劉辛梅 申曉丹 劉明

摘要：為了使我國儲罐計(jì)量向自動化方向發(fā)展的速度加快，研制和開發(fā)高精度、低成本的儲罐自動計(jì)量系統(tǒng)是很有必要的。本篇文章概述儲罐自動計(jì)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，即常用的幾種計(jì)量方法;對儲罐自動計(jì)量技術(shù)誤差分析及補(bǔ)償進(jìn)行了分析，為儲罐自動計(jì)量技術(shù)發(fā)展提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：儲罐 自動計(jì)量 技術(shù)現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

前言

儲罐在石油行業(yè)應(yīng)用十分廣泛，儲罐內(nèi)液體的計(jì)量對庫存管理有極重要的意義。由于油品價(jià)值高，極小的測量誤差通常造成很大的絕對量誤差，在罐區(qū)作業(yè)時(shí)，對油罐進(jìn)行安全監(jiān)控也是十分重要而不可或缺的。所以準(zhǔn)確檢測數(shù)量，防止罐裝液體溢出，是確保環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)的重要手段。因此就需要穩(wěn)定可靠的儲罐計(jì)量系統(tǒng)。

一 儲罐自動計(jì)量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前在國內(nèi)外儲罐自動化計(jì)量系統(tǒng)中，主要包括三種方法。一種是液位測量法，第二種是靜壓力測量法，第三種是混合法。

1.液位計(jì)法

液位計(jì)法是通過安裝在儲罐上的液位計(jì)來測量罐內(nèi)液體液位的。根據(jù)所安裝液位計(jì)的種類不同，其測量方法有兩種：一種是直接測量液位高度，如鋼帶浮子液位計(jì);另一種則是測量空高，如雷達(dá)液位計(jì)，液位高度是通過液位計(jì)的安裝高度減去所測得的空高得到的。這兩種方法相比，后者因?yàn)閮蘅赡墚a(chǎn)生的變形而誤差要大些，前者精度要高些，但是可靠性相對低些。

由于液位計(jì)法只能得到罐內(nèi)液體液位，罐內(nèi)油品的其它參數(shù)就只能通過人工測量或計(jì)算得出。例如油品密度需通過人工測量而得到，油品的質(zhì)量就必須通過計(jì)算才能得出。

因?yàn)槿斯y量密度誤差相對較大，且不能得到準(zhǔn)確的平均密度，只能得到某些層面的密度值，因此計(jì)算出來的質(zhì)量誤差也較大。該誤差取決于人工取樣測得的密度是否為整罐的平均密度。

2 .靜壓法

靜壓法的測量原理是通過油罐底部的壓力變送器測出罐內(nèi)液體的壓強(qiáng)以及溫度變送器測出的溫度t。然后根據(jù)以下數(shù)學(xué) 模型計(jì)算：

（1）h測=p÷（ρ×g）

ρ=ρ20-r（t-20）

其中：h測為檢測計(jì)算出的油高，ρ為當(dāng)前溫度下的密度，ρ20為20℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)密度，t為當(dāng)前采集到的油溫，g為重力加速度，r為石油溫度系數(shù)表。

（2）修正值計(jì)算：hq=△pq×h測÷（ρg）

其中：hq為大氣壓變化所帶來的高度誤差值;△pq為大氣壓變化系數(shù)（常數(shù)，一般地區(qū)為133帕/12米）

（3）計(jì)算出查表的油高： h總= h測-hq+h水+h0

其中： h0為測量基準(zhǔn)及與人工測量誤差的高度（輸入值）;h水為水高（輸入值）;h總為油水總高度（查容積表所用高度值）

（4）計(jì)算油品體積與重量

由h總查表得出當(dāng)前溫度下的油、水總體積v總t，（包括查分米表、厘米表、毫米表、靜壓修正表等）;由凡查表得出水體積值，再計(jì)算得出：

油品體積為： v油t=v總t-v水

油品重量為： m油=v油t×ρ

（5）以上計(jì)算適合拱頂儲油罐的計(jì)量和浮頂儲油罐在內(nèi)浮盤未被罐內(nèi)油品浮起時(shí)的計(jì)量。然而當(dāng)浮頂浮起時(shí)，考慮到浮盤重量所帶來的高度誤差值h2（輸入值），則計(jì)算可采用以下兩種方法修正：

上述計(jì)算中的油水總高度改為：

h總= h測-hq+h水+h0-h1

或?qū)⑸鲜鲇推分亓康挠?jì)算改為： m油=v油t×ρ-m浮

其中m浮為浮盤在制造時(shí)的重量（輸入值）

對內(nèi)浮頂儲油罐的計(jì)量，判斷浮盤是否浮起是以支架高（輸入值）來判斷的，也要考慮測量盲區(qū)（即在支架高的附近設(shè)置）。

由以上的公式可以看出所有參數(shù)的取得均是系統(tǒng)安裝后為常數(shù)的值或由傳感器測量得到。其中是沒有人工測量值的，所以減少了人工測量而產(chǎn)生的誤差，又沒有可動部件因而可靠性較高。但是其中密度的計(jì)算通過查表計(jì)算會引入一些誤差，而且計(jì)算量會較大。

