徐偉江 劉永存 劉 輝

〔中國(guó)石油甘肅銷(xiāo)售分公司 甘肅蘭州 730030〕

鉑電阻溫度計(jì)在成品油公路付油系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐偉江 劉永存 劉 輝

〔中國(guó)石油甘肅銷(xiāo)售分公司 甘肅蘭州 730030〕

針對(duì)成品油油庫(kù)公路付油過(guò)程中因油品溫度變化引起的油品體積變化，從而影響實(shí)際付油精度的問(wèn)題，提出在付油管路中流量計(jì)前加裝高精度鉑電阻溫度計(jì)與溫度傳感器連接，即時(shí)采集付出油品的實(shí)時(shí)溫度，通過(guò)邏輯分析判斷，引用車(chē)用汽、柴油各自油品膨脹系數(shù)或內(nèi)嵌《石油計(jì)量表》(GB1885)，實(shí)時(shí)計(jì)算并修正自動(dòng)付油程序中的付油量，可提高付油精度。四座油庫(kù)運(yùn)行的數(shù)據(jù)表明，付油準(zhǔn)確度保持在0.1%以?xún)?nèi)，大大低于容積式流量計(jì)本身0.2%的準(zhǔn)確度等級(jí)。

成品油油庫(kù)付油系統(tǒng)鉑電阻溫度計(jì)應(yīng)用付油精度

油庫(kù)付油的數(shù)量精度是客戶(hù)高度關(guān)注的問(wèn)題之一，也關(guān)乎企業(yè)聲譽(yù)及形象。自動(dòng)付油程序中控制的付油量是對(duì)系統(tǒng)中錄入的每天作業(yè)前測(cè)試作業(yè)油罐的油品溫度、標(biāo)準(zhǔn)密度和定單需求量、《石油計(jì)量表》中的相應(yīng)數(shù)據(jù)及流量計(jì)系統(tǒng)誤差，通過(guò)查詢(xún)、讀取、修正，經(jīng)系統(tǒng)計(jì)算后確定的數(shù)量。在實(shí)際付油過(guò)程中，發(fā)油管線(xiàn)中的油品隨著環(huán)境溫度的變化引起油品溫度、體積相應(yīng)變化，最終導(dǎo)致應(yīng)發(fā)數(shù)量與實(shí)際付出數(shù)量間的誤差，引起油庫(kù)作業(yè)油罐的數(shù)量盈虧與客戶(hù)的不滿(mǎn)。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)就是對(duì)付油管路中會(huì)引起油品體積變化的即時(shí)溫度與在線(xiàn)付油數(shù)量的即時(shí)修正。具體解決方法是即時(shí)采集付油管路中的油品溫度，將油品膨脹系數(shù)導(dǎo)入控制程序中的計(jì)算公式，或在程序中內(nèi)嵌GB1885《石油計(jì)量表》，通過(guò)對(duì)應(yīng)查詢(xún)相應(yīng)變化參數(shù)導(dǎo)入控制程序中的計(jì)算公式，動(dòng)態(tài)調(diào)整付油數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)際付出油品的數(shù)量與定單需求數(shù)量、流量計(jì)的示值一致，提高數(shù)量度，實(shí)現(xiàn)“零誤差”付油。

1 基本情況

油庫(kù)自動(dòng)化付油一般采用PLC集中式發(fā)油系統(tǒng)的發(fā)貨模式，主要有體積發(fā)貨、質(zhì)量發(fā)貨兩種。其中體積發(fā)貨是對(duì)內(nèi)部配送加油站實(shí)行V20體積交接；質(zhì)量發(fā)貨是對(duì)外部客戶(hù)實(shí)行質(zhì)量交接。

1.1V20體積發(fā)貨模式

當(dāng)系統(tǒng)選擇V20體積發(fā)貨模式時(shí)，預(yù)發(fā)量單位為V20升數(shù)，發(fā)油控制器按V20體積進(jìn)行發(fā)貨控制。

發(fā)油控制器采集流量計(jì)發(fā)信器輸出的流量脈沖，按公式(1)計(jì)算實(shí)際發(fā)油體積Vt：

Vt=流量脈沖數(shù)×流量計(jì)儀表系數(shù)

(1)

同時(shí)，發(fā)油控制器根據(jù)發(fā)油前下發(fā)的計(jì)重密度，依GB1885—1998標(biāo)準(zhǔn)，用查表法得出VCF，進(jìn)而計(jì)算出實(shí)際發(fā)油標(biāo)準(zhǔn)體積(V20)：

