GB T 17287-1998 Liquid hydrocarbons--Dynamic measurement--Statistical control of volumetric metering systems《液态烃动态测量 体积计量系统的统计控制》.pdf
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1、Gs/T 17287-1998前言本标准在技术内容和编写格式上等同采用了国际标准ISO 4124:1994(液态烃动态测量体积计量系统的统计控制。本标准在第1章中增加了“1.2引用标准”。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D,附录E及附录F都是标准的附录。本标准由中国石油天然气总公司提出。本标准由石油工业标准技术委员会归口。本标准起草单位:中国石油天然气总公司计量测试研究所。本标准主要起草人:吴燕龙。本标准参加起草人:马颖洁、安树民、陈福庆、孙宽。本标准由中国石油天然气总公司计量测试研究所负责解释。cs/T 17287-1998ISO前言国际标准化组织(ISO)是由各国标准化团体(ISO成员
2、团体)组成的世界性的联合会。制定国际标准的工作,通常由ISO的技术委员会完成,各成员团体若对某技术委员会的工作感兴趣,均有权参加该委员会。与ISO保持联系的各国际组织(官方的或非官方的)也可参加有关工作。在电工技术标准化方面,IS()与国际电工委员会(IEC)保持密切合作关系由技术委员会采纳的国际标准草案交各成员团体投票表决,需取得至少75%参加表决的成员团体同意才能作为国际标准正式通过。国际标准ISO 4124是由ISO/TC28石油产品和润滑剂技术委员会石油动态测量分委员会SC2制定的。标准使用者应该注意,所有的国际标准都在不断地进行修订,除另有说明外,本标准中所涉及到的任何其他参考国际标
3、准同样意味着是最新版本。中华人民共和国国家标准液态烃动态测量体积计量系统的统计控制 GB/f 17287一1998idt ISO 4124:1994Liquid hydrocarbons -Dynamic measurement-Statistical control of volumetric metering systems1总则1门范围在动态测量系统中,液态烃流量计的性能将随流动条件(即流过液体的流量、粘度、温度、压力和流体的密度)而改变,也会因流量计的磨损而发生变化。本标准给出了使用合适的统计控制方法建立和监测流量计性能的指南,它适用于中心检定(离线检定)和在线检定的测量,这些方法也适
4、用于任何体积或质量测量系统。采集数据遵循的方法是以控制界限为依据的,同样,在GB/T 17286. 3-1998(idt ISO 7278-3:1995)中也叙述了确定这些数据可靠性的方法。本标准叙述在选用的性能图上如何计算其预警限和故障限,以及如何将这些性能图用于日常测量和解释的方法。在中心检定和在线检定章节中,给出了使用的实例。1.2引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T 8023-1987液体石油油品粘度温度计算图(neq ASTM D 341:
5、1982)GB/T 17286. 3-1998液态烃动态测量体积计量流量计检定系统第3部分:脉冲插入技术(idt ISO 7278-3:1995)1.3定义本标准采用下例定义。1.3. 1检定proving;校验proof;校准calibration根据实际通过流量计的液体体积和体积管标准容积之间的关系确定流量计的性能。1.3.2系数K-factor表示在一次检定运行的期间内,流量计产生的脉冲数(N),与在体积管检测开关之间用球或活塞置换的液体体积(V)之间的关系。通常K系数为脉冲数(N)与液体体积(V)之比。建议用GB/T 17286. 3叙述的脉冲插入技术修正K系数的值。1.3.3流量计系
6、数meter factor通过流量计的实际体积(由体积管确定的体积)同流量计累加计数器显示体积的比值。1.4符号和单位1。4门通用符号h,计量罐内的高液位,m;国家技术监瞥局1998一04一02批准1998一10一01实施GB/T 17287一1998h2一计量罐内的低液位,m;E,一一测量误差.MM;E。一一流量计体积的误差,%;E, -温度误差,C:K-K系数,单位体积的脉冲数;,K -K系数的变化量,单位体积的变化脉冲数;MF流量计系数,无量纲;MF-平均流量计系数,无量纲:MFm,x-一组测量值中最大的流量计系数,无量纲;MF一组测量值中最小的流量计系数,无量纲;N一在一次检定运行期间
