石油動態計量標準綜述

李建明

摘 要：闡述石油動態計量發展，分析石油計量存在的問題，進行石油計量探索，加強石油動態計量技術方面的研究。

關鍵詞：動態;計量;標準;發展趨勢

1 引言

石油計量分動態和靜態兩類，靜態計量主要有油罐、油輪、油槽車等計量器具，動態計量相對于靜態計量而言，以流量計為主。20世紀60年代后測量儀表向精密化、小型化方向發展，80年代腰輪流量計用于計量交接，目前，美國Smith刮板流量計計量性能好，準確度高，在石油計量交接中使用廣泛。

2 動態計量歷程

動態計量最初采用英國IP和美國API計量標準，以桶和加侖為單位，在標準溫度60℉（15.56℃）密度API的計量。因為：第一、膨脹系數表示油品的受熱膨脹程度;第二、油品的密度隨膨脹系數的增大而變大。油品密度值直接用API度，溫度直接用華氏溫度參與計量，用API度和華氏溫度查表得出60℉下的體積修正系數先換算至桶，再查桶/噸的換算系數換算到噸。

新中國成立后主要進口蘇聯的石油，廢止英、美等國標準采用蘇聯的計量方式。1954年石油部頒布SYB2206-54《石油產品密度測定法》，引用前蘇聯標準ГOCT3900-47的石油溫度密度補正系數（ν）。

計算公式：W=ρt×Vt

式中：W-油品重量（t或kg）;ρt-油品密度（g/cm3）;Vt-油品體積（m3）。

但：ρt=ρt'+ν×（t'-t）

式中：ρt'-測定視密度;ν-石油溫度密度補正系數;t'-測定密度溫度（℃）;t-油品計量溫度（℃）。

在公式中ν值與ρt'相關，標準SYB2206-54的石油溫度密度補正系數（ν）比標準ГOCT3900-47的值偏小，1960年修訂石油行業標準時對SYB2206-60中原油的石油溫度密度補正系數（ν）修正誤差，并頒布GB260-64石油產品水分測定法。

即：ν=vc-0.000001×t'

式中：ν-石油密度溫度補正系數;vc-石油密度溫度補正系數;t'-測定試密度的溫度（℃）。

1976年我國頒布SY2206-76《石油產品密度測定法》，規定20℃為標準計量溫度，解決溫度變化影響計量問題。

計算公式：W=ρt×Vt;ρt=ρ20-ν×（t-20）

式中：W-油品重量（kg）;ρt-油品密度（kg/cm3）;

Vt-油品體積（m3）;ρ20-油品20℃時密度（kg/cm3）;ν-石油溫度密度補正系數;t-油品溫度（℃）。

80年代國內石油貿易、油量計算方法與國際石油貿易出現矛盾，主要問題：

石油密度溫度補正系數：國際上普遍采用英、美兩國的“ASTM-IP”石油計量表中（ν）值，石油體積溫度系數變化值與我國研究測定的（ν）值之間有差別。

計量溫度：SY2206-76標準的計量標準溫度是20℃下的體積，國際標準化組織ISO有關標準的標準溫度是60℉（15.56℃）下的體積。

密度換算：英、美等西方國家及國際標準組織都將測試的試密度換算到標準溫度狀況下的密度值計算油量，國標SY2206-76的標準密度（ρ20）換算到實際溫度下的密度（ρt）進行油量計算。

空氣浮力修正：石油計量都是在空氣中進行，即物質在真空中質量減去物質和砝碼所受的空氣浮力修正值。英、美等國及國際石油貿易組織計量均采用減空氣浮力修正值，以空氣中質量（或體積）表示油品質量（或體積）。

國際與國內標準比較：1980年頒布GB1884-80《石油和液體石油產品密度測定法》（密度計法）和GB1885-80《石油密度計量換算表》，油量計算公式：m=V20×（ρ20-

0.0011）或m=V20×ρ20×Fa兩種計算方法，有爭議時以空氣浮力系數油量計算為準。

石油視密度換算表和石油單位體積質量表：新標準簡化計量程序，將三次運算變成一次運算，且兩表的溫度間隔為0.1℃，減少溫度修正。根據國標GB1884/1885-80標準編制《石油視密度換算表與石油單位體積質量表》，編制溫度范圍-25～90℃、間隔0.1℃和密度區間在：0.68～0.95g/cm3、間隔為0.001g/ cm3的視密度換算表。此“視密度換算表”與國標所載數值比較相差不大于±0.01%。

90年代形成現代石油動態計量方法，承認和使用國際貿易通則。

等效采用ISO91-2.1991標準：國際標準化組織（ISO）和國際法制計量組織（OIML）。美國國家標準局采用計算機技術，通過對世界上124種原油中349種油樣重新測試數據，美國石油協會（API）以此為基礎編制新石油計量表。即API2540/ASTMD1250/IP200“石油計量表”，簡稱ASTM-IP“石油計量表”新表。

