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油品温度和环境温度对刮板流量计计量影响研究



环境温度和油品温度两个因素是影响原油计量误差的重要因素,当外界气候条件或者输送油品性质发生变化时,流量计计量将会产生较大误差。中石化京唐输油处承担多个炼化企业的油品输送任务,油品来源和物性复杂多样。企业在计量过程中应用美国Smith刮板式流量计,并且对油品进行有选择的标定,这就导致未标定的油品在计量中产生一定误差,同时这种误差会随着气候变化而变化,而较大的误差则会对企业的正常计量带来纠纷。研究中通过实验测量的流量数据,采用多因素分析方法,对环境温度和油品温度两个因素进行对比分析,在此基础上对企业应用刮板流量计计量时的温度控制给出相关的建议。

0。

在原油贸易计量中,由于受到油品内在性质和外界环境因素的双重干扰,计量精度会发生变化。提高原油计量精度,不仅是对设备本身的高要求,同时也是对计量环境的高要求。而这一计量环境包括计量时的外界环境以及油品性质。因此,在原油计量中,要控制油品的物化性质和外条件不能变化剧烈,这样才能使计量精度准确可靠。

刮板流量计是一种应用较为广泛的容积式流量计,其计量原理就是将原油分割成一个个标准且已知的小容积,***后通过累加得到,因此计量时的误差也具有累积性。在设定好的计量环境下,刮板式流量计的计量误差不影响到正常的交易计量。但是在实际计量中,计量环境会发生一些较大变化。例如文献中分析,京唐输油处只有在计量油品性质以及计量的环境温度发生较大变化时才有明显的误差。文献从 MF系数和泄露量的角度分析刮板流量计产生的原因,当原油粘度维持在一定的范围内时,MF系数保持不变,而原油粘度变化剧烈时,流量计的泄露量发生变化,计量误差增大。

京唐输油处输油任务重,原油多为国外进口油品,性质相差比较大,无法做到逐一标定。当以某一固定 MF系数作为误差修正标准时,若油品粘度相差很大,或原油物性受周围环境温度变化较大时,计量结果的可信度将会降低。本文通过设计实验室计量对比环道实验,得到流量数据结果,分析油品温度和环境温度对刮板式流量计计量精度的影响影响规律。

。实验准备

本实验的目的是在室内建立环道,通过温度控制,改变油品和环境的温度,得到油品粘度和环境温度的一系列参数,进而研究油品粘度和环境温度对刮板流量计计量误差的影响。

此输油处输送原油的种类高达到37种,根据船方数据显示油品粘度***大的是帮嘎(189mm2/s,50),油 品粘 *** 小的是韦杜 (0.96mm2/s,50),油品粘度相差较大。现场流量交接采用美国Smith刮板式流量计对油品进行计量,在冬季对流量计进行标定过程中,发现存在误差较大的情况。

通过对现场输送油品取样,选择代表性的原油作为实验样品。图1为普鲁托尼原油以及沙轻原油的粘度随温度的变化曲线,即原油的粘温曲线。

其中,普鲁托尼原油凝点为10,反常点19,析蜡 25,蜡 质、胶 为16.7wt%。沙轻原油凝点为-20以下,析蜡点为10以下,蜡质、胶质及沥青质总量为 13.55wt%。

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***终确定普鲁托尼原油和沙轻原油作为实验油品。

 

.实验装置与方法

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图2为刮板流量计实验的环道流程图。

 

原油温控箱控制进入标准流量计中的原油温度,使其温度恒定在原油析蜡点以上,实验中进入标准流量计中的原油温度恒为25。原油温控箱中的中间隔板将其分为两个腔室,分别盛满沙轻原油和普鲁托尼原油。每个腔室有两条支路管线,一条与油泵相连接,通过阀门1、阀门2进行控制;一条与实验刮板流量计连接,通过阀门7和阀门8进行控制。

原油冷却箱控制进入实验刮板流量计的原油温度,使原油温度达到实验要求的20,15,10。原油冷却箱中同样分为两个腔室,分别盛满沙轻原油和普鲁托尼原油。每个腔室分别有两条支路管线,一条与标准流量计相连接,通过阀门3、阀门4控制;另一条与实验刮板流量计相连接,通过阀门5、阀门6进行控制。

外部温度控制箱模拟刮板流量计计量过程中的外界环境温度。实验中,外部温度控制箱模拟环境温度分别达到15,4,-5,-10

实验开始前,由原油温控箱将油温升至25,打开油泵,使原油在环道中试运行一段时间。实验开始后,按照预定方案,设置原油冷却箱的冷却温度、外部温度控制箱的环境温度。通过对比标准流量计和实验刮板流量计的流量读数,得到油品温度和环境温度对计量的影响,***终反映出油品粘度和环境温度对刮板流量计计量的影响。

3.实验结果

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表1为沙轻和普鲁托尼原油在不同的油温和刮板流量计不同的环境温度下的流量计量结果。

由表可知,两种性质相差很大的原油,在实验过程中呈现出的规律是一致的,均是随着油温和环境温度降低,计量结果增大,但是两者的增大趋势有所不同。对于沙轻原油而言,刮板流量计的环境温度在4以上时,刮板流量计计量结果的变化幅度非常小,到-10计量误差才稍有变化。但是,普鲁托尼原油随油温和环境温度的变化,刮板流量计计量结果变化比较大,其误差随环境温度的改变要远远大于沙轻原油,误差基本为正。

为了进一步分析油品温度和环境温度此两种因素哪种对刮板流量计计量的影响起决定作用,我们采用双因素方差分析的方法,分析两种因素的影响显著程度大小,以期得到影响的关键因素。

。双因素影响的方差分析

 

运用统计学里多因素方差分析的方法,分析油品温度和环境温度对刮板流量计计量的影响程度大小。如下列公式所示为双因素方差分析的关键公

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 从表2中两个因素的F 值对比可以看出,两种原油分别计算得到的油品温度的F 值均大于环境温度的F 值,这说明油品温度在对刮板流量计计量的影响中占有主导地位。但是普鲁托尼的油品温度A 的F 值比环境温度B 的F 值要大很多(分别为101199和48771),而沙轻原油的油品温度A 的F值与环境温度B 的F 值相差不大(分别为5712和4424)。这说明原油的物性越差(这里指析蜡点高、凝点高、胶质沥青质含量高、粘度高、流动性差等),

在计量过程中油品温度对计量结果的影响也越大。我们知道,油品物性越差,油品温度对油品的粘度影响越大,因此影响流量计计量误差的根本原因是油品粘度的剧烈变化,在计量过程中,要格外注重油品温度的影响。

.结束语

通过双因素的方差分析,得出环境温度和油品温度都对流量计的计量有很大的影响,同时此两个因素的交叉作用也是非常显著的。因此,在刮板流量计计量过程中,要从环境温度和油品温度两方面考虑,维持相对较稳定的一个外在环境和内部温度,可以有效的减少流量计的计量误差。另外,原油的物性越差,其计量误差随油品温度的变化而剧烈变化,在很小的油品温度变化范围内,计量误差可能发生较大的变化。因此对于物性差的原油在计量中要重点控制油品的温度。