伺服电子密度计混合式储罐自动计量系统的应用

缪伟华

〔中国石化湖南石油分公司 湖南长沙 410003〕

目前国外油品贸易交接的计量主要采用标准体积，即以石油产品在标准温度下的体积为计量单位进行贸易，避免了因温度不同而引起的贸易纠纷，但是没有考虑因密度不同引起的差异。而国内交接计量主要借鉴了前苏联的交接体系，采用质量交接。

1 国内成品油储罐自动计量的现状

2011年国家质检总局提出了采用液位计、温度计和压力变送器等测量油罐内油品的体积、温度、密度和质量的混合式油罐测量方法，并发布了国家标准(GB/T25964—2010)。国内大部分油库油罐改造时也参照了该方案，以伺服液位计为主体搭载压力变送器和多点平均温度计的方法进行混合计量，可实现储罐油品液位、温度、密度、水位的自动测量。

经过多年的应用与比对测试，该系统测量的液位、温度精度能满足油库工作需求，也可满足管理部门对油库自动液位计所测液位和温度的精度要求；而密度测量由间接推算得到，液位在3 m以下时测得的密度值误差较大，不能很好地满足库存管理的要求，导致油库一直无法实现密度的精准测量，完成计量交接。目前油品密度测量仍以人工计量为主。人工计量存在操作人员工作强度大、效率低的情况，也时常因密度原因导致数质量纠纷，无法真正实现油库计量自动化，而制约油罐自动计量技术发展的瓶颈就在于密度的准确测量。

2 油罐混合式测量系统的不足

近年来油库普遍采用混合式计量法进行计量。密度测量的核心设备是差压变送器。差压变送器通过所测压力值换算为储罐油品平均密度。由于差压变送器自身允差的影响，在液位低、油品压力较小的情况下，差压变送器导致的测量偏差较大，液位在3.5 m以下，基本无法准确测量密度。表1为油品密度、体积和质量测量精度实例。

表1 密度、体积、质量的测量精度

混合式计量方式经过十几年的实际应用，最终因为无法测量单点密度、油品密度分层，低液位测量不准确，只能提供单一的平均密度等原因导致自动计量系统无法真正应用于生产运营，失去了油库自动计量管理系统的真正价值。

3 伺服在线密度计混合式储罐自动计量系统的探索

解决油罐中油品密度的测量，特别是低液位时密度的测量是解决油罐自动计量的关键，特别是将现有的油罐液位仪系统进行深化应用，节约研发费用，推进精细化管理，实现储罐油品计量管理的自动化是本文探索的方向。

目前，油库在用的便携式电子密度计能准确地测量油罐中油品的标准密度和油温，如果将电子密度计安装在油罐上并进行远程控制，就能测量到准确的密度和油温，结合油罐原有液位仪系统测量的液位就可实现油罐自动计量。按照这种探索思路，本文在长沙某油库进行了试验，在油罐不清罐、不动火、不需要重新布线的前提下，在该油库的2号、6号和12号油罐罐顶安装了电子密度计，开发了远程控制和操作平台，完成了储罐自动计量系统的安装。

伺服在线密度计混合式储罐自动计量系统由伺服液位计(原有)和伺服在线密度计组成，以伺服液位计测量液位、水位，以伺服密度计传感器测量温度、密度，最终通过管理平台的管理软件换算储罐油品体积、质量等信息。对这一计量系统在油库经过近半年的试用和改进，现已实现了对储罐油品液位、温度、密度、水位的高精度在线采集和计量，测试结果符合自动计量的精度要求。液位、温度和标准准密度测量的精度差值趋势分别见图1、图2和图3。

图1液位测量精度差值趋势

由图1可见，自动测量系统所测液位与人工测量的偏差基本上都在±3 mm以内，在分析的200组数据中有4组偏差为4 mm，算数平均值为0.63 mm。

图2温度测量精度差值趋势

由图2可见，温度与人工测量的偏差基本上都在±0.3℃以内，算数平均值为0.1℃。

图3标准密度测量精度差值趋势

由图3可见，计量系统所测标准密度与人工偏差基本上都在±0.5 kg/m3以内，在分析的数据中95%以上数据都在±0.3kg/m3以内，算数平均值为0.084kg/m3。

总之，从现场对比数据可以看出，与人工测量相比，液位偏差在±3 mm以内，密度偏差在±0.5 kg/m3以内，温度偏差在±0.2 ℃左右，质量数据对比偏差(图略)基本都在千分之一以内，在分析的数据中85%都在万分之五以内。

4 伺服在线电子密度计混合式测量系统的升级方案

鉴此，本文本着安全、节约、简易、实用的原则，对在用的油库混合测量系统提出了整改方案：

一是油库现在用伺服液位设备液位测量达到需求，无法精准测量密度。

解决思路：在确保安全和不影响油库正常生产，并且不清罐、不动火的前提下，通过法兰连接，在计量口上安装量油转接器和伺服在线密度计(可满足手工检尺、取样和伺服密度计自动计量需要)。伺服密度计电源与现有液位计共用，信号线可利用原液位计预留线(如果没有预留信号线，每个储罐只需要敷设一根信号线到中控室)、中控室安装新版储罐自动计量软件，可同时集成现有伺服液位计液位信息与伺服密度计的温度、密度信息，同时数据库端口开放，可接入油库PLC系统。

二是原有液位计安装时间早，已达到使用年限，无法准确测量液位、温度、密度信息。

解决思路：在确保油库安全和不影响正常生产，并且不清罐、不动火、不重新布线的前提下，可直接在伺服液位计安装口更换新的伺服液位计，通过法兰连接，在计量口上安装量油转接器和伺服在线密度计(可满足手工检尺、取样和伺服密度计自动计量需要)。原有伺服液位计的电源、信号线利旧，伺服密度计的电源、信号线直接接入液位计接线盒内，在中控室安装管理软件，显示整个库区的储罐计量信息，并可集成到油库PLC系统，最终实现库区储罐自动计量系统的改造。

5 伺服在线电子密度计解决的问题

一是罐内油品平均密度的测量。根据计算需要通过设置测量点数和间距采集罐内不同液位的油品密度和温度，取平均数，计算出油罐平均密度，可用于油品质量计算。

二是罐内油品密度的定点测量。根据计量需要通过指令测量指定液位的油品密度和温度，可准确确定油品密度分层点。

三是发油密度监控。伺服密度计传感器平时处于罐底，可用于对发油密度进行实时监控，如传感器经过法定计量检定机构校准，则可用于发油密度的采集，解决了发油密度不准难题。

四是实时测量底部油品密度，实现实际密度发油。

6 安装完成后最终实现目标

(1)实现了储罐计量系统自动化、减轻员工劳动强度 。(2)采取了利旧的方式，实现了油罐自动计量，节约了改造成本。(3)最终实现远程在线盘点计量 。(4)可以给管理部门实时提供油罐储油情况。

7 结束语

伺服在线电子密度计混合式自动计量系统的设计目标不但用于油库储量管理，终极目标是实现油品的贸易交接、远程在线自动盘点。