保管转移:流量计作为收银机

世界上的每一个加工厂都从油轮、铁路车厢、油罐车或管道中获取散装原材料和燃料。精炼厂、化工厂、制药公司和许多其他行业必须准确地测量原材料和成品，因为他们为进货价买单，为出货价买单。

运输公司——那些拥有油罐车、火车车厢或管道的公司——也会根据他们运输的物资数量获得报酬。例如，通过管道输送天然气的公司，每MCF(百万立方英尺)的利润很低，只有几美分，所以他们想知道具体的成本是多少。温室气体排放和二氧化碳₂交易是新兴的应用。

无论是石油、天然气还是化学品，在输送物料的流量测量中，哪怕是0.25%的微小误差都可能使公司在一年内损失数百万美元。一个非常大的保管转移系统每天可以计量价值600万美元的天然气，或每年22亿美元。如果测量结果有0.25%的误差，那就是每天1.5万美元或每年550万美元的误差。

托管转移和财政计量这两个术语经常互换使用。保管转移发生在液体从占有一方转移到另一方的任何时候(例如，从生产者转移到管道，管道转移到工厂，或管道转移到储存设施)。财政计量是托管转移的一种形式。它指的是计量，这是商业交易的一个点，例如当所有权发生变化时。在本文中，我们将交替使用它们。

一般而言，监护权转移涉及:

•行业标准;
•国家计量标准;
•托管转移各方之间的合同协议;和
•政府监管和税收。

保管转移计量系统必须满足行业机构(如AGA、API或ISO)和国家计量标准(如OIML(国际)、NIST(美国)、PTB(德国)、CMC(中国)和GOST(俄罗斯)等)设定的要求。

许多流量计技术通常用于计量:孔板(压差)，涡轮，正位移，科里奥利和超声波。虽然通常的过程控制和保管转移都使用了相同的基本技术，但大多数石油和天然气保管转移应用中涉及的非常大的量通常比过程计量要求更高的精度，因为它是收银机。

保管转移计量需要特殊的准确性、可重复性和可审计值。例如，用于测量精制碳氢化合物的液体保管转移仪的精度为±0.125%或更高，重复性在±0.02%的范围内。

保管转移需要为应用程序设计和设计的整个计量系统，而不仅仅是流量计。托管转移系统的组成部分通常包括:

•多米/米跑;
•流动计算机;
•质量体系(气相色谱仪用于测量天然气的能量含量和液体的采样系统);
•校准使用原位或移动证明液体，或主仪表的液体或气体;和
•支持自动化。

一个典型的液体保管转移撬包括多个流量计和仪表证明。验证器用于现场校准仪表。经常进行验证，通常在批次转移之前、期间和之后进行验证，以保证计量。

超声波和科里奥利流量计

保管转移测量已经存在很长时间了，通常是基于孔板流量计，涡轮机和正位移计。这些流量计产生压降或有磨损的运动部件。

在过去的十年中，科里奥利流量计和超声波流量计已经成为石油和天然气行业监护转移的首选流量计。

超声波流量计提供体积流量。他们通常使用传输时间法，即沿流体流动方向传播的声波比沿上游传播的声波传播速度快。传递时间差与流体速度成正比。平均轴向流速乘以管道面积，然后通过超声波流量计变送器得到未经校正的体积流量。质量流量可以与密度计一起测定。

超声波流量计具有可忽略不计的压降，具有高降压能力，可以处理广泛的应用。原油生产、运输和加工是该技术的典型应用。它们的全通径配置可以匹配管径，以最大限度地减少压缩或输送石油或天然气所需的能量，通过数千英里的管道跨越大陆。较新的仪表扩展了温度和粘度范围，以解决油砂和油页岩中发现的重质原油等应用。先进的模型具有广泛的诊断，有助于减少测量不确定性和简化操作。线轴式超声波仪表通常可在2至24英寸。管道尺寸。

