闡述了密度及密度系數(shù)的定義,介紹了密度計(jì)在線校準(zhǔn)程序及數(shù)據(jù)處理方法,并且給出了偏離標(biāo)定溫度、壓力對密度佳影響的修正公式,同時,介紹了在線密度計(jì)計(jì)量應(yīng)用情況指出,采用在線密度計(jì)可有效監(jiān)測計(jì)受過程密度變化情況,避免由于工藝條件和人工取樣缺乏代表性造成計(jì)量失準(zhǔn)。
液體密度測量方法很多目前除傳統(tǒng)的玻璃浮計(jì)、密度瓶稱量法外在線密度計(jì)在油品計(jì)量中應(yīng)用也逐步增多。另外,CMF質(zhì)量流量計(jì),除直接測量質(zhì)量流量外,還能夠顯示介質(zhì)在工況條件下的密度、溫度,間接顯示體積流量,其密度測量準(zhǔn)確度標(biāo)稱可達(dá)0.5kg/m3時,重復(fù)性可達(dá)0.2kg/m3時,提供給用戶更多信息和選擇,可惜目前多數(shù)用戶還沒有發(fā)掘和利用這些功能。
從實(shí)踐的角度出發(fā),如果用戶選擇在線密度計(jì)或質(zhì)量流量計(jì)體積測量結(jié)果作為結(jié)算依據(jù)的話就必須對在線密度計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)密度測量值進(jìn)行必要的校準(zhǔn)確認(rèn)密度測量的可靠性對于在線密度計(jì)JJG370《振動管液體密度計(jì)檢定規(guī)程》,給出了在實(shí)驗(yàn)室的不同檢定方法,但是在線密度計(jì)安裝后受安裝、工藝、環(huán)境條件影響,如何校準(zhǔn)或確認(rèn),JJC370并無規(guī)定和要求,而目前閏際上更推薦用在線校準(zhǔn)的方法確認(rèn)在線密度計(jì)實(shí)際精度,通過在線標(biāo)定給出密度系數(shù)。
筆者撰文闡明密度的定義、測量值校準(zhǔn)程序、偏離標(biāo)定溫度、壓力的修正計(jì)算以及密度系數(shù)計(jì)算方法,并通過實(shí)例介紹在線密度計(jì)使用情況旨在讓更多的用戶掌握在線密度儀表校準(zhǔn)方法并更好地發(fā)揮在線密度計(jì)在密度測量中作用對于計(jì)量過程的控制無疑是十分必要的。
密度是物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值,或者說是單位體積的質(zhì)量。對于石油計(jì)量而言,密度是指在溫度t℃時單位體積石油含有的質(zhì)量數(shù),用ρ1表示,其量值含義是介質(zhì)在真空狀態(tài)下的密度。我們用玻璃浮計(jì)測量石油或石油產(chǎn)品密度時,盡管在空氣環(huán)境下測量,但其測定值是被測介質(zhì)在真空狀態(tài)下的密度值。采用開式密度瓶稱盤后的密度還必須根據(jù)液體密度以及當(dāng)?shù)睾0胃叨却_定的空氣密度對測定結(jié)果進(jìn)行浮力影響修正。目前我同密度定義和密度計(jì)的使用與國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)比較并沒有技術(shù)上差別只是不同國家標(biāo)準(zhǔn)參比條件不同,我國油品計(jì)量密度測定標(biāo)準(zhǔn)參比條件是20℃,101.325kPa,而絕大多數(shù)國家是15℃,101.325kPa。
振動管式密度計(jì)是基于彈簧振子原理實(shí)現(xiàn)對密度的測量。出廠的賦值及使用后校準(zhǔn)都需要依據(jù)相應(yīng)方法進(jìn)行,并根據(jù)實(shí)際情況選擇標(biāo)準(zhǔn)參比裝置確定密度系數(shù),實(shí)際密度值等于密度計(jì)測量值乘以密度系數(shù)。量傳或溯源的標(biāo)準(zhǔn)參比裝置(以下簡稱參比裝置)密度越準(zhǔn)確,則確定出的密度系數(shù)就越可靠因此在選擇參比裝置時要適度做到既滿足要求又經(jīng)濟(jì)合理。目前普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)參比裝置:一是玻璃浮計(jì)法;二是密度瓶法;三是標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)法。
標(biāo)準(zhǔn)密度是由參比裝置測出并換算到標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的密度但是不同參比裝置測定的密度在換算成標(biāo)準(zhǔn)密度時所采用的修正計(jì)算公式各有不同但必須采用同版本的標(biāo)準(zhǔn)以免由于標(biāo)準(zhǔn)版本不同帶來誤差。
對于液體雷德蒸汽壓小于100kPa的油品,按GB/T4756取樣獲得代表性試樣按GB/T1884-2000《原油和液體石油產(chǎn)品密度實(shí)驗(yàn)室測定法(密度計(jì))》要求和步驟,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用玻璃浮計(jì)測定,由于玻璃浮計(jì)測量方法相對筐賃只要樣品有足夠的代表性,測量數(shù)據(jù)是可信賴的,密度換算采用標(biāo)準(zhǔn)為GB/T1885-1998《石油計(jì)量表》。
密度瓶法相對于玻璃浮計(jì)測量較為復(fù)雜,但是測量的精度較高,因此,目前仍然是國際罔內(nèi)密度計(jì)檢定或校準(zhǔn)普遍采用的方法盡管目前的密度瓶已經(jīng)不限于傳統(tǒng)意義上的比重瓶但是測量原理并沒有改變。
按照檢定規(guī)程的要求,檢定標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)時,控制室溫與液溫之差不超過2℃,檢定工作密度計(jì)時,室溫與液溫之差不超過5℃。由于密度計(jì)的玻璃膨脹系數(shù)會由于密度計(jì)的玻璃膨脹,使密度計(jì)干管標(biāo)尺密度值發(fā)生變化,變化量為Δρ=ΔtΔβρ,因此校準(zhǔn)時,要控制室溫與液溫相對穩(wěn)定,一般控制室溫在(20±5)℃為宜。
光線直射在密度計(jì)上,會使形成的彎月面與干管切線變細(xì),影響視覺判斷,產(chǎn)生較大的讀數(shù)誤差。因此校準(zhǔn)開始時,室內(nèi)要盡量避免陽光直射。
室內(nèi)如有氣流,則會使密度計(jì)漂浮不定,影響視覺判斷,同時由于密度計(jì)穩(wěn)定時間較長,液溫容易不均勻,造成測量誤差,因此校準(zhǔn)時要避免有氣流。
(1)在線密度計(jì)以及能夠測定液體密度的質(zhì)量流量計(jì),和其它計(jì)量器具一樣應(yīng)該在使用前檢定和投用后確認(rèn),在線密度計(jì)尤其應(yīng)該在線檢定或校準(zhǔn)。
(2)密度系數(shù)概念的提出和偏離標(biāo)定溫度、壓力影響修正計(jì)算,是在線檢定或校準(zhǔn)不可缺少的技術(shù)手段和方法。
(3)采用在線密度計(jì)可以有效監(jiān)測計(jì)量過程密度變化情況避免由于工藝條件和人工取樣缺乏代表性造成計(jì)量失準(zhǔn)為準(zhǔn)確計(jì)量提供保證。
(4)鑒于目前尚無在線密度計(jì)在線檢定或校準(zhǔn)方法希望用戶在計(jì)量過程中盡量探討采用相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)的可能性并可參照本文制定出文件化的校準(zhǔn)方法,逐步實(shí)現(xiàn)在線密度儀表計(jì)量的科學(xué)化、規(guī)范化。