7、,流量计产生的脉冲数.无量纲;P在线条件下的压力,kPa;P。一一标准参t匕压力101. 325 kPa;:在线条件下的温度,;t。标准参比条件下的温度200C ;T经过的时间,5;Q体积流量,m3/h;V,标准参比条件200C,101.325 kPa,体积管的标准容积,L或M3;,流体的运动粘度,mm=/a o1.4.2统计符号X量的真值;产平均值;。标准偏差;二测量值;牙1组测量值的平均值;。重复测量的次数;in-量的个数;.5一标准偏差的估计值;w一组测量值的极差;w一一组极差的平均值;t一分布的值,重复性的估计值;0自由度1.5中心检定Central proving在检定站内,对流量计
8、在实际使用的流量、粘度、温度和密度范围内进行检定,用来确定流量计的性能称之为中心检定。利用检定数据绘制流量计的性能图,并使用该图确定流量计系数和流量或流量和粘度之间的关系。利用二次控制的方法可以检测现场流量计性能有无任何大的偏差,二次控制方法可监视两台并联或串联流量计的输出量。利用统计控制图可以确定流量计系数的长远偏差。1.6在线检定()n-line proving在流量计工作的条件下,用活动式或固定安装的体积管检定流量计,称之为在线检定。在流量、粘度、温度和密度出现明显变化时.可以重新检定流量计使用统计控制图可以监视流量计系数的任何显著偏差或异常倾向。利用统计分析方法,可以确定偏:;Gs/T
9、 17287一1998差是由流动条件的变化、随机误差引起的,还是由其他某些可确定的原因而引起的2统计测量2门统计测量的原理2.1.1引言由中心检定或在线检定得到的测量值.可以提供通过流量计液态烃类流体参数(例如流量计系数、流量.温度、雷诺数)的随机变化性的信息利用这些参数的随机变化性有可能给定实际观测偏差的概率水平,使用这些参数有可能给定实际观测偏差的概率水平,从而将正常的或“允许的”偏差同外部和系统影响(如流量计部件磨损)引起的偏差进行区分。上述流量计特性的真值及其变化范围,可在控制图上(见2.2.5)表示。它可表示流量计最早出现不正常的预警限,也可表示流量计发生故障情况的故障限,本标准给定
10、预警限值取%厂的概率,而故障限值取99%的概率。这说明测量过程在统计控制下时,在正常变化条件下,落到故障限以外的测f值只存在1%的机会。一旦建立了控制图,以后检定流量计的测量值可定期地加到控制图上,由此可以监视流量计在一段时期内性能的变化趋势。利用这种方法建立控制图,应使用统计方法得到可靠的估计值收集数据和监视流量计的开始阶段称为“学习(准备)阶段”。此阶段应足够长,以便对流量计的特性的真值作出可靠估计。在建立、使用和维护控制图以前,必须了解应用的统计处理方法。2.1.2测量值的分布任何物理量的测量值,不管是直接测量(例如用温度计测量温度),还是间接测量(例如流量计系数),都存在误差。该误差有
11、时是系统的,并可指出产生误差的确定原因,例如,温度变化大时可导致流量计系数也出现大的变化。如果不是这样,数据分散可能与随机的因素有关,这就要按统计方法进行处理。随机误差的大小常常随被测量值的变化而产生很大的变化(此时,随机误差常用百分数表示),或者随某些外部的因素而变化。例如,K系数的误差将随流量发生相应的变化(见图1)。因此,对测量期间的运行条件进行控制是非常重要的(见2.2.2)。实际上,误差的分布近似于高斯(Gaussian)正态)分布如果已知它的两个参数,正态分布就可以完全确定。这种情况下的两个参数,用肛表示平均值(期望值),用。表示标准偏差。高斯分布的详细叙述见附录C。测量值分布的每
12、个参数都被认为有一个真值,在代数上用希腊或罗马大写字母表示参数的估计值或统计值在代数上用罗马小写字母表示。必要时,也用加括号代数表示其性质。例如,测量值二的标准偏差估算值将表示为、(x)2测量值的极差,可以针对最大的W进行检验。此时MF.,x和MF,-分别是最大和最小的测量值。如果流量计系数测量值的标准偏差是已知的,或者可根据以前的测量值进行估计,则对应于95%的概率,使用E, (n)或E,(n,O)制表的值,用式(11)或式(12)可计算W。若标准偏差是未知的,则用测量值的平均值MF,的某一给定百分数代替W,其典型值为0.0500如果(MF,。二一MF_)小于或等于W,则保留所有的测量值。如
