微振筒数字密度计在油品质量计量管控上的应用

耿平 孙世亮 周健（中国石油天然气股份有限公司黑龙江售分公司，黑龙江 哈尔滨 150018）

微振筒数字密度计在油品质量计量管控上的应用

耿平 孙世亮 周健（中国石油天然气股份有限公司黑龙江售分公司，黑龙江 哈尔滨 150018）

1 应用背景

在工信部、国家质检总局、集团公司的指导下，提质增效是我们企业面临的一个重要课题，对油品密度测量仪器的精确性、便捷性、易操作性等要求越来越高，传统的玻璃密度计,计量管理方法已不能满足当前市场的需求，数字式密度自动计量逐步代替了传统的密度计量方法。

黑龙江地区计量工作与全国其他地区有如下特殊性：

l年平均在气温-6℃到4℃之间，给计量工作带来很大难度。

l年平均气温要比同纬度其他地区低5-8℃，计量人员工作环境相对恶劣

l大风天气较多，尤其是自哈尔滨沿松花江经通河至佳木斯的河谷地带，由于地形狭管作用，常年风较大，给室外测量密度温度带来难度。

l加油站卸油质量验收环节密度计数据没有集成，信息化水平起步较低

在实际油品计量中，还存在一些问题：

（1）油库部分储罐计量操作不规范，存在安全隐患

计量规范要求取样油品需要带回实验室统一处理，不允许直接倒回计量口，但由于每个样品都带回实验室工作量太大，大部分计量员测完数据后都通过取样口倒回罐内，汽油挥发较大，直接进入大气，不利于环保，另外洒落的油品污染了检尺口平台，容易发生滑倒等安全隐患。

（2）人为影响大，精度低

黑龙江省油库和加油站在夜晚、风雪天气下，由于视线影响以及温度变化极快导致测量密度、温度非常困难，长时间在复杂天气下工作存在读数不准确和安全隐患风险。

（3）贸易交接过程中容易发生数质量纠纷

不同的计量员专业水平有较大差异，有时候可能因业务规范不熟练或人为主观读数（尤其在下雨或下雪等恶劣天气下）等因素造成计量数据不准确，容易发生与客户之间的数质量纠纷；

（4）实时性差、油品测量过程油样发生改变

目前大部分现场都采用玻璃浮计进行密度测量，这种计量方式实时性差，需要取样后需倒入玻璃杯后再用玻璃浮计仪器进行测量，由于油品挥发（在夏天温度较高时或者炼油厂的热油）会带来油品标准密度改变，测出的数据不能代表整个罐车油品的品质；

汽油在向玻璃量筒转移或者向留样瓶中转移时汽油挥发致使汽油组份会发生较大变化，同时挥发会降低温度，从而导致标准密度发生改变，给精准计量带来不良影响测量效率低，劳动强度大；

目前黑龙江省油库计量员从取样、读数到最后人工记录整个程序要花费35-45分钟，不仅人工劳动强度大，而且人员效率低，占用大量人力时间，最终影响了工作效率；

（5）计量数据无追溯性、追责性

测量数据没有集成，无法统一追溯查询和管理，人工查询过程过于繁琐同时人工进行数据记录和人工换算标准密度的时候过程繁琐容易出错。

（6）对计量人员素质、专业性要求高

由于质量交接环节密度、温度检测要求高，计量人员的业务素质和计量操作的规范程度，将直接影响到计量的精度。部分地区由于计量人员流动性高，业务素质受到影响，单位为了解决这一问题，定期开办计量培训班，尽管短期内能解决一部分问题，但长远来看并不能从根本上解决这一问题，并且耗费了大量人力物力。

（7）受外界温度影响大，测量数据不科学

《中国石油成品油计量规范》第二十二条密度测定，规定“测定密度时，测定温度要尽量接近油罐中储存油的实际温度，应在实际温度的±3℃范围内测定。”特别在冬季东北区成品油密度测量实际工作中环境温度与油温差别较大时，当取出油样倒入玻璃量筒进行温度测量时，视温度与油温相差超过3℃，导致测量数据不科学。

（8）玻璃浮计密度计、玻璃温度计易碎不利于移动存放。

2 可用方案

目前，国内的生产企业已经研发出一种振动式密度传感器，该传感器既保留了振动式传感器高精度、高稳定的特性，又不受压力影响，并且体积小巧，重量轻，准确度优于0.3kg∕m3。该传感器可用于便携式密度计，便携式微振筒数字在线密度计就是利用该传感器制成的密度测量仪器。既可用于管道内介质密度动态实时测量，也可用于储罐介质密度静态实时测量，是目前密度测量领域理想的解决方案。

