石油管道油气计量

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1、石油管道油气计量 1. 计量在长输管道中的作用 计量工作是企业生产活动的一个组成部分，做好企业计量工作，对于保证产品质量、提高劳动生产率、保障安全生产、节约能源、加强经济核算、增加经济效益具有重要的作用。石油、石油产品出售、购买、商业性的交接中，准确的计量是极重要的。在输油管道的终点，又称末站，也是长输管道的运转油库，其任务是向炼厂转输原油，或者装船、装车向其它地方转运，都要经过计量。其计量的准确与否，直接关系到买卖双方的经济利益。所以商品油、气计量必须具有科学性、公证性，并遵循一定的法律、法规，才能做到公平交易。 在长输管道的生产管理中原油的收、销、存及消耗的准确计量是非常重要的。泵效率、加

2、热炉效率都是通过输量来测算的，生产运行方式也是根据输量来安排的，而输量是通过计量得到的，所以长输管道经济、安全、平稳的运行和准确计量是紧密相关的。 2. 国内石油计量的主要方式 目前，我国原油商品量交接采用的是质量计量，即测出原油的体积、密度、含水、温度、压力等参数，换算成标准状态下(温度20，压力101.325a)扣除含水的纯油质量，计量方式主要采用静态计量和动态计量。 2.1 原油静态计量所谓静态计量，是指用金属油罐、铁路罐车作为计量体积量的器具，在油罐停止收发作业，液面经静止一段时间（大罐稳定时间不少于30分钟，铁路罐车不少于15分钟）消除泡沫达到平衡，而没有因搅动而产生波纹的状态下进行

3、的计量操作。2.1.1 做为计量用的金属油罐叫做计量罐，首先要对计量罐进行容积检定。凡新建或大修理过的金属罐投用前都应进行检定，计量罐检定周期为四年。检定规程执行国标JJG168，容积检定精度可达0.2%。检定完毕，由检定单位出具检定证书，编制出罐容积表，利用大罐检尺，测出液位高度，查出对应的体积量。2.1.2 大罐液位检尺（即测量罐内液面高度），目前各类油 罐的液面高度的测量有两种方法，一种是人工检尺法，另一种是液位计法，液位计在输油生产过程中一般作为监测工具，而不做为计量器具。而人工检尺是静态计量过程中应用最为广泛的方法。 人工检尺分为检实尺和检空尺，检实尺就是测量罐内液位实际高度，也称测

4、实法，适用于轻质油品的测量。检空尺即测量液面到罐顶检尺口的高度，也称静面悬空检尺法，适用于粘度较大的重质油品的油面高度测量。这是因为原油等重质油品粘度较大，含蜡量高，在罐壁或罐底部容易结蜡。另外罐内沉积大量泥沙，使量油尺无法达到罐底，因此，原油罐等均采用检空尺，其油高计算公式是： 油高检尺口总高下尺深度尺带粘油高度。 2.1.3 油罐测温，按国标 8927执行。油高米以下，在油高中部测一点。油高米，在油品上液面下1米，油品下液面上1米处共测两点，取算术平均值作为油品的温度，油高米以上，在油品上液面下米，油品中部和油品下液面上1米处共测三点，取算术平均值作为油品的温度。 2.1.4 油罐取样，按

5、国标4756 执行。对于计量罐，应取上部样（顶液面下，其深度的六分之一处），中部样(顶液面下，其深度二分之一处)，下部样(顶液面下，其深度的六分之五处)，按等比例混合，作为整个油罐中的代表性试样。 2.1.5 油量计算，按国标9110执行，纯油品质量（在空气中重量）计算公式： n=20.20.() 式中：纯油品质量， 20-含水油品标准密度，t/m(3) 20含水油品标准体积 m(3) 真空中质量换算到空气中重量的换算系数 油品质量含水率 计算结果精确到0.001t 2.2 原油动态计量 动态计量是指石油在动态流动条件下进行的流量测量，由流量仪表来完成。目前国内原油动态计量主要有两种类型，一种

6、是原油的体积量由流量计计量，人工读数，取样、化验，测出原油密度和含水率，人工计算油量。另一种是油量交接的主要参数体积量、密度、含水、压力、温度等值，全部采用仪表连续测量，并且直接算出纯油量。原油动态计量常用的流量仪表有容积式流量计、速度式流量计和最近几年发展起来的质量流量计。 2.2.1容积式流量计 容积式流量计是一种机械式仪表，其内部都有构成一定容积的空间（计量室），流量计内部的转子在入口流入液体的压力作用下转动，把流体不断的送向排出口，其内部空间的体积在设计制造时是已知的，所以，测量转子的转动次数，就能求出该空间给出的体积量。单位时间内测得的转子转动次数，可计算出流体的流量，这就是容积式流

