徐偉江 劉永存 劉 輝

〔中國石油甘肅銷售分公司 甘肅蘭州 730030〕

鉑電阻溫度計在成品油公路付油系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐偉江 劉永存 劉 輝

〔中國石油甘肅銷售分公司 甘肅蘭州 730030〕

針對成品油油庫公路付油過程中因油品溫度變化引起的油品體積變化，從而影響實(shí)際付油精度的問題，提出在付油管路中流量計前加裝高精度鉑電阻溫度計與溫度傳感器連接，即時采集付出油品的實(shí)時溫度，通過邏輯分析判斷，引用車用汽、柴油各自油品膨脹系數(shù)或內(nèi)嵌《石油計量表》(GB1885)，實(shí)時計算并修正自動付油程序中的付油量，可提高付油精度。四座油庫運(yùn)行的數(shù)據(jù)表明，付油準(zhǔn)確度保持在0.1%以內(nèi)，大大低于容積式流量計本身0.2%的準(zhǔn)確度等級。

成品油油庫付油系統(tǒng)鉑電阻溫度計應(yīng)用付油精度

油庫付油的數(shù)量精度是客戶高度關(guān)注的問題之一，也關(guān)乎企業(yè)聲譽(yù)及形象。自動付油程序中控制的付油量是對系統(tǒng)中錄入的每天作業(yè)前測試作業(yè)油罐的油品溫度、標(biāo)準(zhǔn)密度和定單需求量、《石油計量表》中的相應(yīng)數(shù)據(jù)及流量計系統(tǒng)誤差，通過查詢、讀取、修正，經(jīng)系統(tǒng)計算后確定的數(shù)量。在實(shí)際付油過程中，發(fā)油管線中的油品隨著環(huán)境溫度的變化引起油品溫度、體積相應(yīng)變化，最終導(dǎo)致應(yīng)發(fā)數(shù)量與實(shí)際付出數(shù)量間的誤差，引起油庫作業(yè)油罐的數(shù)量盈虧與客戶的不滿。解決這一問題的關(guān)鍵點(diǎn)就是對付油管路中會引起油品體積變化的即時溫度與在線付油數(shù)量的即時修正。具體解決方法是即時采集付油管路中的油品溫度，將油品膨脹系數(shù)導(dǎo)入控制程序中的計算公式，或在程序中內(nèi)嵌GB1885《石油計量表》，通過對應(yīng)查詢相應(yīng)變化參數(shù)導(dǎo)入控制程序中的計算公式，動態(tài)調(diào)整付油數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)際付出油品的數(shù)量與定單需求數(shù)量、流量計的示值一致，提高數(shù)量度，實(shí)現(xiàn)“零誤差”付油。

1 基本情況

油庫自動化付油一般采用PLC集中式發(fā)油系統(tǒng)的發(fā)貨模式，主要有體積發(fā)貨、質(zhì)量發(fā)貨兩種。其中體積發(fā)貨是對內(nèi)部配送加油站實(shí)行V20體積交接；質(zhì)量發(fā)貨是對外部客戶實(shí)行質(zhì)量交接。

1.1V20體積發(fā)貨模式

當(dāng)系統(tǒng)選擇V20體積發(fā)貨模式時，預(yù)發(fā)量單位為V20升數(shù)，發(fā)油控制器按V20體積進(jìn)行發(fā)貨控制。

發(fā)油控制器采集流量計發(fā)信器輸出的流量脈沖，按公式(1)計算實(shí)際發(fā)油體積Vt：

Vt=流量脈沖數(shù)×流量計儀表系數(shù)

(1)

同時，發(fā)油控制器根據(jù)發(fā)油前下發(fā)的計重密度，依GB1885—1998標(biāo)準(zhǔn)，用查表法得出VCF，進(jìn)而計算出實(shí)際發(fā)油標(biāo)準(zhǔn)體積(V20)：

V20=Vt×VCF

(2)

