油罐人工計(jì)量誤差分析及其解決辦法.doc

1、西北分公司油氣運(yùn)銷部輸油隊(duì)歷年畢業(yè)生論文油罐人工計(jì)量誤差分析及其解決辦法06 油氣儲(chǔ)運(yùn)工程曾忠剛摘要：本文分析了油罐人工檢尺計(jì)量誤差產(chǎn)生的原因，對(duì)油品采樣、液位測(cè)量、溫度測(cè)量、密度測(cè)量、視密度換算等環(huán)節(jié)的誤差大小進(jìn)行了測(cè)算，得出了油品質(zhì)量綜合誤差結(jié)果，提出了減少計(jì)量誤差、提高計(jì)量準(zhǔn)確度的幾項(xiàng)措施。關(guān)鍵詞：油罐人工檢尺計(jì)量誤差措施1 前言儲(chǔ)罐是用于儲(chǔ)存石油產(chǎn)品的主要設(shè)備之一。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，按照不同的目的及要求對(duì)罐內(nèi)的儲(chǔ)存介質(zhì)進(jìn)行計(jì)量。油品都是在一定工藝條件下儲(chǔ)存的，并且有相應(yīng)的工藝措施保證儲(chǔ)存工藝的穩(wěn)定性。但各種因素(如外界氣候條件、儲(chǔ)罐所在地的位置、儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)及操作條件)的變化必然帶來(lái)計(jì)量的

2、不確定性，即計(jì)量誤差。如何減少或修正這種因環(huán)境因素而引起的計(jì)量誤差，保證在儲(chǔ)存工藝條件下的計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。在油品交接計(jì)量中，油罐大都采用人工檢尺計(jì)量。人工檢尺計(jì)量在測(cè)液位、溫度、密度、采樣、視密度換算等環(huán)節(jié)均存在著不同程度的系統(tǒng)性誤差問(wèn)題，如果操作不當(dāng)，綜合誤差就比較大。在企業(yè)日益追求經(jīng)濟(jì)效益最大化的今天，如何盡量減少浮頂油罐人工計(jì)量誤差，提高計(jì)量準(zhǔn)確度極為重要。2 人工檢尺計(jì)量誤差分析影響儲(chǔ)罐測(cè)量準(zhǔn)確度的因素是多方面的，由環(huán)境變化引起的誤差是主要誤差。所謂環(huán)境產(chǎn)生的計(jì)量誤差，是指由于各種環(huán)境因素與測(cè)量所要求的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不一致，以及因時(shí)間和空間位置的變化而引起的測(cè)量裝置和被

3、測(cè)量本身的變化所造成的誤差。文中仔細(xì)分析了由于環(huán)境因素引起的儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)溫度和壓力的變化以及由此導(dǎo)致的介質(zhì)氣體空間與液體體積的變化規(guī)律。對(duì)產(chǎn)生的液位測(cè)量誤差進(jìn)行了定量與定性的分析，特別分析計(jì)算了因介質(zhì)溫度變化而產(chǎn)生的計(jì)量誤差，找到了產(chǎn)生誤差的原因，對(duì)今后測(cè)量設(shè)備的誤差分析有效補(bǔ)償、數(shù)值校核和計(jì)量?jī)x器等產(chǎn)品的改進(jìn)都具有一定的借鑒意義。人工檢尺計(jì)量包括測(cè)量油品液位、溫度、密度、采樣、視密度換算等環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)都不同程度地存在著計(jì)量誤差。2.1 容量測(cè)量誤差油罐在使用之前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的標(biāo)定，如果標(biāo)定不符合規(guī)范要求，致使油罐容積表不準(zhǔn)確，將造成下一次標(biāo)定前的永久性誤差。另外，油罐受氣候、地應(yīng)力以及液壓作用，

4、很可能產(chǎn)生不均勻沉降和變形，因而將直接影響計(jì)量的準(zhǔn)確性。油罐容積是在空罐條件下進(jìn)行測(cè)量計(jì)算而得到的，其液體靜壓力和罐壁溫度對(duì)罐容積的影響均為理論計(jì)算結(jié)果。但在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)油罐進(jìn)行充油時(shí)，由于油品重量的增加將引起罐底向下沉陷，罐底隨著充卸油循環(huán)作彈性變形，并且罐底中心的沉陷量大于罐周。因此，油罐容積表不夠精確，使用油罐容積表計(jì)量油品會(huì)產(chǎn)生明顯的誤差。對(duì)于容量為2×1045×104m3的儲(chǔ)罐，按照J(rèn)JG168-87立式金屬罐計(jì)量檢定規(guī)程，罐容量檢定的總不確定度不大于0.1%，但實(shí)際總不確定度要比其大，罐容量的總不確定度約為0.2%。2.2 液位測(cè)量誤差大型立式罐大都采用鋼板，

