中航油油庫計量管理提升的研究

李劍平(中國航空油料有限責任公司西安分公司，陜西 西安 710082)

1 油庫自動計量管理提升的概述

1.1 油庫自動計量系統(tǒng)的基本情況

目前在油庫，儲罐自動計量系統(tǒng)安裝了現(xiàn)場控制層的油罐自動計量軟件和現(xiàn)場儀表層的各種儀表。

油庫的儲罐多為老舊油罐，其自動計量系統(tǒng)的計量精度并不盡如人意。經(jīng)分析原因如下：(1)自動計量系統(tǒng)的測量儀表基準點與手動投尺基準點不統(tǒng)一；(2)壓力變送器和溫度傳感器無法現(xiàn)場檢定，發(fā)生零點漂移后影響系統(tǒng)精度；(3)罐進油后本體變形大，如不進行補償，計算誤差大；(4)罐容較大，均在20 000 m3之上，造成相對誤差的絕對值大；(5)自動計量系統(tǒng)的計算方法采用傳統(tǒng)的HTMS混合法進行計算，沒有根據(jù)油庫的實際情況進行定制修改；(6)油庫尚缺乏自動計量系統(tǒng)的維護使用制度，尚無信息化的手段來保障計量精度的提升。均上所述，油庫儲罐自動計量系統(tǒng)在現(xiàn)場儀表層、現(xiàn)場控制層以及綜合管理層面上均存在改造提升的必要性。

1.2 自動計量系統(tǒng)計量管理提升的目標

計量管理提升最終目標是根據(jù)油庫的實際情況，定制修改儲罐自動計量系統(tǒng)，逐步取消人工檢尺在計量工作中的主導作用，將儲罐自動計量系統(tǒng)真正應用于的生產(chǎn)計量交接之中，以降低計量員在工作中的勞動強度。

1.3 針對3051S壓力變送器的優(yōu)化處理

1.3.1 量程校準

3051S-A1014是ROSEMOUNT公司生產(chǎn)的計量級壓力變送器，精度高達0.02%。按照JJG882—2004壓力變送器檢定規(guī)程的要求檢定。因3 051S-A1 014的精度為0.02%，按照精度三倍傳遞的原則，檢定的活塞浮球壓力計的精度需為十萬分之五?，F(xiàn)場罐區(qū)安裝的壓力變送器使用年限將近10年，需要進行規(guī)程要求的檢定。我們準備將罐區(qū)的壓力變送器分批拆下，送計量系統(tǒng)廠家進行檢定。為了不影響生產(chǎn)，我們擬采購3 015S-A1 014備件2臺，分批換下現(xiàn)場安裝的壓力變送器進行送檢定。

1.3.2 零點校準

檢定后的壓力變送器重新安裝上以后，均需使用ROSEMOUNT475手操器進行零點校準。

1.3.3 阻尼系數(shù)調(diào)整

檢定后的壓力變送器重新安裝上以后，均需使用ROSEMOUNT475手操器進行阻尼系數(shù)調(diào)整，以平滑壓力跳動值，保證質(zhì)量計算的穩(wěn)定度。

1.3.4 安裝基準點的處理

就GB/T 25964—2010《石油和液體石油產(chǎn)品 采用混合式油罐測量系統(tǒng)測量立式圓筒油罐內(nèi)油品體積、密度和質(zhì)量的方法》8.2.2的相關標準來看，把改裝油罐的混合法參考點放在靠近壓力變送器P1的引壓件位置，在油罐外側(cè)做好標記。

如圖1所示，HTMS基準(罐外標記)、手工投尺基準和液位計基準，在本次改造中要做到三基準統(tǒng)一，消除因基準不統(tǒng)一造成的誤差。

圖1 混合法的計量基準示意圖

2 液位計的精度調(diào)試

2.1 液位計的精度周期校準

影響液位計的精度周期主要有兩種原因：第一種原因是有關產(chǎn)生了彈性形變；第二種原因就是有關產(chǎn)生了塑性形變。一旦出現(xiàn)這兩種情況，都需要及時的對液位計進行校準，才能夠保證所測數(shù)據(jù)的精確度。除此之外，液位計使用時間過長或者是使用過程中存在位移問題，也需要重新對液位計進行校準。ENRAF液位計可以使用通訊命令進行精度調(diào)試。這次改造，我們要通過油罐之星計量軟件與混合處理器之間的直通調(diào)試，實現(xiàn)對液位計精度周期校準。

2.2 液位計基準平臺處理

根據(jù)圖1 混合法的計量基準示意圖所示，液位計量標準和手工投尺準要保持一致的，在油罐改裝的過程中，要將這兩個標準聯(lián)系到一起，而且兩個平臺的鋼板高度最好保持相同。

2.3 液位計系統(tǒng)誤差的補償

在測量的過程中，如果可以發(fā)現(xiàn)彈性形的規(guī)律，利用混合處理器可以對測量值進行分段補償。

2.4 混合處理器的計量管理提升

混合處理器是用于石化行業(yè)現(xiàn)場儀表實時采集，并具有強大處理功能的智能化處理器。是我們儲罐自動計量系統(tǒng)中核心計算設備，本次計量管理提升的所有計算升級均需要在混合處理器中進行。以下的方案需要重點研究。

