影响计量仪表误差的因素分析

摘要：本文论述了测量误差的客观存在，并从计量仪表的选型、维护保养、按期检定、加强人员技术培训四个方面阐述了如何消减误差、提高计量准确度，以使油田油气计量技术得到提高，更好地适应石油企业发展的需要。

关键词：仪表；误差分析；消减误差；检定

1 计量仪表误差的产生

计量仪表广泛应用于油田企业油气生产。在实际测量过程中，不论测量仪器如何准确、测量工作如何仔细、测量方法如何可靠，测量误差总是存在。因为我们知道，在任何测量中找不到没有缺陷的测量仪器和测量方法，也不存在完善的条件，也不可能创造理想的环境条件、理想的操作人员。下面从四个方面阐述说明误差的主要来源。

1.1 仪表误差

计量仪表本身所具有的误差。仪表误差主要是由于计量仪表本身的结构、工艺水平、调整以及磨损、老化或故障等原因所引起。

1.2 环境误差

由于实际环境条件与要求的标准环境条件不一致所引起的误差，在测量过程中，这是一个重要的误差源。实际环境条件（或称工作条件）主要有：

a) 计量器具及配套设备的环境条件，如温度、湿度、气压、振动、重力场或电磁干扰等。

b) 被测量的附属特性，如，交流电的电压、电频率、功率因素和波形失真等。

c) 测量设备的特殊工作状态，如电源和负载的匹配状态等。环境误差主要是由基本误差与附加误差组成的。基本误差为计量器具在标准条件下所具有的误差（也称固有误差）；附加误差为计量器具在非标准条件下（超出或偏离标准条件）所增加的误差。

1.3 人员误差

测量人员主观因素和操作技术所引起的误差。人员误差主要是测量人员生理上的最小分辨力、感觉器官的生理变化，反映速度和固有习惯引起的误差。如记录某一信号时，测量人员滞后或超前的趋向；对准读数标志时，始终偏左或偏右，偏上或偏下，常表现为观测误差、读数误差；指示式仪表以指针估读、数字式仪表以末位数字变化瞬态记录均会引起误差等。

1.4 方法误差

实质上是测量方法不完善所引起的误差。即所用测量原理以及根据该原理在实施测量中的运用和实际操作的不完善所引起的误差。如，在测量过程中不遵守操作规程规定的方法；在测量过程中实际起作用的一些因素引起误差（如电测量中由于方法不完善而引起装置的绝缘漏电、热电势、引线电阻上的压降、平衡电路中的灵敏阈等）以及由于知识不足引起方法误差等。

