世界各地的过程工厂利用油轮、火车、油罐卡车或管道来运送大量的原材料及燃料。精炼厂、化工厂、制药商以及绝大部分其他产业都有对原材料及成品进行精确测量的需求，因为他们要为买入的产品买单，同时通过供应产品获取收益。
        运输公司——油罐、火车或管道的所有者，也根据材料的运输量获取收益。管道气体运输公司，例如, 需精确到每MCF( 百万立 方英尺) 几便士的微小差额，因此他们需要准确知道每笔贸易所涉及的数量。
        不论所传输的物质是油、气还是化学制品，在其流量测量中，仅0.25% 的微小误差便可能导致公司数以百万计的年收入损失。大型的贸易交接系统能够计量每天价值600万美元或每年22 亿美元的天然气。若有0.25%测量偏差，则意味着某一方将承受每天15,000 美元或每年550万美元的损失。
        贸易交接和财务计量这两个术语常常是等同的。当存在流体所有权从一方转移到另一方的情形时，则视为发生了贸易交接。而计量则是所有权发生改变之类的商业交易中的核心环节。
        总的来说，贸易交接涉及：
        . 行业标准
        . 国家计量标准
        . 贸易交接各方签订协议
        . 政府法规及税收

图1：如图中的P&I D所示，贸易交接计量系统拥有多种流量计、阀 门、流量计导管、流量校验器、流量计算机、热电偶套管及分析仪。 特别设计的测量及控制系统，如 Daniel的DanPac，能为贸易交接提供必要的记录及可审计数据。

图2：超声波流量计的典型安装，是在调节器板前方安装5倍直径（5D）长度的过渡区流入管道，并在调节器板和流量计之间安装10倍直径长度的管道。而5D长度的流出管件，为在下游2~5D处（通 常为3D）安装热电偶套管留出了足够的空间。

        贸易交接计量系统必须满足诸如AGA, API, 或者ISO 等工业机构制定的要求，并符合包括OIML( 国际), NIST (美国), PTB (德国), CMC (中国), 以及GOST ( 俄罗斯) 等在内的国家标准。
        多种流量技术可应用于计量之中：孔板（ 差压）、涡轮、容积式、科里奥利以及超声。同样的基础技术也用于普通的过程控制，但多数贸易交接应用中所涉及的物料交易量很大，通常要求具备比过程计量更高的精确度。
        例如，用于计量成品油的液体贸易交接流量计具有±0.125% 或更高的精确度以及±0.02% 范围内的可重复性。
        贸易交接要求的是专为应用而特别设计规划的整个计量系统，而并非仅使用流量计。贸易交接系统的元件通常包括：
        . 多种流量计/ 流量计导管
        . 流量计算机
        . 质量系统（包括用于测量天然气热能含量的气相色谱仪以及液体采样系统）
        . 内置或可移动式液体校准装置，或气液两用的标准仪表
        . 辅助自动化装备
        图1 展示了典型的液体贸易交接设备，包括多种流量计以及流量计校准器。校准器用于就地校准流量计。校准要经常进行，一般在一次传输之前、传输时及传输后都需进行校准，以确保测量精确。
        超声及科里奥利流量计
        贸易交接计量的出现已有很长时间，通常以孔板流量计、涡轮流量计及容积式流量计为基础。但此类流量计会产生压力损耗，或具有易磨损的活动部件。
        过去的十年间，科里奥利及超声流量计成为了油气工业贸易交接所用流量计的选择之一。
        超声流量计可指示体积流量。它们通常运用渡越时间法，即声波在流体流量方向上传播CONTROL ENGINEERING China版权所有，比逆流传播更快。传输时间差与流体速度成正比。将平均轴向速度与管道面积相乘，可得出未经修正的流经超声流量计的体积流量。质量流量可结合密度流量计来求得。
        超声流量计具有较小的压力损耗及较高的量程比，适用的应用范围很广。此技术常用于原油加工、运输及过程处理等应用中。它们的圆形构造可与管道直径相匹配，使得为将油气通过管道输送到千万英里之外所需的压缩或抽吸能量减小到最少。新型流量计对其温度及黏度范围进行了扩展，以适应油田或油岩所产的重原油的应用。其先进模块具备扩展的诊断功能，有助于减小测量不确定度并简化操作。短管超声流量计通常可用于2~24 英寸的管道尺寸。
        科里奥利流量计能对质量流量进行直接测量，并具有很宽量程比性能下的高精确度及可重复性。它们甚至能在密度、速度及成分频繁变化的液体条件下维持其特性。Micro Motion 公司在1970 年代首次将科里奥利流量计推向市场。2002 年，在具有了数十年的成功测量历史之后，美国石油学会 (API) 验证其可用于贸易交接应用(API 5.6节)。科里奥利流量计适用于尺寸小于1 英寸至12 英寸之间的管道。
        寻求精确度
        精确度是指测量值与真实值或可接受值的接近度。任何设备（流量计、压力传感器、温度传感器、BTU 分析 仪等等）都具备由生产商规定的精确度及测试精确度。不确定度的计算要考虑到计量系统中所有会对测量精确度产生影响的因素。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有，当两个精确度为±0.125% 的流量计用于两个不同的计量系统时，最终可能得出不同的不确定度，因为系统中其他因素也会影响到流量计算。不确定度所包含的因子甚至包括流量计算机的A/D 转换器精确度等。
        如果在天然气贸易交接中使用超声流量计（USM），必须考虑以下几点：
        流量计导管对齐：超声传感器的进入或输出管道必须精确对齐。AGA9 使得导管与流量计之间的匹配度在1.0% 范围内，因此CONTROL ENGINEERING China版权所有，对于直径11.75 英寸的导管，AGA 可允许0.125 英寸的对齐偏差。这将是很大的缝隙，但在读数同心的情况下CONTROL ENGINEERING China版权所有，USM 通常能处理这样的连接误差。最新测试表明，连接件若不同轴，其突出的边缘可能导致0.2%的误差。制造精良的导管厂商，其对齐度在千分之一英寸以内。