新表比舊表技術精確，應用廣泛。由于不同溫度，估讀的平均修正值引起體積有0.05%-0.1%誤差，在體積上和油品特性稍有差別。新表ASTM D1250-API2540在1980年發布后，立即被國際標準化組織（ISO）全部采用，并以標準ISO 91-1發布，被大多數國家所采用。

現行標準GB/T1885-1998“石油計量表”：國標GB/T1885等效采用國際標準ISO 91-2.1991“石油計量表”;即ISO 91-1全部采用ASTM D1250-IP200“石油計量表”的內容，但ISO91-1《石油計量表》的第一部分以60℉（15.56℃）為標準溫度編表，并以該表為基礎編制20℃為標準溫度的ISO91-2.1991標準中的“石油計量表”的內容。我國將ISO91-2.1991標準等效采用，以GB/T1885-1998“石油計量表”發布，于2000年1月份全面執行。

國標GB/T1885-1998“石油計量表”組成：

標準密度表包括：表59A-原油標準密度表;表59B-石油產品標準密度表;表59D-潤滑油標準密度表。

體積修正系數表包括：表60A-原油體積修正系數表;表60B-石油產品體積修正系數表;表60D-潤滑油體積修正系數表。

其他石油計量表包括：表E1：20℃密度到15℃密度換算表;E2：15℃密度到20℃密度換算表;E3：15℃密度到桶/t系數換算表;E4：計量單位系數換算表。

石油計量表：標準密度：在視密度欄中根據已知的視密度值，查找溫度欄中相應的試驗溫度值，該視密度值與試驗溫度下的交差值即為該油品的密度值。如果已知視密度值正好介于視密度欄中兩個相鄰視密度值之間，則采用內插法進行計算標準密度，溫度不用修正。

體積修正系數表：在標準密度表中查找相對應標準密度值，找到溫度欄中油品是計量溫度值，二者的交叉值，即為該油品由計量溫度修正到標準溫度的體積修正系數;如果已知標準密度介于標準密度行中兩相鄰標準密度之間，采用內插法求得，溫度直接查表。

新標準GB/T1885-1998與標準GB/T1885-83“石油計量表”的異同點：

①相同點：都是視密度換算到標準密度表。在GB/T1885-83標準中稱“石油視密度換算表”;而GB/T1885-1998標準中稱“石油標準密度表”。兩個標準都有：a、石油體積系數表;b、石油20℃密度與15℃密度換算表;c、15℃密度與20℃密度換算表;d、計量單位系數換算表;

②不同點：兩者編表依據不同：GB/T1885-83標準中“石油視密度換算表”和“石油體積系數表”是我國有關部門對國內石油及液體石油產品試樣直接測試的石油密度溫度系數值編制的表，適用我國石油計量，其代表性差。

GB/T1885-1998標準是等效采用國際標準化組織ISO 91-2.1991標準，ISO91-2.1991標準全盤采用美國API 2540-

ASTM D1250標準。美國API 2540-ASTM D1250標準的石油計量表，由美國石油協會（API）用美國國家標準局采集的占世界石油產量61%的油田的試樣測試數據為基礎編制，該石油計量表的代表廣范，通用性好。但該標準沒有給出石油密度溫度系數表及實際溫度下樣品實際密度的計算公式，使用不方便。

溫度間隔差異：GB/T1885-83標準中“視密度換算表”和“石油體積系數表”溫度間隔為1℃;計量時需使用內插法，較麻煩。GB/T1885-1998標準的溫度間隔為0.25℃，溫度值采用靠近法直接查表得出。

“石油體積系數”的表示不同。GB/T1885-83標準中稱“石油體積系數”用符號“K”表示。GB/T1885-1998標準稱“石油體積修正系數”用符號“Vcf”表示。

GB/T1885-83標準中“視密度換算表”和“石油體積系數表”用通用表，沒有原油、液體石油產品和潤滑油單獨表，因此，該標準不及新標準GB/T1885-1998“石油計量表”具有科學性。

新標準GB/T1885-1998取消“石油體積溫度系數（f）值的使用”，沒有明確“石油真空中質量換算到空氣中重量換算表，即（F）值”可否繼續使用。新標準GB/T1885-1998也沒有重新刊載，“15℃密度與60/60℉比重和60℉API度換算表”此點稍有欠缺。

3 計量標準應用

21世紀石油計量標準化明顯提升，根據石油企業進出口貿易和國內銷售計量的不同性質，通過計量數據分析，科學計量，滿足計量精度要求，又投資少，且管理操作方便的計量設施和頒布新技術標準。主要在以下幾個方面：