2.1 测量原理

传感器采用振动管原理测量密度。液体密度改变仪器的震动频率，通过监视此频率并进行一系列的转换，密度计即可提供高精度的密度测量，同时利用高精度的铂电阻温度计自动进行温度补偿。其特有的开放式结构使振动管的频率只与被测液体的密度和温度相关，从原理上消除了压力、人为误差（取样误差、样本污染、读数误差、计算误差）等参数的变化对测量精度的影响，直接获得各种介质在复杂环境条件下精确的密度值，无需经过中间参数转换，从而实现高准确度的密度测量。

密度计计算基础方程如下：

式中：

K0、K1、K2——密度计系数，由实验确定；

T——振动周期；

ρ——密度，kg∕m3

2.2 与人工测量密度进行比对

测量比对数据

从测量结果看，完全可以取代人工测量密度。

2.3 设备类型

该设备分为便携式、手持式两种，便携式直接伸入油罐计量口进行测量，手持式将油品倒入密度计测量桶内进行测量，可直接换算得出标准密度和VCF值。

2.3.1 便携式微振筒数字密度计

便携式微振筒数字密度计

密度温度压力电气参数测量范围准确度分辨率测量范围准确度分辨率对压力不敏感供电电源连续工作时间(600～1000)kg/m3±0．3 kg/m3或 ±0．5 kg/m30．1 kg/m3-40℃～+85℃±0．1℃0．01℃(0～1．0)MPa镍氢充电电池AA型4．8V 10 h

机械参数环境参数数据储存重量尺寸（长宽高）测量深度环境温度防爆等级防护等级5000组4Kg 230×90×300(mm)可达30m -40℃～+60℃Ex ia IIB T4 Ga传感器IP68

与传统的方法相比，该密度计不需要特殊的技术要求及繁重易错的样品采集测量过程，能同时完成视温度、视密度测量并能直接转换为标准密度和VCF，并可通过无线通讯直接将测量结果导入计算机。并能实时、连续的测量和分析不同高度的密度分布情况，有效发现密度分层、产品不一致等现象，测量操作快捷、准确。广泛应用于加油站、油库等各生产作业场所，经济有效，不失为一种很好的密度测量解决方案。

2.3.2 手持式微振筒数字密度计

手持式微振筒数字密度计技术参数

与传统的方法相比，该款密度计最快3s即可测量出标准密度，并可通过无线通讯直接将测量结果导入计算机。不受天气、人为等因素影响，避免了油品挥发，在极寒天气仍然可以作业。广泛应用于加油站、油库等各生产作业场所，经济有效，不失为一种很好的密度测量解决方案。

3 设备试用

针对该设备，我们在化验室进行准确性对比同时放在各个监测点进行数据对比。

3.1 油库化验室对比数据

密度计测量数据对比表差值(kg/m3) 0．1 0．1 0．1 0 0 0 -0．1 -0．1 0．1 0．1 0 0设备编号HM1508003B HM1508011B HM1508002B HM1508008B HM1508013B HM1508004B HM1508006B HM1508005B HM1508007B HM1508001B HM1508012B HM1508010B HM1508009B HM1508015B HM1508016B HM1508017B HM1508018B测量地点设备测量值(kg/m3) 826．5 826．5 826．5 826．4 826．4 826．4 826．3 826．3 826．5 826．5 826．4 826．4 826．5 826．3 826．3 826．5 826．4化验室人工测量值(kg/m3) 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 826．4 0．1 -0．1 -0．1 0．1 0测量时间记录员孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮孙静、董晓亮2015．8．13

3.2 各个检测点对比数据

加油站密度计测量对比数据差值(kg/ m3)加油站记录员人工测量值(kg/m3) 806．7加油站设备测量值(kg/m3) 806．8 0．1杨世伟加油站贾滨807 809设备编号HM150801 2B HM150801 4B HM150801 5B HM150800 5B HM150800 1B HM150801 7B HM150801 8B HM150801 6B HM150800 7B HM150801 0B 815．2 0．1加油站807 809 815．3何三姓815．9加油站-0．1 815．8毛立诚加油站806．8 0．1鞠成新806．7 0 734．7滕洪涛油库734．7 807．7 -0．1油库807．8滕洪涛焦玉洁加油站加油站816．4 0 0 0 816．4华诚炼油厂808．2 808．3 -0．1马亮

4 实际应用

4.1 需求分析

根据目前存在情况，我们分析实际情况，确认需求：

（1）质量需求：通过对油库出口密度和加油站进口密度对比，判断油品是否是同一批次油品。

（2）计量需求:通过数据积累保障库存安全。

将手持式微振筒数字密度计运用到加油站和油库以后，油库发油采用密度计测量密度，加油站卸油采用密度计测量密度进行对比，测量数据可以上传至密度计在电脑上安装的客户端。所以基本可以满足这两项需求。