图3：在贸易交接系统中安装流 量校准器，能确保获得最精确 的测量。它还用于在传输前、 传输时及传输后对其他流量计 进行校准。

        与控制阀的间距：控制阀产生的噪声会影响超声传感器的测量，因此CONTROL ENGINEERING China版权所有，最好将阀门安装在流量计下游（若可能的话），尽量拉长阀门和流量计之间的距离，并设置一些弯管以减少噪声。“噪声阻隔”T 型阀在减少阀门噪声上十分有效。同样的，科里奥利流量计容易受振动的影响，因此需要针对性的保护方式。
        汇管：典型的贸易交接系统将多个流量计都安装在同一个汇管之上。这种设计可使某一流量计偶尔作为主流量计或从流量计使用，而其他流量计正常用于流量测量。此设计也能实现单个流量计的隔离，以便在无需关闭整条线路的情况下，对其进行维修、移除、清洁或校准。
        汇管定型：当汇管的尺寸增大时，成本也随之增大，但尺寸偏小时将造成其性能下降。汇管定型听起来像是一种每位工程师都应当了解的基本概念，但从以往的系统中，却发现了很多尺寸不当的情况。

图4：待成撬的流量计。调节器与流入/流出管为同心安装，螺栓依次拔出。所有流量计、热电偶套管、分析仪及其他设备都已安装连接完毕并进行了校准。

        温度传感器：温度传感器所处的位置用以决定最大精确度。（见图2）在气体应用中，对于单向系统，AGA9 推荐在流量计下游2~5 直径长度内安装热电偶套管，对于双向安装则为距离流量计3 倍直径处。
        流量校准器：一些具有极高精确度，并经过最新的校准和测试的流量计，可作为流量校准器。（如图3）在某些情况下，对于大管道尺寸（30 英寸或以上），只能将流量计送到具备处理此种尺寸能力的标定设备处进行较准。对于较小的元件，可直接将便携式流量校准器带到工厂，作为标定器来使用。
        操作时，被测流量计与主流量计校准器通过阀体串联。流量计算机将两个流量计的输出进行比较，计算它们的差值。根据此差值计算的修正系数被应用到被测流量计的计算中。为了确保最大测量精确度控制工程网版权所有，在需要时，多管道计量系统中的每个流量计都能用同样的方法进行较准。
        流量计算机：流量计算机实质上是贸易交接系统的现金收支机。它通常是唯一与测量设备（流量计、传感器、气相色谱仪等）直接连接的设备。流量计算机能进行所有必要的工业标准流量计算。例如，Daniel S600 流量计算机能对10 条以上独立流量计导管进行计算，或对6条流量计导管与一台校准器进行计算。
        位置设计：安装流量计时，应做好预先规划，确保留有足够的空间进行流量计的清洁，以及在必要时利用抽取工具来移除传感器。安装位置还需为服务车、便携式流量校准器及标定设备提供通道。气体计量撬相对于液体系统来说更为简单，它需要考虑就地以及在工作条件下对流量计进行校准，例如将撬装的管道校准器连接到计量系统。其他情况下，可能要求流量撬具备校准接口，以连接便携式校准器，或要求在移除一些阀门后，能在撬座上将“主流量计”与一个待测流量计串联安装。