7、量计的测量原理。常用的容积式流量计有腰轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、椭圆齿轮流量计。 2.2.2 腰轮流量计 结构：由三部分组成，即主体部分（它包括壳体、腰轮、驱动齿轮、隔板、上下盖），表头（包括精度调整器、脉冲发讯器、计数器）和连接部分。 工作原理：腰轮流量计主体内有一对腰轮转子，靠液体通过流量计产生的压差转动，通过驱动齿轮相互交错转动。（见图2.1） 当液体推动D2轴上腰轮反时针方向转动时，图2.1（A），通过与之相连的驱动齿轮带动D1轴上的腰轮顺时针转动，转动90后成为图2.1（c）状态，上边的腰轮受液体推动顺时针转动，驱动齿轮带动下边腰轮反时针转动，腰轮旋转360时，有4个计量室

8、容积的液体排出流量计，计量室容积在设计时就确定了，计录腰轮转动的转数，就得到被计量介质的体积量，转子的转动通过减速机构、联轴器，输入到积算指示装置，从而在表头上读出流量值。 2.2.3 刮板流量计 刮板流量计有凸轮式和凹线式两种型式。（见图2.2） 图（2.2） 结构：凸轮式刮板流量计的主体部分主要由转子、凸轮、凸轮轴、刮板、连杆、及壳体所组成。凹线式刮板流量计的主体部分主要由转子、刮板、连杆、和壳体组成。转子是一个转动的圆筒，当刮板是两对时，在转子圆筒壁上沿径向开有互成90角的四个槽，当三对刮板时，则开有互成60角的六个槽。 工作原理：当被计量的液体经过流量计时，推动刮板和转子旋转，与此同时

9、，刮板沿着一种特殊的轨迹成放射状的伸出或缩回，但是每两个相对刮板端面之间的距离是一定值，所以在刮板连续转动时，在两个相邻的刮板、转子、壳体内腔以及上下盖板之间就形成了一个容积固定的计量空间，转子每转一圈，就可排出四个（或六个）同样闭合的体积，精确的计量液体量。 2.2.4 双转子流量计 结构与工作原理：双转子流量计计量部分主要是由计量箱和装在计量箱内的一对设计独特的螺旋转子组成，它们与计量箱组成若干个已知体积的空腔，作为流量计计量单位。互不接触的螺旋转子由同步齿轮保持适当的位置，靠流量计进出口的压差推动而旋转，不断将进口的液体经空腔计量后送到出口，经密封联轴器及传动系统将螺旋转子的转数传递给计

10、数机构，直接读出流经流量计的液体总量。（见图2.3） 以上三种容积式流量计计量精度高，精度可达0.20.1,运行可靠，振动和噪音小，压力损失小，最大不超过0.05MPa,适应介质粘度范围广，无论测量高粘度或低粘度液体，都能保证较高的精度。因此，在石油商品量交接计量中得到广泛的应用。 2.2.5 椭圆齿轮流量计 结构与工作原理：椭圆齿轮流量计主要部分是计量室和装在计量室内的一对椭圆齿轮，它与盖板构成一半月型空腔，作为流量计的计量单位。其工作原理与腰轮流量计类似。椭圆齿轮流量计精度一般为0.5,因此，不作为外销计量用，多用于加热炉燃料油计量。 2.3 速度式流量计 2.3.1 涡轮流量计 涡轮流量

11、计是一种速度式仪表，其主要结构有壳体、斜叶轮、导流器、磁电转换器、轴承和前置放大器组成。 工作原理：当被测介质以一定的速度流过涡轮流量计变送器时，在液体的作用下，斜叶轮受力而旋转，旋转的速度与液体的流速成正比。斜叶轮的转动，周期性地改变磁电转换器的磁阻值，使感应线圈中的磁通发生周期性的变化，产生周期性的感应电势，既电脉冲信号，经放大器放大后，送至二次仪表进行显示或累计。在测量范围内，叶轮的转速与流量成正比，则信号脉冲数与叶轮的转速成正比，所以当测得频率f和某一时间内的脉冲总数N后，分别除以仪表常数E（次升）便可求得瞬时流量 Q=fE（升秒）和总量 V=NE（升）。仪表常数由厂家在产品出厂时给出

