食用油計量差異分析

胡鉑，范立鵬，謝衛(wèi)東

（1.天津市北辰區(qū)計量檢定所，天津300000；2.中紡油脂（天津）有限公司，天津300461）

食用油計量差異分析

胡鉑1，范立鵬2，謝衛(wèi)東2

（1.天津市北辰區(qū)計量檢定所，天津300000；2.中紡油脂（天津）有限公司，天津300461）

岸罐和船艙是食用油液貨貿(mào)易交接最常用的計量容器，在實際使用這些容器計量交接油品時，測量的誤差不可避免，同時大容量修正，計算步驟繁瑣，各個環(huán)節(jié)都容易引入誤差，如果不從細(xì)節(jié)上控制，最終累加起來誤差會比較大，使計量結(jié)果產(chǎn)生大的差異，甚至造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。從食用油容量計量計算入手，分析各個環(huán)節(jié)誤差產(chǎn)生的原因。

容量計量方法；食用油計量；計量差異

液體貨物通過容積和密度，可以計算出商業(yè)質(zhì)量。根據(jù)需求的不同，質(zhì)量計算的方式也不同。在此，我們采用國內(nèi)港口比較通用的質(zhì)量計算方法，來分析影響油品差異的原因。液油在空氣中質(zhì)量M[1]計算如下

式中：dt油為液油在溫度t時的實際密度，（kg/ dm3）；d20為液油在20℃時的標(biāo)準(zhǔn)密度，（kg/dm3）；t油為罐內(nèi)液體溫度，℃；γ為油脂溫度每差1℃的密度平均補(bǔ)正數(shù)，（豆油、棕櫚油、葵花油為0.000 64[2]kg/dm3/℃）；Vt為岸罐液油在實測溫度下的計算體積，kL；V表為容量表示值，kL；V靜修為岸罐液油對應(yīng)的靜壓力修正值，kL；α為罐壁材質(zhì)線膨脹系數(shù)，對于低碳鋼取α= 0.000 012，（1/℃）；M為油液在空氣中質(zhì)量，MT；0.001 1為空氣浮力修正系數(shù)。

通過計算公式（1）（2）（3）我們可以看出，要計算液油的準(zhǔn)確數(shù)量，就必須有準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)密度d20，油品溫度t油和計算體積Vt，即油品數(shù)量的差異取決于油品密度、溫度、容量。接下來，我們將依次從這三個方面進(jìn)行分析。

1 密度對計量數(shù)量的影響

密度是物質(zhì)的理化性質(zhì)，油脂也不例外。對于容量計量，密度的準(zhǔn)確性直接影響了最終質(zhì)量的計算，在此我們重點討論空間位置和時間上的變化造成測量本身和裝置的變化而產(chǎn)生的誤差。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5524—2008《動植物油脂扦樣》取樣，使用密度儀測量測量出數(shù)據(jù)。產(chǎn)生差異的環(huán)節(jié)主要有三個方面，即樣品代表性問題、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一及儀器操作誤差等。

1.1 樣品代表性差異的影響

食用油粘度大，流動性差，成分多樣，在容器內(nèi)很難保持完全穩(wěn)定均一，再加上時間、空間的變化，導(dǎo)致容器內(nèi)液體橫向、縱向分布情況復(fù)雜，輕質(zhì)油和重質(zhì)油分層，低熔點油品結(jié)晶等，都使取樣樣品代表性大大下降，尤其是棕櫚油因低溫凝固后，差異很大，見表1。

表1 油品分布不均測量密度的變化Table1 Measuring changes in density of the uneven distribution of oil

一般視初裝時液體均勻，樣品代表性好，密度測量準(zhǔn)確。秋冬季氣溫低，棕櫚油在罐內(nèi)部分結(jié)晶，在僅限的取樣位置難以取到代表性好的樣品，造成密度差異。差異分析大部分原因都是因為罐內(nèi)有大量的結(jié)晶樣品代表性差造成。解決此類問題，一般可通過計量數(shù)據(jù)與初裝數(shù)量的差異進(jìn)行比較，打開罐周圍光孔、備用小孔測量，檢查罐內(nèi)油脂倉儲狀態(tài)。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)不一致產(chǎn)生的差異

