張博書

(青島諾誠化學(xué)品安全科技有限公司，山東青島 266071)

0 前言

儲罐計量是油庫日常管理中的重要工作，主要是對儲罐的庫存量及轉(zhuǎn)輸量進(jìn)行準(zhǔn)確測量，測量數(shù)據(jù)主要用于油庫靜態(tài)管理和油品貿(mào)易交接[1]。隨著油品進(jìn)出量增加以及調(diào)罐作業(yè)頻繁，人工計量在量油、測溫、密度分析等方面存在不同程度的偏差，盤點時會出現(xiàn)異常的計量差值。高精度、智能化儀表應(yīng)用于油庫儲罐，油庫管理已從傳統(tǒng)的人工計量轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊嬃俊?/p>

常用的儲罐計量系統(tǒng)從測量的原理和方法可歸納為3大類，依據(jù)出現(xiàn)及技術(shù)的成熟程度依次排列為：液位計法(ATG法)、靜壓法(HTG法)、混合法(HTMS法)。其中，液位計法主要應(yīng)用于體積交接的國家。靜壓法利用壓力或差壓變送器測量油品介質(zhì)作用在罐底部靜壓的方法，來測量儲罐內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量；混合法是把液位計法與靜壓法混合成一種系統(tǒng)，將壓力測量與液位測量相結(jié)合，可以得到全液位范圍的平均密度測量值，進(jìn)而對質(zhì)量進(jìn)行測算[2]。

儲罐自動計量系統(tǒng)以混合計量法為基礎(chǔ)，利用混合式處理器對所測液位、溫度和密度數(shù)據(jù)換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，結(jié)合儲罐參數(shù)計算體積和質(zhì)量，實現(xiàn)庫區(qū)儲罐高精度計量要求[3]。

1 儲罐自動計量系統(tǒng)設(shè)計

儲罐自動計量系統(tǒng)主要由混合處理器、溫度傳感器、伺服液位計、儲罐伺服在線密度計組成[4-7]。利用伺服式液位計實時測量儲罐內(nèi)油品液位高度，將儲罐罐容表導(dǎo)入混合式處理器，得到液位后，讀取罐容表數(shù)據(jù)庫，查找當(dāng)前油品計量體積(GOV)。根據(jù)密度測量點分布情況，建立油品質(zhì)量計算模型，利用不同層面的油品密度值(油品計量密度Dobs)將罐內(nèi)油品質(zhì)量進(jìn)行分段計算，最終得到當(dāng)前罐內(nèi)油品總質(zhì)量[8-10]。對油品進(jìn)行分層求取質(zhì)量可有效減少平均密度取值對油品質(zhì)量的影響，質(zhì)量計算如公式(1)～(4)所示，各層段油品質(zhì)量總和即為儲罐內(nèi)油品的質(zhì)量。

Drefi=Dobsi/VCF

(1)

式中：Dobsi——某油層內(nèi)油品計量密度，kg/m3；

Drefi——某油層內(nèi)油品標(biāo)準(zhǔn)密度，kg/m3；

VCF——油品體積修正系數(shù)。

GSVi=GOVi×VCF

(2)

式中：GSVi——某油層內(nèi)油品標(biāo)準(zhǔn)體積，m3；

GOVi——某油層內(nèi)油品標(biāo)準(zhǔn)體積，m3；

VCF——油品體積修正系數(shù)。

m真空i=GSVi×Drefi

(3)

式中：m真空i——某油層內(nèi)油品的質(zhì)量，kg；

GSVi——某油層內(nèi)油品標(biāo)準(zhǔn)體積，m3；

Drefi——某油層內(nèi)油品標(biāo)準(zhǔn)密度，kg/m3。

(4)

式中：M真空——儲罐內(nèi)油品的總體質(zhì)量，kg；

m真空i——某油層內(nèi)油品的質(zhì)量，kg。

圖1、圖2分別為儲罐自動計量系統(tǒng)計算邏輯圖和儲罐自動計量系統(tǒng)設(shè)備安裝示意。

圖1 儲罐自動計量系統(tǒng)計算邏輯圖

圖2 儲罐自動計量系統(tǒng)設(shè)備安裝示意

2 技術(shù)指標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 儲罐自動計量系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