但是，一段时间后，我们发现，还有两点问题需要解决，才能达到我们的管控需求：

（1）低温性能：目前低温超过-18℃，传统标准密度换算就无法再进行计算了，但是在东北，冬天温度低于-18℃经常可以遇到。所以我们建议青岛澳邦量器有限责任公司对此进行改良，通过一段时间研究，该厂家成功攻克该难题，手持式微振筒数字密度计应用范围扩展到-35℃。

（2）质量计量管理软件：虽然采用手持式微振筒数字密度计测量密度，但是测量数据在管理上无法实时掌握，无法提前判断密度情况，并且数据无法做到共享，大数据分析无法完成。根据这个情况，我们与青岛澳邦量器有限责任公司共同研究商讨，最终确定方案。由我们开发质量计量管理软件，该软件可以接收加油站与油库密度计测量数据，并且附带罐车、油品、配送单号信息。当一旦出现密度差值较大时，会自动报警，提示油品批次警告。同时，大量数据存储于该平台，随时用于数据分析，也方便保存。青岛澳邦量器有限责任公司，根据管理软件需要，改进密度计客户端以及设备内部程序，以便配合管理软件使用。

4.2 实际应用

根据实际需要，我们将微振筒数字密度计加入现有流程

在油库与加油站分别采用微振筒数字密度计进行密度测量，油库在发油后采用便携式微振筒数字密度计，测量罐车油品密度，测量完成后将数字密度计存储的数据上传至电脑上密度计客户端，再通过客户端将测量数据与相应配送单号上传至省公司密度对比系统。当该油罐车到达加油站后，加油站在卸油前，使用手持式微振筒数字密度计测量来油密度，完成后将测量数据上传至客户端，并通过客户端将测量数据以及配送单号上传至省公司密度计对比系统，该系统可以自动识别同一单号密度差值，若密度差值大于1.2kg∕m3，则反馈到加油站加管系统，加油站停止卸油，若密度差值在1.2 kg∕m3以内，则来油密度合格，同时反馈至加管系统，可以卸油。

同时，这些数据可以保存在密度对比系统中，方便省公司管理密度以及定期进行总结并且随时进行查阅。

这一套反馈系统可以有效防止油品从油库到加油站这个过程中出现的油品质量变质问题，能够解决之前在油品运输过程中出现的偷油、换油问题。

方案:如下：

（1）对内付油（针对加油站）原则：按标准体积V20交接

（2）对外付油（针对外采）

原则：按质量M交接

备注一：加权密度每月变更一次，本月的加权密度取决于上一月加油站和油库的发油密度。油库每月汇总所有发油的密度计算一个加权密度ρ1，销售公司派专人对某几个加油站测量密度并计算一个加权密度ρ2，省公司汇总上报后的ρ1和ρ2作出评估，一般来说ρ1和ρ2之间存在差值，则最终的加权密度使用ρ1和ρ2和的平均值。

（3）加油站收油

5 效益

通过一段时间使用，微振筒数字密度计带来效益日益明显，成功解决目前存在的问题：

（1）大罐测量采用便携式微振筒数字密度计，无需取样，直接浸没到大罐中测量，避免油品倾倒浪费与违规操作，消除安全隐患。

（2）数字式密度计测量数据数字化背光显示，操作简单，操作人员不需要经过专业密度计量的培训；晚上或天气昏暗也可准确读数；不受天气、环境温度及大风等环境因素影响，数据测量准确可靠。并且可以测量并计算-18℃以下油品标准密度，而目前人工计量是无法完成这一项工作得。

（3）消除人为纠纷，数字密度计是数显密度，在测量完成后自动提示，操作简单，消除不同计量员读数习惯不同造成的人为误差引发得纠纷。

（4）采用数字密度计，便携式微振筒数字密度计无需取样、手持式微振筒数字密度计测量时密闭测量，都可以有效减少挥发带来的油品密度改变这种情况。

（5）采用数字密度计代替人工计量，测量时间短，只需30s-60s即可完成密度、温度测量，并且可实时换算出标准密度、VCF，数据随时保存，提高了工作人员的工作效率，减轻了人工劳动强度。

（6）通过在收发油两端进行密度对比与管控，使得油品从油库到加油站这个过程中密度变化得到管控，数据可以追溯到最初原始测量数据，这些数据真实可靠，保证油品质量得到严格管控。

（7）数字密度计操作简单，不需要复杂与专业的计量知识就可以使用，减少计量人员培训时间与费用，节约运营成本。

（8）采用数字密度计，便携式微振筒数字密度计直接浸没到液体中，测量液体温度直接反映整个罐车油品温度，手持式微振筒数字密度计具有保温作用，也可以使测量油品温度与罐车内温度差保持在3℃以内。从而符合《中国石油成品油计量规范》第二十二条密度测定，规定“测定密度时，测定温度要尽量接近油罐中储存油的实际温度，应在实际温度的±3℃范围内测定。”这一条规定。

（9）数字密度计采用不锈钢一体式加工，结构坚固耐用，利于移动存放。