石化行業(yè)的蒸汽、天然氣、通用氣體及水等介質,廣泛采用標準節(jié)流裝置流量計進行計量或過程控制,占全部在用流量儀表的60%左右。為保證計量的正確率，真正實現(xiàn)從數(shù)據(jù)中要效益,這些儀表需要定期檢定或校準,但由于生產裝置長期連續(xù)運行,流量計無法離線送實驗室檢校。
1現(xiàn)場校準與核查的開展.
1.1理論基礎
標準節(jié)流裝置流量計在線核查與校準是把計量系統(tǒng)中各組成部分整合為一個整體來進行評估確認,從而保證整個計量系統(tǒng)的正確率。計量系統(tǒng)的組成部分主要包括:一次元件(節(jié)流裝置),二次儀表(流量積算部分)以及變送器(溫度、壓力、差壓)。
標準節(jié)流裝置流量計備受國際流量界重視。
2016年國家質檢總局發(fā)布了JJG1003--2016《流量積算儀檢定規(guī)程》"，該規(guī)程重點是把流量積算儀表與流量變送器、被測流體物性緊密結合,對二次儀表(包括DCS、PLC等流量顯示設備)檢定的理論值,依據(jù)標準給出的數(shù)學模型進行流量計算,規(guī)范了流量積算儀的檢定和使用。
流量計量系統(tǒng)組成的其他部分:溫度變送器、壓力變送器、差壓變送器也均有各自的檢定規(guī)程可依據(jù)。這些都為開展標準節(jié)流裝置流量計在線校準提供了理論基礎。
1.2現(xiàn)場基本情況
利用檢修窗口期,選擇現(xiàn)場需要流量校準的39臺流量計進行試驗性在線校準與核查。按照流量計類型分類:法蘭取壓孔板30臺,角接取壓孔板3臺,長徑噴嘴4臺,文丘里1臺,非標準節(jié)流件1臺。按照被測介質分類:用于計量蒸汽13臺,天然氣和甲烷氣7臺,瓦斯氣和混合氣10臺,通用氣體4臺,水和其他液體5臺。這些儀表均已運行一個檢修周期,許多儀表不具備拆卸條件。其中38臺為標準節(jié)流裝置流量計,其可以根據(jù)儀表幾何尺寸得到流量關系,具備在線校準的前提條件。
1.3現(xiàn)場操作步驟
對需要在線校準與核查的標準節(jié)流裝置流量計,按照下面步驟進行實施。
1.3.1參數(shù)核查
參數(shù)核查包括:檢查節(jié)流裝置原始資料(設計書、檢測報告等)中的參數(shù)指標是否齊全，結構尺寸是否符合JJG640--2016《差壓式流量計檢定規(guī)程》的要求;檢查溫度、壓力、差壓及流量設計參數(shù)與實際工況是否一致。
1.3.2節(jié)流裝置校準與核查
核查標準節(jié)流裝置流量計安裝方式(水平或垂直)、前后直管段長度、與工藝管道的同心度、差壓管路的引出與敷設方式、法蘭與夾持環(huán)的位置等，核查其是否符合GB/T2624--2006《安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量》與JJG.640-201651中的規(guī)定要求;可拆下的節(jié)流件根據(jù)JJG640--2016中幾何法進行校準。
1.3.3配套儀表校準
配套的溫度變送器、壓力變送器、差壓變送器由于配有護套或是閥組,均可以對應相關檢定規(guī)程離線或在線校準甲。
1.3.4流量二次單元校準
所有計量儀表均采用DCS系統(tǒng)進行流量計算。使用過程校驗儀輸出標準模擬信號給DCS系統(tǒng)采集通道,根據(jù)JJG1003--2016進行流量校準。
1.4校準結果
歷經(jīng)兩周,通過對現(xiàn)場39臺流量計校準發(fā)現(xiàn)，流量示值誤差超過10%的流量計有10臺,約占總數(shù)的26%;流量示值誤差在5%~10%的流量計有7臺，約占總數(shù)的18%;流量示值誤差在3%~5%的流量計有5臺,約占總數(shù)的13%。也就是說,流量示值誤差超過3%的流量計總共有22臺,約占總數(shù)的56%。
1.5影響因素分析
通過對現(xiàn)場儀表核查、校準及對數(shù)據(jù)的分析，確認了影響儀表計量精度的主要因素,匯總數(shù)據(jù)見表1。
2問題的解決
通過分析計量系統(tǒng)存在的問題,提出相應的解決方案。
2.1確認系統(tǒng)不確定度合理范圍
正常情況下,當節(jié)流件的結構形狀、幾何尺寸及安裝使用條件、配套二次裝置的各組成單元,符合GB/T2624--2006、JJG640-2016、JJG1003一2016等相關標準及規(guī)程要求時,各標準節(jié)流裝置流量計系統(tǒng)不確定度為:標準孔板≤1.0%;ISA1932噴嘴<1.5%;長徑噴嘴≤2.5%;文丘里≤1.5%。
考慮到現(xiàn)場工況條件下各因素的影響,可以適當調整不確定度范圍,以滿足企業(yè)計量儀表對測量對象的實際需求。
2.2解決方案
