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 油庫自動計量系統的基本情況

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

油庫的儲罐多為老舊油罐，其自動計量系統的計量精度并不盡如人意。經分析原因如下：(1)自動計量系統的測量儀表基準點與手動投尺基準點不統一；(2)壓力變送器和溫度傳感器無法現場檢定，發生零點漂移后影響系統精度；(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)自動計量系統的計算方法采用傳統的HTMS混合法進行計算，沒有根據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在現場儀表層、現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 自動計量系統計量管理提升的目標

計量管理提升最終目標是根據油庫的實際情況，定制修改儲罐自動計量系統，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真正應用于的生產計量交接之中，以降低計量員在工作中的勞動強度。

1.3 針對3051S壓力變送器的優化處理

1.3.1 量程校準

3051S-A1014是ROSEMOUNT公司生產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。現場罐區安裝的壓力變送器使用年限將近10年，需要進行規程要求的檢定。我們準備將罐區的壓力變送器分批拆下，送計量系統廠家進行檢定。為了不影響生產，我們擬采購3 015S-A1 014備件2臺，分批換下現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 阻尼系數調整

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調整，以平滑壓力跳動值，保證質量計算的穩定度。

1.3.4 安裝基準點的處理

就GB/T 25964—2010《石油和液體石油產品 采用混合式油罐測量系統測量立式圓筒油罐內油品體積、密度和質量的方法》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一，消除因基準不統一造成的誤差。

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生了彈性形變；第二種原因就是有關產生了塑性形變。一旦出現這兩種情況，都需要及時的對液位計進行校準，才能夠保證所測數據的精確度。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試，實現對液位計精度周期校準。

2.2 液位計基準平臺處理

根據圖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 液位計系統誤差的補償

在測量的過程中，如果可以發現彈性形的規律，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現場儀表實時采集，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《石油及液體石油產品—立式罐內油量的直接靜態測量法(HTG質量測量法)》。(3)GB/T 25964—2010《石油和液體石油產品 采用混合式油罐測量系統測量立式圓筒油罐內油品體積、密度和質量的方法》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GB/T 25964—2010《石油和液體石油產品 采用混合式油罐測量系統測量立式圓筒油罐內油品體積、密度和質量的方法》，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(據設備開發者稱，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，以配合后續優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據庫，經相關科室審批后，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《石油和液體石油產品油量計算靜態計量》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、靜壓法計算質量來得出最后的體積數據，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《石油和液體石油產品油量計算靜態計量》、GB/T 18273—2000《石油及液體石油產品—立式罐內油量的直接靜態測量法(HTG質量測量法)》和GB/T 1885—1998《石油計量表》。油品體積計算根據液位計測量的液位查罐容積表獲得；壓力變送器死區以下的質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量計算與密度無關，根據靜壓法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。平穩的標密值和液位值可以獲取相對平穩的油品質量。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量，從而獲取更高精度的油品質量。

3 結語

在設置油庫自動計量系統管理提升目標的過程中，要注意結合油庫的實際情況來制定自動計量系統。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框架，并且及時調整精確度，就可以確保石油在儲存的過程中不會出現任何問題。