5、碳鋼油罐的線膨脹系數(shù)=11.9×106-1。在國(guó)內(nèi)一般采用二級(jí)量油尺，油罐高度一般在1018m之間，按10m的油面進(jìn)行計(jì)算，10m的量油尺二級(jí)精度在20時(shí)不確定度為10000×0.2+0.3=2.3mm。西北地區(qū)，年溫度的變化為1035，由于=11.9×106-1線膨脹系數(shù)在10環(huán)境下，將有10000mm×(10)20×11.9×10-6=3.57mm的變化。如在35環(huán)境下，量油尺的伸長(zhǎng)了1.785mm。再加上10m時(shí)二級(jí)精度本身有2.3mm的不確定值，所以在10時(shí)，量油尺10m時(shí)不確定度為5.87mm(0.059%)；在35時(shí)，量油

6、尺10m時(shí)不確定度為4.085mm(0.04%)。所以油罐的線膨脹系數(shù)直接影響液位的檢測(cè)精度。測(cè)深鋼卷尺的器差和檢尺時(shí)的隨機(jī)誤差是造成人工檢尺測(cè)量油罐液面高度誤差的主要原因。其鋼卷尺的隨機(jī)誤差是由鋼卷尺垂直落點(diǎn)引起的誤差(±0.5mm)、鋼卷尺垂直度引起的誤差(±2mm)、測(cè)液高時(shí)的操作誤差(±1mm)與人的視(眼)讀數(shù)誤差(±1mm)之和，即為2.5mm。由檢尺誤差理論可得：L=2.52+(0.5+0.15)2/2mm通常對(duì)于一個(gè)油罐來(lái)說(shuō)，假設(shè)=10m，則L=2.52+(0.5+0.15)2/2=2.52+(0.5+0.15×10)2/23m

7、m由此而產(chǎn)生的油品容積誤差為：L/V=S×L/(S×L)=3×10-3/10=0.03%式中：L檢尺時(shí)的液高，m；S油罐截面積，m2。2.3 溫度測(cè)量誤差當(dāng)油罐初裝完成，氣液兩相達(dá)到平衡后，若某一時(shí)刻介質(zhì)溫度高于初裝溫度，液面差為負(fù)值，說(shuō)明液面下降。反之若介質(zhì)溫度低于初裝溫度，液面差為正值。當(dāng)液面差為負(fù)值時(shí)，從微觀上分析，這段時(shí)間內(nèi)液體之上的氣體飽和蒸氣壓增大，從油品液相中逸出的相分子數(shù)大于從氣相返回液相的分子數(shù)，宏觀上則表現(xiàn)為液體的蒸發(fā)過(guò)程。反之為液面高度上升，宏觀上則表現(xiàn)為飽和蒸氣的液化過(guò)程。所以氣體總壓的變化與溫度的變化成正比，而液面高度則成反比。介質(zhì)溫度的

8、變化是影響液面高度變化最主要的因素，若減小或控制由此而引起的液面高度變化，就要減小或控制介質(zhì)的溫度變化。在計(jì)量液面高度時(shí)，考慮這種溫變效應(yīng)所引起的計(jì)量誤差對(duì)準(zhǔn)確測(cè)取液體質(zhì)量將會(huì)有很大的幫助。由于油品熱傳導(dǎo)的滯后、收發(fā)油的溫差懸殊和環(huán)境溫度的變化，油品在油罐內(nèi)的不同高度或同一高度的不同位置存在著一定溫差，測(cè)溫時(shí)，僅取罐內(nèi)上、中、下層的平均溫度代表整個(gè)油品的平均溫度。根據(jù)API2543-ASTMD1086石油和石油產(chǎn)品溫度的測(cè)量方法，平均溫度的誤差規(guī)定在±0.5以內(nèi)，溫度計(jì)的器差為±0.3，兩次測(cè)溫不超過(guò)一個(gè)分度值(0.2)并取平均值，考慮到其他隨機(jī)因素，取讀數(shù)誤差為±

9、;0.2，因此，油品溫度測(cè)量誤差由油品平均溫度的誤差、溫度計(jì)的器差和溫度計(jì)的讀數(shù)誤差三項(xiàng)構(gòu)成。當(dāng)溫度誤差為±1，取石油密度溫度系數(shù)為0.0008g/(cm3·-1)，引起單位體積油品的質(zhì)量誤差為0.0008g/cm3。如果被測(cè)油品密度為0.8g/cm3，則因溫度誤差引起的密度誤差為0.1%。2.4 密度測(cè)量誤差原油罐中不同高度兩處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處的含水原油的密度和含水率相對(duì)的低，而在低處其密度和含水率相對(duì)的高。因此，測(cè)量罐中原油的凈油量時(shí)，測(cè)量某點(diǎn)原油的含水或密度值，在一般情況下，是沒(méi)有代表性的。而且，在原油罐中存在