式中：Vt——實(shí)際發(fā)油體積；

VCF——體積修正系數(shù)。

當(dāng)實(shí)際發(fā)油標(biāo)準(zhǔn)體積(V20)累計達(dá)到預(yù)發(fā)量(V20，單位：L)時，結(jié)束發(fā)貨。

1.2 質(zhì)量發(fā)貨模式

當(dāng)系統(tǒng)選擇質(zhì)量發(fā)貨模式時，預(yù)發(fā)量單位為kg，發(fā)油控制器按質(zhì)量進(jìn)行發(fā)貨控制。

發(fā)油控制器采集流量計發(fā)信器輸出的流量脈沖，先按公式(1)計算實(shí)際發(fā)油體積Vt：

Vt=流量脈沖數(shù)×流量計儀表系數(shù)

(1)

同時，發(fā)油控制器根據(jù)發(fā)油前下發(fā)的計重密度，根據(jù)GB1885—1998標(biāo)準(zhǔn)，用查表法得出VCF，進(jìn)而計算出實(shí)際發(fā)油標(biāo)準(zhǔn)體積(V20)：

V20=Vt×VCF

(2)

再按公式(3)得出實(shí)際發(fā)油質(zhì)量(M)：

M=V20×(標(biāo)準(zhǔn)密度-1.1)

(3)

當(dāng)實(shí)際發(fā)油質(zhì)量(M)累計達(dá)到預(yù)發(fā)量(單位：kg)時，結(jié)束發(fā)貨。

2 存在問題及難點(diǎn)

以上兩種發(fā)貨模式均無法解決因氣溫變化引起的付油管路中油品溫度的變化和流量計油品體積的相繼變化。但系統(tǒng)計數(shù)的基礎(chǔ)是發(fā)油作業(yè)前提前測試并錄入自控發(fā)油系統(tǒng)的計重密度，而計重密度是隨著油品溫度的變化而發(fā)生變化的，因此不是付油作業(yè)時的即時計重密度，尤其是作業(yè)油罐距離發(fā)油現(xiàn)場較遠(yuǎn)、環(huán)境氣溫變化較大時，會直接導(dǎo)致明顯的付油誤差。

(1)現(xiàn)以付20 t汽油、油溫15℃、計重密度740.0kg/m3為例：

應(yīng)付油品：20 000/0.74=27 027 L。如果油品溫度發(fā)生±3℃的變化，溫度變化1℃，汽油膨脹系數(shù)為0.12%計：

±3×0.12%×27 027=±97.3 L，按即付油誤差為：

±97.3/27 027=±0.36%。

(2)再以20 t柴油、油溫為15℃、計重密度為840.0 kg/m3為例：

應(yīng)付油品：20 000/0.84=23 810 L。如果油品溫度發(fā)生±3℃的變化，按溫度變化1℃，柴油膨脹系數(shù)為0.082%計：

±3×0.082%×23 810=±58.6L

即付油誤差為：±58.6/23 810=0.246%。

通過實(shí)例計算可見，當(dāng)作業(yè)開始時測試的油品溫度與實(shí)際付油過程中，如果溫度發(fā)生±3℃的變化時，影響的實(shí)際付油誤差分別為±0.36%、±0.246%，分別是流量計±0.2%最大允許誤差的1.8倍和1.23倍之多。若按油庫每天汽、柴油付油各500 t計算，分別影響數(shù)量為±2 432L和±1 464 L，按365天計算則更多。質(zhì)量發(fā)貨模式計算與上述結(jié)果一致。

造成此誤差的直接原因是發(fā)油系統(tǒng)不能根據(jù)每天發(fā)油前測試營業(yè)罐的油品密度、溫度與實(shí)際付油過程中的變化即時調(diào)整在線的付油參數(shù)。那么如何將因油品溫度變化引起的體積變化量修正到付油系統(tǒng)中的程序控制付油量是最終解決這個難題的關(guān)鍵。