V20=Vt×VCF

(2)

式中：Vt——實(shí)際發(fā)油體積；

VCF——體積修正系數(shù)。

當(dāng)實(shí)際發(fā)油標(biāo)準(zhǔn)體積(V20)累計(jì)達(dá)到預(yù)發(fā)量(V20，單位：L)時(shí)，結(jié)束發(fā)貨。

1.2 質(zhì)量發(fā)貨模式

當(dāng)系統(tǒng)選擇質(zhì)量發(fā)貨模式時(shí)，預(yù)發(fā)量單位為kg，發(fā)油控制器按質(zhì)量進(jìn)行發(fā)貨控制。

發(fā)油控制器采集流量計(jì)發(fā)信器輸出的流量脈沖，先按公式(1)計(jì)算實(shí)際發(fā)油體積Vt：

Vt=流量脈沖數(shù)×流量計(jì)儀表系數(shù)

(1)

同時(shí)，發(fā)油控制器根據(jù)發(fā)油前下發(fā)的計(jì)重密度，根據(jù)GB1885—1998標(biāo)準(zhǔn)，用查表法得出VCF，進(jìn)而計(jì)算出實(shí)際發(fā)油標(biāo)準(zhǔn)體積(V20)：

V20=Vt×VCF

(2)

再按公式(3)得出實(shí)際發(fā)油質(zhì)量(M)：

M=V20×(標(biāo)準(zhǔn)密度-1.1)

(3)

當(dāng)實(shí)際發(fā)油質(zhì)量(M)累計(jì)達(dá)到預(yù)發(fā)量(單位：kg)時(shí)，結(jié)束發(fā)貨。

2 存在問(wèn)題及難點(diǎn)

以上兩種發(fā)貨模式均無(wú)法解決因氣溫變化引起的付油管路中油品溫度的變化和流量計(jì)油品體積的相繼變化。但系統(tǒng)計(jì)數(shù)的基礎(chǔ)是發(fā)油作業(yè)前提前測(cè)試并錄入自控發(fā)油系統(tǒng)的計(jì)重密度，而計(jì)重密度是隨著油品溫度的變化而發(fā)生變化的，因此不是付油作業(yè)時(shí)的即時(shí)計(jì)重密度，尤其是作業(yè)油罐距離發(fā)油現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)、環(huán)境氣溫變化較大時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致明顯的付油誤差。

(1)現(xiàn)以付20 t汽油、油溫15℃、計(jì)重密度740.0kg/m3為例：

應(yīng)付油品：20 000/0.74=27 027 L。如果油品溫度發(fā)生±3℃的變化，溫度變化1℃，汽油膨脹系數(shù)為0.12%計(jì)：

±3×0.12%×27 027=±97.3 L，按即付油誤差為：

±97.3/27 027=±0.36%。

(2)再以20 t柴油、油溫為15℃、計(jì)重密度為840.0 kg/m3為例：

應(yīng)付油品：20 000/0.84=23 810 L。如果油品溫度發(fā)生±3℃的變化，按溫度變化1℃，柴油膨脹系數(shù)為0.082%計(jì)：

±3×0.082%×23 810=±58.6L

即付油誤差為：±58.6/23 810=0.246%。

通過(guò)實(shí)例計(jì)算可見(jiàn)，當(dāng)作業(yè)開(kāi)始時(shí)測(cè)試的油品溫度與實(shí)際付油過(guò)程中，如果溫度發(fā)生±3℃的變化時(shí)，影響的實(shí)際付油誤差分別為±0.36%、±0.246%，分別是流量計(jì)±0.2%最大允許誤差的1.8倍和1.23倍之多。若按油庫(kù)每天汽、柴油付油各500 t計(jì)算，分別影響數(shù)量為±2 432L和±1 464 L，按365天計(jì)算則更多。質(zhì)量發(fā)貨模式計(jì)算與上述結(jié)果一致。

造成此誤差的直接原因是發(fā)油系統(tǒng)不能根據(jù)每天發(fā)油前測(cè)試營(yíng)業(yè)罐的油品密度、溫度與實(shí)際付油過(guò)程中的變化即時(shí)調(diào)整在線(xiàn)的付油參數(shù)。那么如何將因油品溫度變化引起的體積變化量修正到付油系統(tǒng)中的程序控制付油量是最終解決這個(gè)難題的關(guān)鍵。

