科里奥利流量计在监护转移应用中的广泛应用

在保管转移应用中，油气流量需要高精度计算，因此选择合适的设备将有助于将测量误差的风险降至最低。在本文中，ABB测量和分析业务的压力和流程产品经理David Bowers解释了用于监护转移安装的科里奥利质量流量计的好处，以及选择流量计算机计算测量值的关键因素。

为了确保石油和天然气从生产商到客户的精确保管转移，需要能够提供最高测量精度水平的设备。即使是轻微的误差也可能会给卖方或买方带来数十万美元的损失，因此防范错误的必要性是至关重要的。
如果没有一个准确的交付账目，运营商就无法准确地为他们的服务收费，这可能会导致重大的财务问题。除了损失收入之外，这些影响还可能包括潜在的违约和对交易需要支付的税款的错误计算，这可能会招致相关当局的处罚。
由于这个原因，保管转移度量受到密切监视，世界各地有许多行业机构制定标准。
准确性是正确保管转移的关键，选择能够提供最高水平测量性能的设备是至关重要的。
典型的保管转移装置包括流量计、压力和温度变送器，安装在靠近输送点的管道中。这些设备将连接到一个流量计算机，该计算机将结合各种测量值来计算正在传输的石油或天然气的数量。

选择正确的流量计
作为测量从管道到客户的油气流量的主要方法，流量计有效地构成了保管转移系统的前端。对高测量精度的需求，加上石油和天然气流动的特性，必然限制了可用的流量测量技术的范围，只有少数几个选择。
在提供的各种流量测量技术中，最适合用于保管转移应用的流量测量技术可分为五大类。其中的四种——差压流量计、涡轮流量计、正排量(PD)流量计和超声波流量计，都是根据体积流量原理工作的，测量液体或气体的体积流量。第五类是科氏流量计，其工作原理是质量流量测量。
在本文中，我们将介绍科里奥利质量流量计的优点，以及如何将它们与最新的流量计算机技术结合使用，以在保管转移应用中提供高精度的测量。
科氏质量流量计于20世纪80年代商业化推出，现已成为测量液体或气体流量的最通用和最可靠的手段之一。它们的主要优点是能够在持续的时间内测量多个属性，具有高重复性和极少的维护。

质量流量测量的质量吸引力
虽然液体和气体可以用体积和质量流量测量来测量，但质量流量计越来越多地受到高精度应用的青睐，因为测量不受温度或压力的影响。科里奥利质量流量计利用流体的动量直接确定质量流量。
科氏质量流量计的高精度意味着它们是液体质量流量测量应用的理想选择，特别是那些受产品密度变化或产品按重量定价的应用。此外，科氏奥利表也提供直接的密度测量。通过改进液体和气体流动组成的测量，该功能消除了对内联密度计的需要，对产品质量保证的目的是无价的。

基本的多功能性
科氏流量计的工作原理是测量流经振动管的流体的质量流量、流体密度和温度。其他的测量值也可以从这些信息中得到，例如体积流速和浓度百分比。
通过测量质量流量、密度、浓度和温度，一个科氏奥利表可以有效地完成多个仪器的工作，省去了购买单独设备的成本，并最大限度地减少了备件和整体维护的需求。
科氏流量计正在越来越多的上游油气应用中得到采用。其中一个原因是它们耐磨损，这可能会导致其他测量技术随着时间的推移而失去精度，并增加检查和维护的频率。
由于没有与被测物质(无论是气体还是液体)直接接触的运动部件，它们几乎不需要维护或保养。这尤其适用于偏远地区的油气设备，工程师可能需要花几个小时才能到达现场进行任何必要的检查或维护工作。
在保管转移应用中，重复性与准确性同样重要，科里奥利流量计提供的另一个关键好处是校准的稳定性。一旦在工厂校准，科里奥利仪表倾向于在整个生命周期保持校准。尽管这可能使它们比其他流量测量技术相对昂贵，但稳定校准在其运行寿命期间通过减少检查和维护需求所带来的好处远远抵消了任何额外的成本。
此外，由于科氏原理是唯一能够测量气体和液体的质量流量而不需要进行任何计算的原理，因此结果与温度或压力的变化无关。使用科里奥利流量计还允许进行密度测量，使其成为一个真正的多变量计量解决方案，能够处理限制其他技术的有效性的条件。
一个例子是紊流的应用。在流动是紊流的情况下，其他计量技术可能需要在测量前通过一段直管来平滑流动。不需要这些措施，科里奥利仪表可以安装在一个小的占地面积，增加的选项是，仪表能够在水平或垂直安装时同样好地工作。对于运营商来说，这不仅减少了安装所需的空间，还可以通过减少管道改造和整体工程的开支来节省资金。

选择正确的流程计算机
下一步是将流量信息转化为现金。在这方面，流量计算机是有效的现金收款机在保管转移的应用。流量计算机是一种电子设备，它从流量计、压力和温度传感器获取输入，计算出校正后的体积流量。
如何做到这一点取决于流动是气体还是液体。当测量气体时，将使用某种形式的气体质量分析仪来提供气体成分的信息，而对于液体测量，通常使用科里奥利流量计或其他类型的流量计，使用单独的内联密度计测量密度。此外，也可采用内联取样系统来获得代表性样本，以供进一步分析。
流量计算机在参考压力和温度下校正被测体积。参考压力是大气压力，而典型的参考温度通常是15°C(60°F)。有时也可使用0、20或25°C的其他参考温度。
除了修正体积外，流量计算机还计算质量和能量。
许多设备声称是流量计算机或具有流量计算能力。然而，在准确性非常关键的监护转移等应用中，真正的流量计算机不应该是RTU、PLC或DCS等通用控制设备。
相反，任何用于保管转移的流量计算设备都应专门为此目的设计，并应经过严格的抗电和磁干扰测试。在选择流量计算机时，有五个关键因素需要考虑，具体来说:准确性、可追溯性、安全性、法规符合性以及是否需要液体或气体流量计算机。下面将概述其中每一项的重要性，以及如何处理这些问题。