10、著乳化層，該層處于“油包水”和“水包油”的過(guò)渡帶，乳化層內(nèi)含水原油的含水率和密度值的分布，沒(méi)有規(guī)律，致使無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)量。根據(jù)GB1884-83石油和液體石油產(chǎn)品密度測(cè)定法(密度計(jì)法)規(guī)定，石油計(jì)量用的密度計(jì)應(yīng)選擇SY-型，其最小分度值為0.0005g/cm3，測(cè)量密度時(shí)使用的溫度計(jì)最小分度值為0.2，取石油密度溫度系數(shù)為0.0008g/(cm3·-1)，考慮到讀數(shù)誤差和溫度測(cè)量誤差等因素，由該溫度誤差(±0.3)而產(chǎn)生的密度誤差為0.00024g/cm3。另外，由于罐內(nèi)油品的輸入與輸出會(huì)產(chǎn)生密度分層現(xiàn)象，按規(guī)定的方法取樣與罐內(nèi)油品真正的密度仍有誤差，取密度計(jì)的一個(gè)分度值0.0

11、005g/cm3，用其密度計(jì)測(cè)量密度時(shí)誤差為0.00124g/cm3。如果被測(cè)油品密度為0.8g/cm3，則密度測(cè)量誤差為：/=0.00124/0.8=0.155%2.5 綜合誤差如果不考慮計(jì)量時(shí)對(duì)空氣浮力的修正，計(jì)算油品質(zhì)量的基本公式為：=20·20式中：20工程標(biāo)準(zhǔn)體積；20工程標(biāo)準(zhǔn)溫度下的密度。由體積誤差和密度誤差引起的質(zhì)量誤差為：M/M=(V20+V20)(20+20)-V2020/V2020=V20/V20+20/20+V2020/V2020其中V2020/V2020項(xiàng)太小，可略去不計(jì)，則M/MV20/V20+20/20(1)V20/V20中主要包括V1和V2兩個(gè)因素。V1

12、為油罐容積誤差，即油罐的檢定精度，根據(jù)JJG168-87立式金屬罐計(jì)量檢定規(guī)程，油罐容積檢定精度為0.2%；V2為油品液位測(cè)量誤差而導(dǎo)致的油品容積誤差，其誤差為0.03%。(2)20/20主要包括V3和V4兩個(gè)因素。V3為溫度測(cè)量誤差而導(dǎo)致的單位體積油品的質(zhì)量誤差，為0.1%；V4為密度測(cè)量誤差，其誤差為0.155%。另外，由于地質(zhì)條件的差異，不同區(qū)塊甚至不同油井生產(chǎn)出的原油性質(zhì)往往具在較大的差異。這種差異加之油井生產(chǎn)的非均衡性，使得罐內(nèi)混合油的性質(zhì)是非穩(wěn)定、非均勻的。因此，取樣化驗(yàn)所測(cè)定的原油密度和含水率等不能反映其真實(shí)的平均值，從而影響計(jì)量的準(zhǔn)確性。3 減小計(jì)量誤差的措施(1)確保使用的計(jì)量器具和設(shè)備符合精度條件，并在檢定周期內(nèi)使用。(2)測(cè)量罐內(nèi)的液位時(shí)，必須待油面穩(wěn)定和泡沫消失后再進(jìn)行測(cè)量。(3)檢尺要進(jìn)行兩次測(cè)量，兩次測(cè)量相差不大于1mm時(shí)，以第一次檢尺為準(zhǔn)，超過(guò)1mm時(shí)，應(yīng)重新檢尺，并取三次檢尺數(shù)相近兩次的算術(shù)平均值。(4)尺鉈要定期檢查，如鉈尖端部磨損變禿，應(yīng)及時(shí)更換。(5)測(cè)溫時(shí)，溫度計(jì)位置要正確，停留時(shí)間無(wú)誤，還要在一定范圍內(nèi)上下活動(dòng)兩次，以達(dá)到溫度平衡。提出溫度計(jì)時(shí)，要確保測(cè)溫盒的下部裝滿液體，讀數(shù)時(shí)注意背風(fēng)隱蔽。(6)測(cè)定密度時(shí)，平均油樣符合采樣標(biāo)準(zhǔn)方法，做到單獨(dú)按時(shí)采取。測(cè)定油品密度要在化