科里奥利流量计提供直接的质量流量测量，具有高精度和可重复性。即使流体条件(如密度、粘度和成分)频繁变化，它们也能保持这些品质。Micro Motion在20世纪70年代首次将科里奥利米推向市场。2002年，经过数十年的成功测量，美国石油协会(API)批准将其用于保管转移申请(API第5.6章)。科里奥利米用于测量小于1英寸到12英寸的线。

为了追求准确性

准确度是指测量值与真实值或可接受值的接近程度。每个设备(流量计、压力变送器、温度传感器、BTU分析仪等)都有其制造商规定的精度规格和测试精度。不确定度考虑了所有影响测量精度的计量系统因素。因此，两个±0.125%精度的流量计可以用于两种不同的计量系统，由于系统中其他影响流量计算的“东西”，最终会产生不同的计算不确定度。不确定性甚至包括流量计算机的A/D转换器精度等因素。在监护转移系统中追求准确性需要对细节进行细致的关注。

例如，当使用超声波流量计(USM)进行天然气的保管转移时，以下是必须考虑的一些事项:

仪表管对准:通向和离开超声波传感器的管道必须完全对准。AGA 9允许管与米的匹配在1.0%以内，因此对于直径为11.75英寸的管柱，AGA允许的不对中误差最高可达0.125英寸。这是一个巨大的差距，如果注册是同心的，USM通常可以处理不匹配。最近的测试表明，偏心连接留下的边缘可能会导致高达0.2%的误差。大多数好的管子制造商会在几千分之一英寸内对齐。

离控制阀的距离:来自控制阀的噪音会干扰超声波传感器的测量，所以一个好的做法是将阀门放置在仪表的下游(如果可能的话)，在阀门和仪表之间放置尽可能远的距离，并在管道中放置一些弯头以减少噪音。“隔声阀”三通在降低阀门噪音方面非常有效。同样，科里奥利计也会受到振动的影响，所以它们需要自己的保护形式。

标头:典型的监护传输系统在单个标头上安装了多个流量计。这种安排可以允许一个流量计偶尔被用作“主仪表”或参考仪表，而其他流量计通常用于测量流体流量。它还允许单独的仪表运行隔离，以便在不关闭线路的情况下对其进行维修，拆卸，清洗或校准。

在价格和性能方面，标头的尺寸是至关重要的。成本随着头大小的增加而增加，但如果头大小过小，性能就会受到影响。标题大小听起来像是每个工程师都应该知道的一个非常基本的概念，但是我们在遗留系统上看到了大量不正确大小的标题。在改造应用程序中，一定要获取正在用新仪表更新的旧头的施工细节，因为事情并不总是他们看起来的那样。

温度传感器:温度传感器的位置对最大精度至关重要。对于气体，AGA 9建议在单向系统中，热电偶套管安装在流量计下游2到5个直径处，在双向系统中，热电偶套管安装在流量计下游3个直径处。

流量验证器:指定一个流量计作为流量验证器。(见图)。这是一种非常精确的流量计，最近经过校准和测试。在某些情况下，对于大管径(30英寸)的管道，更大的)，流量计必须被运送到能够处理这种尺寸的校准设施。对于较小的装置，便携式流量检测仪可以带到工厂现场作为校准器。

在操作过程中，通过阀门将待测仪表与主仪表验证器串联在一起。流量计算机对两个流量计的输出进行比较，计算出两者之间的误差。然后计算得到的校正系数，并将其应用于待测仪表的计算。同样，在多趟计量系统中，每个仪表也可以根据需要进行多次验证，以确保最大的测量精度。

流程计算机:流程计算机是保管转移系统的实际现金出纳机。流量计算机通常是唯一直接连接到测量设备(仪表、变送器、气相色谱仪等)的设备。流量计算机执行所有必要的工业标准流量计算。例如，Daniel S600流量计算机可以支持多达10个单独的仪表运行，或6米运行和一个证明。

