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作  者： 蔡武昌 摘  要： 本文对美国石油学会（API）2002年颁布标准《石油测量标准手册5.6章用科里奥利仪表计量液态烃》主要部分，即包括仪表测量系统的考虑因素和要求，运行时流体特性、安装条件和调试对测量值的影响以及如何实施现场校验作扼要论述。 关键字： 科里奥利仪表 计量 液态烃 标准
0 引言
美国石油学会（API）2002年颁布标准《石油测量标准手册5.6章用科里奥利仪表计量液态烃》[1]。标准规定科里奥利质量流量计（以下简称CMF）实现储存交接（custody transfer）级计量的方法和要求，特别强调储存交接用CMF必须具备能现场校准的条件。这是应用性质的仪表标准，从应用角度提示选择CMF的要点，提出对仪表各组成部分性能要求及安装、调试、校验（质量法或容积法）和维护等操作注意事项，但不提出具体数值指标。标准还分述使用中影响准确测量的各项因素及趋避和改善的途径。这些内容在工程设计和选购CMF前对解读制造厂样本性能规范书、向供应商提出要求、识别供应商误导和澄清性能上不明之处很有价值，也可作为制订产品企业标准或操作规程的重要参考资料。
本文对标准主要部分，即包括仪表测量系统的考虑因素和要求，运行时流体特性、安装条件和调试对测量值的影响以及如何实施现场校验作扼要论述。

1 系统要求
标准第6章对流量传感器、变送器和系统设计提出了应予考虑的因素和要求。
1.1 流量传感器考虑因素和要求
各型号CMF的测量管形态设计多种多样。形态设计对仪表性能的影响有：
①测量管流阻形成的压力降；
      ②磨损、闪蒸和气穴的感受性（susceptibility）；
      ③最低和最高流量；
      ④测量精确度；
      ⑤异物的覆盖附着性和堵塞性。
CMF测量管内液体流速和压力降远比所连接管道高。运行中CMF的压力降还取决于液体粘度和密度以及所测流量。要按照整个管系允许的压力降慎密考虑可分配给CMF的压力降份额，评估和选定仪表的流量上限值。
CMF测量管内压力过低会形成气穴导致不准确测量，甚至损坏流量传感器。还应避免邻近CMF上下游管段发生气穴或闪蒸。测量管内压力还低于其下游的背压，因此标准规定CMF下游的背压Pb应不低于式（1）所示，但对于某些密相（dense- phase）液体（如乙烯和高纯度乙烷），这一准则可能不适用。
Pb=2△p+1.25pe （1）
式中：Pb为最小背压，Pa表压；△p为在最大运行流量下CMF的压力降，Pa；pe为在工作温度条件下的液体平衡蒸气压力，P绝对压力。
在测量含异物流体时要考虑测量管形态是否易于阻塞和沉积异物。测量管内壁积聚沉淀或覆盖垢层除阻碍流通外，还有可能影响密度输出信号的精度。
管道压力显著变化会影响流量测量的准确度，若使用时压力和校准流量时压力相差较大，应要求供应商提供压力修正系数。典型的压力影响灵敏性随着口径增加而增大。CMF的性能亦随着测量管管壁增厚和管径增大而趋于劣化。然而迄撰写本文时笔者所见到的各制造厂不同型号样本说明书等技术资料大部分未列压力修正系数。
代表性的压力修正系数如Micro-Motion公司口径80/100mm仪表CMF100型为-0.088%/MPa，然而D- 300型为-1.33%/MPa，相对于0.1% ~0.2%精度等级的仪表，静压变化影响量是相当可观的[1]。
流量仪表规范书中都规定了额定最高工作压力，CMF还应规定系统运行时的最低工作压力，即最大运行流量条件下的最低背压以及在非正常运行条件（如停车和维修）时也要保持在最低到最高的工作压力范围内。
1.2 流量变送器考虑因素
本标准所称变送器（transmitter）即通常所称将流量传感器来的信号转换成标准信号的转换器。标准提示应考虑气候/电气环境条件、可操作性、读数/电气传输系统安全性、输入/输出信号对射频干扰（RFI）和电磁干扰（EMI）的易感性及通信功能等。
1.3 系统设计考虑因素
CMF的测量系统应考虑外界某特定频率振动导致额外测量误差的可能性、双相流（液/气）对仪表产生不利影响以及是否符合相应的法规和规程等。
图1所示是典型系统安装示意图，应避免一切导致液体蒸发、气化和生成气穴的设计，应有式（1）所示的足够背压Pb。若CMF流量和压力降过大，可采用多台仪表并联运行，并使分流均衡和能各自隔流以便调零等校验。气液双相流会使仪表性能变坏，必要时装空气/蒸气消除器（图1之2）。流量传感器安装姿势务必使在流动和静止条件下均充满液体。若不能避免在非流动条件下仪表测量管积聚气体而形成错误读数时，要采取不作测量时信号切除的措施。
CMF测量体积流量时应在流量传感器附近（一般在下游，图1之8）设置温度计插孔，以校验代表CMF内液体温度，还应在附近装压力指示（或记录）仪表。在测量流量变动的高压缩性液体（如戊烷）体积流量时，则在CMF上下游各装一台压力表，可取其平均值以计算仪表系数，此值也用作静压影响修正。
若校验CMF时的标准器不是质量单位而是体积标准器，在线准确测量密度是关键因素，应预设密度检测点（图1之9），以备用比重计或标准密度计在线校验。
系统应具有在线校验CMF的条件，校验时要求温度、压力、流量和成份保持恒定，以获得可接受的校验重复性。校验连接口置于CMF的下游（图1之11），与标准器的距离应尽可能地短。
要妥善地安装流量传感器以防止任何管系应力传递给传感器。管系振动或流动脉动频率接近测量管振动频率会影响准确测量的能力，应予避免，必要时设置脉动阻尼器。
需要多台CMF相邻并联安装或串联安装时，各仪表问振动会相互影响，称作对话（cross talk），可通过重新布置管系，装隔离阀和/或加支撑等措施，实现隔绝或阻尼振动。某些制造厂还可调整岔开相邻CMF的驱动频率，降低机械对话的可能性，可在订货时事先提出要求。
通常CMF在制造厂用称重法校准，作用到所测量的质量、体积、密度和流量的各修正和校准系数如图2所示。

