РМГ 97-2010. Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Государственная система обеспечения единства измерений. Плотность нефти и нефтепродуктов и коэффициенты объемного расширения и сжимаемости. Методы расчета
(введены в действие Приказом Росстандарта от 23.12.2010 № 1003-ст)
Примечание
Документ введен в действие с 1 января 2012 года.
Введены в действие Приказом Федерального
агентства по техническому
регулированию и метрологии
от 23 декабря 2010 г. № 1003-ст
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ПЛОТНОСТЬ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ И КОЭФФИЦИЕНТЫ ОБЪЕМНОГО РАСШИРЕНИЯ И СЖИМАЕМОСТИ
State system for ensuring the uniformity of measurements. Density of petroleum and petroleum products and coefficients of thermal expansion and compressibility factors. Methods of calculation
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены».
Сведения о рекомендациях
1. Разработаны Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии» (ФГУП «ВНИИР»).
2. Внесены Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.
3. Приняты Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 10 июня 2010 г. № 37-2010).
4. Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 декабря 2010 г. № 1003-ст рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 97-2010 введены в действие в качестве рекомендаций по метрологии Российской Федерации с 1 января 2012 г.
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящих рекомендаций, изменениях и поправках к ним, а также тексты изменений и поправок публикуются в информационном указателе «Национальные стандарты».
1. Область применения
Настоящие рекомендации распространяются на нефть и нефтепродукты и устанавливают методы расчета их плотности, коэффициентов объемного расширения и сжимаемости.
Рекомендации предназначены для использования в расчетах плотности при проведении учетно-расчетных операций.
2. Нормативные ссылки
В настоящих рекомендациях использована нормативная ссылка на следующий межгосударственный стандарт:
ГОСТ 28947-91 (ИСО 1768-75) Ареометры стеклянные. Стандартное значение коэффициента объемного термического расширения (для использования при подготовке поправочных таблиц для жидкостей).
Примечание. При пользовании настоящими рекомендациями целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящими рекомендациями следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3. Обозначения
В настоящих рекомендациях использованы следующие обозначения:
K — поправочный коэффициент на температурное расширение стекла, из которого изготовлен ареометр;
P — избыточное давление нефти или нефтепродукта, МПа;
t — температура нефти или нефтепродукта, °C;
\beta_{15} — коэффициент объемного расширения при температуре 15 °C, °C^{- 1} ;
\beta_{t} — коэффициент объемного расширения при температуре t, °C^{- 1} ;
\rho_{15} — плотность нефти или нефтепродукта при температуре 15 °C и избыточном давлении P = 0, кг/м3;
\rho_{20} — плотность нефти или нефтепродукта при температуре 20 °C и избыточном давлении P = 0, кг/м3;
\rho_{t} — плотность нефти или нефтепродукта при температуре t и избыточном давлении P = 0, кг/м3;
\rho_{tP} — плотность нефти или нефтепродукта при температуре t и избыточном давлении P, кг/м3;
\rho_{t,ap} — плотность нефти или нефтепродукта при температуре t, измеренная ареометром, кг/м3;
4. Метод расчета плотности, коэффициентов объемного расширения и сжимаемости
4.1. Методы и формулы расчета плотности, коэффициентов объемного расширения и сжимаемости соответствуют стандарту [1] и руководству [2].
4.2 Значение коэффициента объемного расширения при температуре 15 °C рассчитывают по формуле
где K_{0} , K_{1} — коэффициенты, определяемые по таблице 1.
| Группы продуктов | K_{0} | K_{1} |
|---|---|---|
| Нефть | 613,97226 | 0,00000 |
| Бензин | 346,42278 | 0,43884 |
| Реактивное топливо | 594,54180 | 0,00000 |
| Дизельное топливо, мазут | 186,96960 | 0,48618 |
4.3 Значение коэффициента сжимаемости при температуре t рассчитывают по формуле
\gamma_{t} = 10^{- 3}exp(- 1,62080 + 0,00021592 \times t + \frac{0,87096 \times 10^{6}}{\rho_{15}^{2}} + \frac{4,2092 \times t \times 10^{3}}{\rho_{15}^{2}}) . (2)
4.4 Значение плотности при температуре t и избыточном давлении P рассчитывают по формуле
\rho_{tP} = \frac{{}_{\rho_{15}exp}{_{- \beta_{15}(t - 15)[1 + 0,8\beta_{15}(t - 15)]}}}{1 - \gamma_{t}P} . (3)
4.5 Значение коэффициента объемного расширения при температуре t рассчитывают по формуле
\beta_{t} = \beta_{15} + 1,6\beta_{15}^{2}(t - 15) . (4)
4.6 Значение плотности \rho_{15} находят методом последовательных приближений по следующему алгоритму:
-
Измеренное значение плотности \rho_{tP} подставляют в формулы (1) и (2) вместо \rho_{15} и вычисляют в первом приближении значения \beta_{15} и \gamma_{t} соответственно;
-
Измеренное значение плотности \rho_{tP} и вычисленные в первом приближении значения \beta_{15} и \gamma_{t} подставляют в формулу (3) и определяют значение \rho_{15} в первом приближении;
-
Значение \rho_{15} , найденное в первом приближении, подставляют в формулы (1) и (2) и вычисляют во втором приближении значения \beta_{15} и \gamma_{t} соответственно;
-
Измеренное значение плотности \rho_{tP} и вычисленные во втором приближении значения \beta_{15} и \gamma_{t} подставляют в формулу (3) и определяют значение \rho_{15} во втором приближении и так далее.
