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油品温度密度曲线在油流量计量中的应用

当前,油品的运输基本是以管道运输为主,油品的计量主要依靠质量式流量计或容积式流量计对流动的油品进行动态、连续的计量。各类油流量计的准确计量不仅关系到贸易双方的经济利益,也是有效利用能源和节能降耗的有力保证。
一般来说,质量式流量计在质量法流量标准装置上复现其质量流量较为合理,容积式流量计用容积式的标准器标定比较合理。但实际上大部分的计量机构或企业的装置都是单一标准器装置,在检定不同原理的流量计时,介质密度的实时、准确测量必不可少。高准在线密度计可以解决密度的实时、准确测量的问题,但由于其高昂的价格,不易普及使用。本文根据通常物质密度与温度存在的关系,通过实验测定不同温度下的柴油介质的密度,运用*小二乘法拟合出柴油介质的温度 - 密度曲线,找到一种通过测量被检表处介质温度实时得到介质密度参与体积流量和质量流量的换算的方法,保证油流量计量的准确可靠。
*小二乘法拟合温度 - 密度曲线
柴油介质密度的测量依据 GB / T 1884—2000
《原油和液体石油产品密度实验室测定法( 密度计法) 》。实验过程为: 用热水浴将柴油加热到 48. 0℃ 以上,把温度计和玻璃密度计浸入其中,然后放入空调室内自然降温,保持温度计的感温泡在玻璃密度计 躯 体 的 中 间,在 密 度 区 间 828. 0kg / m3 ~ 850. 0kg / m3 的范围内,随着温度的逐渐降低,每隔0. 5kg / m3 ( 即每个密度计刻度处) 记录密度值,并同时读取记录温度计的温度值。得到 45 组实验数据
( 见表 1) ,并利用 Excel 拟合出温度 - 密度曲线如图 1。得到温度 - 密度曲线方程 y = - 0. 7082x + 860. 49,其中 y 为柴油介质的视密度; x 为柴油介质
的温度; R 为相关系数。
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在线密度计温度 - 密度曲线的对比
为了验证实验数据的准确性,我们从以往的实验记录里提取了 21 组温度、密度数据。这些数据为 MI- CRO MOTION 在线密度计测得的实验数据。把两组温度- 密度实验数据拟合成曲线,如图2。两组数据的温度- 密度曲线呈稳定的线性关系。两条曲线非常接近,说明两种方法得到的结果具有较好的一致性。
根据以上实验数据,应用贝塞尔公式分别计算两种方法的实验标准差 s,以分析实验测得值的分散性。由于得到的拟合曲线是线性的,两种方法误差的*大值必定在曲线的两个端点上。取常用实验温度区间 15℃ ~ 35℃ ,两种方法间的*大测量差值会出现在 15℃ 或 35℃ 的温度点上,通过计算可得到*大差值 Emax 。结果对比见表 2。
MOTION 在线密度计的扩展不确定度。因此,这种通过温度测量来快速得到密度值的方法满足测量要求。
3曲线在测量容积式流量计时的应用及分析
根据 JJG 667—2010《液体容积式流量计》检定规程用静态质量法油流量标准装置测量容积式流量计,以公称通径为 25mm 的 0. 5 级的腰轮流量计 为例,用以柴油为实验介质的静态质量法油流量标准装置检定,根据检定规程,检定点一般不少于 5 个,均匀分布,其中包含*小和*大流量点,每个检定点至少检定 3 次,检定时间约为 2. 5 小时,在此过程中柴油介质的温度会明显升高,温升的幅度与环境温度、储油罐容积和流速等因素有关。如果装置没有合适的密度修正手段,则温度每升高 1. 0℃ ,示
值误差会有约为 0. 1% 的偏差,影响测量结果的准
确度。温度 - 密度曲线测定后,可以通过测量被检流量计处温度值,快速得到相应的密度值,参与体积质量间的换算。
为了进一步分析温度 - 密度曲线法实时确定密度对整套装置的影响,现对静态质量法油流量标准装置在计时器、电子天平和换向器三个主要方面引入的不确定度分量进行分析,结果见表 3。
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表 3 静态质量法油流量标准装置相对则合成不确定度为:
u = s2 + s2 + s2 + s2 + u2 + u2 + u2 = 0. 01466%
静态质量法油流量标准装置测量体积流量时, 密度修正的不确定度分量为 uρ ,取柴油密度为840. 0kg / m3 ,设温度 - 密度曲线密度修正不确定度
分量为 uρ1 ,在线密度计密度修正不确定度分量为
4结束语
实验证明: 在油流量计量过程中,柴油等油介质的温度随实验的进行有逐渐升高的趋势,温度变 化引起的密度变化会对装置的不确定度产生影响。目前高水平的静态质量法油流量标准装置基本上 优于 0. 05% 的水平,更应该重视温度变化对装置带来的影响。
目前,在线密度计实时测量油介质密度具有精度高、可靠性好的特点,可每 1 秒采集一次密度数据,保证实时、连续的密度测量,是高水平装置的首选。由实验拟合出的温度 - 密度曲线更适用于于无密度修正措施的油流量标准装置,将介质温度 - 密度关系模型引入到油流量标准装置的测试软件中,通过温度数据的采集,实时转变成密度值参与计算,对实验数据进行密度修正。不仅可用于静态质量法标准装置测量容积式流量计,也可用于体积管法标准装置测量速度式、容积式或质量式流量上的应用,实现了实验介质密度的实时准确计量。

 

点击次数:  更新时间:2019-03-28 10:58:46  【打印此页】  【关闭