油品储罐自动计量系统研究与应用

张博书

(青岛诺诚化学品安全科技有限公司，山东青岛 266071)

0 前言

储罐计量是油库日常管理中的重要工作，主要是对储罐的库存量及转输量进行准确测量，测量数据主要用于油库静态管理和油品贸易交接[1]。随着油品进出量增加以及调罐作业频繁，人工计量在量油、测温、密度分析等方面存在不同程度的偏差，盘点时会出现异常的计量差值。高精度、智能化仪表应用于油库储罐，油库管理已从传统的人工计量转变为自动化计量。

常用的储罐计量系统从测量的原理和方法可归纳为3大类，依据出现及技术的成熟程度依次排列为：液位计法(ATG法)、静压法(HTG法)、混合法(HTMS法)。其中，液位计法主要应用于体积交接的国家。静压法利用压力或差压变送器测量油品介质作用在罐底部静压的方法，来测量储罐内介质的质量；混合法是把液位计法与静压法混合成一种系统，将压力测量与液位测量相结合，可以得到全液位范围的平均密度测量值，进而对质量进行测算[2]。

储罐自动计量系统以混合计量法为基础，利用混合式处理器对所测液位、温度和密度数据换算到标准状态下，结合储罐参数计算体积和质量，实现库区储罐高精度计量要求[3]。

1 储罐自动计量系统设计

储罐自动计量系统主要由混合处理器、温度传感器、伺服液位计、储罐伺服在线密度计组成[4-7]。利用伺服式液位计实时测量储罐内油品液位高度，将储罐罐容表导入混合式处理器，得到液位后，读取罐容表数据库，查找当前油品计量体积(GOV)。根据密度测量点分布情况，建立油品质量计算模型，利用不同层面的油品密度值(油品计量密度Dobs)将罐内油品质量进行分段计算，最终得到当前罐内油品总质量[8-10]。对油品进行分层求取质量可有效减少平均密度取值对油品质量的影响，质量计算如公式(1)～(4)所示，各层段油品质量总和即为储罐内油品的质量。

Drefi=Dobsi/VCF

(1)

式中：Dobsi——某油层内油品计量密度，kg/m3；

Drefi——某油层内油品标准密度，kg/m3；

VCF——油品体积修正系数。

GSVi=GOVi×VCF

(2)

式中：GSVi——某油层内油品标准体积，m3；

GOVi——某油层内油品标准体积，m3；

VCF——油品体积修正系数。

m真空i=GSVi×Drefi

(3)

式中：m真空i——某油层内油品的质量，kg；

GSVi——某油层内油品标准体积，m3；

Drefi——某油层内油品标准密度，kg/m3。

(4)

式中：M真空——储罐内油品的总体质量，kg；

m真空i——某油层内油品的质量，kg。

图1、图2分别为储罐自动计量系统计算逻辑图和储罐自动计量系统设备安装示意。

图1 储罐自动计量系统计算逻辑图

图2 储罐自动计量系统设备安装示意

2 技术指标及关键技术

2.1 储罐自动计量系统技术指标

储罐自动计量系统技术指标如表1所示。

2.2 关键技术与特点

a) 实现储罐基础数据在线准确测量(液位、密度、温度、水位)，自动换算体积、质量等数据，实现真正意义上的油品计量与数据管理的自动化。

b) 具有装车系统发油密度实时采集功能。

表1 储罐自动计量系统性能指标

c) 实时监控储罐在线密度，实现密度在线报警，尤其是管输油库(下载油库)尽早发现混油事故。

d) 可对进/出油作业进行实时监控，可显示油品流速、进/出油实时量和进/出油作业剩余时间，并具有进/出油的限量报警功能。

e) 具有配置参数修改自动记录和各类报警的自动记录功能，提高了系统的可追溯性，增强了系统的防范能力。

f) 具有多种类别的数据查询功能，并根据储罐或油品类别查询历史趋势图。

3 现场应用

储罐自动计量系统的设计目的为代替手工计量，将人工取样计算值与伺服密度计、伺服液位计、温度的测量值同步进行对比。为判断人工测量、储罐自动计量系统及质量流量计三者之间的偏差值，在天津某油库进行现场应用。发油前后人工测量取样进行密度分析，人工取样油品密度测量值如表2所示，利用罐容表计算外输油品质量。储罐自动计量系统对储罐现有自动计量仪器进行整合利用，采用密度计和液位计测量油品密度及液位值，伺服密度计油品密度测量值如表3所示，采用混合计量法计算外输油品质量如表4所示。储罐发油作业结束后，出口质量流量计可以得到所发油品的质量。

通过便携密度计精确取样，分层位置为5.3 m附近，且分层是非渐变的，在10 m的区间密度变化达到1.7‰。经计算外输油品质量为1 203 067.11 kg。

储罐自动计量系统对油品质量自动求和得外输油品质量为1 061 144.77 kg。

表2 人工取样油品密度测量值

表3 伺服密度计油品密度测量值

表4 油品分层计算质量

两种测量值与质量流量计测量值的相对偏差值如表5所示，储罐自动计量系统计算的转输量比人工取样计算的转输量更加接近流量计测量值，相对偏差在0.10%以下。

表5 与质量流量计测量值的相对偏差值

4 结语

储罐自动计量系统减少了传统人工取样环节，可进行多点密度温度测量，准确显示储罐内密度分布情况，判断出储罐油品分层和密度分布不均的情况。通过建立油品质量计算模型，利用混合式处理器将所测液位、温度和密度等参数换算到标准状态，并结合储罐参数计算油品体积和质量，其测量值与质量流量计所测质量相对偏差在0.10%以下，满足中国石化规定的小于0.15%的规定值。储罐自动计量系统可有效提升油库自动化水平，为提高计量管理准确度提供有力支持。