的主要计量器具,该类型流量计具有测量范围宽,对测量介质粘度和安装直管段要求低,性价比高等优点,也符合《SY/T5398-91原油天然气稳定轻烃交接计量站计量器具配备规范》的要求。现场使用的容积式流量计以腰轮、刮板和双转子流量计3种类型较多,尤其是腰轮流量计使用时间较长,国内生产厂家较多,已形成一定的生产规模,但最近几年因部分厂家产品质量有所滑坡,涉及一些计量纠纷,市场份额有所减少。进口刮板流量计不失为一种性能优越的外输计量器具,但该类型流量计因价格较高,使一些中小型石油企业难以承受。最近几年双转子流量计的使用正逐渐引起人们关注,之前国内该类型流量计主要用于成品油计量。因为原油是一种物理性质随温度、压力等参数变化影响比较大的介质,且不同的地质区块、构造所产原油的粘度、密度也不同,因此对计量原油的计量器具的工况要求比成品油要高,对其用于原油计量人们一直较为谨慎。江苏油田目前年产原油150多万吨,由于区块分散,域内水网密布,所产原油只能就近在10个集油站经20台腰轮流量计计量后装船外输,因此每台流量计就是企业效益的一个关口。但从1997年以来油田更新的部分腰轮流量计质量性能不稳定,出现检定周期内系数超差现象,仅联盟庄等三个集油站在1998年4~7月就因流量计在检定周期内系数超差造成6.4万元经济损失。
2. UF-Ⅱ螺旋转子流量计引进及试验情况
1999年初引进试用了由中日合资合肥奥巴尔仪表有限公司生产的UF-Ⅱ螺旋转子流量计(以下简称UF-Ⅱ),该流量计系双转子类一种,其结构为一对螺线型转子互为主动且相互啮合,啮合为特制等值线,综合滑动系数为零,啮合系数为2(腰轮流量计<1)。流量计在流体前后差压的作用下,转子作盘旋状转动,转子的凹槽和突棱始终在转子体上旋转180o并获得相同的旋转力矩,转子各空间与内壁形成一个空腔,转子转动中填充空腔的液体被8次传送出去(腰轮和刮板4次)。该流量计有如下特点:
① 转矩均匀、液流平稳、噪音低;
② 结构简单精巧,因转子相互咬合滑流量低,在小流量也能获得高精度;
③ 压力损失低、量程比高、重复性好,尤其是精度修正器采用了油浸锥形齿轮系结构,微调精度0.05%,无须定期注油,减少了机械磨损,保持证了流量计的精度稳定性。
1999年3月在联盟庄集输站将一台编号为着81-023的UF-Ⅱ流量计与3#位编号为971205腰轮流量计进行串联安装。
上述两台流量计均于同年4月13日经国家原油大流量检定站检定合格,并开始进行同工况条件的数据比对(以腰轮流量计计数为结算数据),至9月19日结束,共比对157天,并在周期内进行了3次体积管加密测试,累计输油62880m3,该台位输油排量120m3/h左右。从测试结果中可发现腰轮流量计误差呈周期性变化,虽然系数没有超差,但特性曲线不稳定,而UF-Ⅱ的误差变化相对较小。UF-Ⅱ (编号81-023)从1999年4月至2001年4月两年运行时间内虽然中间变换了使用地点,但误差特性比较稳定。
衡量一台流量计的性能有两个重要指标,首先各流量点检测数据应具有较好的重复性,也就是误差-流量特性曲线具有良好的斜率特性(简称线性);其次流量计具有长时间工作的精度稳定性。根据上述检测比对数据,UF-Ⅱ基本能符合上述指标。据此从2000年初开始在富民、黄珏、刘陆等外输站陆续推广使用UF-Ⅱ,目前已安装使用9台,覆盖8个外输站,其中6台在购置前征得厂方同意派检定人员参加了流量计出厂校验, 目的是挑选性能良好、线性稳定的流量计。目前上述流量计承担全油田4500m3/d的外输原油计量任务(其他型号流量计仅作备用),根据现场原油外输时动、静态比对和检定测试情况,UF-Ⅱ工作性能优于江苏油田使用的其他类型容积式流量计,其计量数据得到了贸易双方的确认,检定周期中间也未因流量计出现系数超差而向国家站申请复检,仅此一项全年可节省资金5万多元。同时流量计精度稳定对贸易双方所产生的间接经济效益也是显而易见的,两年来未曾发生一起因其质量问题而出现的计量纠纷,其中仅一台安装于二厂杨家坝外输站的81-032号UF-Ⅱ输油时因管线内进入一根15cm长铁条卡在转子与壳体间产生故障,后经厂家来人及时修复,经检定合格正常使用。
从UF-Ⅱ流量计误差特性曲线可看出,合肥仪表总厂(奥巴尔公司) 因检定介质粘度差异以及厂家和用户标准器示值偏差等综合因素使UF-Ⅱ流量计出入厂检定存在一个系统误差,但流量计的重复性没有变化。
3. 结语
合肥奥巴尔公司UF-Ⅱ流量计1996年开始投放市场,是一种新型容积式流量计,用于原油外输计量是其涉足国内市场的一个新领域,通过江苏油田两年来的使用证明UF-Ⅱ流量计能够承担原油外输计量任务。通过使用也发现其存在的一些问题,如部分油浸齿轮精度调节器存在润滑油渗漏现象,需解决其密封问题,以及脉冲信号发讯器需提供中文说明书等。




