北京康特佳油品计量技术研究所

地下卧罐不清洗进行容积检定方法的研究

作者:毛掬萍

地下卧罐不清洗进行容积检定方法的研究

国家大容量第二计量站北京工作站

        加油站新造地下卧罐使用前,一般根据国家卧式罐容积检定规程,进行容积检定(人工检测),检定后的总不准确度不大于千分之四,卧罐装油后一般不再进行容积检定。由于长期使用,地基下沉,造成罐体倾斜、变形、侧滚,即使用原方法进行检定,也很难满足检定规程规定的技术要求和检定条件。由于各单位加强对加油站的计量,有的地方还要安装自动液位计等设备,在开展此项工作之前,均希望地下罐容积检准。

        中油华北销售天津分公司成立后收购了不少私人加油站,大部分加油站没有容积表或容积表不准,迫切需要在不清洗罐的条件下解决地下罐的检定工作,委托开展地下卧罐不清洗进行容积检定项目研究,并将研究成果用于下属单位各加油站地下罐的检定。

        研究初计划采用流量计、自动液位仪、数字温度计、计算机等仪器组成一套检定设备,用此套设备不间断的向被检罐体内注入液体,利用计算机快速取样(流量、液高、温度等数据),经计算机处理获得被检罐的容积表。此法经我单位专家反复计算、论证、认为此法检定后卧罐的总不准确度无法保证,其主要原因为:1、液位读数误差太大,因安装的液位仪与进油管相距很近,被检罐开始注入液体后,会造成罐内很大的冲击波,使液位测量不准,即便液面上升到顶部,其波幅也能达到2-3毫米,加上这种浪的频率较低,采用计算机处理也无法获得准确的数值(液高300毫米以上每毫米容积差可达10-30升);2、流量计存在误差,包括流量计本身误差、流过流量计的液体不同带来的误差、磨损带来的误差、流过液体的温度与压力不同带来的误差以及流量不稳带来的误差;3、测温存在误差,包括液体未搅拌均匀造成各点温度不同,数字温度计输出滞后带来的误差,按规程规定:玻璃温度计在液体内浸没需5分钟、数字温度计的传感器要浸没1分钟以上,才能达到实际温度。北京地区地下温度一般在12℃-20℃之间,地下罐内油温一般20℃以下,用油作介质检定地下罐当油不够须从油库送油时,在夏季,油库油温较高,油装入汽车罐运到检定地点,途中再经太阳照射,罐内油温可达30℃以上,用此油注入被检罐内,油温与油的体积均会发生较大变化,从下表可以看出:油温测量差1℃,标准体积会有千分之一以上的变化。综合以上原因,此方法未被我们采用。


1 汽油不同温度下的VCF

表1.jpg

       注:* 温度变化1℃,标准容积变化千分之一以上       

       经过研究提出用容量比较法检定地下卧罐。用一组准确度很高的标准容器,向被检罐内注入液体,测出规定点的液高、容积、温度等参数,再将所测参数输入专用算表软件,算出被检罐的容积表。用此法要解决两个问题:

研究出专用算表软件;

设计出使用方便的可移动标准器。


1. 专用算表软件

        专用算表软件包括:容积表算表软件、剩余高容积计算软件、任意温度的油容积换算成为标准温度下容积的软件。

(1)容积表算表软件

        不论用什么方法检定地下卧罐,最终要获得反映该罐实际情况的容积表。

        采用容量比较法检定卧罐获得容积表一般有两种方法:第一种方法是每次注入罐内少量的油(汽车罐检定规定每次注入100升液体,液高变化10mm左右),注一次液体测一次液高,通过很多的点的测量最终算出容积表这种方法对检定汽车罐可行,因为汽车罐总容积75%以下不作计量用,不要容积表。对检定地下罐则不可行,在全部液高范围之内都需要容积表。例如中油天津分公司卧罐直径在1.3m~2.8m之间,罐容积在15立方到60立方范围内,大部分罐直径在2.4m左右,容积为30立方,按汽车罐检定方法测量点将达200个以上,测如此多的点进行检定将投入大量人力,延长检定时间,还将大大增加检定成本。基于此,本单位能否用测少量的点算出一个正确的容积表进行了深入研究,开发了容积表算表软件,用户输入卧罐的全部几何尺寸,将本单位输入容积表与中国计量科学院推广的卧式罐算表输出结果进行对比可知,在半径以下相同高度,两表容积差最多差2升;半径以上两表容积差在万分之二以下。此外,为计算检验需要,本软件在算表过程中还显示一个综合参数,可以通过它看出被检罐的倾斜程度和测量、记录的数据是否有错误,同时,软件还对罐体的倾斜、测滚、变形进行了精确的修正。

(2)剩余高容积计算软件

        在检定地下罐的过程中发现:罐内的油不可能被抽光。例如,一个30立方的罐,余油高50mm,余油的容积就会超过100升,具体余油容积与罐的结构有关,为解决这个问题,本单位开发了一套剩余高容积计算软件,可以算出余油的容积值,误差在2升以内。

(3)任意温度下的油容积换算成标准温度下的容积软件

由于油温对油的体积影响很大,在检定过程中标准罐及地下罐内的油温在不断变化,本单位开发了一套将任意温度下的油容积换算成标准容积的软件。

2. 移动标准器

        经计量部门检定,利用汽车罐后充当临时标准器,经实践后发现存在以下问题

1 作为标准器用的汽车罐使用状态很难达到检定时的状态,给检定带来较大误差,主要是水平尺的灵敏度太低,当水平一端抬高3mm时,气泡不会移动;