標(biāo)準(zhǔn)不一致產(chǎn)生的差異主要體現(xiàn)在國內(nèi)和國外油品交接時候。不同國家在溫度修正計算時采用的修正、換算系數(shù)不一致，表現(xiàn)在γ取值的差異，即各國采用的油品密度溫度系數(shù)不一致，見表2。

表2 不同國家采用的密度修正Table2 Density correction in different Country

表2中可見，一般大豆原油、葵花籽原油和我國采用20℃標(biāo)準(zhǔn)密度的計算方式，但采用的修正系數(shù)還是不一樣；棕櫚油進(jìn)口油脂計算使用密度表計算，而且修正系數(shù)不固定，修正系數(shù)采取從0.000 5～0.000 7都有，在此我們截取部分密度表，觀察γ值隨溫度變化（圖1）。

圖1 印尼棕櫚油密度截圖Fig.1 Density of palm oil in Indonesia

圖中分析，γ值不同導(dǎo)致的結(jié)果是溫度差異越大，密度差異也越大，可以通過公式dt油=d20+（20－t油）× γ-0.0011計算，如30℃和35℃密度差異比較來說明，現(xiàn)在國內(nèi)測量d20=0.911 4，分別計算不同溫度的密度。

1）t油=30℃時，中國d油=0.9039，印尼d油=0.9068，差異0.002 9；

2）t油=35℃時，中國d油=0.9007，印尼d油=0.904 4，差異0.003 7。

也就是說，如果按照印尼密度表計算，交接30℃棕櫚油10 000 t貨物，因為密度的差異就是0.002 9 t，數(shù)量差異是29 t，影響較大。所以在油品交接時一定要考慮這點，遇到密度差異很大時，可以考慮比較標(biāo)準(zhǔn)體積的辦法，協(xié)商好交接最終依據(jù)方式來減少經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 儀器誤差產(chǎn)生的差異

測量中帶來的差異不可避免，同樣的油品使用不同的儀器測量的結(jié)果不一致，這種差異也不可避免，日常使用中對國內(nèi)常用的密度儀進(jìn)行數(shù)量比對，不同儀器差異保持在0.000 3之內(nèi)。在油品交接中（國內(nèi)貿(mào)易），雙方可協(xié)商互相能夠接受的密度進(jìn)行交接計算。如果超出0.000 3就得重新校正儀器，或情況嚴(yán)重的更換儀器。

2 溫度對計量數(shù)量的影響

從公式（1）（2）（3）分析，可以得出溫度對計量數(shù)據(jù)的影響，主要體現(xiàn)在對密度和罐材的影響上。溫度升高密度變小，溫度降低密度升高，成反比例關(guān)系；溫度升高，罐材膨脹體積變大，溫度降低，罐材收縮體積變小。同時，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN/T0801.8《進(jìn)出口油脂密度檢驗方法》采用的密度溫度系數(shù)為0.000 64，也就是說對于10 000 t的貨物，溫度每差一度，質(zhì)量差異6.4 t，對數(shù)量影響還是很可觀的；同樣對于10 000 t貨物，保溫罐罐材低碳鋼因溫度的高低引起的熱脹冷縮變化每一度為0.36 t，影響很小。

受油脂本身特性，倉儲時間、空間的影響，因為溫度造成的油品數(shù)量的差異還是值得關(guān)注。在實際操作中，溫度差異的出現(xiàn)主要體現(xiàn)在以下方面。

2.1 油品狀態(tài)發(fā)生變化時，測量差異的產(chǎn)生

計算公式（2）計算是基于線性溫度密度關(guān)系，而當(dāng)油液呈半凝固狀態(tài)時，熱脹冷縮的線性關(guān)系不再存在了，再用密度溫度系數(shù)0.000 64將不合適。半凝固狀態(tài)的液體，其物理特性變得復(fù)雜，溫度分布情況復(fù)雜，平均溫度將不易采集，使用公式計算誤差也是比較大。