3 解決辦法

所采取的辦法是在付油管路中流量計(jì)前加裝高精度鉑電阻溫度計(jì)，通過(guò)鉑電阻溫度計(jì)即時(shí)采集付出油品的實(shí)際溫度，通過(guò)邏輯分析判斷，引用汽、柴油各自油品膨脹系數(shù)0.12%、0.082%，或內(nèi)嵌GB1885《石油計(jì)量表》，計(jì)算并修正自動(dòng)付油程序中的付出量，從而提高付油數(shù)量精度，實(shí)現(xiàn)“零誤差”付油。具體做法是：

(1)在付油管路流量計(jì)前加裝高精度鉑電阻溫度計(jì)，控制系統(tǒng)對(duì)流量計(jì)及鉑電阻溫度計(jì)的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，采樣周期為50 ms，即時(shí)采集付出油品的實(shí)際溫度，通過(guò)邏輯分析判斷后將有效數(shù)據(jù)發(fā)到付油控制程序中。

(2)控制程序響應(yīng)過(guò)程。對(duì)于內(nèi)部配送的加油站，銷(xiāo)售部門(mén)二配系統(tǒng)下達(dá)V20體積訂單至油庫(kù)庫(kù)管系統(tǒng)。油庫(kù)付油系統(tǒng)從油庫(kù)庫(kù)管系統(tǒng)將配送訂單V20體積數(shù)及流量計(jì)系統(tǒng)誤差值提取到付油系統(tǒng)。自控系統(tǒng)每50 ms采集一次鉑電阻溫度計(jì)溫度發(fā)送至付油系統(tǒng)。付油系統(tǒng)按照《石油計(jì)量表》(GB/T 1885—1998)，參照鉑電阻溫度計(jì)采集的溫度，按照式(4)：

V20=Vt×[1-f×(t-20)]× (1-δ)(4)，每3 s計(jì)算一次V20付出升數(shù)：

式中：f——油品膨脹系數(shù)，汽油0.001 26/℃，柴油0.000 82/℃；

δ——流量計(jì)系統(tǒng)誤差。

付油結(jié)束后，集成系統(tǒng)提取付油系統(tǒng)實(shí)際付油Vt、V20體積數(shù)，反饋回庫(kù)管系統(tǒng)。庫(kù)管系統(tǒng)根據(jù)二配訂單V20體積數(shù)及系統(tǒng)內(nèi)維護(hù)的實(shí)測(cè)計(jì)重密度，根據(jù)《石油計(jì)量表》(GB/T 1885—1998)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)密度，計(jì)算付油應(yīng)結(jié)數(shù)量。

(3)最終反饋數(shù)據(jù)如下：

計(jì)劃體積V20=二配系統(tǒng)下發(fā)V20升數(shù)，

VCF20=付油系統(tǒng)反饋的實(shí)際發(fā)出V20升數(shù)/實(shí)發(fā)體積VT，

標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20=系統(tǒng)中維護(hù)的實(shí)測(cè)計(jì)重密度根據(jù)《石油計(jì)量表》(GB/T 1885—1998)計(jì)算出實(shí)際付油標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20。

實(shí)發(fā)體積VT=流量計(jì)實(shí)際發(fā)出VT升數(shù)(付油系統(tǒng)反饋)，

實(shí)發(fā)體積V20=計(jì)劃體積V20，

實(shí)發(fā)質(zhì)量=實(shí)發(fā)體積V20×(標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20-1.1)。

對(duì)于外部客戶(hù)，銷(xiāo)售部門(mén)二配系統(tǒng)下達(dá)質(zhì)量m訂單至油庫(kù)庫(kù)管系統(tǒng)。油庫(kù)付油系統(tǒng)從油庫(kù)庫(kù)管系統(tǒng)將二配訂單質(zhì)量m、庫(kù)管系統(tǒng)中維護(hù)的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20及流量計(jì)系統(tǒng)誤差提取到付油系統(tǒng)。自控系統(tǒng)每50 ms采集一次溫度變送器溫度發(fā)送至付油系統(tǒng)。付油系統(tǒng)按照《石油計(jì)量表》(GB/T 1885—1998)，參照鉑電阻溫度計(jì)采集的溫度，按照式(3)和(4)每3 s計(jì)算一次V20付出升數(shù)。付油結(jié)束后，付油系統(tǒng)將實(shí)際付油VT、質(zhì)量m，反饋回庫(kù)管系統(tǒng)。