①GB/T21450-2008《原油和石油產品密度在638kg/cm3至1074kg/cm3范圍內的烴壓縮系數表》，標準采用國際標準化組織IOS9770：1989有關內容制定，填補國內空白，更方便計量使用;

②重修品質檢驗標準，GB/T8929-2006《原油水含量的測定（蒸餾法）》和GB/T1884-2009《原油及液體石油產品密度實驗室測定法（密度計法）》，取代GB260《石油產品水分測定法》，使這兩項標準的內容更加細化和科學;

③頒布新計量標準，主要有：GB/T17286.4-2006《液態烴動態測量體積計量流量計檢定系統 第四部分：體積管操作人員指南》標準是20世紀90年代GB/T17286.1-3標準的補充，對GB/T17288-1998《液態烴體積測量 容積式流量計計量系統》和GB/T17289-1998《液態烴體積測量 渦輪流量計計量系統》這兩個標準的補充和完善;GB9109.5-2017《石油和液體石油產品動態計量 第5部分：油量計算》，該標準參照IOS 4267：1988《石油及液體石油產品油量計算 第二部分;動態計量》和美國API《石油計量手冊第12章油量計算第2部分，動態測量》補充完善GB/T1885-1998《石油計量表》內容，使動態計量工作操作性更強，是現行石油及液體石油產品動態油量計量公式。

即：m=Vt×Mf×Vcf×Cpi×（ρ20-0.0011）×Cw或m=

Vt×ρ20×（Cpi×Cti×Fa×Cw）。

式中：m-原油在空氣中的凈質量（kg）;Vt-油品累計體積（m3）;ρ20-標準密度（g/cm3或kg/m3）;Cpi-油品體積溫度修正系數（kPa-1）;Cti-油品體積壓力修正系數（1/℃）;Fa-油品空氣浮力修正系數;Cw-原油含水系數。

Cw=1-W

式中：W-原油含水質量百分率。

其中：Cpi=1/[1-（P-Pe）×F]

式中：P-原油計量下壓力（流量計表壓）（kPa）;pe-原油飽和蒸氣壓，計算時取Pe=0。F-原油壓縮系數（l/kPa）。

制定GB/T31130-2014《科里奧利質量流量計》：參照IOS790-1991《封閉管道中流體流量的測量 科里奧利質量流量計》制定。標準對于該種流量計在石油計量檢定操作及油量計量發揮重要作用。由于科里奧利流量計計量原理不同于以往容積式、速度式流量計。

所以采用計量公式：m=mg×Mf×Fs或m=mg×Mf×MFs

式中：m-原油在空氣中質量（kg）;Mg-原油在真氣中質量（流量計示指）（kg）;Mf-流量計儀表系數;Fs-石油質量換算系數;MFs-空氣浮力修正系數（無因次量）。

其中：MFs=1-ρs/ρt

式中：ρs-計量站所在地大氣密度（海拔高度有關）;ρt-石油計量溫度下密度（kg/m3）;該值確定方法有三種，應根據貿易交接雙方簽訂的協議確定方法：

①取流量計指示的平均密度值;

②按ρt=ρ20-y（t-20）公式計算;

③也可用測得的標準密度（ρ20）代替。

4 石油動態計量發展

從石油靜態和動態計量方式發展趨勢看，動態計量方式由于自動化程度高、連續測量，準確度高，減輕計量工作環境和勞動強度，是今后研究的主要方向。

①根據油品性質，滿足貿易交接要求，選擇精度符合國家計量標準要求的計量設施。同時考慮油品交易場合，地點、建設投資等綜合因素。在三方面：首先，標準流量裝置與被檢的流量計相匹配，滿足流量計的檢定需求;其次，考慮計量標準裝置日常維護管理與運行操作;最后，掌握計量設備易損件情況及重新購置價格等問題。根據油品流量計量變化范圍，安全、經濟、合理地確定流量計口徑及臺數，留有備用設備。應實行流量計大小口徑匹配，以確保流量計在最佳誤差曲線范圍內運行，盡量減少計量誤差;

②主要方向在體積計量方法：由靜態向動態的轉變（如大口徑原油成套儀表配在線密度計，大口徑流量計實現計算機控制計量系統，應用于計量站、交接點、石油及液體石油產品的銷售，進、出口貿易等）。計算方式：由系統誤差到系數修正。交接方式的轉變：由重量變體積計量，已體積為基本量，把含水、密度、含硫、含鹽等作為質量標準，實現計量的自動化，計量管理網絡信息化平臺建設。

參考文獻：

[1] GB/T 1885-1998.石油計量表[S].北京：國家質量技術監督局，1999.