新型油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)用過程中的問題

歐才能

摘要：隨著對傳統(tǒng)油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的應(yīng)用探索，逐步認(rèn)識到自動(dòng)液位計(jì)法（ATG）、靜壓法（HTG）和混合法（HTMS）等傳統(tǒng)測量方法的使用局限性。2019年中國石化銷售公司建立《油庫自動(dòng)計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從技術(shù)規(guī)范角度對油品銷售企業(yè)油庫自動(dòng)計(jì)量工作提出管理要求和技術(shù)指標(biāo)，并在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的庫存管理推廣。本文將分享公司在推廣安裝油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)過程中，從硬件安裝，到系統(tǒng)數(shù)據(jù)調(diào)試，最后納入公司日常管理全過程中的操作經(jīng)驗(yàn)及問題，旨在幫助大家快速開展對油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的推廣與使用，減輕一線計(jì)量員的工作負(fù)擔(dān)，提高計(jì)量管理的自動(dòng)化與信息化進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng);安裝;操作經(jīng)驗(yàn);推廣

1 對新型油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的認(rèn)識過程

1.1 油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的定義為：在立式金屬油罐上，通過自動(dòng)測量設(shè)備進(jìn)行儲罐內(nèi)油品物理參數(shù)的自動(dòng)采集，經(jīng)處理器和后臺軟件數(shù)據(jù)處理，給出儲罐內(nèi)油品液位、平均溫度、平均密度以及質(zhì)量和體積數(shù)據(jù)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)儲罐內(nèi)油品計(jì)量參數(shù)自動(dòng)測量、數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸、數(shù)據(jù)信息綜合處理的自動(dòng)操作和信息管理的系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)測量方法包括液位計(jì)法（ATG）、靜壓法（HTG）和混合法（HTMS），往常石油化工行業(yè)多采用混合式油罐計(jì)量方式。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于壓力傳感器的零點(diǎn)漂移、儲罐的罐底及罐頂變形、浮力方式測量油水界面誤差大、罐底雜質(zhì)粘連浮子影響測量液位、定點(diǎn)的壓力傳感器推算密度，無法判斷油品分層情況（導(dǎo)致密度測量偏差大）等諸多因素，導(dǎo)致該系統(tǒng)結(jié)果無法滿足庫存管理計(jì)量和油品貿(mào)易交接要求。因此前期的油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)基本只用于安全管理及數(shù)據(jù)監(jiān)控，系統(tǒng)投用后不能完全替代人工檢罐計(jì)量;增加了設(shè)備的投用成本，未能達(dá)到預(yù)期的使用效果，反而增加了設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作及相關(guān)的費(fèi)用成本。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高精度諧振伺服密度計(jì)逐步推廣，油品密度實(shí)現(xiàn)在線多點(diǎn)測量、油水界面測量原理改變，逐步突破傳統(tǒng)油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)測量的弊端。相較于人工計(jì)量的工作繁復(fù)，自動(dòng)計(jì)量取代人工計(jì)量工作，新型油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的更替成為必然。新型計(jì)量儀可全面實(shí)現(xiàn)模擬人工測量，單臺設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)儲罐內(nèi)液位、密度、溫度、油水界面、儲罐變形的精確測量，如下圖1所示。同時(shí)，內(nèi)置石油標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量表，可直接計(jì)算出油品的重量、體積、水體積、標(biāo)準(zhǔn)密度等數(shù)據(jù)。該設(shè)備可以完全取代人工計(jì)量，是各級部門對油庫進(jìn)行油品數(shù)量管理及遠(yuǎn)程監(jiān)控的有效手段，是儲罐計(jì)量行業(yè)的革命性產(chǎn)品。

1.2 新型油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要點(diǎn)

油罐自動(dòng)系統(tǒng)模擬人工計(jì)量，主要完成對油水總高、水高、溫度、密度的測量工作，計(jì)量儀的主體結(jié)構(gòu)包括液位儀表頭及電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分、測量鋼絲、測量浮子，如下圖2所示：