儲罐自動計量系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)與特點

a) 實現(xiàn)儲罐基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在線準(zhǔn)確測量(液位、密度、溫度、水位)，自動換算體積、質(zhì)量等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)真正意義上的油品計量與數(shù)據(jù)管理的自動化。

b) 具有裝車系統(tǒng)發(fā)油密度實時采集功能。

表1 儲罐自動計量系統(tǒng)性能指標(biāo)

c) 實時監(jiān)控儲罐在線密度，實現(xiàn)密度在線報警，尤其是管輸油庫(下載油庫)盡早發(fā)現(xiàn)混油事故。

d) 可對進(jìn)/出油作業(yè)進(jìn)行實時監(jiān)控，可顯示油品流速、進(jìn)/出油實時量和進(jìn)/出油作業(yè)剩余時間，并具有進(jìn)/出油的限量報警功能。

e) 具有配置參數(shù)修改自動記錄和各類報警的自動記錄功能，提高了系統(tǒng)的可追溯性，增強了系統(tǒng)的防范能力。

f) 具有多種類別的數(shù)據(jù)查詢功能，并根據(jù)儲罐或油品類別查詢歷史趨勢圖。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

儲罐自動計量系統(tǒng)的設(shè)計目的為代替手工計量，將人工取樣計算值與伺服密度計、伺服液位計、溫度的測量值同步進(jìn)行對比。為判斷人工測量、儲罐自動計量系統(tǒng)及質(zhì)量流量計三者之間的偏差值，在天津某油庫進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用。發(fā)油前后人工測量取樣進(jìn)行密度分析，人工取樣油品密度測量值如表2所示，利用罐容表計算外輸油品質(zhì)量。儲罐自動計量系統(tǒng)對儲罐現(xiàn)有自動計量儀器進(jìn)行整合利用，采用密度計和液位計測量油品密度及液位值，伺服密度計油品密度測量值如表3所示，采用混合計量法計算外輸油品質(zhì)量如表4所示。儲罐發(fā)油作業(yè)結(jié)束后，出口質(zhì)量流量計可以得到所發(fā)油品的質(zhì)量。

通過便攜密度計精確取樣，分層位置為5.3 m附近，且分層是非漸變的，在10 m的區(qū)間密度變化達(dá)到1.7‰。經(jīng)計算外輸油品質(zhì)量為1 203 067.11 kg。

儲罐自動計量系統(tǒng)對油品質(zhì)量自動求和得外輸油品質(zhì)量為1 061 144.77 kg。

表2 人工取樣油品密度測量值

表3 伺服密度計油品密度測量值

表4 油品分層計算質(zhì)量

兩種測量值與質(zhì)量流量計測量值的相對偏差值如表5所示，儲罐自動計量系統(tǒng)計算的轉(zhuǎn)輸量比人工取樣計算的轉(zhuǎn)輸量更加接近流量計測量值，相對偏差在0.10%以下。

表5 與質(zhì)量流量計測量值的相對偏差值

4 結(jié)語

儲罐自動計量系統(tǒng)減少了傳統(tǒng)人工取樣環(huán)節(jié)，可進(jìn)行多點密度溫度測量，準(zhǔn)確顯示儲罐內(nèi)密度分布情況，判斷出儲罐油品分層和密度分布不均的情況。通過建立油品質(zhì)量計算模型，利用混合式處理器將所測液位、溫度和密度等參數(shù)換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，并結(jié)合儲罐參數(shù)計算油品體積和質(zhì)量，其測量值與質(zhì)量流量計所測質(zhì)量相對偏差在0.10%以下，滿足中國石化規(guī)定的小于0.15%的規(guī)定值。儲罐自動計量系統(tǒng)可有效提升油庫自動化水平，為提高計量管理準(zhǔn)確度提供有力支持。