魏 奕

中國(guó)石油西北銷售蘭州分公司（甘肅蘭州730070）

如何實(shí)現(xiàn)油品密度在線準(zhǔn)確計(jì)量

魏 奕

中國(guó)石油西北銷售蘭州分公司（甘肅蘭州730070）

通過對(duì)各種密度計(jì)量方式與目前可用的在線（自動(dòng)）密度計(jì)量方式的現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行分析，提出了采取便攜式密度計(jì)實(shí)現(xiàn)油品密度在線計(jì)量的參考方案。與傳統(tǒng)的方法相比，該密度計(jì)可以實(shí)時(shí)、連續(xù)地測(cè)量和分析不同高度的密度分布情況，有效發(fā)現(xiàn)密度分層、產(chǎn)品不一致等現(xiàn)象，且測(cè)量操作快捷、準(zhǔn)確。

油品密度；在線計(jì)量；密度計(jì)

密度在成品油計(jì)量中是一個(gè)十分重要的量化指標(biāo),不僅是計(jì)算一定體積下油品數(shù)量的參數(shù),同時(shí)也是油品品質(zhì)的一個(gè)重要標(biāo)志。甚至很多油品的質(zhì)量糾紛，最后關(guān)鍵點(diǎn)都在密度計(jì)量上。因此，油品密度對(duì)交接數(shù)量計(jì)算、計(jì)量過程監(jiān)控管理、油品質(zhì)量監(jiān)督判斷都具有重要參考意義[1-3]。如何實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地計(jì)量油品密度，是衡量油品儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)計(jì)量管理水平的重要指標(biāo)。

1 油品密度測(cè)量現(xiàn)狀

大多數(shù)油品銷售企業(yè)采用玻璃浮計(jì)進(jìn)行密度測(cè)量。這種方式設(shè)備投入少，易于實(shí)現(xiàn)，已經(jīng)被人們接受，甚至用其作為最終仲裁計(jì)量方式。但其操作繁瑣、效率低、存在人工誤差、數(shù)據(jù)容易修改、不利于信息化等弊端已經(jīng)成為計(jì)量技術(shù)發(fā)展的障礙。同時(shí)，存在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量與化驗(yàn)室計(jì)量方法、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的情況，化驗(yàn)員、計(jì)量員操作方法不同，直接造成計(jì)量結(jié)果有差異。

在成品油動(dòng)態(tài)計(jì)量中，由于大多是以質(zhì)量作為交接指標(biāo)，均采用科里奧利質(zhì)量流量計(jì)，以直接測(cè)量油品質(zhì)量作為交接結(jié)果[4]。這類流量計(jì)雖然具備油品溫度、密度的測(cè)量能力，但由于密度不作為交接計(jì)量指標(biāo)，因此也不作為強(qiáng)制檢定指標(biāo)。同時(shí)，配備的在線檢定系統(tǒng)大多是以標(biāo)準(zhǔn)體積管加在線振動(dòng)管密度計(jì)的方式進(jìn)行量值溯源，但在線密度計(jì)一般僅為0.5級(jí)計(jì)量表，不具備檢定質(zhì)量流量計(jì)密度測(cè)量（±0.5kg/m3）的計(jì)量精度。因此，質(zhì)量流量計(jì)在線密度測(cè)量雖然準(zhǔn)確性、重復(fù)性較好，適宜作為過程監(jiān)控，但很難用于貿(mào)易交接[5]。

目前，很多成品油庫(kù)為提高自控和信息化水平，實(shí)現(xiàn)或基本實(shí)現(xiàn)了混合油罐計(jì)量系統(tǒng)（HT?MS）。可通過伺服液位計(jì)密度浮子、差壓變送器等方式進(jìn)行在線密度計(jì)量。但只能測(cè)量整體密度，無(wú)法測(cè)量分層密度和單點(diǎn)密度，并且當(dāng)液位比較低時(shí)精度無(wú)法保證，為正常使用帶來(lái)了較大難度。

2 在線（自動(dòng)）密度計(jì)量方式及存在的問題

目前可用的在線（自動(dòng)）密度計(jì)量方式及技術(shù)特點(diǎn)及不足如下。

1）立式儲(chǔ)罐伺服液位計(jì)密度浮子。測(cè)量密度時(shí)，伺服式液位計(jì)會(huì)自動(dòng)根據(jù)當(dāng)前液位，令浮子分10點(diǎn)浸入液下，測(cè)得各點(diǎn)的密度和平均密度。但無(wú)法測(cè)量隨機(jī)液面密度，低液位時(shí)精度無(wú)法保證，校準(zhǔn)困難，整體測(cè)量準(zhǔn)確度無(wú)法保證。

2）在線振動(dòng)管密度計(jì)。一般專用于配合標(biāo)準(zhǔn)體積管檢定質(zhì)量流量計(jì)，安裝固定，不可移動(dòng)，僅可用于輸油管線上固定點(diǎn)的質(zhì)量監(jiān)控。設(shè)備投資較大，有資質(zhì)的檢定機(jī)構(gòu)少，檢定較困難。

3）質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量密度。其本質(zhì)相當(dāng)于一臺(tái)振動(dòng)管密度計(jì)，質(zhì)量流量計(jì)工作狀態(tài)正常時(shí)，精度較好，但由于密度測(cè)量不是安裝質(zhì)量流量計(jì)的主要目的，因此檢定較難實(shí)現(xiàn)，無(wú)法應(yīng)用于貿(mào)易交接。

