液化石油氣儲罐罐存計量誤差產生的原因及解決

摘 要：本文分析了液化氣儲罐罐存計量在使用玻璃液位計或磁翻板液位計情況下誤差產生的原因，并提出解決措施。

關鍵詞：液化氣；儲罐；計量；誤差

引言

準確計量液化石油氣儲罐中的存量對于液化氣儲運企業來說是及其重要的。目前，存量較大的液化氣經營單位儲罐多采用球形儲罐，計量球形儲罐中液化氣存量是依照儲罐上的玻璃板液位計或磁翻板液位計的液位，再查出對應液位下的液化氣儲量。然而，在實踐中，我們發現這種計量方式經常造成很大的誤差，以我公司為例，我公司是一家液化氣儲運企業，每天進出液化氣量約在數百噸，每個1000m3球形儲罐以查看液位對應儲量，誤差往往可達±20噸甚至更高，因此了解液化石油氣儲罐存量計量誤差產生的原因并加以對治，對于液化氣儲運企業生產運營是十分必要的。

1 誤差產生的原因

1.1 液位計與罐體內液體受環境溫度的影響的不一致性導致的誤差

玻璃板液位計或磁翻板液位計是采用U形管的原理，副管與罐體上下聯通，理論上副管內液體與罐體內液體應始終保持在同一高度的，因此副管內液體高度即可指示罐體內液體高度。然而在現實當中，由于副管一般為直徑小于10cm的細管，而罐體為直徑數米到十幾米的球罐或臥罐，二者相差極大，這就造成罐體和副管內，單位體積液體受外界環境溫度、光照等影響是完全不同的。由于罐體和副管金屬材質上等各方面是基本相同的，因此根據熱傳導原理，受熱面積就是影響液體溫度的主要因素，我們可以簡單地將罐體和副管內單位體積液體受熱（或冷）能量的多少看做與其占有的受熱（或冷）面積成正比。即：

ΔE罐=k· S罐/V罐

ΔE管=k· S管/V管

ΔE罐-罐體內液體受熱量；ΔE管-副管內液體受熱量；K-系數；S罐-罐內盛裝液體的罐壁面積；V罐-罐內液體體積；S管-副管內盛裝液體的管壁面積；V管-副管內液體體積

以1000m3（直徑D=12.3m）球罐和10cm副管為例，假定液體充裝容器的一半，則

ΔE罐=k·S罐/V罐=k·（4π（12.3/2/2/2）/（4/3π（12.3/2）3/2）=k·0.487

ΔE管=k·S管/V管=k·（π0.1·（12.3/2）/（π（0.1/2）2·（12.3/2）=k·245

由此可見，在環境溫度與儲罐內液體溫度存在差距時，副管內單位體積液體受熱（冷）與罐體內單位體積受熱（冷）相差約為500倍。受熱不同進而造成了副管內與儲罐內液體溫度的不同，由于液體溫度直接影響液體的密度，這就造成了副管內液體與儲罐內液體的高度差。從而造成了讀數誤差。進而可根據密度差大體測算，在因環境溫度造成液位計副管內液體溫度與罐內液體溫度相差10℃時，一個1000m3液化氣球罐讀數誤差可達10噸以上，在副管內溫度較高時，讀數偏大，副管溫度較低時，讀數偏小。這一結論與我們實際觀察到的情況是一致的。

1.2 冷凝析出的水造成的假液位

液化氣的生產過程中一般都會有飽和水蒸氣，因此液化氣生產企業在液化氣出廠前必須脫水，將水分全部去除。然而，水在液化氣中的溶解性是隨著溫度的變化而變化的，因此，當出廠后的液化氣所處環境溫度低于脫水時的溫度時，就仍會有水從液化氣中析出。

北方在冬季時，儲罐所處的環境溫度可達零 -20～-30℃，遠低于液化氣出廠脫水溫度，存儲液化氣的儲罐就會有水析出，沉積于儲罐底部，因此，冬季北方液化氣存儲企業定時排污（即打開儲罐最低處的閥門排水）是一項日常工作。

由于儲罐液位計與儲罐是以U型管原理相連，液位計副管下部與儲罐最低處相連，上部與氣相相連，這一結構就會造成當儲罐底部有積水時，液位計副管與儲罐底部就會發生液化氣和罐底的水之間交互滲透，造成冷凝水倒流至液位計副管內，從而造成液位計副管內很大一部分為水。由于水的密度遠高于液化氣的密度，副管壓力與儲罐壓力平衡時，副管內的液位就會低于儲罐內的液化氣的液位，從而造成了假液位。這種情況出現時往往造成誤差比較大，1000m3球罐出現這種情況時，有時液位誤差可達1m以上。

2 解決罐存誤差的措施

通過實際觀察，這種方法對于夏季計量校正比較實用，但冬季仍有較大誤差。

2.2 對于冷凝析出的水造成的假液位，可通過在副管底部加裝排污閥門，定時排水加以解決。副管底部排出水后，液位計液位會緩慢上升到正確位置。

2.3 通過新型液位計直接測量罐體內液位高度

雷達液位計、超生波液位計等可直接測量罐內液體的液位，消除U型連通管造成的誤差，相對來說更為準確，但對于液化氣儲罐液位的測量以及使用效果，尚未見到相關的報道。個別使用雷達液位計的單位據反映效果也不很理想。

據報道，一種新型的外測液位儀對于儲罐內的液化氣測量有較好的使用效果，外測液位計有別于其他液位計，其最大的特點就是不用在容器上開孔，在容器外部就能直接測出其中液體液面的高度。其原理它是利用對人體無害的微振動原理，在容器壁外側液面以下部位連續測出液面的精確高度，而完全不接觸容器內的液體和氣體，當外測液位儀的測量頭檢測到容器壁上的微小機械振動（它由液體振動特性和容器振動特性決定）后，外測液位儀會把這些信息經過專用算法分析，判別、剔除與液位變化無關的虛假波形，提取出其液位特征量，從而計算出液面的高度。