液化天然氣（LNG）儲(chǔ)罐容量的測(cè)量與計(jì)算處理方法

彭元博 王子正 曹哲

【摘要】 依據(jù)現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范，本文論述了LNG儲(chǔ)罐的測(cè)量與計(jì)算處理過(guò)程中有關(guān)溫度修正的技術(shù)盲點(diǎn)，同時(shí)指出了在罐容量測(cè)量方面所需要的溫度修正方法，為實(shí)際工作起到指導(dǎo)借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】 LNG;低溫;溫度修正

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.03.011

Abstract： This paper discusses the technical blind spot of thermal correction in the process of measuring and calculating for LNG tanks according to the current technical specifications. Meanwhile，it points out the method of thermal correction in terms of tank capacity measurement，which can be used as a reference for practical work.

Key words： LNG;low-temperature;thermal correction

近年來(lái)，中國(guó)天然氣的進(jìn)口數(shù)量整體呈上升趨勢(shì)。2018年1～11月，中國(guó)天然氣進(jìn)口量為8119萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)33.8%。LNG（液化天然氣，Liquefied Natural Gas）儲(chǔ)罐是接收站的核心存儲(chǔ)容器，其存儲(chǔ)容積的精確標(biāo)定對(duì)將來(lái)明確進(jìn)/出貨量，計(jì)算接收站庫(kù)存等有重要意義。若測(cè)量尺寸不準(zhǔn)確，會(huì)產(chǎn)生計(jì)量誤差，使產(chǎn)品買賣雙方的經(jīng)濟(jì)利益受到影響。由于LNG儲(chǔ)罐的建造和使用與石化行業(yè)常規(guī)的立式金屬罐既有相同之處，又存在明顯的差異，本文就LNG儲(chǔ)罐容量測(cè)量的特點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)。

1 理論依據(jù)

GB/T 24962-2010《冷凍烴類流體 靜態(tài)測(cè)量 計(jì)算方法》指出，雖然計(jì)算靜態(tài)冷凍輕烴流體量與計(jì)算在環(huán)境溫度下的石油產(chǎn)品油量的原理基本相似，但由于冷凍輕烴的低溫和物理性質(zhì)導(dǎo)致了一些差異。LNG的商品量測(cè)量計(jì)算如下：

液體在溫度t的體積的計(jì)算依據(jù)來(lái)源于GB/T 19779-2005《石油和液體石油產(chǎn)品油量計(jì)算 靜態(tài)計(jì)量》。其中，罐壁溫度修正系數(shù)為：

GB/T 19779-2005附錄C中指出，檢尺口高度的溫度修正方法，并同時(shí)說(shuō)明油罐容積表上給出的是標(biāo)定溫度下的固定高度（包括檢尺口高度和罐壁高度），高度部分修正系數(shù)F為：

由上述兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中的適用范圍可以得出這樣的結(jié)論：LNG的計(jì)量是在低溫條件下進(jìn)行，應(yīng)對(duì)儲(chǔ)罐的橫截面積和高度分別進(jìn)行溫度修正。而橫截面積和高度（包括檢尺口高度和罐壁高度）的數(shù)據(jù)來(lái)源是罐的容量表。

按照J(rèn)JG 168-2005《立式金屬罐容量》檢定規(guī)程中的光學(xué)垂線法，其橫截面積測(cè)量處理過(guò)程如下：通過(guò)鋼卷尺直接測(cè)量基圓的周長(zhǎng)而得出基圓的直徑，使用光學(xué)垂準(zhǔn)線法測(cè)量各個(gè)圈板與基圓的徑向偏差，間接得到各個(gè)圈板的直徑，將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度和拉力修正后，得到該罐在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的圓周。當(dāng)罐的材質(zhì)不是碳鋼時(shí)：

內(nèi)測(cè)時(shí)需將圓周進(jìn)行拉力修正后計(jì)算。罐壁圈板高度的測(cè)量方法與圓周的測(cè)量原理相同，同樣采用鋼卷尺或鋼直尺直接測(cè)量各個(gè)圈板累加而得到。

通過(guò)上述技術(shù)規(guī)范可以得出：按照GB/T 24962-2010要求，計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)應(yīng)出具低溫范圍的LNG計(jì)量罐容量表;按照J(rèn)JG 168-2005要求，應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)條件下的20 ℃度替換為-163 ℃，分別對(duì)罐的圓周和高度進(jìn)行溫度修正后出具容量表;按照GB/T 19779-2005，使用部門對(duì)檢尺口高度進(jìn)行溫度修正，以及溫度偏離容量表提供的使用溫度時(shí)的罐壁溫度修正。

2 測(cè)量和計(jì)算處理過(guò)程

2.1 LNG儲(chǔ)罐的測(cè)量

LNG儲(chǔ)罐的材質(zhì)通常為304L不銹鋼、9Ni鋼或36NiFe合金鋼，本文以中石化公司某16萬(wàn)立方米LNG接收罐，材質(zhì)為304L不銹鋼為例，為簡(jiǎn)化計(jì)算，數(shù)據(jù)取基圓和總高，不計(jì)算罐底、附件和各個(gè)圈板的徑向偏差值，只計(jì)算圓筒部分容量。測(cè)量基本信息數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

2.2 計(jì)算處理的溫度修正

查詢鎳發(fā)展學(xué)會(huì)的文件，得到304L不銹鋼典型線膨脹系數(shù)為：

因?yàn)闇y(cè)量圓周的鋼卷尺與儲(chǔ)罐材質(zhì)的差別，需要將罐的圓周修正到鋼卷尺在檢定標(biāo)準(zhǔn)狀況下的值，即20 ℃。

則20 ℃下的罐的內(nèi)圓周為：

而-163 ℃下的罐的內(nèi)圓周為：

因?yàn)樵贘JG 168-2005《立式金屬罐容量》檢定規(guī)程中，罐的使用是在常溫狀態(tài)下，對(duì)于罐的總高不需要進(jìn)行修正，而LNG罐是在低溫下使用，則必須進(jìn)行在使用溫度下的修正。

按照上述處理過(guò)程，分別計(jì)算出20 ℃和-163 ℃下的容量（見(jiàn)表2）。在-163 ℃下，標(biāo)稱16萬(wàn)立方米，實(shí)際容量為18萬(wàn)立方米的罐總?cè)萘亢涂偢叨缺?0 ℃下分別減小了1250.5 m3和83 mm。

3 結(jié)論

隨著LNG貿(mào)易的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)LNG的材料生產(chǎn)研究也有了較大的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)已有多個(gè)廠家目前能夠生產(chǎn)出9Ni鋼等較低成本的LNG罐用鋼，但也產(chǎn)生了相關(guān)行業(yè)發(fā)展滯后的矛盾。本文所引用的304L低溫不銹鋼的線膨脹系數(shù)的數(shù)據(jù)，是采用了Nickel Development Institute（鎳發(fā)展學(xué)會(huì)）于2001年發(fā)表的，由此可見(jiàn)，在計(jì)量領(lǐng)域有了良好的基礎(chǔ)研究才能更好的服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 冷凍烴類流體 靜態(tài)測(cè)量 計(jì)算方法：GB/T 24962-2010[S].

[2] 石油和液體石油產(chǎn)品油量計(jì)算 靜態(tài)計(jì)量：GB/T 19779-2005[S].

[3] 立式金屬罐容量：JJG 168-2005[S].