2 测液高带来的容积误差。向地下罐注入一次液体,需测一次汽车罐内液高(实际要测量两次,两次结果不超过1mm),而1mm液高差会带来10~20升的容积差,如果向地下罐注入2立方液体,就会造成0.5%到1%的误差;

3 汽车罐体积大,在太阳的直晒下,两侧的罐体温度相差很大,无法进行体积修正;

4 汽车罐内所装的油,经太阳直晒后或由于停留时间太长,会造成罐内各点油温相差很大,无法对油的体积进行修正;

5 汽车罐底盘的弹簧变形与罐内油量不成线性关系变化;

以上问题促使本单位研究开发一套适合地下罐检定设备车载计量标准器。本单位已设计、生产出用于检定的车载计量标准器具有以下特点:

1 设计结构能保证检定后的标准器容积最大准确度不大于万分之五;

2 标准器抗震动,在运输过程中罐体不会变形;

3 一体化设计,所有结构部件都固定在一个底架上,不用时可整体从车上吊下;

4 标准罐注液体达到规定容积后,多余部分会自动流入其他罐内或返回供油罐内;

5 注入标准器的液体能在注入过程中自动搅拌均匀,保证罐内液体各点温度一致;

6 进、排油操作程序简单、易控制;

7 标准罐上装有测温装置。

        车载标准器如果配汽车罐专用算表软件还可以检定汽车罐。采用容量比较法检定地下卧罐经误差分析与实践验证:被检罐总不准确度不大于千分之二,通过容量比较法可获得卧罐少量点不同高度时的容积值,而两点之间不同液高的容积值采用铁路罐车在常装高度范围内各点套表误差不超过万分之三的国家级科研成果改进后解决了各测量点间不同高度的容积值。可以用下面的方法检验:被检罐测量液高,然后从被检罐内抽出定量液体到标准罐内,再测液高,查容积表内容积差是否与标准罐内容积值相等。

        采用容量比较法检定的地下罐准确度很高,被检罐可以作为计量器具使用,还可以监视加油机的磨损情况,避免不必要的经济损失。经过对中石油天津分公司、湖南分公司,中石化湖南销售分公司800多个罐检定和对其所属9个加油站的地下罐的抽检,检定精度全部在千分之二以内,以下是在中石化湖南的抽检情况:

    时间:2005329 1400—2200

    地点:中石化长沙分公司长永加油站

    参加人员:中石化湖南分公司安储处周浩副处长、徐正高科长、马宁工程师,长沙分公司安储科刘崇辉科长,株洲分公司张雪峰工程师等;国家大容量第二计量站北京工作站毛萍高工、王荣富高工、张永林高工、王劲松工程师等,共计18人。

    被校验罐:4号罐

    工作流程:首先由北京工作站派出的操作员对4号罐进行容积标定。此次被标罐容量为40立方左右,共测量了15个点(高采用威德鲁特自动液位计读数)。测量完成后,从被标罐内抽出700升油左右(表示从任意高度开始校验),测量当时的液高和油温等数据,抽油前罐内油高为2132.8mm,然后将被检罐内的油通过标准器抽出,标准器为三等标准器,容积为2043.832 升,共通过标准器抽油三次,其余未参加计量的油全部返回到被检罐内,抽油结束后,再测量液高和油温等数据,抽油后罐内油高为1754.9mm中石化湖南分公司安储处马宁工程师通过购买的专用算表软件,分别用14个点的数据和8个点的数据计算出两张容积表。根据8个点的容积表计算出绝对误差和相对误差。

    校验结果:此次校验共通过标准罐抽出6133.301升油,查容积表的容积差为6138升,考虑温度对油体积的影响,经过计算绝对误差为1.11升,相对误差为万分之一点八。取8点和取14点分别算出的容积表相同液高下90%的容积相差在4升以内,最大相差10升。说明按照北京工作站的方法检定,不仅在测量点上的数据准确性很高,而且通过专用算表软件算出的测量点之间的数据也非常准确(见附表和容积表),算表误差在万分之三以内。


附表1 标准罐在校验时实际温度下的容积Vbt

        由于标准罐给出的容积是20℃的容积,因此应按下表及公式算出校验的容积。

附表1.jpg


1tb=1/4th+3/4tbuVbt=V20×[1+0.000036×(tb-20)]

2此次抽检时多抽出3-4升油未放回地下罐(管路里余油)


附表2 地下罐校验容积(Vdt)

附表2.jpg


注:td=1/4tdh+3/4tduVdt=V20×[1+0.000036×(td-20)]


附表3 两容器的油温差造成的油体积差

附表3.jpg


1汽油温度变化1℃引起的油体积变化千分之1.25即:K=0.001252柴油温度变化1℃引起的油体积变化千分之0.84即:K=0.000843Vi =K×(tbu -tduVbt


附表4 校验结果δ

附表4.jpg


注:绝对误差v= VdtVbt-v± VR相对误差δ=v/ Vbt×100


附表5 抽查点的误差值

附表5.jpg


注:从第二点开始每次都是通过2043.832升的标准罐注油的。