鐵路罐車人工檢尺計量誤差原因分析及對策

喻 映（中國石化塔河煉化有限責任公司，新疆維吾爾自治區 庫車 842000）

本公司鐵路罐車采用人工檢尺計量，在計量監督過程中，采取了計量數據比對的方法。將0#車用柴油火車出廠人工檢尺數據與準確度等級為0.2級的質量流量計進行數據比對。通過比對，發現人工檢尺數據與流量計計量誤差達0.502%。因此，為預防企業效益流失和避免計量糾紛，對鐵路罐車計量誤差原因分析很有必要。表1為2018年4～12月人工檢尺計量與流量計比對數據（部分數據）。

1 鐵路罐車油品計量

國內油品計量是以質量結算，因此涉及到計量數據時通常換算成最終的質量。其中，使用的計量器具和采用的容積表號等存在的偏差會造成罐車油品計量結果誤差。鐵路罐車的靜態計量是在大氣壓下測量油罐內液面高度，罐內油品容積量由測量油品液位高度，并通過罐車容積表號換算所得。基礎數據資料主要有：油罐容積表、油罐檢尺、油品溫度、油品密度。靜態油品計量結算的方式為[1]：

表1 2018年4～12月人工檢尺計量與流量計比對數據Table 1 Comparison data of manual ruler measurement and flowmeter from April to December 2018

式中：

m——結算重量。

ρ20——油品的標準密度。

V20——油品的標準體積。

W——油品的含水率。

Vt——油量的計量體積。

VCF20——體積修正系數。

Vt——鐵路罐車表載容積。

Vj——鐵路罐車表載基礎容積。

K——系數。

b——鐵路罐車容積表后兩位。

本公司出廠油罐車型號主要是G60K、G70K、GQ70，以這3種車型對應的容積表號A442、FG568、KA5245為例，對油品為0#車用柴油的油罐車的油罐檢尺、油品溫度、油品密度的變化量所對應的油品質量差量進行統計，詳見表2。

不同容積表號所計算的量是有差異的，在此僅代表舉例表號的差量變化。由表2可以看出，油罐檢尺、油品溫度、油品密度的變化直接影響油品計量結算量。明確誤差產生的原因，找到解決方法，是保證計量準確性的關鍵。

表2 油尺、溫度、密度變化量對應的質量差量Table 2 Quality difference corresponding to oil dipstick,temperature and density variation

2 鐵路罐車影響計量的原因

2.1 罐車容積表的影響

容積表號是影響罐車計量容量的重要因素，不同類型的罐車對應不同類型的容積表號。鐵路罐車的罐體上會標明容積表號，但目前罐車種類繁多、數量大，時常有罐體上無容積表號、表號打印錯誤或特殊容積表號等情況，無法確定正確的容積表號。一般罐車投入運行后，行車地點不確定，不能完全準時進行周期檢定。有些罐車雖然通過了檢定，但是在投入運營后，由于各種原因，如各種因素造成的罐體損壞變形，呼吸閥不暢，各種緊固件變形使罐體位移，導致罐體實際容積與容積表號不符。由于罐體變形或損壞經過檢修后，未能及時進行容積的復檢和重新編制容積表，而繼續使用原容積表，致使鐵路罐車容積檢定不及時，導致罐車進行油品交接計量時產生誤差。

2.2 鐵路罐車裝油后，罐體發生彈性變形的影響

鐵路罐車裝油后，罐體受壓產生永久變形和彈性變形。在罐車容積檢定中，對永久性變形已修正，但檢定中未考慮由于液體壓強的作用使罐體發生的彈性變形。罐車進油后，罐體發生豎直線減小、橫直線增大的彈性變形，其變形的最大位置在裝液高1/2處。在實際工作中，經對油罐車裝油前后檢油罐總高測量，得到表3的結果（部分數據）。由表3可以看出，裝油前后罐體發生豎直線（2～9）mm的壓縮變形。而在鐵路罐車檢定中，沒有考慮這方面，這就造成用檢尺得到的油高進行體積換算將會造成一定的誤差，從而影響鐵路罐車油品計量的準確性。