一般不可能對所有超差的流量計進行更換改造,需根據(jù)計量儀表不同情況,提出解決方案:①工況條件穩(wěn)定,誤差趨勢-致的采用校準系數(shù)修正方法;②儀表參數(shù)錯誤,根據(jù)工藝參數(shù),重新出具計算書,修改儀表設置;③工況條件波動大,計算模型不符合國家相關標準,在不改變現(xiàn)有系統(tǒng)架構的情況下，在計量系統(tǒng)中完善流量計算模型"。
2.3方案實例
2.3.1工況條件穩(wěn)定,流量示值誤差趨勢一致
一些計量儀表屬于過程控制儀表或是裝置內部計量儀表,一般工況條件比較穩(wěn)定,并且校準結果顯示其流量誤差的比例關系一致。根據(jù)實際工況條件下校準得到的標準流量值，采用在DCS系統(tǒng)中設置校準系數(shù)的方式對被校流量值進行修正”。
例如,煉油廠重整加氫聯(lián)合車間位號11201-FT305的蒸汽流量計采用的是法蘭取壓標準孔板，其校準數(shù)據(jù)見表2。
在DCS系統(tǒng)中將各流量點的流量值除以1.145得到修正后的流量值。該臺流量計進行校準系數(shù)修正后,瞬時流量誤差小于0.5%。
2.3.2工藝參數(shù)調整后,儀表參數(shù)調整錯誤
一些計量儀表在后期生產過程中工藝參數(shù)對應設計參數(shù)發(fā)生了變化,流量計配套的差壓變送器沒有進行正確調整。
例如,動力站A爐鍋爐主蒸汽流量,其校準數(shù)據(jù)見表3。
該計量儀表原設計中差壓量程為250kPa,流量量程為440th。在生產過程中,由于工藝發(fā)生了變化,流量量程擴大為480tUh,DCS系統(tǒng)也進行了相應的調整，但是差壓變送器設置的量程存在問題。標準節(jié)流裝置流量計的流出系數(shù)和可膨脹系數(shù)均是變化的，差壓和流量并不是簡單的開方后成線性比例的關系。
此類問題的計量儀表通過重新出具計算書,調整相應量程參數(shù)解決流量誤差的問題,不需要額外投人任何的改造成本。
2.3.3工況條件波動大,計算模型不符合國家標準
一些計量儀表屬于二級能源計量，數(shù)據(jù)比較關鍵,精度要求高,同時為了保證計量的正確率都配有溫度、壓力進行補償修正。由于工藝條件不穩(wěn)定,其流量偏差體現(xiàn)出無規(guī)律性,無法采用校準系數(shù)修正的方式。
例如,乙烯廠一聯(lián)合車間某臺蒸汽流量計采用的是文丘里管,其校準數(shù)據(jù)見表4。
此類計量儀表誤差產生的根本原因為計算模型不符合國家相關標準”。這種情況下無法進行簡單的校準系數(shù)修正，只能通過完善流量計算模型來保證計量的正確率。DCS系統(tǒng)作為控制系統(tǒng),很難滿足精度高的計量要求。在流量計一次儀表部分不更換的情況下，只需在機柜間增加嵌人式模塊按照國家相關標準進行流量補償計算，再將補償后的流量值輸出給DCS使用。DCS系統(tǒng)只負責流量的顯示，通過使用專用的設備完善流量計算模型,從而保證計量的正確率。
通過以上幾種方式，根據(jù)計量儀表不同情況針對性地采取不同解決方案,可以滿足GB/T20901--2007《中石油石化行業(yè)能源計量器具配備和管理要求》中計量性能要求,降低了企業(yè)的改造成本。
3可行性分析
流體計量與一次儀表工作原理、安裝條件、被測流體的物性和工況條件(溫度、壓力、濕度等)緊密相關,計算公式各異并呈現(xiàn)出復雜的函數(shù)關系。影響因素除節(jié)流裝置本身,還有參數(shù)設置、測量范圍、補償計算等叫。將標準節(jié)流裝置及配套作為整體,通過現(xiàn)場校準或核查確定各組成單元的不確定度，對系統(tǒng)不確定度進行評估和調整,確保整個計量系統(tǒng)具有可預期的計量精度。
4結束語
標準節(jié)流裝置流量計通過在線校準或核查實現(xiàn)流量量值溯源,在滿足生產及裝置連續(xù)運行的條件下,可以在線實施確保在用流量計精度符合要求。在線校準或核查也是對現(xiàn)場流量測量系統(tǒng)的一種計量再確認,系統(tǒng)的構成是否正確、運行參數(shù)是否準確、計算模型是否合理、系統(tǒng)的精度是否滿足工藝要求均可以通過在線校準或核查來發(fā)現(xiàn)解決問題,提高企業(yè)的計量水平。
流量計在線校準或核查不僅可以節(jié)省大量儀表拆裝費、運輸費及檢定費,大大減少儀表離線檢定或校準成本及工作量;還可以提高工作效率。通過在線校準或核查對超差的計量儀表進行定點修正,使企業(yè)可以在不投人大量資金成本的情況下保證計量的正確率,是企業(yè)降本增效的重要舉措。
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