3 混合法

混合法是將液位計(jì)法與靜壓法的一種結(jié)合，結(jié)合了兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)，就是造價(jià)較高。

混合法測量中，罐內(nèi)液體的真實(shí)液位可通過罐上安裝的液位計(jì)直接測量得油水總高度h總，然后通過安裝在底部的壓力傳感器測量得出液體壓強(qiáng)p，通過溫度傳感器得到溫度t，再進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。因?yàn)橐何皇侵苯訙y量，因而減小了誤差及計(jì)算量，提高了精度。

混合法是儲罐自動計(jì)量系統(tǒng)中功能最全面、可靠性最好、測量精度最高的一種，但它的造價(jià)也非常高。

綜上所述，三種計(jì)量方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，不同的計(jì)量方法所得的參數(shù)精度也會有所不同。液位計(jì)法只能測得液位，其它參數(shù)則需通過人工測量來獲得，不能完全取消人工計(jì)量。靜壓法與混合法則可以測量得到各種參數(shù)，因而可完全取代人工計(jì)量，但是在密度與液位的計(jì)量上還是以混合法為好。因此在實(shí)際中一般會根據(jù)資金的情況及不同的需要采用不同的計(jì)量方法。

二 儲罐自動計(jì)量技術(shù)誤差分析及補(bǔ)償

儲罐在計(jì)量過程中會不可避免的產(chǎn)生誤差，為保證計(jì)量精度需要在計(jì)算過程中對測定的數(shù)據(jù)作一定的補(bǔ)償。

1.誤差分析

一般儲罐計(jì)量中所可能產(chǎn)生的誤差為下列幾種：

1.1油罐容積標(biāo)定誤差

據(jù)有關(guān)檢定規(guī)程規(guī)定，容量為100～700m·3的油罐，檢定的總不確定度不大于0.2%;容量為700 m？3以上的油罐，檢定的總不確定度不大于0.1%，置信度為95%。但是這一誤差不包括因底板負(fù)重凹陷而造成的底量誤差。油品計(jì)量的準(zhǔn)確性都受到這些的嚴(yán)重影響。

1.2計(jì)量器具誤差

油品計(jì)量過程中，計(jì)量器具合格與否，與是否經(jīng)過周期檢定并給出正確的修正值有著密切的關(guān)系。通常來說，在自動測量過程中溫度計(jì)一般會造成一定的誤差。

測量油品是有專用溫度計(jì)的，其最小分度值為0.2℃。假如檢定時(shí)不給出修正值或錯(cuò)誤的修正值，實(shí)際使用時(shí)則會對石油溫度測得值造成誤差。

1.3計(jì)量操作誤差

整個(gè)油品計(jì)量的過程中，有一處發(fā)生誤操作或計(jì)算錯(cuò)誤，則會造成油品計(jì)量結(jié)果誤差。造成誤差的原因通常有以下幾種：

1.3.1液位高度的測量。直接反映罐內(nèi)液體容量的重要參數(shù)之一就是液位高度。如果液位高度的計(jì)量不夠準(zhǔn)確，則得到的油品數(shù)量就產(chǎn)生了人為誤差。在油品高度計(jì)量過程中，油罐內(nèi)徑越大，油品數(shù)量誤差就會越大。因此，操作人員務(wù)必掌握不同油品的特點(diǎn)，消除計(jì)量時(shí)可能會有的虛假性，當(dāng)進(jìn)油和出油的后，要等待油品穩(wěn)定下來之后，然后核定與液位高度相對應(yīng)的測量值。

1.3.2密度計(jì)量。計(jì)算油品數(shù)量的第二個(gè)重要參數(shù)是油品密度。嚴(yán)格來說，密度計(jì)量一定要在室內(nèi)油品靜止?fàn)顟B(tài)下才能進(jìn)行測定。但是在實(shí)際中，對經(jīng)過輸轉(zhuǎn)裝油作業(yè)后又馬上測定密度的單位來說，等待穩(wěn)油的時(shí)間往往會受到客觀因素的影響，容易造成密度計(jì)量的誤差。

三、參考文獻(xiàn)

[1]王嘉明.儲油罐自動計(jì)量系統(tǒng)的研制[j].計(jì)量與測試技術(shù)，2011（10）.

[2]陳正茂等.大罐液位自動計(jì)量技術(shù)研究與應(yīng)用[j].資源開發(fā)與市場，2009

作者簡介：劉辛梅（1991.03—），女?，籍貫：山東省日照市，民族：漢族，職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：計(jì)量技術(shù)