油罐人工計量誤差分析及其解決辦法

1、西北分公司油氣運銷部輸油隊歷年畢業(yè)生論文 1 油罐人工計雖誤差分析及其解決辦法 06油氣儲運工程 曾忠剛 摘要：本文分析了油罐人工檢尺計量誤差產(chǎn)生的原因，對油品采樣、液位測量、溫度測量、 密度測量、視密度換算等環(huán)節(jié)的誤差大小進行了測算，得出了油品質(zhì)量綜合誤差結果，提 出了減少計量誤差、提高計量準確度的幾項措施。 關鍵詞：油罐 人工檢尺 計量誤差 措施 1前言 儲罐是用于儲存石油產(chǎn)品的主要設備之一。在實際應用過程中，按照不同的目的及要 求對罐內(nèi)的儲存介質(zhì)進行計量。油品都是在一定工藝條件下儲存的，并且有相應的工藝措 施保證儲存工藝的穩(wěn)定性。但各種因素 (如外界氣候條件、儲罐所在地的位置、儲罐結構及

2、 操作條件)的變化必然帶來計量的不確定性，即計量誤差。如何減少或修正這種因環(huán)境因素 而引起的計量誤差，保證在儲存工藝條件下的計量結果的準確性是一個值得研究的問題。 在油品交接計量中，油罐大都采用人工檢尺計量。人工檢尺計量在測液位、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)性誤差問題，如果操作不當，綜合誤差 就比較大。在企業(yè)日益追求經(jīng)濟效益最大化的今天，如何盡量減少浮頂油罐人工計量誤差， 提高計量準確度極為重要。 影響儲罐測量準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)生的計量誤差，是指由于各種環(huán)境因素與測量所要求的標準狀態(tài)不一致，以及因時間 和空間位置的

3、變化而引起的測量裝置和被測量本身的變化所造成的誤差。文中仔細分析了 由于環(huán)境因素引起的儲罐內(nèi)介質(zhì)溫度和壓力的變化以及由此導致的介質(zhì)氣體空間與液體體 積的變化規(guī)律。對產(chǎn)生的液位測量誤差進行了定量與定性的分析，特別分析計算了因介質(zhì) 溫度變化而產(chǎn)生的計量誤差，找到了產(chǎn)生誤差的原因，對今后測量設備的誤差分析有效補 償、數(shù)值校核和計量儀器等產(chǎn)品的改進都具有一定的借鑒意義。人工檢尺計量包括測量油 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量誤差。 2.1容量測量誤差 油罐在使用之前應進行嚴格的標定，如果標定不符合規(guī)范要求，致使油罐容積表不準 確，將造成下一次標定前的永久性誤差。

4、另外，油罐受氣候、地應力以及液壓作用，很可 能產(chǎn)生不均勻沉降和變形，因而將直接影響計量的準確性。油罐容積是在空罐條件下進行 測量計算而得到的，其液體靜壓力和罐壁溫度對罐容積的影響均為理論計算結果。但在實 際生產(chǎn)中，當油罐進行充油時，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 油罐容積表計量油品會產(chǎn)生明顯的誤差。對于容量為 2X 1045x 104m3的儲罐，按照 JJG168-87立式金屬罐計量檢定規(guī)程，罐容量檢定的總不確定度不大于 0.1%,但實際總 不確定度要比其大，罐容量的總不確定度約為 0.2%。

5、2.2液位測量誤差 大型立式罐大都采用鋼板，碳鋼油罐的線膨脹系數(shù) a =1.9 X06C-1。在國內(nèi)一般采用 二級量油尺，油罐高度一般在 1018m之間，按10m的油面進行計算，10m的量油尺二級 精度在20C時不確定度為 10000X0.2+0.3=2.3mm。西北地區(qū)，年溫度的變化為一 1035C, 由于 a =1.9 10 6C -1 線膨脹系數(shù)在10 C環(huán)境下，將有 10000mm ( 10) 20 X11.9 10-6= 3.57mm的變化。如在 35C環(huán)境下，量油尺的伸長了 1.785mm。再加上10m時二級精度 本身有2.3mm的不確定值，所以在 10C時，量油尺10m時不確定度

6、為 5.87mm(0.059%); 在35C時，量油尺10m時不確定度為4.085mm(0.04%)。所以油罐的線膨脹系數(shù)直接影響液 位的檢測精度。 測深鋼卷尺的器差和檢尺時的隨機誤差是造成人工檢尺測量油罐液面高度誤差的主要 原因。其鋼卷尺的隨機誤差是由鋼卷尺垂直落點引起的誤差 (土 0.5mm)、鋼卷尺垂直度引起 的誤差(土 2mm)、測液高時的操作誤差 (土 1mm)與人的視(眼)讀數(shù)誤差(土 1mm)之和，即為 2.5mm。西北分公司油氣運銷部輸油隊歷年畢業(yè)生論文 2 由檢尺誤差理論可得： L=2.52+(0.5+0.15 L )2/2mm 通常對于一個油罐來說，假設L =10m,則 L

