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管道科式流量计在长输管道原油计量中的应用

时间:2018/05/16来源:未知

    要:科里奥利流量计是利用科里奥利效应直接测量介质质量流量的测量技术, 其在测量介质质量流量的同时还可以测量介质的密度和温度, 经转换可以间接测量介质的体积流量。国内已开始非传统的科里奥利质量流量计应用于原油交接计量的研究与实践。

科里奥利流量计是利用科里奥利效应直接测量介质质量流量的测量技术, 其在测量介质质量流量的同时还可以测量介质的密度和温度, 经转换可以间接测量介质的体积流量。科里奥利流量测量技术从1977年工业化发展至今, 已得到广泛的应用, 尤其是不受介质压力、温度、粘度等介质特性的影响, 不需要前后直管段安装的要求, 免维护, 长周期运行, 高精度, 宽泛的量程比等技术特点已对原油的计量技术产生了影响。

目前, 国内已开始非传统的科里奥利质量流量计应用于原油交接计量的研究与实践。

管道科式流量计在长输管道原油计量中的应用

1 国内原油动态计量流量测量技术现状

原油贸易交接计量可采用静态计量和动态计量两种方式。静态计量包括铁路罐车、油轮、立式金属罐。原油动态计量一般由计量系统、检定系统和辅助系统组成。国内已管道输送的原油贸易交接基本上采用动态计量方式, 而原油用油轮运输在码头进行贸易交接时基本采用静态计量方式。

管道输送的原油贸易交接主要使用刮板、腰轮、双转子等容积式流量计, 为确保原油贸易交接计量的准确可靠, 按照计量规程的要求在原油计量站都配有检定流量计的标准装置体积管, 实现流量计的在线检定。

现行的计量规程规定原油的贸易交接采用原油质量单位进行交接, 即需将工况条件下的体积流量经压力、温度补偿计算经测量的原油密度转换为原油的质量流量。

容积式流量计是计量原油体积量的主要计量器具, 在原油动态计量系统还必需按照计量规程的要求进行配备原油密度测定、原油压力、原油温度测量的计量器具, 这些计量器具须按计量法的规定进行强制检定。

GB9109.5-2009《原油和液体石油产品油量计算———动态计量》规定了经温度、压力和密度修订后的纯油量的计算方法。按照标准的规定原油贸易交接的计量精度应优于0.35%。
 

2 国内原油动态计量流量测量的技术挑战

原油交接计量的特点:原油交接计量除了具有准确性、一致性、溯源性、法制性这四个基本特点外, 还具有系统性的特点, 因为准确的原油交接计量是一个复杂的集成许多参数测量的综合性系统。

在具体的原油交接计量的实践中, 由于我国目前已经是原油的净进口国, 原油来源广泛有中东的、非洲的、南美洲的、南海的、俄罗斯等多个地方, 原油的种类和品质繁杂多变, 较此前相对单一的国产原油或种类较少的进口原油而言, 对原油的计量系统提出了越来越高的技术要求。

具体到相对以前的容积式流量测量技术, 由于油品的特性变化, 如温度、粘度的变化超过一定的范围, 按照流量计检定规程的要求, 就需要对现场的交接流量计进行重新检定, 才能满足流量计计量的精度要求。

这对大家现场流量计的运行使用提出了非常高的要求;同时考虑到原油计量系统中每个测量器具的不确定度的情况, 综合评估整个原油计量系统的不确定度也是一个非常大的工作量;容积式流量计长周期的连续运行, 内部机械部件的磨损也会对容积式流量计的不确定度产生影响, 从而影响整个原油计量系统的不确定度。

管道科式流量计在长输管道原油计量中的应用

3 科里奥利流量技术应用于原油计量的实践

传感器内是U型流量管, 在没有流体流经流量管时, 流量管由安装在流量管端部的电磁驱动线圈驱动, 其振幅小于1mm, 频率约为80Hz, 流体流入流量管时被强制接受流量管的上下垂直运动。在流量管向上振动的半个周期内, 流体反抗管子向上运动而对流量管施加一个向下的力;反之, 流出流量管的流体对流量管施加一个向上的力以反抗管子向下运动而使其垂直动量减少。

这便导致流量管产生扭曲, 在振动的另外半个周期, 流量管向下振动, 扭曲方向则相反, 这一扭曲现象被称之为科里奥利 (Coriolis) 现象, 即科氏力。

科里奥利流量测量技术是基于科里奥利效应的原理直接测量介质的质量流量, 测量效果不受介质温度、压力、密度和粘度等物理特性的影响, 因此对不同的原油油品有非常好的适用性。

同时由于其自身的结构特点, 内部没有任何可动的机械部件, 其流量系数不会随时间推移发生变化, 这为原油计量系统长期稳定准确计量提供了可靠保障。

国内科里奥利流量计应用于原油计量已经有15年的历史, 从大庆石化企业入厂原油的测量, 到华北油田有60多台科里奥利流量计用于内部分输计量, 中石化企业沿长江各炼油企业、广州石化的入厂原油都已使用了科里奥利流量计进行计量比对核查。

2011年中国和哈沙克斯坦的原油管道使用了科里奥利流量计进行原油的贸易交接计量, 这对科里奥利流量计在长输管道大流量原油贸易交接计量应用产生了深远的影响。
 

4 科里奥利流量计能力及相关标准规范的发展

早期科里奥利流量计没有在长输管道原油计量中得到应用, 主要是受自生的技术条件限制, 没有大于DN150口径的流量计, 流量范围不适合长输管道原油计量, 长输管道原油计量大部分使用的是DN300口径以上的容积式流量计, 少量的使用DN200口径的容积式流量计, 流量范围也都是在300~1100 m3/h, 而且是多台流量计并联运行的方式进行原油计量。

早期科里奥利流量计显然不适合在长输管道进行应用, 但随着美国EMERSON企业推出HC系列的大口径科里奥利流量计, 这个问题得到了解决。目前, ***大口径的科里奥利流量计具有3200 t/h的测量能力, 完全可以满足长输管道大流量原油计量的要求。

科里奥利流量计在受制于本身测量能力限制的同时, 更面临一个重要的障碍是技术标准规范的限制, 我国于2007年才颁布了SY/T6682-2007《用科里奥利流量计测量液态烃流量》技术标准规范, 2008年开始宣贯实施, 这意味着科里奥利流量计测量技术应用于液态烃没有了标准规范的限制。目前科里奥利流量计在长输管道原油计量的使用中主要是用于比对核查, 正真用贸易交接计量的还是少数, 随着现场使用经验的积累, 科里奥利流量计会是长输管道原油大流量计量的又一种手段。

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