（1）液位測量原理：采用高精度伺服原理，通過測量實(shí)高方式對罐底罐頂移位進(jìn)行補(bǔ)償，專利浮子三角支架設(shè)計(jì)防止浮子粘連雜質(zhì)，同時(shí)利用補(bǔ)償算法將雜質(zhì)誤差浮力影響到最小，使用過程中自動(dòng)修正液位，解決了大罐計(jì)量需人工干預(yù)修正的難題，長期使用無需維護(hù)和干預(yù)，實(shí)現(xiàn)液位的高精度測量。

（2）水位測量原理：原有浮力測量原理會受到罐底雜質(zhì)及乳化層的影響，測量結(jié)果不穩(wěn)定，浮子采用獨(dú)有的專利技術(shù)，利用分析油水的電導(dǎo)率，不受其它因素干擾，精度更高。

（3）密度測量原理：采用國際上最先進(jìn)的小型諧振筒原理，研究表明液體密度與諧振筒頻率呈函數(shù)線性相關(guān)，如圖3所示。通過測量諧振筒的諧振頻率來推算液體密度，并與伺服液位計(jì)的完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)密度測量，減少因密度分層造成的計(jì)量誤差。

（4）溫度測量原理：浮子內(nèi)集成成熟的溫度傳感器和采集電路，測量密度同時(shí)，采集溫度，消除使用多點(diǎn)溫度導(dǎo)致的溫度與密度點(diǎn)不同步的問題。

（5）自動(dòng)運(yùn)算系統(tǒng)集成：設(shè)備內(nèi)置石油計(jì)量表，根據(jù)已有的高精度數(shù)據(jù)及油罐容積表自動(dòng)計(jì)算出油品體積、水體積、油品重量、VCF、標(biāo)準(zhǔn)密度、進(jìn)出油流速等常用參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對人工計(jì)量的模擬。同時(shí)集成化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集及存儲分析利用，可通過在后期對長期數(shù)據(jù)積累，實(shí)現(xiàn)計(jì)量風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)評估，提高油庫計(jì)量管理水平。

2 新型油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)比對分析及投用

2.1 液位比對超差

設(shè)備投用初期，在廠家的現(xiàn)場帶領(lǐng)和指導(dǎo)下，油水總高及水位比對測量均能滿足液位誤差要求，但后期廠家離開后，液位比對誤差逐步變得不穩(wěn)定，在計(jì)量操作無誤的情況下，也一直出現(xiàn)超差的情況。

經(jīng)調(diào)查認(rèn)定，一是現(xiàn)場量油尺由于使用頻次增加，尺帶不少部位出現(xiàn)明顯的折痕，增大測量誤差;二是現(xiàn)場計(jì)量員測水一般使用量油尺的尺砣涂試水膏進(jìn)行顯色反應(yīng)測水，排查發(fā)現(xiàn)該尺砣與量油尺連接處存到較大的松動(dòng)，約產(chǎn)生2-3mm的間隙，導(dǎo)致量油尺拉長，增大測量誤差;三是試水膏質(zhì)量不佳。在提起尺砣后，發(fā)現(xiàn)試水膏存在“消融”的現(xiàn)象，無明顯的顯色條痕，導(dǎo)致測量水位存在誤差。四是不同液位高度時(shí)，設(shè)備與人工比對誤差不同，初步懷疑判斷為鋼體結(jié)構(gòu)不牢固，當(dāng)油重不同，導(dǎo)致油罐變形程度不一樣。這種情況需要對不同液位高度積累數(shù)據(jù)，以人工計(jì)量數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，對自動(dòng)計(jì)量儀進(jìn)行每米分段誤差修正。