12、。 2.4 质量流量计用于计量流过某一截面的流体质量流量或总量的流量计叫质量流量计。质量流量计主要由流量传感器（振动管）和变送器组成。其原理利用流体在振动管内流动时产生的科氏力，以直接或间接的方法测量其力而得到流体质量流量，其性能不随温度、粘度、压力和密度影响，精度为0.2零点稳定度，近几年正逐步得到应用。2.5 容积式流量计附属设备 流量计附属设备是指保证流量计的计量精度、延长流量计的使用寿命和流量计配套的设备。它们主要包括过虑器和消气器，必要时应配备流量调节阀和逆止阀。 2.5.1 过滤器 过滤器是防止被计量液体所携带的金属物、焊渣、石块、等杂质和脏物进入流量计，影响流量计正常运行，延长流

13、量计使用寿命。它安装在流量计的进口。过滤器主要由筒体和过虑网组成，过滤网做成与筒体同心的圆筒，被计量的液体经过过滤网时，杂质和脏物被留在过滤网内，当需要清洗时，只要把筒体上盖打开，就能把过滤网提出来清洗，这种形式的结构称为花篮式结构。它的主要优点是清洗、检修方便，为便于清洗时排出油污，在它的底部有用来安装排油阀的短管。 2.5.2 消气器 原油在管道输送过程中，不可避免地会含有一些气体，这些气体在管道中占有一定的空间，随油流进入流量计内就会把气体也当成油进行计量。要确保流量计的计量精度，必须将这部气体在进入流量计前排除掉，消气器就是起这个作用。在油品计量中是必不可少的辅助设备。 消气器首先是使

14、油品和气体分离开，这些气体上升到消气器的顶部，逐渐形成一个气体空间，出现油气界面，随着气体空间的扩大，油气界面下降，当油气界面下降到一定程度，安装在消气器内的浮球连杆机构动作，打开排气阀，将分离出来的气体排出。 2.6 流量计的检定 用于商品油计量用的流量计国家规定精度为0.2级以上，即基本误差不大于0.2%，由于流量计在制造过程中转子与壳体之间有一定的间隙，使用过程中将产生一定的漏失量，在长期运行中磨损加大，误差将进一步增加。所以国家规定流量计属国家强制检定计量器具。凡达到检定周期的、经检修后或长期不用需要使用的，对其测量值发生怀疑的流量计都要及时检定。确保公平交易。流量计精度是通过检定来确

15、定的。检定流量计的装置主要是标准体积管，和流量计串在一起，采用现场实液检定方法。测量值即可靠又准确。标准体积管包含一个标准容积段，检定时把同一时间间隔内将被检流量计指示值同体积管的标准值对比，求出流量计误差，确定其精度，其误差用下式表示。 Q流Q标 E=100 Q标 式中： E基本误差 Q流被检流量计指示值 Q标标准容器标准值 这两种体积量之间很难一致，流量计误差超过规定范围要采取一些措施加以消除。因此，流量计的容差调整装置（精度调整器）就是用人工的方法，消除由于使用中的磨损、锈蚀、加工制造等产生的误差。主要方法是采取改变流量计指示体积量的传动齿轮的转速，使流量计数器多计或少计一个常数，达到消

16、除误差的目的。容差调整只能在流量计检定时进行，由检定人员操作，为保证检定结果不变，容差调整完应加铅封，至下一次流量计检定前，任何人无权拆卸铅封。检定完毕，由检定单位出具检定证书。 2.7 油量计算 油量计算是油量计量过程中的最后一个环节，也是最重要的一环。不论采用何种计量方式，最终目的就是要准确地计算出油量。在国标9109.5原油动态计量油量计算中规定，油量按下式计算。 Ma=Vi.P20(MF.Cpi.Cti.Fn.Cw) 式中： Ma原油在空气中的净质量 t Vi流量计累计体积值 m(3) P20 原油的标准密度 gcm(3) (MF.Cpi.Cti.Fn.Cw)-联合修正系数 MF流量计

17、系数 Cpi压力修正系数 Cti温度修正系数 Fn空气浮力修正系数 Cw原油含水系数 油量计算精确到0.001t. 油量计算的重要参数含水、密度都是通过人工化验得到的，所以，采取的原油试样必须有代表性，含水和密度测定严格执行国家有关标准，保证交接双方的经济利益。 3. 天然气计量 天然气是指从地下油气藏中开采出来的气体，是以甲烷为主的化合物的混合物，是一种可燃气体。天然气计量采用体积计量，以m(3)为单位，由于天然气的体积随温度和压力而变化，商品气量是标准状态（温度20,压力101.325KPa）下的体积量。目前，天然气计量常用仪表有差压式流量计、速度式流量计，容积式流量计，我国天然气计量使用

