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1、西北分公司油气运销部输油队历年毕业生论文油罐人工计虽误差分析及其解决办法06油气储运工程曾忠刚摘要：本文分析了油罐人工检尺计量误差产生的原因，对油品采样、液位测量、温度测量、 密度测量、视密度换算等环节的误差大小进行了测算，得出了油品质量综合误差结果，提 出了减少计量误差、提高计量准确度的几项措施。关键词：油罐人工检尺计量误差措施1前言储罐是用于储存石油产品的主要设备之一。在实际应用过程中，按照不同的目的及要 求对罐内的储存介质进行计量。油品都是在一定工艺条件下储存的，并且有相应的工艺措 施保证储存工艺的稳定性。但各种因素(如外界气候条件、储罐所在地的位置、储罐结构及操作条件)的变化必然带来计
2、量的不确定性，即计量误差。如何减少或修正这种因环境因素 而引起的计量误差，保证在储存工艺条件下的计量结果的准确性是一个值得研究的问题。 在油品交接计量中，油罐大都采用人工检尺计量。人工检尺计量在测液位、温度、密度、 采样、视密度换算等环节均存在着不同程度的系统性误差问题，如果操作不当，综合误差 就比较大。在企业日益追求经济效益最大化的今天，如何尽量减少浮顶油罐人工计量误差， 提高计量准确度极为重要。影响储罐测量准确度的因素是多方面的，由环境变化引起的误差是主要误差。所谓环 境产生的计量误差，是指由于各种环境因素与测量所要求的标准状态不一致，以及因时间 和空间位置的变化而引起的测量装置和被测量本
3、身的变化所造成的误差。文中仔细分析了 由于环境因素引起的储罐内介质温度和压力的变化以及由此导致的介质气体空间与液体体 积的变化规律。对产生的液位测量误差进行了定量与定性的分析，特别分析计算了因介质 温度变化而产生的计量误差，找到了产生误差的原因，对今后测量设备的误差分析有效补 偿、数值校核和计量仪器等产品的改进都具有一定的借鉴意义。人工检尺计量包括测量油 品液位、温度、密度、采样、视密度换算等环节，各环节都不同程度地存在着计量误差。 2.1容量测量误差油罐在使用之前应进行严格的标定，如果标定不符合规范要求，致使油罐容积表不准 确，将造成下一次标定前的永久性误差。另外，油罐受气候、地应力以及液压
4、作用，很可 能产生不均匀沉降和变形，因而将直接影响计量的准确性。油罐容积是在空罐条件下进行 测量计算而得到的，其液体静压力和罐壁温度对罐容积的影响均为理论计算结果。但在实 际生产中，当油罐进行充油时，由于油品重量的增加将引起罐底向下沉陷，罐底随着充卸 油循环作弹性变形，并且罐底中心的沉陷量大于罐周。因此，油罐容积表不够精确，使用 油罐容积表计量油品会产生明显的误差。对于容量为2X 1045x 104m3的储罐，按照JJG168-87立式金属罐计量检定规程，罐容量检定的总不确定度不大于0.1%,但实际总不确定度要比其大，罐容量的总不确定度约为0.2%。2.2液位测量误差大型立式罐大都采用钢板，碳
5、钢油罐的线膨胀系数a =1.9 X06C-1。在国内一般采用二级量油尺，油罐高度一般在1018m之间，按10m的油面进行计算，10m的量油尺二级精度在20C时不确定度为 10000X0.2+0.3=2.3mm。西北地区，年温度的变化为一1035C,由于 a =1.9 >10 6C -1 线膨胀系数在10 C环境下，将有 10000mm ( 10) 20 X11.9 >10-6= 3.57mm的变化。如在 35C环境下，量油尺的伸长了1.785mm。再加上10m时二级精度本身有2.3mm的不确定值，所以在 10C时，量油尺10m时不确定度为 5.87mm(0.059%); 在35C时
6、，量油尺10m时不确定度为4.085mm(0.04%)。所以油罐的线膨胀系数直接影响液 位的检测精度。测深钢卷尺的器差和检尺时的随机误差是造成人工检尺测量油罐液面高度误差的主要 原因。其钢卷尺的随机误差是由钢卷尺垂直落点引起的误差(土 0.5mm)、钢卷尺垂直度引起的误差(土 2mm)、测液高时的操作误差 (土 1mm)与人的视(眼)读数误差(土 1mm)之和，即为 2.5mm。由检尺误差理论可得： L=2.52+(0.5+0.15 L )2/2mm通常对于一个油罐来说，假设L=10m,则 L=2.52+(0.5+0.15 L )2/2=2.52+(0.5+0.15 X 10)2/2 3mm由
7、此和产生祐油品容积误差为： L/V=S X L/(S X L)=3 X 10-3/10=0.03%式中：L检尺时的液高， m；S油罐截面积，m2。2.3温度测量误差当油罐初装完成，气液两相达到平衡后，若某一时刻介质温度高于初装温度，液面差 为负值，说明液面下降。反之若介质温度低于初装温度，液面差为正值。当液面差为负值 时，从微观上分析，这段时间内液体之上的气体饱和蒸气压增大，从油品液相中逸出的相 分子数大于从气相返回液相的分子数，宏观上则表现为液体的蒸发过程。反之为液面高度 上升，宏观上则表现为饱和蒸气的液化过程。所以气体总压的变化与温度的变化成正比， 而液面高度则成反比。介质温度的变化是影响
