李劍平(中國(guó)航空油料有限責(zé)任公司西安分公司，陜西 西安 710082)

1 油庫(kù)自動(dòng)計(jì)量管理提升的概述

1.1 油庫(kù)自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的基本情況

目前在油庫(kù)，儲(chǔ)罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)安裝了現(xiàn)場(chǎng)控制層的油罐自動(dòng)計(jì)量軟件和現(xiàn)場(chǎng)儀表層的各種儀表。

油庫(kù)的儲(chǔ)罐多為老舊油罐，其自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的計(jì)量精度并不盡如人意。經(jīng)分析原因如下：(1)自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的測(cè)量?jī)x表基準(zhǔn)點(diǎn)與手動(dòng)投尺基準(zhǔn)點(diǎn)不統(tǒng)一；(2)壓力變送器和溫度傳感器無法現(xiàn)場(chǎng)檢定，發(fā)生零點(diǎn)漂移后影響系統(tǒng)精度；(3)罐進(jìn)油后本體變形大，如不進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)算誤差大；(4)罐容較大，均在20 000 m3之上，造成相對(duì)誤差的絕對(duì)值大；(5)自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的計(jì)算方法采用傳統(tǒng)的HTMS混合法進(jìn)行計(jì)算，沒有根據(jù)油庫(kù)的實(shí)際情況進(jìn)行定制修改；(6)油庫(kù)尚缺乏自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的維護(hù)使用制度，尚無信息化的手段來保障計(jì)量精度的提升。均上所述，油庫(kù)儲(chǔ)罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)儀表層、現(xiàn)場(chǎng)控制層以及綜合管理層面上均存在改造提升的必要性。

1.2 自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量管理提升的目標(biāo)

計(jì)量管理提升最終目標(biāo)是根據(jù)油庫(kù)的實(shí)際情況，定制修改儲(chǔ)罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)，逐步取消人工檢尺在計(jì)量工作中的主導(dǎo)作用，將儲(chǔ)罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)真正應(yīng)用于的生產(chǎn)計(jì)量交接之中，以降低計(jì)量員在工作中的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1.3 針對(duì)3051S壓力變送器的優(yōu)化處理

1.3.1 量程校準(zhǔn)

3051S-A1014是ROSEMOUNT公司生產(chǎn)的計(jì)量級(jí)壓力變送器，精度高達(dá)0.02%。按照J(rèn)JG882—2004壓力變送器檢定規(guī)程的要求檢定。因3 051S-A1 014的精度為0.02%，按照精度三倍傳遞的原則，檢定的活塞浮球壓力計(jì)的精度需為十萬分之五。現(xiàn)場(chǎng)罐區(qū)安裝的壓力變送器使用年限將近10年，需要進(jìn)行規(guī)程要求的檢定。我們準(zhǔn)備將罐區(qū)的壓力變送器分批拆下，送計(jì)量系統(tǒng)廠家進(jìn)行檢定。為了不影響生產(chǎn)，我們擬采購(gòu)3 015S-A1 014備件2臺(tái)，分批換下現(xiàn)場(chǎng)安裝的壓力變送器進(jìn)行送檢定。

1.3.2 零點(diǎn)校準(zhǔn)

檢定后的壓力變送器重新安裝上以后，均需使用ROSEMOUNT475手操器進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。

1.3.3 阻尼系數(shù)調(diào)整

檢定后的壓力變送器重新安裝上以后，均需使用ROSEMOUNT475手操器進(jìn)行阻尼系數(shù)調(diào)整，以平滑壓力跳動(dòng)值，保證質(zhì)量計(jì)算的穩(wěn)定度。

1.3.4 安裝基準(zhǔn)點(diǎn)的處理

就GB/T 25964—2010《石油和液體石油產(chǎn)品 采用混合式油罐測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量立式圓筒油罐內(nèi)油品體積、密度和質(zhì)量的方法》8.2.2的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來看，把改裝油罐的混合法參考點(diǎn)放在靠近壓力變送器P1的引壓件位置，在油罐外側(cè)做好標(biāo)記。

如圖1所示，HTMS基準(zhǔn)(罐外標(biāo)記)、手工投尺基準(zhǔn)和液位計(jì)基準(zhǔn)，在本次改造中要做到三基準(zhǔn)統(tǒng)一，消除因基準(zhǔn)不統(tǒng)一造成的誤差。

