ASTM标准·D1250石油计量表

 

    19 世纪末20世纪初，在美国由于原油和石油产品贸易交接上的需要，必须使用美制基准条件——标准温度定义为60℉；容量单位——美制桶(barrels)或美加仑(gallons)。并将被测量油液的容量换算成在“基准”情况下的容量。

    当时只是把温度和容量的关系看做一种简单的“线性关系”：

                               (0.1)

式中：

Vt ——测量温度t下的容量；

VT ——基准温度T下的容量；

 α ——膨胀系数。

    在我国原油和石油产品的计量，在1998年以前，也是这样定义的。可参考《GB1885-80》

 

    20世纪50年代初，美国石油学会(American Petroleum Institute API)、伦敦石油学会(Institute of Petroleum in London)和美国材料与试验协会（American Society for Testing and Materials ASTM）的合作下，开发了“API标准石油测量表”(下面简称原始表)。这些原始表是根据假定膨胀系数仅与密度有关，定义由液体温度为自变量，容量(和密度)为应变量的“二次曲线”：

                         (0.2)

式中：

β——膨胀系数。

    当时没有考虑液态碳氢化合物的本质，我国直到1998年才开始考虑到这个问题。可参考《GB1885-98》

 

    我们把实际容量（测量温度t）换算成标准条件下的容量（基准温度T）的对应关系，习惯把它称作为：容量修正系数（Volume Correction Factor简记为VCF)。

    因此，容量修正系数可以描述为：

                          (0.3)

    1972年由英国石油学会Downer和Inkley指出，当时原油和石油产品的实际数量与由“原始表”查得的膨胀系数后算出的数量，有几个百分点的误差。

    20世纪80年代初，美国石油学会和国家标准局(National Bureau of Standards NBS)合作创建原油和石油产品的一个数据库，由NBS数据统计显示：根据所有可识别的液态碳氢化合物样品，初始评估分为五类，所有五类膨胀系数和密度之间的关系有着较大不同。根据NBS数据统计的结论，美国材料与试验协会ASTM于1980年9月颁发《D1250标准石油测量表》，现已在全世界普遍应用。

 

 

图1是原油和石油产品五个分类的示意图，横坐标是密度平方的倒数，纵坐标是膨胀系数。这五个分类分别为：

    由此得到重要结论： “原始表的表5和表6”，不能充分地描述原油和石油产品物理特性；另外，润滑油无法归入石油产品分类中。

    于是我们将膨胀系数α的基本定义为：

                                                                                            (1.1)

式中：

α= 膨胀系数

V = 在任何温度的容量

我们记

                                       (1.2)

另外膨胀系数

                                     (1.3)

式中：

t = 测量温度

T = 基准温度

αT= 基准温度膨胀系数

β = 膨胀系数

因此，温度的α和独立的作用从等式的 (1.1)和(1.3)

                                   (1.4)

等式两边分别对t积分，由T积到t

                               (1.5)

                            (1.6)

整理得到

                                  (1.7)

NBS分析的数据显示：

                                       (1.8)

式中：

K——是温度独立常数。由NBS数据库的计算机统计确认，K 的最佳值是1.6

                                (1.9)

这样公式可以(1.7)写为：

 

于是

                            (1.10)

从而推导出：每个类别在基准温度的膨胀系数αT与在基准温度的密度ρT有关

                                    (1.11)

每个类别的K0和K1的值，由大量的统计数据确定，其结果如下(英制单位的常数-1/℉)：

    《D1250标准石油测量表》的制表方式是：《表6》温度(℉)和API重度以0.5为步长增加；《表24》温度(℉)以0.5为步长增加，相对密度SG以0.02为步长增加；《表54》温度(℃)以0.25为步长增加，密度以0.02为步长增加。表格打印的修正系数是保留四位小数，修正系数表在点对点之间不使用插值法。

    修订的《D1250标准石油测量表》提高了计量准确度。

 

    原始表只有上百页一本，修订表共有十几本多达上万页；当然这些数据把它刻在一张光盘上，携带更加方便；如果掌握了这些每个类别的K0和K1的值用法，和一些已知其他物理常数，就可以插入计量软件中，制作各种‘专用石油计量软件’。

 

    一般流体60℉的密度被转换成相对密度（比重）公式：

                                 (1.12)

    在60℉的纯水密度是999.012kg/m³。这个值是在1972年由德国联邦标准实验室(German PTB) 的Wagenbreth和Blanche提出，由NBS建议使用的。

    有了这个常数就可以把相对密度（比重）SG60/60°，换算成流体60℉的密度。

 

    以上仅是我结合多年工作实践、参考一些有关资料、学习《ASTM标准D1250》的体会，由于这个领域非本人所长，难免有些错误，希望各位能指出来，我谢谢大家！