现场设计:在现场安装流量计时，事先规划应确保有足够的空间清洁仪表，并在必要时使用提取工具拆卸换能器。该场地还应为服务车辆、便携式流量检测仪和校准设备提供通道。检查是否有适当的接地，并确保该区域能够容纳系统的重量。上面提到的监护转移系统长126英尺，重9.6万磅。

与液体系统相比，气体计量打滑相对简单，需要考虑在适当的位置和操作条件下验证仪表，例如将打滑的管道验证器连接到计量系统。在其他情况下，可能需要在仪表滑块上提供证明起飞装置，以便连接到便携式证明器，或者要求在滑块上安装一个“主仪表”，可以通过移动几个阀门将仪表串联起来进行测试。

当需要考虑验证时，其他因素就变得非常重要，例如确保所有关键阀门都是双堵塞和双排气，这样就不会有流体通过泄漏阀门进入验证器周围。根据所使用仪表的类型，液体系统也可能对引起流动中气体形成的液体产品的脉动或闪烁更敏感。

一个简单的滑行方法

许多托管转移和财政计量系统都建立在滑道上，并运输到客户的站点。(见图)。这使得系统可以在一个干净、干燥的区域设计、制造和组装，然后在现场投入使用。

一个防滑系统包可能包含多个流量计和仪表运行，气相色谱仪，用于计算天然气的能量含量，液体采样系统，流量计算机，温度传感器，数据采集和控制设备，以及通信系统。重要的是要记住，测量系统作为一个整体，必须满足保管标准。

一个合格的防滑施工人员应该具备所有所需的专业知识，以确定管道和集管的尺寸，正确对准它们，确保没有阀门噪音、振动或流量干扰会对仪表产生不利影响，在需要的地方安装流量调节器，进行流量测试和校准，并准备将组件无故障运送到客户现场。最后一步非常重要，因为滑块可能很长很重，必须小心地支撑和运输，以防止损坏管道或仪表。

在现场建立保管转移系统或升级现有装置当然是可能的，但是这两种解决方案都可能对工厂造成破坏，并且必须在停工期间执行。在大多数情况下，最好是简单地在一个完全设计的刹车。

不要在家里尝试

建立一个托管转移和财政计量系统需要广泛的知识，各种法规，流量特性，流量计规格，和许多其他因素。虽然典型的过程控制工程师可能对其中一些领域非常了解，但所需的大量特定应用程序知识可能令人望而生畏。设计和建立监护转移制度最好留给专家。

幸运的是，许多系统集成商、防滑制造商和流量计制造商都有经验和知识，可以为此类应用提供完整的交钥匙解决方案包。

当启动一个项目时，我们通过深入分析客户的需求来开始这个过程。有很多问题需要回答，包括:

•预期的流量条件;
•区域安全等级;
•预期的脉动、噪音和振动;
•单向或双向流动;
•所需的流量计尺寸;
•需要流量调节器;
•特殊材料的化学或环境要求;
•温度，压力和流量范围;
•环境噪声条件;
•适用的机械合规标准;
•管理安全标准;和
•水平与倾斜流量计安装。

机械元件的清单还在继续，涵盖了集管、管道、法兰、弯头、三通、减速器和膨胀器的尺寸。除了硬件之外，您还必须考虑站点容纳系统的能力;所需的测量和流量计算;与之通信的控制系统;以及安装前、安装中、安装后的维护和校准要求。

在现场安装后，供应商必须调试和启动系统，包括连接到工厂控制系统。一旦运行，该装置将需要按照最初的购买协议进行持续的技术和全生命周期支持。

一个有效的保管转移系统，维护和校准良好，将使产品流通顺畅，避免参与公司之间在产品质量和数量上的分歧。

Emerie Dupuis和Gerard Hwang就职于艾默生过程管理部门Daniel Measurement and Control。

欲了解更多信息，请访问:

www.daniel.com

www.emersonprocess.com

www.micromotion.com

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