        若考虑到校准，另外的一些因素则变得十分重要，例如所有关键阀门都必须是双截止泄放阀，以避免流体通过泄露的阀门流到校准器附近。取决于所使用流量计的类型，对于能在流体中产生气体的液体产品的震动或溅射，系统也可能更为敏感。

这张照片显示了一个完整的管道系统有多庞大（其重量超过了40 吨）。这套系统每天可以处理价值500万到1000万美元之间的天然气，这就解释了为什么准确性和可重复性如此重要。一个看似可以容忍的错误可能在几小时内就会令化工厂或其他合作者损失成千上万美元。

        一种简单的成撬方法
        很多贸易交接以及财务计量系统都需要成撬，并运送到用户目的地（见图4）。这样便于在干净、干燥的环境中进行系统的设计、制造及组装，然后再运送到目的地。
        一个撬座可能包括多种流量计及流量计导管、用以计算天然气能量成分的气相色谱仪、液体取样系统、流量计算机、温度传感器、数据获取及控制设备以及通讯系统。必须注意的是，测量系统作为一个整体，必须符合贸易标准。
        具有资质的成撬商应具备所有需要的技能，例如导管和汇管的定型及适当连接、确保阀门噪声、振动或流体干扰对流量计无不利影响、在需要之处安装流量调节器、进行流量测试及校准以及将组件顺利运送至客户目的地。最后一步尤为重要，鉴于撬座可能长度较长并很重，必须小心地维护和运输，以免对管道或流量计造成损坏。
        就地制造贸易交接系统或对已有系统进行升级当然也可以，但这两种方案都可能对设备造成损坏，并且只能在设备停运阶段进行。
        不要随意尝试
        制造贸易交接系统需要具备关于各类法规、流量特性、流量计规范以及大量其他因素的知识。即便一般的过程控制工程师可能对其中某些领域十分了解，但要具备大量的特定应用知识也很困难。设计和制造贸易交接系统的工作最好还是留给专家。
        幸运的是，一些系统集成商、成撬商及流量计厂商具备相应的经验和知识，可为这样的应用提供完整的即时方案包。
        项目之初，我们首先要深入分析顾客的需求。许多问题需要解决，包括：
        . 预期流体条件；
        . 区域安全等级；
        . 预期振动、噪声；
        . 单向或双向流体；
        . 要求的流量计尺寸；
        . 流量调节器的要求；
        . 特殊材料所需的化学或环境要求；
        . 温度、压力及流量范围；
        . 环境噪声调节器；
        . 适用的机械标准；
        . 控制安全标准；
        . 流量计水平及倾斜安装。
        除了硬件www.cechina.cn，还必须考虑放置地点能否为系统提供足够的空间；所需的测量及流量计算；需要进行通信的控制系统；以及在安装前、安装时及安装后所需的服务及校准。
        安装完毕之后，供应商必须授权并启动系统，包括与工厂控制系统相连接。一旦开始运行，根据先前的购买协议，在元件的整个生命周期内，需为之提供持续的技术维护。
        得到良好维护及校准的高效贸易交接系统将有利于产品流体的稳定并使得参与其中的各方能就产品总量及质量达成一致。