第2、3種測(cè)量方式雖然測(cè)量精度高，運(yùn)行可靠，提高了企業(yè)的計(jì)量管理水平。但此類產(chǎn)品多數(shù)為進(jìn)口設(shè)備，系統(tǒng)復(fù)雜，需要配套設(shè)備比較多、服務(wù)周期長(zhǎng)、使用維護(hù)成本高。

綜上，油品儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)如果想因地制宜，用較少的投資實(shí)現(xiàn)較好的密度在線計(jì)量，尋求一種體積小巧、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可移動(dòng)、準(zhǔn)確性較好的便攜式密度測(cè)量設(shè)備不失為一個(gè)好的解決方案。

3 在線準(zhǔn)確計(jì)量的解決方案

目前，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出一種振動(dòng)式密度傳感器，該傳感器既保留了振動(dòng)式傳感器高精度、高可靠性的特點(diǎn)，又不受壓力影響，并且體積小巧，重量輕，準(zhǔn)確度優(yōu)于0.000 3g/cm3。該傳感器可用于便攜式密度計(jì)，便攜式微振筒數(shù)字在線密度計(jì)就是利用該傳感器制成的密度測(cè)量?jī)x器。既可用于管道內(nèi)介質(zhì)密度動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量，也可用于儲(chǔ)罐介質(zhì)密度靜態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量，是目前密度測(cè)量領(lǐng)域理想的解決方案。

3.1 測(cè)量原理

傳感器采用振動(dòng)管原理測(cè)量密度。液體密度改變儀器的震動(dòng)頻率，通過監(jiān)視此頻率并進(jìn)行一系列的轉(zhuǎn)換，密度計(jì)即可提供高精度的密度測(cè)量，同時(shí)利用高精度的鉑電阻溫度計(jì)自動(dòng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。其特有的開放式結(jié)構(gòu)使振動(dòng)管的頻率只與被測(cè)液體的密度和溫度相關(guān)，消除了壓力、人為誤差（取樣誤差、樣本污染、讀數(shù)誤差、計(jì)算誤差）等參數(shù)的變化對(duì)測(cè)量精度的影響，直接獲得各種介質(zhì)在復(fù)雜環(huán)境條件下精確的密度值，無(wú)需經(jīng)過中間參數(shù)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的密度測(cè)量。

3.2 頻率采集與處理

集成芯片高速處理頻率信號(hào)，能在0.1s以內(nèi)換算出標(biāo)準(zhǔn)密度、VCF（體積修正系數(shù)）等數(shù)據(jù)（圖1）。

3.3 標(biāo)定與測(cè)試

由圖2可知，密度計(jì)出廠標(biāo)定精度可達(dá)0.1kg/m3，達(dá)到高精度在線振動(dòng)密度計(jì)的測(cè)量精度。

圖1 頻譜分析圖

圖2 密度標(biāo)定測(cè)試

3.4 準(zhǔn)確度比對(duì)結(jié)果

將便攜式微振筒密度計(jì)與人工測(cè)量密度進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果如表1所示。從測(cè)量結(jié)果看，完全可以取代人工測(cè)量密度。

3.5 設(shè)備類型

該設(shè)備分為儲(chǔ)罐式和管道式兩種（圖3），儲(chǔ)罐式直接伸入油罐計(jì)量口進(jìn)行測(cè)量，管道式將油品倒入密度計(jì)測(cè)量桶內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，均可直接換算得出標(biāo)準(zhǔn)密度和VCF值。

3.6 技術(shù)參數(shù)

便攜式密度計(jì)技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表1 測(cè)量比對(duì)數(shù)據(jù)/(kg·m-3)

表2 設(shè)備技術(shù)參數(shù)

圖3 微振筒在線密度計(jì)

4 結(jié)論

與傳統(tǒng)的方法相比，便攜式微振筒數(shù)字在線密度計(jì)不需要特殊的技術(shù)要求及繁重易錯(cuò)的樣品采集測(cè)量過程，能同時(shí)完成視溫度、視密度測(cè)量并能直接轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)密度和VCF，并可通過無(wú)線通訊直接將測(cè)量結(jié)果導(dǎo)入計(jì)算機(jī)。并能實(shí)時(shí)、連續(xù)的測(cè)量和分析不同高度的密度分布情況，有效發(fā)現(xiàn)密度分層、產(chǎn)品不一致等現(xiàn)象，測(cè)量操作快捷、準(zhǔn)確。其廣泛應(yīng)用于加油站、油庫(kù)等各生產(chǎn)作業(yè)場(chǎng)所，經(jīng)濟(jì)有效，不失為一種較好的密度測(cè)量解決方案。

[1]曾強(qiáng)鑫.油品計(jì)量基礎(chǔ)[M].北京:中國(guó)石化出版社,2009.

[2]肖素琴.油品計(jì)量員讀本[M].北京:中國(guó)石化出版社,2001.

[3]龔中偉,王云嶺.采油廠計(jì)量器具的選型使用與檢定[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2002,18(3):36-38.

[4]婁方.石油計(jì)量器具檢定[M].北京:中國(guó)石化出版社，2008.

[5]劉寶權(quán),張波,郝娟,等.如何確保質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量的準(zhǔn)確性[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2003,19(8):22-25.

The reference scheme for the online measurement of oil density using portable density meter is put forward through the analy?sis of present situation and existing problems in various density measurement modes and currently available online(automatic)density measurement methods.Compared with the traditional method,the density meter can realize the real-time continuous measurement of oil density and analyze the density distribution along height,and effectively find the density stratification,inconsistent oil product,and so on.The measuring operation is fast and accurate.

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左學(xué)敏

2016-05-26

魏奕（1978-），男，工程師，主要從事成品油質(zhì)量計(jì)量管理工作。