8、液面高度变化最主要的因素，若减小或控制 由此而引起的液面高度变化，就要减小或控制介质的温度变化。在计量液面高度时，考虑 这种温变效应所引起的计量误差对准确测取液体质量将会有很大的帮助。由于油品热传导的滞后、收发油的温差悬殊和环境温度的变化，油品在油罐内的不同 高度或同一高度的不同位置存在着一定温差，测温时，仅取罐内上、中、下层的平均温度 代表整个油品的平均温度。根据API2543-ASTMD1086 石油和石油产品温度的测量方法平均温度的误差规定在土 0.5 C以内，温度计的器差为土0.3 C,两次测温不超过一个分度值(0.2C)并取平均值，考虑到其他随机因素，取读数误差为土0.2C,因此，油
9、品温度测量误差由油品平均温度的误差、温度计的器差和温度计的读数误差三项构成。当温度误差为土 1 C ,取石油密度温度系数为0.0008g/(cm3 C -1),引起单位体积油品的质量误差为0.0008g/cm3。如果被测油品密度为 0.8g/cm3,贝U因温度误差引起的密度误差为0.1%。2.4密度测量误差原油罐中不同高度两处含水原油的含水率和密度均不相同。原油罐中含水原油的含水 率和密度的分布是高处的含水原油的密度和含水率相对的低，而在低处其密度和含水率相 对的高。因此，测量罐中原油的净油量时，测量某点原油的含水或密度值，在一般情况下， 是没有代表性的。而且，在原油罐中存在着乳化层，该层处于
10、“油包水”和“水包油”的 过渡带，乳化层内含水原油的含水率和密度值的分布，没有规律，致使无法准确计量。根据GB1884-83石油和液体石油产品密度测定法(密度计法)»规定，石油计量用的密度计应选择SY- I型，其最小分度值为0.0005g/cm3,测量密度时使用的温度计最小分度值为0.2 C，取石油密度温度系数为0.0008g/(cm3 - C-1),考虑到读数误差和温度测量误差等因素，由该温度误差(土 0.3C)而产生的密度误差为 0.00024g/cm3。另外，由于罐内油品的输 入与输出会产生密度分层现象，按规定的方法取样与罐内油品真正的密度仍有误差，取密 度计的一个分度值 0.
11、0005g/cm3,用其密度计测量密度时误差为0.00124g/cm3。如果被测油品密度为0.8g/cm3,则密度测量误差为： p / p =0.00124/0.8=0.155%2.5综合误差如果不考虑计量时对空气浮力的修正，计算油品质量的基本公式为：M = V 20 ' P 20式中：V 20工程标准体积；p 20工程标准温度下的密度。由体积误差和密度误差引起的质量误差为： M/M=(V 20+ V20)( p 20+ p 20)-V 20 p 20/V 20 p 20= V 20/V 20+ p 20/ p 20+ V20 p 20/V 20 P 20其中 V20 A p 20/V
12、 20 p 20项太小，可略去不计，贝U M/M Q V 20/V 20+ P 20/ P 20(1) V20/V20中主要包括Vi和V2两个因素。Vi为油罐容积误差，即油罐的检定精度，根据JJG168-87 «立式金属罐计量检定规程，油罐容积检定精度为 0.2%; V2为油品液位测 量误差而导致的油品容积误差，其误差为0.03%。(2) A P 20/ P 20主要包括V3和V4两个因素。V3为温度测量误差而导致的单位体积油品的质量误差，为0.1%; V4为密度测量误差，其误差为0.155%。另外，由于地质条件的差异，不同区块甚至不同油井生产出的原油性质往往具在较大 的差异。这种差
13、异加之油井生产的非均衡性，使得罐内混合油的性质是非稳定、非均匀的。 因此，取样化验所测定的原油密度和含水率等不能反映其真实的平均值，从而影响计量的 准确性。3减小计量误差的措施(1) 确保使用的计量器具和设备符合精度条件，并在检定周期内使用。(2) 测量罐内的液位时，必须待油面稳定和泡沫消失后再进行测量。(3) 检尺要进行两次测量， 两次测量相差不大于 1mm时，以第一次检尺为准， 超过1mm 时，应重新检尺，并取三次检尺数相近两次的算术平均值。(4) 尺蛇要定期检查，如和尖端部磨损变秃，应及时更换。(5) 测温时，温度计位置要正确，停留时间无误，还要在一定范围内上下活动两次，以 达到温度平衡。提出温度计时，要确保测温盒的下部装满液体，读数时注意背风隐蔽。(6) 测定密度时，平均油样符合采样标准方法，做到单独按时采取。测定油品密度要在化验室内进行，要求水浴控制温度必须与罐内油温接近，一般在土5C以内，最好能控制在土 3C以内。计量数据的准确性与多种因素有关，除了人为因素外，测量设备的精度和测量方法的 选择都会使计量结果产生一定的误差，但可以把这种误差控制得很小。总之，尽管人工检 尺计量误差在所难免，但在实际应用中应严格遵循有关规程，采用正确的操作方法，尽量 减少浮顶油罐人工计量造成的误差，以提高计量准确度，增加企业经济效益。3