但值得指出的是，在实际测量中，误差来源不只仅仅是一个原因，往往是几种误差源同时起作用。

2 计量器具实际应用中产生误差的因素

通过对油气田作业中气体流量计使用状况分析，来归纳说明天然气流量测量中附加误差的影响因素。

2.1 造成电磁流量计计算气量比实际气量偏大的因素：

a) 孔板太厚，使气流流过时的阻力损失增大，引起差压偏大。

b) 孔板孔径尺寸量错，计算所用孔径比实际孔径大。

c) 测量管内径量错，计算所用管径比实际管径小。

d) 孔板上游直管段长度不够，引起流量系数偏小。

e) 下游导压管至仪表间的接头或仪表阀漏气或堵塞。

f) 差压计不准，记录指针零位偏高，造成差、静压值大。

g) 温度计不准，记录的温度值比实际气流的温度值小。

h) 计算k值时，用的天然气相对密度比实际的小。

i) 求积仪积算脉动流量的H格时，曲线的取值偏大，造成H格比实际大。

j) 孔板安装偏心(即孔板中心线与管道中心轴线不重合)。

2.2 造成高压电磁流量计计算气量比实际气量偏小的因素：

a） 孔板人中边缘磨损变钝不锐或受腐蚀发生缺口，引起差压降低。

b） 孔板前有凸入管道内部的焊缝或法兰垫片，使流量系数增大和差压降低。

c） 孔板安装偏心(即孔板中心线与管道中心轴线不重合)。

d） 孔板前下角有沉积物。

e） 孔板装反，使差压降低，造成计算气量比实际气量偏小约10%一17%。

f） 孔板孔径尺寸量错，计算所用孔径比实际孔径小。

g） 测量管内径量错，计算所用管径比实际管径大。

h） 管道内部粗糙、生锈，管道内有积液。

i）上游导压管至仪表间的接头、阀门漏气或堵塞，造成差压记录值比实际值偏小。

g） 仪表阀内漏，造成差压记录值比实际值偏小。

k） 差压计的差、静压零位偏低。

l) 温度计不准，记录的温度值比实际气流的温度值大。

m) 计算k值时，用的天然气相对密度比实际的大。

n) 求积仪积算脉动流量的H格时，曲线的取值偏小，造成H格比实际小。

由此可见，计量仪表首检把关是非常重要的一环，通过计量检定、校准可以及时发现计量仪表存在的问题，并妥善解决，实现计量准确。但实际工作中计量器具未经法定的计量检定机构检定而直接使用的现象还很多，尤其是新开发的领域此现象较普遍，这里有监督检查不到位的因素，也有各使用方认识模糊，法制观念淡漠，为了低成本，甘愿冒法律风险和经营风险。

综上所述，计量要使用计量器具，就必然会存在误差，在计量过程中要绝对消除误差是不可能的。但是，仪表计量虽然存在众多影响计量准确度的因素，但在实际工作中，只要对产生的误差进行认真分析，加强对计量仪表的管理，严格执行各类计量操作规程，不断提高计量技术水平及计量准确度，尽量避免人为引入的误差，提高计量准确度是完全可以做到的。

3 消减误差的方法及措施

3.1 要保证计量准确必须从源头抓起，即仪表选型、安装要合理、科学

在对仪表进行选型时应考虑很多因素，如仪表性能、被测对象特性、安装要求、环境条件以及价格因素等。其中对计量对象即被测对象的确切了解非常重要，这往往需要选型人员和计量管理人员进行深入细致的考查。选型时一定要有专业人员审核把关，避免选型不合理，造成计量不准、浪费投资、无法满足使用等，以确保仪表投入运行后的准确计量。

目前，油田企业应用质量流量计测量油水混合物；采用高准确度、高可靠性、高稳定性和智能化的含水分析仪表，实现原油含水率和含油量的自动测量、补偿与修正；应用先进的微机技术、自动化技术和网络化管理技术，消除了人工处理数据带来的误差，提高了生产效率，实现了计量数据信息的共享；有的计量系统还实现了计量数据的自动采集、温度压力修正、计算、存储和打印；计量仪表的高准确度、智能化、模块化、网络化、自动化以及获取信息的便捷、快速化，将是油田油气计量仪表的发展趋势，将不断满足企业远距离监控和现代化管理的需要。

3.2 加强管理，从制度上保证对各种仪表设备定期维护、调校、保养，以消除其不安全状态

仪表投入运行后的维护、（下转109页）

（上接108页）管理、检定等工作也很重要，这样既可保证计量准确又能延长使用寿命，仪表的运行管理应加强，特别是对仪表的检定工作。

3.3 按期检定计量仪表

计量仪表必须经有资质的计量检定部门定期进行检定，以确保使用的计量仪表和设备符合准确度条件，确保其运行可靠，为安全生产提供技术保证。使用部门确保在计量仪表在检定周期内使用，使用时应按检定证书上的修正值进行修正，测量结果可以加上修正值来减少误差，这样可以有效地降低由计量器具本身引起的系统误差。

计量技术机构在检定仪表时，应依据检定规程规定的方法和程序，保证每一台仪表都符合国家法定的技术要求，严格控制仪表计量误差。对于连续生产的机构，计量仪表离线检定不方便，所以，油田内部计量检定问题还应注重研究和探索计量仪表在线标定技术，以解决流量计等仪表的在线标定问题，提高油田企业计量准确度。

3.4 加强人员技术培训，提高员工素质

计量操作人员必须经过专业技术培训，熟悉计量法律、法规，熟练掌握计量操作技能，并经考试合格后持证上岗。专业的计量操作员能有效降低操作过程中出现的人为误差。强化培训工作，以培训来提高职工的科学计量意识，使他们自觉形成没有经过检定的设备仪表不使用的良好习惯，保证所使用的计量设备性能完好，始终处于良好的受控状态。

4 结束语

仪表计量技术，在应用过程中影响计量误差的因素很多，应找出提高计量准确度，改进计量仪表性能，延长仪表使用寿命的主要因素，确保安全使用和提高经济效益。我们必须更加深入地研究被测量对象的特点，以便找到计量被测对象更科学的计量手段和方法，为维护企业的效益做出贡献。同时，还要借鉴国内外油田先进的油气计量管理经验，制定统一规范的各级计量标准，不断完善油田内部的各级计量系统，加强计量管理，减少计量纠纷，使油田内部油气计量技术得到提高，以更好适应石油企业改革发展的需要。

参考文献：

[1] 林景星，陈丹英.《计量基础知识》.中国计量出版社.2008.