18、最多的是以标准孔扳做为节流装置的差压式流量计。 3.1 差压式流量计 差压式流量计由标准节流装置、导压系统和记录差压的差压计、前后直管段组成。孔板、流量喷嘴、文丘里管都是节流装置，基于伯努力方程和流体连续性原理设计而成。当管道内流体流经这些节流元件时，流通截面积减小或突然收缩，使流体流速增大，使得前后产生压力差，实践证明，节流件前后压差P与流量Q有如下的关系QP，流量越大，压力差越大。流量减小，压力差也减小。所以，只要检测出节流元件前后压差信号P，也就可以间接地测出对应流量Q。孔板节流装置具有结构简单、造价低、安装方便、工作可靠、有一定的准确度，能满足测量需要，而且有很长的使用历史，有丰富的实

19、验数据，设计、加工已标准化，只要按标准进行设计、加工、安装、检验和使用，不需要进行实流检定。与孔板配套的二次仪表一般有两大类，一类是机械式仪表，如双波纹管差压计；二是电动差压变送器。天然气组份分析是由人工定时取样分析或安装在线分析仪自动分析。天然气计量执行行标SYT6143-1996天然气流量的标准孔板计量方法。标准喷嘴一般作为现场传递标定使用，很少直接用于计量。文丘里管已部分使用，其测量原理与孔板类似。 3.2 速度式流量计 计量天然气的速度式流量计有涡轮流量计、涡街流量计、旋进旋涡流量计。 3.3其它流量计 用于气体测量的还有容积式流量计，如气体腰轮流量计，气体超声波流量计。 4. 长输管

20、道原油交接计量所遵循的原则 4.1 计量仪表与标准装置的准确度 4.1.1 作为贸易结算用的流量计，基本误差应不大于0.2. 4.1.2 原油密度测定极限误差应不大于1Kgm(3)。 4.1.3 原油含水测定极限误差应不大于0.1。 4.1.4 标准体积管的复现性应优于0.02。 4.1.5 综合计量误差应不大于0.35。 4.2 流量计读数 当计量时间不大于8小时，仅记录流量计始末体积指示值，当计量时间大于8小时，需记录流量计始末和每8小时的流量计体积指示值。 4.3 测温、测压 测温方法应符合GB 8927石油和液体石油产品温度测定法的规定温度计分度值不大于0.5。测压方法应符合有关标准的

21、规定，压力表等级不低于0.5级。 4.3.1 对装车计量，应在计量开始后（罐内油品流过流量计）10分钟和计量结束前10分钟及中间各测温、测压一次，取三次温度和压力的算术平均值作为油品的平均温度和压力。 4.3.2 对装船计量，应在计量开始后（罐内油品流过流量计）10分钟和计量结束前10分钟以及每间隔1小时各测温、测压一次，以计量时间内各次所测温度、压力的算术平均值作为油品的平均温度和压力。 4.3.3 对管道连续输油计量，每2小时测温、测压一次，以8时内四次测温、测压的算术平均值作为8时内的平均温度和压力。 4.4 取样 自动取样应符合SY 5713 原油管线自动取样法的规定。人工取样应符合G

22、B 4756 石油及液体石油产品取样法（手工法）的规定。取样部位应设在靠近流量计出口端管线上。 4.4.1 对装车计量，未配自动取样器，取样应在计量开始，中间和结束前10分钟各取样一次，并将所采油样以相等体积掺和成一份组合试样。 4.4.2 对装船计量，未配自动取样器，应在计量开始，罐内油品流到取样器时取样一次，以后每隔1小时（装船流量大于2000(3)/h）或2小时（ 装船流量不大于2000(3)/h）以及计量结束前10分钟各取样一次，将所采油样以相等体积掺和成一份组合试样。 4.4.3 对管道连续输油计量，每2小时取样一次，每4时掺和成一份组合试样。 4.5 原油密度测定 测定方法应符合GB 1884石油和液体石油产品密度测定法（密度计法）的规定。 4.5.1 对装车、装船计量，整个计量过程做一个组合试样，测定密度。 4.5.2 对管道连续输油计量，每4小时做一个组合试样，测定其密度，将8时内的二次组合试样所测结果的算术平均值作为8小时的密度测定结果。 4.6 原油的含水测定 原油含水测定应符合GB 260石油产品水份测定法或GB 8929原油水含量测定法（蒸馏法）的规定。 4.6.1 对装车、装船计量，整个计量过程做一个组合试样。4.6.2 对管道连续输油计量，每4小时做一个组合试样，测定其质量含水量，将8时内二次测定结果取算术平均值，作为8时内的原油含水量。