近年来,虽然各大企业都已认识到质量流量计测量出的是介质“真空中的质量”,但某些企业还依然按照它直接测量的结果进行贸易交接,而不进行任何修正,这是与我国贸易计量采用“空气中的重量”的规定相违背的。这样会直接导致买方的经济损失,有失计量交接公平、公正的基本原则。因此,如何科学理解空气浮力对质量流量计测量值的影响,并正确对其测量值进行修正是值得硏究和解决的实际问题。
1.质量和重量的区别与联系
由于历史的原因,人们日常生活习惯中往往会将重量与质量的概念相互混淆,实际上,重量与
质量并非同一概念。
1.1质量与重量的概念
为避免人们对“重量”一词在使用中的含混不清现象,1901年“第3届国际计量大会”对于质量、重量和加速度特别声明如下
1)千克(公斤)是质量的单位,它等于国际千克原器的质量
2)重量表示的量与力的性质相同:物体的重量是该物体质量与重力加速度的乘积
1.2空气中的重量与空气中的质量
空气中的重量”是指物体在空气中所受到的重力和空气浮力的合力。质量是物体固有的一种物理属性,物体的质量在任何地方、任何环境条件下不应发生变化。由于在实际贸易质量计量过程中,测量物体“真空中的质量”是一件很难做到的事,既不经济又不科学,因此就引入了“空气中的质量”这一概念,它等于“空气中的重量”与当地的重力加速度之比
1.3真空中的质量与空气中的质量
将油品在真空中的质量换算到空气中重量的换算系数来源于等臂天平,在天平一端放入质量为的被称油品,另一端放入质量为m2的平衡砝码,等臂天平的臂长分别为a和b,即a=b,设油品的密度为,砝码的密度为,空气的密度为m,油品的体积为a。根据天平两端平衡的条件有:
日前国内各大、中型石油化工企业中,用于液体原料和产品进、出厂“数量把关”的科里奧利质量流量计已占到75%以上。因此,如何正确使用质量流量计对供、需双方的利益都是至关重要的
1)以质量法检定流量计为例,对“JJG1038-2008科里奥利质量流量计检定规程”所规定的计算公式进行分析。
根据检定规程要求,选用质量法检定质量流量计时,可以由公式(3)计算。
式中:为第i检定点第j次检定裝置测量的累积质量流量:
(MI)i为衡器的质量示值;
ρ为检定用流体的密度
ρm为裝置检定用标准砝码密度:
pa为空气密度
由式(1)和式(3)可知,式(3)中的正好是式(1)中F的倒数。
由式(3)可知,给(MI)ij乘以空气浮力修正系数F的倒数1/F时,即可得到其真空中的质
量,这样就可以直接和质量流量计实际测量岀的流量进行比较,以它检定的科里奥利质量流量计,显示的质量仍然是真空中的质量。
2)再以容积法检定质量流量计为例,通过流量计的流体在标准量器处的体积值VS以式(4)计算
按式(5)计算标准量器测得的质量ms可理解成式中:VS为修正后的标准容器测得的体积值:
ⅥⅠ为检定时标准容器读得的体积值
β为标准器的体积膨胀系数
为检定时标准器内的液体温度
为第i检定点第j次标准器测得的质量或总量
为第i检定点第j次检定时标准器测得的体积
为第i检定点第j次检定时标准器处的流体密度值
由此可见,使用容积法检定过的质量流量计,其测量值也是真正的()的质量,也没有考虑到商业质量”的因素。
“GBT9109.5-2009石油和液体石油产品油量计算动态计量”和“SY-T628-2007用科里奧利流量计测量液态烃流量”均对质量流量计空气浮力修正方法进行了规定,在日常计量交接过程中,可使用式(7)的计算方法进行修正。
式中:为空气中的质量
为真空中的质量
Fa为真空中油品的质量换算到空气中质量的换算系数(简称空气浮力修正系数)为油品在工况下的密度(kg/m3),为了简化计算,可取流量计指示的平均密度,或双方约定采用实验室测定的标准密度值。
为当地大气密度(kg/m3),一般情况下取1.2kg/m3,当双方约定海拔高度对大气密度影响不能忽略时,可按下式计算:
式中:为交接地点海拔高度m,根据当地气象部门提供数据。
“GB/T9109.5-2009石油和液体石油产品油量计算动态计量”在附录中列出了介质在不同密度下的空气浮力修正系数Fa表,在实际计算中可以直接查表得到
4.结论
用质量流量计进行计量交接时,根据国际惯例和我国法定要求应进行空气浮力修正,本文提出的空气浮力修正方法是科学合理的方法,空气浮力影响幅度与计量点海拔高度(或大气压)有直接关系,因此,应注意空气浮力影响修正的必要性。