圖1 混合法的計(jì)量基準(zhǔn)示意圖

2 液位計(jì)的精度調(diào)試

2.1 液位計(jì)的精度周期校準(zhǔn)

影響液位計(jì)的精度周期主要有兩種原因：第一種原因是有關(guān)產(chǎn)生了彈性形變；第二種原因就是有關(guān)產(chǎn)生了塑性形變。一旦出現(xiàn)這兩種情況，都需要及時(shí)的對(duì)液位計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，才能夠保證所測(cè)數(shù)據(jù)的精確度。除此之外，液位計(jì)使用時(shí)間過長(zhǎng)或者是使用過程中存在位移問題，也需要重新對(duì)液位計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。ENRAF液位計(jì)可以使用通訊命令進(jìn)行精度調(diào)試。這次改造，我們要通過油罐之星計(jì)量軟件與混合處理器之間的直通調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)液位計(jì)精度周期校準(zhǔn)。

2.2 液位計(jì)基準(zhǔn)平臺(tái)處理

根據(jù)圖1 混合法的計(jì)量基準(zhǔn)示意圖所示，液位計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和手工投尺準(zhǔn)要保持一致的，在油罐改裝的過程中，要將這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系到一起，而且兩個(gè)平臺(tái)的鋼板高度最好保持相同。

2.3 液位計(jì)系統(tǒng)誤差的補(bǔ)償

在測(cè)量的過程中，如果可以發(fā)現(xiàn)彈性形的規(guī)律，利用混合處理器可以對(duì)測(cè)量值進(jìn)行分段補(bǔ)償。

2.4 混合處理器的計(jì)量管理提升

混合處理器是用于石化行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)儀表實(shí)時(shí)采集，并具有強(qiáng)大處理功能的智能化處理器。是我們儲(chǔ)罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)中核心計(jì)算設(shè)備，本次計(jì)量管理提升的所有計(jì)算升級(jí)均需要在混合處理器中進(jìn)行。以下的方案需要重點(diǎn)研究。

2.5 計(jì)量計(jì)算方法的調(diào)整

混合處理器所有的計(jì)量計(jì)算均按照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，如下標(biāo)準(zhǔn)：

(1)GB/T 21451 《石油和液體石油產(chǎn)品儲(chǔ)罐中液位和溫度自動(dòng)測(cè)量法》。(2)GB/T 18273—2000《石油及液體石油產(chǎn)品—立式罐內(nèi)油量的直接靜態(tài)測(cè)量法(HTG質(zhì)量測(cè)量法)》。(3)GB/T 25964—2010《石油和液體石油產(chǎn)品 采用混合式油罐測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量立式圓筒油罐內(nèi)油品體積、密度和質(zhì)量的方法》目前混合處理器可以完成油罐的靜壓法和混合法計(jì)算，本次計(jì)量管理提升中，我們擬在混合處理器中增加多種計(jì)算方法，并進(jìn)行精度實(shí)驗(yàn)，以滿足油庫(kù)的計(jì)量需求。根據(jù)GB/T 25964—2010《石油和液體石油產(chǎn)品 采用混合式油罐測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量立式圓筒油罐內(nèi)油品體積、密度和質(zhì)量的方法》，混合處理器采用HTMS混合法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，密度計(jì)量的不確定度取決于罐上液位計(jì)和壓力變送器的精度，而且受限于罐內(nèi)液位的高度，液位必須大于密度起算高度后，密度計(jì)量的不確定度才能達(dá)到相應(yīng)的要求。如上圖1所示，在所以儀表的精度都達(dá)到目前國(guó)際先進(jìn)水平的情況下，罐表的不確定度也達(dá)到最高的0.1%，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的不確定度達(dá)到要求的極值，而且液位保持在2.52 m以上，密度測(cè)量的不確定度才能保證0.1%。密度測(cè)量不確定度為0.1%難以滿足用戶的計(jì)量要求。為了提高密度和質(zhì)量計(jì)量的要求，我們打算在計(jì)量管理提升中增加自動(dòng)取樣密度測(cè)量設(shè)備(據(jù)設(shè)備開發(fā)者稱，該設(shè)備的密度測(cè)量不確定度可以到達(dá)0.05%)。如果混合處理器可以從該設(shè)備中獲取罐內(nèi)油品每1 m的標(biāo)準(zhǔn)密度，而且密度測(cè)量不確定度能夠達(dá)到廠家宣稱的0.05%，那么我們?cè)诨旌咸幚砥髦惺褂迷摲謱用芏龋梢詷O大地提高質(zhì)量計(jì)量的精度。混合處理器增加設(shè)置每米標(biāo)準(zhǔn)密度寄存器、三點(diǎn)取樣或是每米取樣選擇寄存器、以及手工取樣和自動(dòng)取樣選擇寄存器。通過與油罐之星的通訊，來獲取密度取樣和計(jì)算方法，以配合后續(xù)優(yōu)化升級(jí)中的計(jì)量計(jì)算。