3 解決辦法

所采取的辦法是在付油管路中流量計前加裝高精度鉑電阻溫度計，通過鉑電阻溫度計即時采集付出油品的實(shí)際溫度，通過邏輯分析判斷，引用汽、柴油各自油品膨脹系數(shù)0.12%、0.082%，或內(nèi)嵌GB1885《石油計量表》，計算并修正自動付油程序中的付出量，從而提高付油數(shù)量精度，實(shí)現(xiàn)“零誤差”付油。具體做法是：

(1)在付油管路流量計前加裝高精度鉑電阻溫度計，控制系統(tǒng)對流量計及鉑電阻溫度計的信號進(jìn)行實(shí)時采集，采樣周期為50 ms，即時采集付出油品的實(shí)際溫度，通過邏輯分析判斷后將有效數(shù)據(jù)發(fā)到付油控制程序中。

(2)控制程序響應(yīng)過程。對于內(nèi)部配送的加油站，銷售部門二配系統(tǒng)下達(dá)V20體積訂單至油庫庫管系統(tǒng)。油庫付油系統(tǒng)從油庫庫管系統(tǒng)將配送訂單V20體積數(shù)及流量計系統(tǒng)誤差值提取到付油系統(tǒng)。自控系統(tǒng)每50 ms采集一次鉑電阻溫度計溫度發(fā)送至付油系統(tǒng)。付油系統(tǒng)按照《石油計量表》(GB/T 1885—1998)，參照鉑電阻溫度計采集的溫度，按照式(4)：

V20=Vt×[1-f×(t-20)]× (1-δ)(4)，每3 s計算一次V20付出升數(shù)：

式中：f——油品膨脹系數(shù)，汽油0.001 26/℃，柴油0.000 82/℃；

δ——流量計系統(tǒng)誤差。

付油結(jié)束后，集成系統(tǒng)提取付油系統(tǒng)實(shí)際付油Vt、V20體積數(shù)，反饋回庫管系統(tǒng)。庫管系統(tǒng)根據(jù)二配訂單V20體積數(shù)及系統(tǒng)內(nèi)維護(hù)的實(shí)測計重密度，根據(jù)《石油計量表》(GB/T 1885—1998)計算出標(biāo)準(zhǔn)密度，計算付油應(yīng)結(jié)數(shù)量。

(3)最終反饋數(shù)據(jù)如下：

計劃體積V20=二配系統(tǒng)下發(fā)V20升數(shù)，

VCF20=付油系統(tǒng)反饋的實(shí)際發(fā)出V20升數(shù)/實(shí)發(fā)體積VT，

標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20=系統(tǒng)中維護(hù)的實(shí)測計重密度根據(jù)《石油計量表》(GB/T 1885—1998)計算出實(shí)際付油標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20。

實(shí)發(fā)體積VT=流量計實(shí)際發(fā)出VT升數(shù)(付油系統(tǒng)反饋)，

實(shí)發(fā)體積V20=計劃體積V20，

實(shí)發(fā)質(zhì)量=實(shí)發(fā)體積V20×(標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20-1.1)。

對于外部客戶，銷售部門二配系統(tǒng)下達(dá)質(zhì)量m訂單至油庫庫管系統(tǒng)。油庫付油系統(tǒng)從油庫庫管系統(tǒng)將二配訂單質(zhì)量m、庫管系統(tǒng)中維護(hù)的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20及流量計系統(tǒng)誤差提取到付油系統(tǒng)。自控系統(tǒng)每50 ms采集一次溫度變送器溫度發(fā)送至付油系統(tǒng)。付油系統(tǒng)按照《石油計量表》(GB/T 1885—1998)，參照鉑電阻溫度計采集的溫度，按照式(3)和(4)每3 s計算一次V20付出升數(shù)。付油結(jié)束后，付油系統(tǒng)將實(shí)際付油VT、質(zhì)量m，反饋回庫管系統(tǒng)。