13、果(MFma二一MF.,. )超过W,则最分散的测量值应该被剔除,重复检测过程直至得到一组可接受的测量值。在这种情况下,针对新的n值,将重新计算w。但是,如果在不多于20次测量值中剔除两个或两个以上的测量值,则应停止检定运行,并进行分析研究。如果。或:是未知的,则可以用下面比值来检验测量值MF,、一MFmMF,二二+MFm,如果比值小于。. 000 25,则其结果可接受。3.2. 3结果值在每个检定点(Q,v),按3. 2. 2中规定的方法检验后,流量计系数是保留测量值的算术平均值。按上述的流量计系数(算术平均值)的不确定度,用式(5)和式(6)计算3.2.4流量计系数随(Q, v)的变化GB
14、/r 17287一1998在整个流量和粘度范围内已确定流量计系数后,应对流量计系数的变化进行检验。对不同粘度范围,应考虑相应的流量范围。计算的比值:MFm,、一MFmM尸。,、+MFm,.该比值应小于已给定的限值,这个限值的典型值是0.0250u. MF,和MF-,。分别是流量计系数在整个检定范围内的最大值和最小值。3. 3性能图3-3.,概述中心检定站有一组固定安装的体积管,用于检定、测量涡轮及容积式流量计测量的目的是建立被检流量计的性能图。按不同的流量和Q/、比确定流量计系数,并用多项式、表格和对比表的方法表示合适的流量计系数。3.3.2数据的整理3.3.2.1流量根据在标准参比条件(to
15、,和pop)下体积管两个检测开关之间的容积vp(L)及检定装置中置换器置换该容积所需要的时间7“(s),计算流量Q(m/h) e在已知温度t,压力p条件下,流量用下式给出:Q一3. 6导71丰C,P (t一,十c/(,一p,一“7)式中:C,一体积管的温度修正系数;Cop体积管的压力修正系数。13.2.2粘度在检定温度t下,油的粘度(mm /s ),便可在检定温度下直接测得,或按下式进行计算1gIgv+f (v)二A一BIg(t二273.式中A和B是用两个不同温度下的油粘度计算求得的常数。(见15)。一(18)GB/T 8023)3. 12.3流量计特性3.3-2.3门K系数以单位体积脉冲数表
16、示的K系数是在假设流量计和体积管有相同的温度、压力的条件下,用式(19)计算求得:1+以.(t一to,)干Cym (P一P)1+C,P (t一tOP+CPP (P一P,P )。.,(19)N一叽 一一 K式中:N一检定运行期间记录的脉冲数;VP在标准参比条件下体积管的标准容积;C,., -流量计温度产生膨胀的修正;CP流量计压力产生膨胀的修正;C,体积管温度产生膨胀的修正;C,,一一体积管压力产生膨胀的修正;t一通过流量计和体积管的液体温度;P通过流量计和体积管的液体压力;to标准参比温度;Po-一标准参比压力。3.3.2.3.2 K系数修正因数流量计修正系数(无量纲)通常是流量计的流量计算机
17、中永久储存的正常K系数和新的K系数之间的比值:Gs/T 17287一1998流量计修正系数=K7#/K3.3-2-3.3相对误差涡轮流量计的相对误差一般按下式计算:.,(20、E二测量的体积值一标准的体积值 标准的体积值一.21)还可表示为:1一MF入4F.。.。.4.(22)3.3.3流量计校准和性能图3.3.3.1涡轮流量计和容积式流量计校准3.3-3. 1.1容积式流量计对于粘度在20 mm/s以上的油品,其粘度对容积式流量计基本没有影响。所以,流量计系数主要是随流量(Q)而变。应使用与被测油品同类的油检定这些流量计。性能图可将MF,K或E表示为流量的函数如表示相对误差与流量之间的关系特
18、性图(见图3),拟邪朽队契Q、二流量图3性能图3.3.3.1.2 A轮流量计当用运动粘度小于1 mm2/s的同类油品或者粘度变化很小的油品时,油品不会使流量计系数产生大于0.1%的变化,这时流量计系数只是流量的函数。性能图可将MF,K或E表示为流量的函数。如表示相对误差与流量关系的性能图(见图3),在使用多种油品或存在较大粘度变化时,对于涡轮流量计,如螺旋面双叶片涡轮流量计,可以绘制通用的检定曲线(UCC)见3,3.3.2)。该性能图可将MF表示为Q/,的函数(见图4),GB/T 17287一1998绷眼七职瑞门9q几日11.s 20 301520()3川333.3 Q1,图4性能图使用不可能
