摘 要：介紹了流量計的4種檢定方法：體積管法、容積法、稱量法和標準表法。根據(jù)國標GB/T1885-1998和APIMPMS11.1-2004針對液體膨脹計算給出的修正系數(shù)，推導(dǎo)了流量計檢定過程中液體膨脹系數(shù)的計算公式，從而有效消除油品的計算誤差，提高計量檢定數(shù)據(jù)的準確度。

關(guān)鍵字：油品 流量計 檢定 液體膨脹系數(shù) 計算方法

    1 流量計檢定方法

    提供了4種流量計的檢定方法，分別是體積管法、容積法、稱量法和標準表法。每種檢定方法的檢定數(shù)據(jù)計算都分為2步：步將標準器處測得的容積（質(zhì)量）值進行修正，換算為在標準器狀態(tài)（ts、ps）下的體積V；第二步將V修正到流量計計量狀態(tài)（tm、pm）下的體積Qs。

    1.1 體積管法

       （1）

    式中：Vs為標準器讀出體積，m³；p_s為標準器處的液體表壓力平均值，Pa；D為標準體積管內(nèi)徑，mm；E為標準體積管壁厚，mm；E_s為標準體積管材料的彈性模量，Pa；βs為標準器的體膨脹系數(shù)，°C^-1；t_s為標準器處液體溫度平均值，°C。

    1.2 容積法（量器為開放式結(jié)構(gòu)）

        （2）

    1.3 稱量法（稱量容器為開放式結(jié)構(gòu)）

       （3）

        （4）

    式中：M_ij為第i個檢定點第j次檢定時標準稱指示的液體質(zhì)量，kg；ρ_s為標準器處液體密度，kg/m³；C_f為浮力修正系數(shù)；ρ_a為檢定時環(huán)境大氣密度，kg/m³；ρ_b為使用砝碼的密度，kg/m³。

    若檢定時不使用砝碼，則：      

       （5）

    1.4 標準表法

        （6）

    式中：C為標準流量計的修正系數(shù)，該系數(shù)按標準流量計的使用要求確定。

    上述公式雖然各不相同，但目的只有一個：將在一個檢定過程中標準器處測得的數(shù)值（體積、質(zhì)量）修正（轉(zhuǎn)換）到標準器狀態(tài)（t_s、p_s）下的體積。

        （7）

    式中：Qs為將標準器處液體體積值換算到流量計條件下的累積流量值；β為液體膨脹系數(shù)；k為液體壓縮系數(shù)；t_m、t_s分別為流量計和標準器處液體溫度平均值；p_m、p_s分別為流量計和標準器處液體表壓力平均值。

    2 GB/T計算液體膨脹系數(shù)的不合理性

    在目前的原油和石油產(chǎn)品流量計檢定中，通常根據(jù)檢定油品的標準密度ρ20在文獻[2]表8“石油密度溫度系數(shù)表（γ值表）”中查得石油密度溫度系數(shù)γ，并將其作為液體膨脹系數(shù)β。

    液體膨脹系數(shù)即當壓強不變而流體溫度變化1°C時，其體積的相對變化率，嚴格定義式為：

        （8）

    式中：V為流體體積；t為流體溫度。    

    將m=ρV代入式（8），則：

        （9）

    根據(jù)文獻[2]表8給出的公式ρ_t=ρ₂₀-γ（t-20）可知：

        （10）

    由式（9）和式（10）可得：

        （11）

    根據(jù)上述關(guān)系式，在檢定油品流量計時用γ作為液體膨脹系數(shù)β是不合適的，液體膨脹系數(shù)β應(yīng)是根據(jù)ρ20查得的值與ρ20的比值，因此需要尋找新的計算液體膨脹系數(shù)的方法。

    3 國標對液體膨脹系數(shù)的推薦算法

    隨著舊標準的廢止，新標準提出了體積修正系數(shù)VCF，并給出了原油、石油產(chǎn)品和潤滑油的體積修正系數(shù)表（編號分別為60A、60B、60D）以及特殊石油計量表。

    體積修正系數(shù)即油品在標準溫度下的體積與其在非標準溫度下的體積之比：

        （12）

    式中：T為標準溫度，取20°C；pe為標準壓力，取101.325kPa；t為計量溫度；p為計量壓力。

    4、API對液體膨脹系數(shù)的推薦算法

    在APIMPMS11.1-2004標準中，“體積修正系數(shù)”不再稱為VCF，而改稱為“液體溫度修正系數(shù)C_TL”，定義表達式與VCF相同，即：

    此外，該標準還定義了液體壓力修正系數(shù)C_pL和液體壓力溫度修正系數(shù)C_TpL，給出了定義表達式和三者的相互關(guān)系：

        （13）

        （14）

        （15）

        （16）

    壓縮系數(shù)κ是指當流體保持溫度不變，所受壓強改變時，其體積的相對變化率：

        （17）

    當Δp為正值時，ΔV總是負值，反之亦然。

    壓縮系數(shù)κ與液體壓力修正系數(shù)C_pL的相互關(guān)系為：

        （18）

    在油品的飽和蒸汽壓不高于標準壓力的情況下，取pe=0，上式變?yōu)椋?/p>

       （19）

    κ既可以利用油品密度和計量溫度在文獻[5]的原油和石油產(chǎn)品壓縮系數(shù)表中查得，也可利用該標準給出的公式進行計算，二者所得結(jié)果相同。

    根據(jù)膨脹系數(shù)、壓縮系數(shù)的定義對式Qs=V[1+β（tm-ts）]?[1-κ（pm-ps）]進行分析，可知該式的目的是將ts、ps工況下的V修正到tm、pm工況下的體積Qs。步先假設(shè)壓力不變，利用膨脹系數(shù)β將ts、ps工況下的V修正到tm、ps工況下的體積V₀；第二步是假設(shè)溫度不變，利用壓縮系數(shù)κ將tm、ps工況下的V₀修正到tm、pm工況下的Qs。

    步可利用CTL來實現(xiàn)，先將ts、ps工況下的V修正到標準溫度下的體積V₁，再將V₁修正到tm、ps工況下的V₀：

    式中（C_TL）ts、（C_TL）tm分別為根據(jù)溫度ts、tm和油品標準密度查詢中表60得到的體積修正系數(shù)。

    第二步也可利用C_pL，先將tm、ps工況下的V₀修正到標準壓力下的體積V₂，再將V₂修正到tm、pm工況下的Qs：

        （24）

        （25）

        （26）

    式中：（C_pL）ps、（_CpL）pm分別為壓力為ps、pm時油品的壓力修正系數(shù)。

    通過以上推導(dǎo)，解決了新國標頒布實施后仍使用老國標的問題，同時根據(jù)新國標和API標準給出的修正系數(shù)推導(dǎo)了新的油品膨脹系數(shù)計算公式，消除了因油品膨脹系數(shù)取值不準確產(chǎn)生的流量計檢定誤差，提高了檢定結(jié)果的準確度。