2.5.1 手工取樣密度的獲取

如果沒有安裝自動(dòng)取樣密度測(cè)量設(shè)備，則通過手工取樣。一般情況下按照《石油液體手工取樣法》標(biāo)準(zhǔn)來取樣，分別取1/6，1/2和5/6三個(gè)油樣。當(dāng)罐內(nèi)油品分層嚴(yán)重時(shí)，需每米取樣。計(jì)量員將取樣密度通過油庫(kù)計(jì)量集成管理軟件錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)相關(guān)科室審批后，由油罐自動(dòng)計(jì)量軟件自動(dòng)獲取下傳至混合處理器進(jìn)行計(jì)量計(jì)算。

2.5.2 自動(dòng)取樣密度的獲取

自動(dòng)取樣密度測(cè)量設(shè)備每米采樣并獲取樣品標(biāo)密，混合處理器通過與該自動(dòng)化設(shè)備的通訊，獲取油品每米的樣品標(biāo)密。

2.5.3 增加與手工計(jì)量基本相同的液位法計(jì)算體積、質(zhì)量的方法

該計(jì)算方法采用手工取樣或自動(dòng)取樣獲取的標(biāo)準(zhǔn)密度，計(jì)量計(jì)算過程完全按照GB/T 19779—2005《石油和液體石油產(chǎn)品油量計(jì)算靜態(tài)計(jì)量》和GB/T 1885—1998《石油計(jì)量表》進(jìn)行。

2.5.4 增加密度混合法計(jì)算的方法

這一方式主要是利用樣品的分層密度和液位計(jì)計(jì)量法、靜壓法計(jì)算質(zhì)量來得出最后的體積數(shù)據(jù)，樣品可以利用手工取樣或者是自動(dòng)取樣的方式獲得。計(jì)量計(jì)算基本過程按照GB/T 19779— 2005《石油和液體石油產(chǎn)品油量計(jì)算靜態(tài)計(jì)量》、GB/T 18273—2000《石油及液體石油產(chǎn)品—立式罐內(nèi)油量的直接靜態(tài)測(cè)量法(HTG質(zhì)量測(cè)量法)》和GB/T 1885—1998《石油計(jì)量表》。油品體積計(jì)算根據(jù)液位計(jì)測(cè)量的液位查罐容積表獲得；壓力變送器死區(qū)以下的質(zhì)量按照分層密度的底部密度值進(jìn)行計(jì)算；壓力變送器以上的質(zhì)量計(jì)算與密度無關(guān)，根據(jù)靜壓法PS/g獲得。

2.5.5 改進(jìn)當(dāng)前混合法的方法

如果液位在密度起算高度之上，采用深度濾波方法，濾除壓力跳動(dòng)和液位波動(dòng)，平滑壓力采集值和液位計(jì)提供的液位值，使測(cè)量的油品密度在不動(dòng)罐時(shí)保持標(biāo)密值平穩(wěn)。平穩(wěn)的標(biāo)密值和液位值可以獲取相對(duì)平穩(wěn)的油品質(zhì)量。如果液位在密度起算高度之下，則采用手工取樣或自動(dòng)取樣的密度值進(jìn)行計(jì)算。如果密度分層嚴(yán)重，則使用每米標(biāo)密分層計(jì)算油品質(zhì)量，從而獲取更高精度的油品質(zhì)量。

3 結(jié)語

在設(shè)置油庫(kù)自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)管理提升目標(biāo)的過程中，要注意結(jié)合油庫(kù)的實(shí)際情況來制定自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。雖然中國(guó)油庫(kù)管理當(dāng)中還存在著一系列問題，例如油罐過為老舊等，但是只要能夠進(jìn)行分層改造，并且分部分管理實(shí)施，建立起完善的管理系統(tǒng)框架，并且及時(shí)調(diào)整精確度，就可以確保石油在儲(chǔ)存的過程中不會(huì)出現(xiàn)任何問題。