液體容積式流量計常常會因為被測介質溫度變化而產生計量示值附加誤差。根據我國《液體容積式流量計檢定規程》要求,測量所使用溫度計的***大允許誤差對檢定結果所造成的影響不能超過流量計***大允許誤差值的1/10。因此在現場進行直接檢定讀取溫度時,就必須在將溫度帶入計算公式過程中考慮這一誤差,并進行適當的溫度修正,降低其對檢定結果所帶來的度影響,以此為工作的準確性提供合理保障。

液體容積式流量計主要運用到了機械測量元件,它將流體持續分隔成為單位體積并實施累加計量,***后計算出總體積并獲取流體計量結果。在工業應用過程中,容積式流量計需要實現在管道中的持續流體體積測量,它的基本工作流程如下:首先讓流體持續注入并充滿計量空間,其次再將這些流體送到出口流位置進行測量。隨著流體不斷累加進入計量空間并反復充滿,將流體總體積與計量空間體積相乘,就可以得出流體通過容積式流量計的流量總量。

一般情況下液體容積式流量計都會采用固定標準的小容積計量空間來計量所通過管道的流體體積。而所流經的計量空間主要由流量計轉動部件與儀表殼內壁所共同組成,這樣的構造與工作原理就形成了液體容積式流量計的4大特征,即計量度高、適用于高粘度液體測量、測量范圍度寬以及安裝管道條件不會影響計量精度[1]。

按照《液體容積式流量計檢定規程》規定,液體容積式流量計的流量計精度要達到0.2甚至更別。這主要是迎合了它依靠計量基本單位容積個數來實現對累計流體流量的計算,它的計算公式為:Q=∑dq

在該算式中,Q就代表了通過計量空間的流體總量,而代表計量空間的基本單位容積。在流體不斷進入計量空間時,受到外界溫度變化影響,計量空間的轉動部件與儀表殼會發生體積變化,它也直接會導致dq容積發生一定變化,如下式:dq=f(Δt)

因為液體容積式流量計在出廠時都有被標定調整的固定儀表系數,所以一旦dq發生變化,就會使得其后的流體流量總量測量受到影響,極有可能產生附加誤差,使液體容積式流量計的***終檢測結果缺乏高精度。

再進一步針對液體容積式流量計的測量對象液體來說,液體顯然會存在熱脹冷縮現象,因為它的密度就是溫度的函數。當液體密度發生變化時,就有:

在該算式中,假設d20為在20℃下測量液體的密度(kg/m3),dt表示在t℃中測量液體的密度(kg/m3),Uk表示所測量液體的膨脹系數。因為液體容積式流量計所計算的是液體體積,如果液體發生溫度變化,它的體積也會隨之變化,但流量計所指示的僅為在該溫度(20℃)下液體的體積量。當溫度發生較大變化以后,如果不能將固定指示溫度值改為特定指示溫度值,也會為測量結果帶來極大的檢測附加誤差。因此,必須為液體容積式流量計構建數學模型,明確溫度影響所帶來的影響效果[2]。

在液體容積式流量計中的體積管檢定過程中,首先要將被檢定流量與標準體積管串聯起來,當液體流體全部通過流量計體積管時,啟動體積管內置換器,讓其隨流體流動方向運動進而觸發流量計中檢測開關,發出測量信號,以脈沖數的形式記錄在流體經過管道期間的流量總量。經過脈沖數換算,就可以初步檢定流體流經管道過程中流量計的具體流體體積,同時將此流量體積與管內溫度及壓力值進行容積值對比,就可以得到被檢測液體容積式流量計的具體示值誤差,并圍繞此誤差來構建數學模型,具體計算液體容積式流量計的體積管處流體實際體積,其計算公式如下

在上述計算公式中,V代表液體容積式流量計體積管中液體的實際體積(L),Vs代表體積管標準體積(L),ps代表體積管內流體的表面壓力平均值(Pa),D代表體積管的實際內徑(mm),e代表體積管壁實際厚度(mm),Es代流量計體積管的具體彈性模量(Pa),βs代表體積管的實際膨脹系數(℃-1),ts代表體積管內流體的平均溫度(℃)。基于以上指標為體積管修正體積,計算流體體積通過流量計中所累積的實際流量值,給出以下計算公式:

在上式中,Qs代表被檢測流量計中流體的實際值(L)(VCF20)s和(VCF20)m分別代表體積管和流量計內20℃溫度環境下流體的體積修正系數,κ是流體的壓縮系數(Pa-1),而pm代表流量計中液體表的平均壓力值(Pa)。根據上述指標再進行液體容積式流量計的示值誤差計算,Em為:

按照上文3個計算公式進行推斷,隨著外界溫度的不斷變化,就會引起液體容積式流量中流體體積修正系數的變化。考慮到流體體積系數計算相對復雜,難以確定,所以一般情況下難于對其進行固定的定量分析。如果在溫度計讀數時不能進行合理修正,它就會直接影響到液體容積式流量計在隨后的流體體積總量計算,將附加誤差快速傳遞到流量計的一系列計算中,它所導致的后果必然會對檢定工作帶來巨大影響[3]。

現如今,關于液體容積式流量計的使用已經相當廣泛,對它的現場檢定工作要利用溫度計來完成。對溫度計的要求就是要保證它的基本分度值達到0.1~0.2℃,且測量值要保證在0~70℃。以石油化工企業為例,在測量070℃的普通石油焦化產品時一般選擇玻璃液體溫度計,同時遵循《工作用玻璃液體溫度計》中相關規范,確保溫度測量讀取的***大溫度計允許誤差不能超過±0.15℃。因此如果完全不考慮溫度計讀數修正問題,單體溫度計的***大引入誤差就應該為±0.15℃范圍。在利用體積管檢定液體容積式流量時還需要進行流量計處讀取、體積管進出口溫度測量,這些測量工作可能為流量計與體積管之間帶來較大溫差(0.4℃以上)。但如果按照《液體容積式流量計檢定規程》就可以明確在每一次檢定過程中都要嚴格規范檢定介質溫度變化,確保其檢定介質溫度變化范圍不能超過0.5℃。因此上述的流量計與體積管溫差在0.4℃時,也是能夠滿足檢定標準的。

對石油化工企業而言,如果它的實際輸油溫度為24℃。那么它的液體容積式流量計、體積管管壁包括體積管進出口出實際溫度都應該控制統一保持在24℃。當溫度計讀數沒有被修正時,液體容積式流量計與體積管就很有可能出現涉及溫度計讀數的若干狀況,如表1。

表1中所用體積管其標準容積為4048L,體積管溫度是進口與出口溫度之間的平均值,流量計壓力在0.300MPa,體積管的實際壓力為0.270MPa。根據此表1可以見得如果不對溫度計讀數作出任何修正,當溫度超出標準固定范圍就會導致液體容積式流量計本身出現示值誤差,進而產生度偏移。舉例來說,如果液體容積式流量計所讀取溫度比實際外界溫度更高,那么該流量計的示值誤差就一定朝負方向發生大量偏移,如此一來流量計所顯示誤差就會比實際誤差要更小。也就是說,液體容積式流量計與體積管處會隨著溫差的增大而導致示值誤差向負方向偏移越大。但當在體積管處讀取到其平均溫度值高于外界實際溫度時,液體容積式流量計的誤差便宜就會降低,具體偏差百分比為:

如果體積管處所讀取到的平均溫度值小于外界實際溫度值,則液體容積式流量計的實際示值誤差就會出現較大偏移,***大示值誤差可以達到0.0960。在這里假設液體容積式流量計的準確度為0.3級,通過溫度計讀數修正引入誤差,如果所引入誤差超出檢定規程標準要求,就有必要對溫度計讀數進行相應修正,這一點不能在現場檢定過程中有所忽略。再舉例來說,某石油企業輸油站每年原油輸油量在2000萬m3以上,如果在輸油過程中未對輸油管道體積管進行溫度計讀數進行修正,就有可能導致收油一方每年損失至少100m3的原油量,而***大時可以達到9600m3,可見溫度計讀數修正對液體容積式流量計的檢定結果影響之大。因此,在現場進行液體容積式流量計檢定過程中,應該盡可能對溫度計讀數進行合理修正,降低它對于流量計示值誤差的度影響。如果溫度計讀數修正值偏大,就可以依據溫度計檢定證書中所規定的溫度值進行修正,如果溫度計讀數修正值偏小,則要選定一個修正值,然后根據該選定值,確定流體流動方向,再試圖降低溫度,確保交接計量的高精度[4]。

本文探討了基于液體容積式流量計的現場流量計檢定過程,主要圍繞溫度計讀數修正值來確認其對檢定過程的影響,盡可能降低流量計對流體體積總量計算的誤差,進而提高檢定結果度,并保證液體容積式流量計的計量性準確可靠。