19、绘制UCC曲线的流量计,可以建立流量和粘度的表格。性能图是在已知粘度下,将MF,K或E表示为流量的函数(见图5) 0on卜+次.绷咚蓄年一O-0一11.运动粘度130 mmZ /sA运动粘度75 z /,口运动粘度10 mm/,6运动粘度4. 5 mm=/s人I“5500流量,m/6E-f(Q)图5性能图3.3.3.2涡轮流量计的通用检定曲线利用按不同油品、流量和粘度所得到的结果,作出表示MF与Q/。关系的曲线(UCC)。这种曲线还可按自变量为Q/,整理成一个多项式(见图6),也可用表格形式表示为真值表(见表1或表2)GB/T17287一1998) 卜第三种产品(*誓种产品0、第种产品十),侧
20、1几4nlm匀5翻哎七喇泻布n飞n、2厂5、尧伟3mm叮5995一!川且耐10“1熟1。引。2.吕多项式方程3“,“a+口19(Q/,)一“:192(Q加)+。19(Q/,)口。=0.8479954la飞牛0.75346237a一1.4745503a乏=1.4284185a闷一1.47几55O3as=一0.01859046“=1.4284185图6性能图UCC多项式表1性能表-一对比表烹欺100200300一400500600 I 1.001。00171、0013.1.00281.0042lt00441.0032、。5一。.9o632.001.00251.0Q17100111.00131。00
21、201.00281.003611.(042-4001.00011.0025100231.00171,00131.00111。:1.。136,000.99791.00151.0025100251.0021100171,00141.00128.000.99681.00011.0019一1。0025,100251.00231.00201.001710000.99640.99891.00101.00211.0025.1.00261.00241.002212.000.9965099791.1)()GI10015一1.002211.。0:5100261.002514。000。9968l0.99720.99
22、921.00081.()0工71.00231。OG251.002616.QO0.99710.99680.99851.00011。00121.00191002310025注:多项式曲线同图性能(图6)的曲线相同2几GB/T17287一1998表2性能表管烹逻5O100150200250300乡400 魂50一10.99730.997909989厂一-一一20.996G0.99730,99720.99790.99873099440.99740.9973一一e.997丁l0.9974099790.99850.9989l0。998940.99290.9966一0.9975)09973I09971()9
23、9720.99750。99790。998350,99240,9955099720.9975099730,99720.99720。99730.99766099260.994409966一0997410o9750,99730.997209971 0.997270.99320.9935099590.9971一0.9974l099740,997309972 0.997180.99400992909951一0.9966null 一一0。9973099750.99740.99730.997290.99470。99250.99440.9961099700.99740.99750.99740.9973lO0。
24、99530。99240.99380.99550.99660.99720.99740.99750.9974110.99550.992花0,99331099、9099620.99690。9973Q.99750。99了5l20.99530、99260。99290.994411O99570。99661一0.99710.997409975l3099280,99260,99400.99530.99630.9969099720.9974l40,9932099250.99350.99480,99590。99660。99710。9973150。99360,99240。99320.99440,99550.9963
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