2.5 計量計算方法的調(diào)整

混合處理器所有的計量計算均按照相關國家標準進行，如下標準：

(1)GB/T 21451 《石油和液體石油產(chǎn)品儲罐中液位和溫度自動測量法》。(2)GB/T 18273—2000《石油及液體石油產(chǎn)品—立式罐內(nèi)油量的直接靜態(tài)測量法(HTG質(zhì)量測量法)》。(3)GB/T 25964—2010《石油和液體石油產(chǎn)品 采用混合式油罐測量系統(tǒng)測量立式圓筒油罐內(nèi)油品體積、密度和質(zhì)量的方法》目前混合處理器可以完成油罐的靜壓法和混合法計算，本次計量管理提升中，我們擬在混合處理器中增加多種計算方法，并進行精度實驗，以滿足油庫的計量需求。根據(jù)GB/T 25964—2010《石油和液體石油產(chǎn)品 采用混合式油罐測量系統(tǒng)測量立式圓筒油罐內(nèi)油品體積、密度和質(zhì)量的方法》，混合處理器采用HTMS混合法進行計算時，密度計量的不確定度取決于罐上液位計和壓力變送器的精度，而且受限于罐內(nèi)液位的高度，液位必須大于密度起算高度后，密度計量的不確定度才能達到相應的要求。如上圖1所示，在所以儀表的精度都達到目前國際先進水平的情況下，罐表的不確定度也達到最高的0.1%，現(xiàn)場測量的不確定度達到要求的極值，而且液位保持在2.52 m以上，密度測量的不確定度才能保證0.1%。密度測量不確定度為0.1%難以滿足用戶的計量要求。為了提高密度和質(zhì)量計量的要求，我們打算在計量管理提升中增加自動取樣密度測量設備(據(jù)設備開發(fā)者稱，該設備的密度測量不確定度可以到達0.05%)。如果混合處理器可以從該設備中獲取罐內(nèi)油品每1 m的標準密度，而且密度測量不確定度能夠達到廠家宣稱的0.05%，那么我們在混合處理器中使用該分層密度，可以極大地提高質(zhì)量計量的精度。混合處理器增加設置每米標準密度寄存器、三點取樣或是每米取樣選擇寄存器、以及手工取樣和自動取樣選擇寄存器。通過與油罐之星的通訊，來獲取密度取樣和計算方法，以配合后續(xù)優(yōu)化升級中的計量計算。

2.5.1 手工取樣密度的獲取

如果沒有安裝自動取樣密度測量設備，則通過手工取樣。一般情況下按照《石油液體手工取樣法》標準來取樣，分別取1/6，1/2和5/6三個油樣。當罐內(nèi)油品分層嚴重時，需每米取樣。計量員將取樣密度通過油庫計量集成管理軟件錄入數(shù)據(jù)庫，經(jīng)相關科室審批后，由油罐自動計量軟件自動獲取下傳至混合處理器進行計量計算。

2.5.2 自動取樣密度的獲取

自動取樣密度測量設備每米采樣并獲取樣品標密，混合處理器通過與該自動化設備的通訊，獲取油品每米的樣品標密。

2.5.3 增加與手工計量基本相同的液位法計算體積、質(zhì)量的方法

該計算方法采用手工取樣或自動取樣獲取的標準密度，計量計算過程完全按照GB/T 19779—2005《石油和液體石油產(chǎn)品油量計算靜態(tài)計量》和GB/T 1885—1998《石油計量表》進行。

2.5.4 增加密度混合法計算的方法

這一方式主要是利用樣品的分層密度和液位計計量法、靜壓法計算質(zhì)量來得出最后的體積數(shù)據(jù)，樣品可以利用手工取樣或者是自動取樣的方式獲得。計量計算基本過程按照GB/T 19779— 2005《石油和液體石油產(chǎn)品油量計算靜態(tài)計量》、GB/T 18273—2000《石油及液體石油產(chǎn)品—立式罐內(nèi)油量的直接靜態(tài)測量法(HTG質(zhì)量測量法)》和GB/T 1885—1998《石油計量表》。油品體積計算根據(jù)液位計測量的液位查罐容積表獲得；壓力變送器死區(qū)以下的質(zhì)量按照分層密度的底部密度值進行計算；壓力變送器以上的質(zhì)量計算與密度無關，根據(jù)靜壓法PS/g獲得。

2.5.5 改進當前混合法的方法

如果液位在密度起算高度之上，采用深度濾波方法，濾除壓力跳動和液位波動，平滑壓力采集值和液位計提供的液位值，使測量的油品密度在不動罐時保持標密值平穩(wěn)。平穩(wěn)的標密值和液位值可以獲取相對平穩(wěn)的油品質(zhì)量。如果液位在密度起算高度之下，則采用手工取樣或自動取樣的密度值進行計算。如果密度分層嚴重，則使用每米標密分層計算油品質(zhì)量，從而獲取更高精度的油品質(zhì)量。

3 結(jié)語

在設置油庫自動計量系統(tǒng)管理提升目標的過程中，要注意結(jié)合油庫的實際情況來制定自動計量系統(tǒng)。雖然中國油庫管理當中還存在著一系列問題，例如油罐過為老舊等，但是只要能夠進行分層改造，并且分部分管理實施，建立起完善的管理系統(tǒng)框架，并且及時調(diào)整精確度，就可以確保石油在儲存的過程中不會出現(xiàn)任何問題。