3 鐵路罐車油品計量誤差產生的原因

3.1 計量器具造成的誤差

用于油品計量的器具必須經國家法定計量檢定機構檢定合格，并取得在限期范圍內的檢定證書。量油尺檢定周期為半年，密度計、溫度計檢定周期為1年。計量器具誤差原因有：一是測深量油尺，因工藝原因使量油尺在標定時就已產生誤差。量油尺經頻繁使用，造成尺帶刻度模糊不清，尺帶打折變形，尺錘磨損松動等。刻度誤差超過允許范圍，使測量值與實際產生誤差；二是溫度計在檢定或校準時，未給出修正值或出具的修正值不準確，或使用時未正確使用修正值，測量結果就會造成計量誤差；三是對密度計的標定與否將直接影響計量精確度；四是計量器具在制造過程中，因某些客觀因素使所標刻度線達不到所需精度要求。所以必須用實測方法予以修正，而且必須注意要求保留小數的位數，按規定進行數字修約。只有正確使用修正值，才能消除計量器具自身的誤差。

3.2 計量操作造成的誤差

罐車計量執行國家計量標準及儲運操作規程的有關規定，嚴格遵循檢尺、測溫、取樣、測密度的順序操作，但實際操作起來容易產生誤差。

3.2.1 液位測量誤差

油品計量員檢尺操作時，要保證參照點唯一，下尺要穩，讀數要準，速度要快。否則，操作水平不同會使誤差變化很大。輕油類鐵路罐車罐體的材質主要是碳鋼等，其線膨脹系數為1.2×10-5℃-1[1]，即單位體積容器，溫度變化1℃，其容器體積增大或減小0.000012個單位。如上述罐車發生彈性變形，罐車體積的變化會導致罐體結構發生一定變化，從而改變罐車內油品計量高度，使油品體積發生變化，出現計量偏差。檢尺油高與實際油高相差10mm，由此引起的油量相差達0.3%左右，且根據GB/T13894《液位測量法（手工法）》[2]規定，油品液位的穩定時間通常輕質油不少于15min，重質油不少于30min。一般實際工作中，輕質油穩定時間能符合實際，而重質油則很難達到規定。30min內混合于油中的空氣沫得不到完全消失，而引起液面高度的測量誤差。同時，在油品高度計量時，油罐內徑越大，油品數量誤差就越大。

表3 裝油前后檢油罐總高數據表Table 3 Total height of oil tank before and after loading

3.2.2 溫度測量誤差

重質油由于罐內加熱盤管在罐底部，罐內溫度場很不均勻。對于其他輕質石油產品罐，夏季的向陽面和不向陽面因環境溫度相差較大，也將導致油罐的溫度場不均勻。鐵路罐車因其特定罐體，裝油后液位總高不會大于3.0m。根據GB/T8927-2008《石油和液體石油產品溫度測量（手工法）》[3]中規定的不同油深下溫度測量位置和最少數目，油品深度小于3.0m，測溫點數1次，測量中部溫度，但執行GB/T8927溫度測量標準進行測量就會產生誤差。依規定，當運載油品分若干個罐車，所有罐車具有相同標稱容量，全為保溫罐或裸罐時，可隨機選擇至少10%的罐車測溫。而本公司新專線365/366柴油輸油管線從輸油罐到裝油專線東側存在412.13m3左右的管線存油，管線存油的溫度受環境溫度影響會與輸油罐的油品溫度存在差異。對于柴油而言，輸油罐溫度會大于管線存油溫度，且冬季比夏季溫度差距更大。并且，輸油罐內也存在溫度差，導致各油罐車內溫度存在差異，每批次測溫次數不足，所測溫度不具代表性，而測溫時間不足也會使測量值有偏差，使實際油品計量時產生誤差。經測試，鐵路罐車裝油后，對其上、中、下3個部位進行溫度測量，得到表4的數據（部分數據）。由表4可以看出，油罐內液體溫度不均。若所測中部溫度與實際溫度相差3℃，則由此引起的誤差可達0.2%左右。

表4 鐵路罐車裝油后上、中、下部溫度Table 4 Temperature of upper, middle and lower parts of railway tank car after oil loading