Расчет плотности \rho_{15} методом последовательных приближений продолжают до тех пор, пока значение \rho_{15} не перестанет изменяться на величину более чем 0,01 кг/м3. За результат определения плотности \rho_{15} принимается значение, полученное в последнем приближении с погрешностью не более 0,01 кг/м3.
Примечание. При определении значения плотности \rho_{15} в формулы (2) и (3) подставляют значения температуры и давления нефти при измерении ее плотности. При расчете значения плотности \rho_{tP} в формулы (2) и (3) подставляют значения температуры и давления нефти, при которых требуется определить плотность нефти.
Пример - Плотность нефти при температуре 27,30 °C и избыточном давлении 2,45 МПа равна 836,15 кг/м3, требуется определить плотность нефти при температуре 16,32 °C и избыточном давлении 1,28 МПа.
Процедура расчета значения плотности следующая:
-
Значение плотности, равное 836,15 кг/м3, подставляют в формулы (1) и (2) вместо \rho_{15} и вычисляют в первом приближении значения \beta_{15} и \gamma_{t} ( \gamma_{t} вычисляют при температуре 27,30 °C), соответственно. Они равны соответственно 8,782E - 04°C^{- 1} и 8,148E - 04\text{МПа}^{- 1} .
-
Значение плотности, равное 836,15 кг/м3, вычисленные в первом приближении значения \beta_{15} , равные 8,782E - 04°C^{- 1} , и \gamma_{t} , равное 8,148E - 04\text{МПа}^{- 1} , подставляют в формулу (3) и определяют значение \rho_{15} в первом приближении: 843,62 кг/м3.
-
Значение \rho_{15} , найденное в первом приближении, равное 843,62 кг/м3, подставляют в формулы (1) и (2), и вычисляют во втором приближении значения \beta_{15} и \gamma_{t} соответственно. Они равны соответственно 8,627E - 04°C^{- 1} и 7,948E - 04\text{МПа}^{- 1} .
-
Значение плотности, равное 836,15 кг/м3, вычисленные во втором приближении значения \beta_{15} , равное 8,627E - 04°C^{- 1} , и \gamma_{t} , равное 7,948E - 04\text{МПа}^{- 1} , подставляют в формулу (3) и определяют значение \rho_{15} во втором приближении: 843,50 кг/м3.
-
Значение \rho_{15} , найденное во втором приближении, равное 843,50 кг/м3, подставляют в формулы (1) и (2) и вычисляют в третьем приближении значения \beta_{15} и \gamma_{t} соответственно. Они равны соответственно 8,629E - 04°C^{- 1} и 7,951E - 04\text{МПа}^{- 1} .
-
Значение плотности 836,15 кг/м3 и вычисленные в третьем приближении значения \beta_{15} , равное 8,629E - 04°C^{- 1} , и \gamma_{t} , равное 7,951E - 04\text{МПа}^{- 1} , подставляют в формулу (3) и определяют значение \rho_{15} в третьем приближении: 843,50 кг/м3.
-
Так как значение \rho_{15} изменилось на величину менее чем 0,01 кг/м3, то за результат определения плотности \rho_{15} принимается значение, полученное в последнем приближении, равное 843,50 кг/м3.
-
Значение плотности \rho_{15} , равное 843,50 кг/м3, подставляют в формулу (2) и вычисляют \gamma_{t} при температуре 16,32 °C: 7,433E - 04\text{МПа}^{- 1} .
-
Значение плотности \rho_{15} , равное 843,50 кг/м3, значение \beta_{15} , равное 8,629E - 04°C^{- 1} , и значение \gamma_{t} при температуре 16,32 °C, равное 7,433E - 04\text{МПа}^{- 1} , подставляют в формулу (3) и рассчитывают плотность нефти при температуре 16,32 °C и избыточном давлении 1,28 МПа: 843,34 кг/м3.
4.7. При измерениях плотности ареометром учитывают температурное расширение стекла, из которого изготовлен ареометр. Для этого показания ареометра \rho_{t,ap} пересчитывают в плотность нефтепродукта \rho_{t} по формуле
где по руководству [2]
K = 1 - 0,000023(t - 15) - 0,00000002(t - 15)^{2} (6)
K = 1 - 0,000025(t - 20) . (7)
Коэффициент K вычисляется по формуле (6), если ареометр градуирован при температуре 15 °C, и по формуле (7), если ареометр градуирован при температуре 20 °C.
4. Программа расчета плотности
Разработанная ФГУП «ВНИИР» программа «Расчет плотности нефти и нефтепродуктов (версия 1.0)» обеспечивает расчет плотности, коэффициентов объемного расширения и сжимаемости нефти и нефтепродуктов по формулам (1) - (7).
Программа «Расчет плотности нефти и нефтепродуктов (версия 1.0)» аттестована ФГУП «ВНИИР» в соответствии с требованиями рекомендаций [3].
В результате аттестации установлено, что программа «Расчет плотности нефти и нефтепродуктов (версия 1.0)» обеспечивает расчет плотности с абсолютной погрешностью не более 0,01 кг/м3 и расчет коэффициентов объемного расширения и сжимаемости — с относительной погрешностью не более 0,003%.
Библиография
| [1] | ASTM D1250-08 | Standard Guide for Use of the Petroleum Measurement Tables (Стандартное руководство по применению таблиц измерений параметров нефти и нефтепродуктов) |
|---|---|---|
| [2] | API MPMS 11.1:2004 | American Petroleum Institute. Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter 11 — Physical Properties Data Section 1 — Temperature and Pressure Volume Correction Factors for Generalized Crude Oils, Refined Products and Lubricating Oils |
| [3] | Рекомендации по метрологии МИ 2174-91 | Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация алгоритмов и программ обработки данных при измерениях. Основные положения |