2.2 溫度、密度比對超差

根據(jù)GB/T8927《石油和液體石油產(chǎn)品溫度測量---手工法》、GB/T4756《石油液體手工取樣法》，立式油罐溫度及密度的測量要求，油高3m以下，在油品中部測一點(diǎn);油高3～4.5m，在油品深度的5/6、1/6處，按照測下、上部順序，取兩點(diǎn)的算術(shù)平均值作為油品的溫度;油高4.5m以上，在油品深度的5/6、1/2、1/6處，按照測下、中、上順序，取三點(diǎn)的算術(shù)平均值作為油品的溫度，所有部位均精確至分米。在比對過程中，存在某個(gè)部位的設(shè)備和人工比對數(shù)據(jù)一致，但其它部位并不一致的情況。經(jīng)核實(shí)該情況主要由于油品油源情況復(fù)雜，油品溫度密度分層較為嚴(yán)重，應(yīng)進(jìn)行定點(diǎn)復(fù)測，通過密度復(fù)測數(shù)據(jù)分析判定，可認(rèn)為該設(shè)備測量密度符合要求。主要原因是按比對要求手工測量點(diǎn)應(yīng)與自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)測量點(diǎn)位置保持同一液位高度水平區(qū)間（20cm以內(nèi)），但手工測量部位與設(shè)備測量位置仍有差異，再加上便攜式手持密度計(jì)與油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)設(shè)備均存在設(shè)備誤差，因此會導(dǎo)致當(dāng)油品分層時(shí)，溫度、密度比對超差。此時(shí)只需要選取特定的不分層部分，復(fù)測溫度、密度差異在允差范圍內(nèi)，即可證明設(shè)備可滿足溫度、密度測量要求。

2.3 升降過程中卡浮子

在設(shè)備調(diào)試期初，部分油罐的附件會出現(xiàn)卡浮子的現(xiàn)象，提升浮子過程中張力過大，最終導(dǎo)致設(shè)備故障報(bào)警，甚至浮子掉落罐內(nèi)。

現(xiàn)象1：部分內(nèi)浮盤頂罐，無導(dǎo)向管，浮盤下尺處屬于“十”字型開孔，浮子屬于較輕的部件，難以突破浮盤開孔，甚至刺在浮盤上，導(dǎo)致無法下降測量，系統(tǒng)誤判為浮子已經(jīng)觸到罐底。因此這類浮盤需要進(jìn)行擴(kuò)孔切割，保證浮盤在上升下降過程中均不會卡阻浮子，影響測量。

現(xiàn)象2：油罐導(dǎo)向管安裝垂直度不夠，當(dāng)管線底部邊沿存在凸起的不規(guī)則焊渣，容易掛住浮子，張力過大，導(dǎo)致浮子無法正常提拉。針對該情況，盡量將設(shè)備往另一個(gè)方向移，拉大浮子與焊渣的距離，盡量讓浮子在導(dǎo)向管里居中升降，滿足現(xiàn)階段測量需求;當(dāng)后期油罐清罐大修時(shí)，再對油罐導(dǎo)向管下部進(jìn)行打磨處理，徹底解決問題。

2.4 設(shè)備防水工作要求高

該套油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)在罐底處配置罐前顯示器，方便計(jì)量員量油時(shí)操作，但設(shè)備增加的同時(shí)，進(jìn)水的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增加了。公司油庫均處于廣東、廣西沿海地帶，降雨較多，濕度大，雨水及冷凝水均可能從罐頂，通過電纜管路向罐前顯示器、集線箱倒灌，從而產(chǎn)生設(shè)備進(jìn)水的情況，最后設(shè)備測量數(shù)據(jù)傳送失敗，甚至導(dǎo)致設(shè)備短接燒毀。

因此，建議一是從罐頂上下來的穿線管先進(jìn)入地下，用大一號的管子保護(hù)，然后再出地面，接接線箱或儀表下口。二是防爆接線箱（盒）、過線盒、儀表未使用的進(jìn)線口，要求用金屬絲堵纏生料帶堵死。不許使用塑料堵頭。三是防爆軟管、防爆接線箱所帶的橡膠圈、橡膠墊，不許丟棄，必須按規(guī)定安裝，確保防水工作要做足。

3 結(jié)語

綜上所述，以上為公司對油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的試用、安裝及調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的積累，目前正在往繼續(xù)深度挖掘油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用管理的路上進(jìn)行探索。目前在用的新型油罐自動(dòng)計(jì)量基本達(dá)到庫存管理的目標(biāo)要求，據(jù)統(tǒng)計(jì)公司2019年自備庫共上罐計(jì)量約1.53萬次，每天需要5.5小時(shí)開展現(xiàn)場計(jì)量工作，投用油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)后，每月僅庫存盤點(diǎn)時(shí)進(jìn)行一次設(shè)備比對測量。自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的順利建成，既提高了計(jì)量工作的科學(xué)性，更降低了人工操作的頻次，為基層實(shí)現(xiàn)了真正的減負(fù)，最大限度地減輕基層計(jì)量員的工作，有效提升了庫存管理的自動(dòng)化。

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