最終反饋數(shù)據(jù)如下：計劃質(zhì)量等于二配系統(tǒng)下發(fā)質(zhì)量數(shù)；VCF20=付油系統(tǒng)反饋的實(shí)際發(fā)出V20升數(shù)/實(shí)發(fā)體積VT；標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20=系統(tǒng)中維護(hù)的實(shí)際付油標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20；實(shí)發(fā)體積VT=流量計實(shí)際發(fā)出VT升數(shù)(付油系統(tǒng)反饋)；實(shí)發(fā)質(zhì)量=實(shí)發(fā)體積V20×(標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20-1.1)；實(shí)發(fā)質(zhì)量=流量計實(shí)際發(fā)出質(zhì)量m(付油系統(tǒng)反饋)。

4 實(shí)際效果及驗(yàn)證

當(dāng)提出問題及解決思路后，向自控公司提出可行性函詢，自控公司經(jīng)專題論證研討后函復(fù)，認(rèn)為該思路及具體解決辦法可以實(shí)施。

筆者組織油庫完成了鉑電阻溫度計的加裝，發(fā)油監(jiān)控軟件升級后進(jìn)行了實(shí)際效果測試，同時為油庫配備了精度達(dá)0.025%(中國計量科學(xué)研究院檢定)的2 000 L標(biāo)準(zhǔn)金屬量器進(jìn)行自檢驗(yàn)證。

通過測試后，此項技術(shù)改造工作分別在4座油庫開展，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行付油準(zhǔn)確度保持在±0.1%以內(nèi)，大大低于容積式流量計本身0.2%的準(zhǔn)確度等級。實(shí)現(xiàn)了高精度付油，既解決了付油準(zhǔn)確度的難題，又有效減少了油品數(shù)量糾紛，保護(hù)了客戶及油庫雙方的利益，同時又堵塞了管理漏洞，也提高了企業(yè)效益。

5 技術(shù)的創(chuàng)新性與先進(jìn)性

此項目利用先進(jìn)的JWB/PT100型鉑電阻溫度計，與溫度傳感器連接，實(shí)現(xiàn)了對在線油品的溫度進(jìn)行實(shí)時測量，輸出標(biāo)準(zhǔn)的電子信號。油庫自控付油系統(tǒng)根據(jù)鉑電阻溫度計傳送的信號，每50 ms采集一次溫度數(shù)據(jù)，并通過自控程序?qū)崟r修正付油V20付出數(shù)量。避免因溫度變化對付油精確度造成的影響。

6 技術(shù)的成熟程度、適用范圍和安全性

此項目采用鉑電阻溫度計符合GB標(biāo)準(zhǔn)、JJG規(guī)程和IEC相關(guān)文件標(biāo)準(zhǔn)。適用于-40～80℃的介質(zhì)油品測量，完全符合目前油品溫度變化范圍。

7 注意事項

(1)鉑電阻溫度計的選用及安裝。鉑電阻溫度計一般選用A級產(chǎn)品(誤差0.2℃)，最好選用快速響應(yīng)型，安裝前要進(jìn)行校驗(yàn)，確保精確度。安裝時注意在鉑電阻溫度計的保護(hù)套管中加注硅油。因鉑電阻溫度計探頭與保護(hù)套管之間存在空氣，加注硅油可消除付油管路中的油品溫度與探頭之間的測量溫差?；蚴窃诠苈分兄匦潞附右粋€直型連接頭，連接螺紋尺寸與鉑電阻溫度計一致，將溫度計保護(hù)套管拆除，直接把探頭擰入連接頭中，此時探頭與管路中的油品直接接觸效果更佳。

(2)控制系統(tǒng)的采樣頻率。控制系統(tǒng)對流量計、鉑電阻溫度計的信號進(jìn)行實(shí)時采集，采樣周期一般不大于50 ms。

(3)流量計精度選用0.15級或是0.2級。

(4)后期系統(tǒng)付油要注意自檢及維護(hù)調(diào)校。

2017-05-09。

徐偉江，男，現(xiàn)從事石油成品油銷售數(shù)質(zhì)量和經(jīng)營管理工作。