2 运行和性能
标准第8章阐述启动步骤、运行中流体物性变化和运行/安装条件变化对仪表性能的影响以及调零注意事项和要求等。
2.1 调零
CMF即使液体无流动，但由于两检拾器间的相移也可能有微量流动的指示，非零相移信号的根源可能来自机械噪声或转换器内起伏，或两者兼有。启动使用前必须调零，先关闭下游阀1和阀12，再关闭上游阀1（应注意系统各阀关闭隔离后若温度升高，管内压力可能要上升），然后按制造厂规定步骤调零。零点偏移原设定值的主要原因来自流量传感器，其次是转换器电子元件飘移零点偏移因果关系分析如下：
① 主要原因（传感器）是测量管应力变化（温度、压力及密度变化和不良安装）引起的安装状态变化；
② 次要原因（转换器）是电子元件飘移。
这些条件变化造成零点偏移的误差部分可通过重新调零降至最低。
2.2 流体物性、运行和安装条件对CMF性能的影响
运行条件变化会影响CMF的测量性能。这些条件变化总体上是：改变了振动测量管的柔性；和/或零点偏离储存值（即原调零值）。
① 流体物性 液体密度变化会使零点偏移，若密度变化显著，可能要重新调零，甚至重新校验流量。
现在没有数据能直接说明液体粘度变化会影响流量测量精度，然而高粘度液体会增加仪表压力降而可能影响运行。，
② 运行条件 液体温体变化从3个途径影响测量值，详见图3。
温度影响流量的程度同仪表设计、管系布置和温度变动量而异，其中振动测量管弹性变化影响部分在仪表内部已采取补偿措施，补偿系数是按测量管材质有一定允差的统计量，还存在一些补偿过度或不足问题的残余影响。
液体压力显著变化也要影响测量管振动特性，可从实验求得的影响量修正之，前文已有所论述。
液体中含有气相不利于准确测量，应予排除或减至最低。测量管内有厚的或不均匀的沉积或覆盖层会使流量校准值偏移，若覆盖层密度与流动液体密度有显著差别时，则要影响校准值。
为达到储存交接级测量精度，应以与实际应用相似的流体在相似运行和安装条件下校验。若流体物性变化、运行条件变化或传感器安装上有变动，均可能影响仪表系数，应尽可能在接近实际新条件下重新校验。
已对几种型号仪表设计作了流速分布畸变流和旋转流试验，表明没有或几乎没有影响仪表性能，但这一结论对所有其他仪表设计可能并不仍然正确。
2.3 修改CMF存储零值考虑因素
根据制造厂建议、贸易交接协定或（C）测试和监控规则的要求，定周期检验CMF存储零值是否在限值以内。若观察到零值超过偏置限，必须重新设定零值。仪表新设定零值后亦应重新校验。存储零值被转换器用来计算仪表的质量流量或总体积（gross volume）流量。所观察到零偏移的原因是受流量传感器安装条件（如振动、液流脉动、上下游管道组态）、管线应力（如环境温度变化或维护邻近设备引发）、流体温度、压力、密度以及流量转换器的环境温度变化或调换流量转换器或流量传感器等的影响。
正常状态下零值不是恒定而有微小变化，调零恰当的仪表呈现稳定地偏离规定零点正向或负向间双向波动。对每台仪表检验储存零值应在规定进程基础上实施，以确定是否需要重新设定零值。作好记录图表列出所有仪表系数和零点调整（观察零值的出现和消逝），指引CMF性能变动趋向判断。
2.4 维护
在制造厂修理或更换流量传感器后必须将制造厂提供的新仪表系数重新输入转换器，在重新启用CMF前新设定零值。在现场重新安装修理后或更新的流量传感器亦应立即完成一次校验。
振动测量管内壁覆盖垢层可能给密度测量带来不良影响，并由此影响体积流量测量。垢层还会形成一个可观察到的零偏移，清除垢层后要重新调零和校验流量。转换器更换印刷电路板或电子元件后亦需重新调零和校验。

3 校验
标准第9章以较多篇幅（超过正文四分之一）阐述在现场流量校验CMF的作用和意义，提示首次校验后还有11种情况要重新校验（如重新调零后，流量传感器安装条件变动，改变流动方向等）。详述校验时应考虑的一些因素，如具备稳定的流体成份、密度、温度、流量等。校验仪表参数包括了流体密度，流量校验方法列示了直接质量法、间接质量法和容积法，求取仪表系数，检查重复性（repeatability）、再（复）现性（reproducibility）。标准还列出实施这些校验适用的其它API标准名录，论述现场校验和制造厂校验的差异，在现场如何修改仪表系数等等。
标准附录部分列示了各种流量校验方法报告的记录表式，汇集了仪表系数及各校验方法的计算式。

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