3.2.3 密度測量誤差

GB/T4756-1998《石油液體手工取樣法》[4]中，沒有明確液體石油產品測量密度時密度分層的問題。按規定，鐵路罐車采中部樣，一組油罐車，除首車、尾車必采外，其他罐車進行隨機取樣。盡管各專用線鶴位數不一，在理論上同批次的密度相差不大，但實際不同罐車的石油產品密度是不同的。由于同一種油品的密度不是一定的，如同樣是0#車用柴油（Ⅵ），其密度可能是830.0kg/m3~860.0kg/m3左右不等。在同一個儲油罐中，如密度出現分層現象，即密度小的油在上層，密度大的油在下層。因本公司成品油罐進出口均在油罐底部，并且罐內進出口無彎曲管，所以輸油罐出現分層現象時，發油時先裝的火車罐油品密度偏大，后裝的火車罐油品密度偏小。如付油罐中油品平均密度與收油方收到油品密度相差5kg/m3，可引起計量誤差達0.6%。由于輸油罐密度分層，決定了同一批次的鐵路罐車油品密度必然不同，如罐車取樣樣品不具代表性就會造成密度測量誤差。

3.2.4 人員誤差

計量人員因主觀因素和操作技術造成的誤差為人員誤差。具體表現為測量者受個人分辨能力的約束，或疲勞工作引起的視覺器官的生理變化，以及固有習慣造成的讀數誤差。如在量油高時，按要求，尺錘一觸及罐底立即提起。但每個計量員的感覺不一樣，因此出現了人員誤差。再比如，在讀取密度時，由于觀察角度不同也能造成人員誤差。此外，不按照規定進行計量器具誤差修正，偏離檢尺口計量，測溫、采樣位置不對等也會造成人員誤差。

4 減少鐵路罐車計量誤差的對策

針對鐵路罐車計量誤差產生的原因，提出以下措施：

1）鐵路罐車檢定周期到送檢后，應及時更新其檢定數據，更新容積表號。加強鐵路罐車容積計量軟件的管理，及時聯系國家鐵路罐車容積檢定站進行鐵路罐車計量軟件更新升級，以保證鐵路罐車容積計算正確。

2）嚴格計量器具的周期檢定管理，把準確的計量標準傳遞到工作計量器具。加強日常檢查，定期進行計量器具的期間核查，確保在兩次相鄰檢定或校準之間的計量器具保持其原有狀態；發現器具損壞、失準后，及時更換送檢。

3）逐車對鐵路罐車進行溫度測量、密度測定，減少鐵路罐車因溫度不均、密度分層帶來的誤差。

4）對計量人員進行計量理論培訓，學習油品計量基礎知識，以及相關的國家計量標準、規程；理論聯系實際，進行計量技術比武、知識競賽等活動，提高計量操作水平與素質，消除和減少任何人為因素造成的誤差；加強計量監督，嚴格執行復核制度。

5）隨著高精度質量流量計和軌道衡的深入使用，改進計量交接的方式方法勢在必行。成品油交接應逐步從人工檢尺的靜態計量向動態軌道衡和質量流量計發展，實現逐車測量，電子結算。目前的大鶴管液下密閉定量裝車不但降低了輕油裝車損耗，更能減少油面靜電電位，同時能進行油氣回收，最大限度地減少能源浪費以及環境污染。同時，為保證雙方利益，減少計量糾紛，提高計量準確度，進行大鶴管液下密閉定量裝車改造很有必要。

5 小結

鐵路罐車在鐵路運輸車輛中既屬于專用車輛，也是計量器具。在石油產品計量交接中，無論采用靜態計量還是動態計量的方式，作為一種計量器具，其自身和使用的過程中都必然產生各類誤差。人員的操作和管理水平的不同等，存在著許多影響計量器具準確度的內外因素。本文通過實踐工作，了解和研究鐵路罐車人工檢尺產生計量誤差的原因，對其進行認真分析，采取有效措施，盡量降低和減小誤差。提高了計量的準確度，減少計量糾紛，保證貿易雙方的利益。