精度
流量计算机具有其他类型的计算设备所不具备的特殊功能。为了获得最精确的数据，用于监护转移应用的流动计算机使用高度精确的模拟到数字输入电路。
流量计算机使用最精确的算法来计算流体性质，如密度和热值。它们还提供精确的实时和差分时间测量功能，可以至少每秒计算一次校正后的流量和流体性质。

谨防碎片。32位与64位的浮点精度
过程工业中使用的大多数计算设备都使用32位的单精度浮点变量。不涉及浮点数的技术细节，32位浮点计算的精度可达7位数。在大多数情况下，这几乎总是足够的，因为精确度的要求很少超过1%。
但是，对于监护转移计量应用程序不是这样的。在这些应用中，使用永恒累加器。这些累加器存储较大的数字，通常是九位数或更多，而且很少重置。这些数字通常包含在每日测量报告中，因此需要尽可能准确。如果使用32位算术减去两个永恒累加器来得到给定时间段的流量测量，就会出现严重的错误。使用64位算术可以防止这种错误，因为这些计算的精度可达15位。
通过使用ABB的CoriolisMaster流量计等仪器，可以进一步提高精度，该流量计运行在64位Modbus输出上。通过在整个过程中使用64位算术，消除了由于舍入非常大的总和而导致的错误风险。

可追溯性
数据的可追溯性是另一个重要的考虑因素。用于保管转移的流量计算机应能够跟踪附加信息，如现场输入和流体数据的加权平均值，以及发生的任何报警或事件及其配置的任何更改。这些信息应该用时间戳和用户标识进行记录，以便将来进行核实，并在需要时纠正生产总数。

安全
为了防止未经授权的访问和篡改可能影响交易价值的计算，保管转移流计算机应包含高级别的安全措施。
有关流量计算机安全的规定要求包含一个计量开关，以防止任何未经授权的修改流量计算机的测量功能。还应要求操作人员使用控制器的本地访问键盘或通过通信网络提供登录密码，从而能够收集任何访问设备的人的数据，以及他们访问设备的时间和日期。还应包括确保生产数据记录和报告经过加密和签名的功能，这样任何未经授权的修改尝试都可以迅速和容易地查明。

遵守法规和标准
流动计算机在保管转移应用中的重要性意味着它们受制于大量的标准和法规。在欧盟，测量仪器指令(MID)规定了流量计算机的基本要求。这包括EN12405，它规定了用于确定燃料气体修正体积和能量的设备的要求和测试，包括流量计算机;和OIML建议书117用于除水以外的液体。MID也指Welmec 7.2，它提供了与使用电子体积转换设备(如流量计算机)有关的软件需求和验证指导。
Welmec 8.4和8.8规定了电子流量计算机的生产、测试和适用性要求，以及电子流量计算机在气体和液体测量系统中作为计算和指示设备的预期用途。
随着石油和天然气的保管转移在世界各国发生，也有许多其他不同的国家和公司特定的流量计算机标准。其中一个例子是美国石油学会(API)《石油测量标准手册》的第21章，该手册列出了与使用电子气体和液体测量系统有关的最佳实践和要求。
其他规定还涉及液体和气体流量的测量和计算方法，包括API、美国天然气协会(AGA)和集团Européen de Recherches Gazières (GERG)的gger -2008多参数状态方程预测天然气混合物性质的具体计算。
需要证明流量是按照这些要求精确测量的，这就使得确保使用的流量计算设备适合于目的变得至关重要。然而，很难找到能够满足所有这些标准和要求的设备供应商。

你需要一台液流或气流计算机吗?
液体流量计算机比气体流量计算机提供额外的功能。其中最重要的是包含了许多不同的API表，用于计算液体性质，如密度和蒸汽压。由于液体产品的转移是基于批量交易的，液体流量计算机除了维护周期数据外，还维护批量数据。
液体流量计算机需要能够根据实验室对液体样品的分析重新计算批次总数。用于保管转移的液体流量计通常在现场通过固定或移动检定系统进行校准。
液流计算机控制计量顺序，并根据不同的API计量标准计算新的计量因子。此外，液体流量计算机用于控制通过仪表的流量，仪表的验证和采样系统。
同样，气体流量计算机也包含必要的计算，以实现气体流量的精确计量和计算。其中应包括ISO(国际标准化组织)和/或美国天然气协会(AGA)为使用不同类型的计量技术测量天然气流量而制定的计算方法。保管转移申请的具体规定包括:ISO6976(根据成分计算热值和密度);AGA8第1部分和第2部分(气体成分变化的计算和不确定度的确定);AGA11，包括使用科氏流量计测量天然气流量。

结论
石油和天然气公司需要适应不断变化的市场需求，能够正确地为他们的产品收费是至关重要的。再加上需要最小化总体拥有成本，并解决由于缺乏熟练的工程和维护人员而引起的问题，这就需要能够提供最高水平的准确性和可靠性的解决方案。
科里奥利流量计的固有优点，特别是当与正确指定的流量计算机一起使用时，可以帮助解决这些需求，并大大降低可能影响保管转移事务计算的任何差异的风险。
作为流量测量和计算技术的制造商和供应商，ABB的产品和专业知识可以帮助您满足托管转移申请的准确性、可追溯性和合规性要求。如需了解更多信息，请发送邮件至enquiries.mp.uk@gb.abb.com或致电0870 600 6122参考“监护权转移”。