最終反饋數(shù)據(jù)如下：計(jì)劃質(zhì)量等于二配系統(tǒng)下發(fā)質(zhì)量數(shù)；VCF20=付油系統(tǒng)反饋的實(shí)際發(fā)出V20升數(shù)/實(shí)發(fā)體積VT；標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20=系統(tǒng)中維護(hù)的實(shí)際付油標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20；實(shí)發(fā)體積VT=流量計(jì)實(shí)際發(fā)出VT升數(shù)(付油系統(tǒng)反饋)；實(shí)發(fā)質(zhì)量=實(shí)發(fā)體積V20×(標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20-1.1)；實(shí)發(fā)質(zhì)量=流量計(jì)實(shí)際發(fā)出質(zhì)量m(付油系統(tǒng)反饋)。

4 實(shí)際效果及驗(yàn)證

當(dāng)提出問(wèn)題及解決思路后，向自控公司提出可行性函詢(xún)，自控公司經(jīng)專(zhuān)題論證研討后函復(fù)，認(rèn)為該思路及具體解決辦法可以實(shí)施。

筆者組織油庫(kù)完成了鉑電阻溫度計(jì)的加裝，發(fā)油監(jiān)控軟件升級(jí)后進(jìn)行了實(shí)際效果測(cè)試，同時(shí)為油庫(kù)配備了精度達(dá)0.025%(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院檢定)的2 000 L標(biāo)準(zhǔn)金屬量器進(jìn)行自檢驗(yàn)證。

通過(guò)測(cè)試后，此項(xiàng)技術(shù)改造工作分別在4座油庫(kù)開(kāi)展，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行付油準(zhǔn)確度保持在±0.1%以?xún)?nèi)，大大低于容積式流量計(jì)本身0.2%的準(zhǔn)確度等級(jí)。實(shí)現(xiàn)了高精度付油，既解決了付油準(zhǔn)確度的難題，又有效減少了油品數(shù)量糾紛，保護(hù)了客戶(hù)及油庫(kù)雙方的利益，同時(shí)又堵塞了管理漏洞，也提高了企業(yè)效益。

5 技術(shù)的創(chuàng)新性與先進(jìn)性

此項(xiàng)目利用先進(jìn)的JWB/PT100型鉑電阻溫度計(jì)，與溫度傳感器連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)在線(xiàn)油品的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，輸出標(biāo)準(zhǔn)的電子信號(hào)。油庫(kù)自控付油系統(tǒng)根據(jù)鉑電阻溫度計(jì)傳送的信號(hào)，每50 ms采集一次溫度數(shù)據(jù)，并通過(guò)自控程序?qū)崟r(shí)修正付油V20付出數(shù)量。避免因溫度變化對(duì)付油精確度造成的影響。

6 技術(shù)的成熟程度、適用范圍和安全性

此項(xiàng)目采用鉑電阻溫度計(jì)符合GB標(biāo)準(zhǔn)、JJG規(guī)程和IEC相關(guān)文件標(biāo)準(zhǔn)。適用于-40～80℃的介質(zhì)油品測(cè)量，完全符合目前油品溫度變化范圍。

7 注意事項(xiàng)

(1)鉑電阻溫度計(jì)的選用及安裝。鉑電阻溫度計(jì)一般選用A級(jí)產(chǎn)品(誤差0.2℃)，最好選用快速響應(yīng)型，安裝前要進(jìn)行校驗(yàn)，確保精確度。安裝時(shí)注意在鉑電阻溫度計(jì)的保護(hù)套管中加注硅油。因鉑電阻溫度計(jì)探頭與保護(hù)套管之間存在空氣，加注硅油可消除付油管路中的油品溫度與探頭之間的測(cè)量溫差?；蚴窃诠苈分兄匦潞附右粋€(gè)直型連接頭，連接螺紋尺寸與鉑電阻溫度計(jì)一致，將溫度計(jì)保護(hù)套管拆除，直接把探頭擰入連接頭中，此時(shí)探頭與管路中的油品直接接觸效果更佳。

(2)控制系統(tǒng)的采樣頻率?？刂葡到y(tǒng)對(duì)流量計(jì)、鉑電阻溫度計(jì)的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，采樣周期一般不大于50 ms。

(3)流量計(jì)精度選用0.15級(jí)或是0.2級(jí)。

(4)后期系統(tǒng)付油要注意自檢及維護(hù)調(diào)校。

2017-05-09。

徐偉江，男，現(xiàn)從事石油成品油銷(xiāo)售數(shù)質(zhì)量和經(jīng)營(yíng)管理工作。