7、=2.52+(0.5+0.15 L )2/2=2.52+(0.5+0.15 X 10)2/2 3mm 由此和產(chǎn)生祐油品容積誤差為： L/V=S X L/(S X L)=3 X 10-3/10=0.03% 式中：L - 檢尺時的液高， m； S油罐截面積，m2。 2.3溫度測量誤差 當油罐初裝完成，氣液兩相達到平衡后，若某一時刻介質(zhì)溫度高于初裝溫度，液面差 為負值，說明液面下降。反之若介質(zhì)溫度低于初裝溫度，液面差為正值。當液面差為負值 時，從微觀上分析，這段時間內(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)過程。反之為液面高度 上

8、升，宏觀上則表現(xiàn)為飽和蒸氣的液化過程。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。在計量液面高度時，考慮 這種溫變效應所引起的計量誤差對準確測取液體質(zhì)量將會有很大的幫助。 由于油品熱傳導的滯后、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，測溫時，僅取罐內(nèi)上、中、下層的平均溫度 代表整個油品的平均溫度。 根據(jù)API2543-ASTMD1086 石油和石油產(chǎn)品溫度的測量方法 平均溫度的誤差規(guī)定在土 0.5 C以內(nèi)，溫度

9、計的器差為土 0.3 C,兩次測溫不超過一個分度值 (0.2C)并取平均值，考慮到其他隨機因素，取讀數(shù)誤差為土 0.2C,因此，油品溫度測量誤 差由油品平均溫度的誤差、溫度計的器差和溫度計的讀數(shù)誤差三項構成。當溫度誤差為土 1 C ,取石油密度溫度系數(shù)為 0.0008g/(cm3 C -1),引起單位體積油品的質(zhì)量誤差為 0.0008g/cm3。如果被測油品密度為 0.8g/cm3,貝U因溫度誤差引起的密度誤差為 0.1%。 2.4密度測量誤差 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的低，而在低處其密度和含水

10、率相 對的高。因此，測量罐中原油的凈油量時，測量某點原油的含水或密度值，在一般情況下， 是沒有代表性的。而且，在原油罐中存在著乳化層，該層處于“油包水”和“水包油”的 過渡帶，乳化層內(nèi)含水原油的含水率和密度值的分布，沒有規(guī)律，致使無法準確計量。 根據(jù)GB1884-83石油和液體石油產(chǎn)品密度測定法 (密度計法)規(guī)定，石油計量用的密 度計應選擇SY- I型，其最小分度值為 0.0005g/cm3,測量密度時使用的溫度計最小分度值 為0.2 C，取石油密度溫度系數(shù)為 0.0008g/(cm3 - C-1),考慮到讀數(shù)誤差和溫度測量誤差等 因素，由該溫度誤差(土 0.3C)而產(chǎn)生的密度誤差為 0.00

11、024g/cm3。另外，由于罐內(nèi)油品的輸 入與輸出會產(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 度計的一個分度值 0.0005g/cm3,用其密度計測量密度時誤差為 0.00124g/cm3。如果被測油 品密度為0.8g/cm3,則密度測量誤差為： p / p =0.00124/0.8=0.155% 2.5綜合誤差 如果不考慮計量時對空氣浮力的修正，計算油品質(zhì)量的基本公式為： M = V 20 P 20 式中：V 20工程標準體積； p 20工程標準溫度下的密度。 由體積誤差和密度誤差引起的質(zhì)量誤差為： M/M=(V 20+ V20)( p 20+ p 20)-V 2

12、0 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 20 p 20項太小，可略去不計，貝U M/M Q V 20/V 20+ P 20/ P 20 (1) V20/V20中主要包括Vi和V2兩個因素。Vi為油罐容積誤差，即油罐的檢定精度， 根據(jù)JJG168-87 立式金屬罐計量檢定規(guī)程，油罐容積檢定精度為 0.2%; V2為油品液位測 量誤差而導致西北分公司油氣運銷部輸油隊歷年畢業(yè)生論文 3 的油品容積誤差，其誤差為 0.03%。 (2) A P 20/ P 20主要包括V3和V4兩個因素。V3

13、為溫度測量誤差而導致的單位體積油品 的質(zhì)量誤差，為0.1%; V4為密度測量誤差，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，取樣化驗所測定的原油密度和含水率等不能反映其真實的平均值，從而影響計量的 準確性。 3減小計量誤差的措施 (1) 確保使用的計量器具和設備符合精度條件，并在檢定周期內(nèi)使用。 (2) 測量罐內(nèi)的液位時，必須待油面穩(wěn)定和泡沫消失后再進行測量。 (3) 檢尺要進行兩次測量， 兩次測量相差不大于 1mm時，以第一次檢尺為準， 超過1mm 時，應重新檢尺，并取三次檢尺數(shù)相近兩次的算術平均值。 (4) 尺蛇要定期檢查，如和尖端部磨損變禿，應及時更換。 (5) 測溫時，溫度計位置要正確，停留時間無誤，還要在一定范圍內(nèi)上下活動兩次，以 達到溫度平衡。提出溫度計時，要確保測溫盒的下部裝滿液體，讀數(shù)時注意背風隱蔽。 (6) 測定密度時，平均油樣符合采樣標準方法，做到單獨按時