事例，初裝的5 000 t棕櫚油，倉儲半年后加溫重新測量，按照溫度測量規(guī)程，計量口測量液體溫度33℃，按照流程計算數(shù)量，結(jié)果虧30 t。事故找原因，發(fā)現(xiàn)計量打尺測溫位置為液體，而備用口測量罐中心大面積凝固，測量時出現(xiàn)局部22℃的溫度，說明在計量位置所測結(jié)果有偏差，不代表平均溫度。

2.2 溫度計本身及環(huán)境變換引起的差異

食用油計量中一般用酒精（或煤油）玻璃工作溫度計，應(yīng)該使用校正過的溫度計。就本身來講酒精（或煤油）工作液體分子間作用力較弱，導(dǎo)致使用中輕微的磕碰溫度計毛細(xì)管工作液體就會斷裂，有時測量中會恢復(fù)過來，這種情況該如何讀數(shù)，此溫度計是否可以再用，都是值得研究的課題。

另外，毛細(xì)管膨脹原理的溫度計，在測量高溫液體時，毛細(xì)管容易發(fā)現(xiàn)永久變形，而導(dǎo)致測量的不準(zhǔn)確，日常使用應(yīng)該多和標(biāo)準(zhǔn)做比對，應(yīng)該盡量避免此類情況發(fā)生。

2.3 人工因素

油脂溫度測量，人工測量時對測量時間，即溫度計熱平衡的時間的把握是重點。實踐表明，有兩方面的人工因素對溫度測量影響較大。一方面，介質(zhì)和環(huán)境溫差大，測量時間會增加。溫差大時溫度計溢流室液體在介質(zhì)中形成溫度梯度液體區(qū)，液體與液體熱交換，感溫平衡時間加長，按照10min標(biāo)準(zhǔn)有可能達(dá)不到平衡。這時需要人工更換溢流室液體，加快平衡時間。

另一方面，測量高熔點油品后，溫度計感溫泡會現(xiàn)場油脂保溫層，這個“層”將嚴(yán)重阻礙熱交換，平衡時間加長，按標(biāo)準(zhǔn)操作也可能未達(dá)到平衡，因此要及時清理溢流室，包裝感溫泡良好的感溫效果。

圖2 溫度計溢流室Fig.2 Thermometer overflow room

3 容量對計量結(jié)果的影響

油脂質(zhì)量的計算，首先是在確定油高下查詢所對應(yīng)的體積。同時，根據(jù)JJG168-2005中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程《立式金屬罐容量》檢定規(guī)程，容量表所示容量為20℃時的容量，使用時按照公式（2）進(jìn)行修正（保溫罐）。從公式中，可以看到影響容量的要素為容量表本身和測量高度的準(zhǔn)確性。

3.1 容量表對計算的影響

立式金屬罐的容量表根據(jù)JJG168-2005中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程《立式金屬罐容量》檢定規(guī)程進(jìn)行檢定后得到，檢定過程相對復(fù)雜，對工作環(huán)境要求也有一定要求，在建模計算及生成容量表時，無法回避帶來的誤差，比如測量儀器自身、讀數(shù)的誤差以及測量中遇到的障礙物等多方面因素。為此，JJG168-2005檢定規(guī)程明確給出了容量表的誤差：

對于100m3～700m3的金屬罐，總檢定結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為0.2%（k=2）；

對于700m3以上的金屬罐，總檢定結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為0.1%（k=2）；

以某個平均半徑為10 500mm（周長65 973mm）、8個圈板總高度為15.230m的立式金屬罐為例，嚴(yán)格按照檢定規(guī)程，鋼卷尺圍尺法測量油罐容積（100m標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺），取k=2，則相對擴(kuò)展不確定度為[3]

也就是說，理論上此立式金屬罐差異范圍為3～4個體積。但實際情況會比這復(fù)雜的多，金屬罐既是計量器具同時又是容器，在儲油時液位的高低變換會引起罐壁、罐底的變形，地基如果不好還會產(chǎn)生傾斜、罐底永久變形等不確定因素，直接造成計量體積的差異，而且大多數(shù)情況下的變形沒規(guī)律性，要求計量工作者在日常使用中多積累分析數(shù)據(jù)，分析儲罐的計量可靠性。

3.2 液位測量對計算的影響

3.2.1 溫度變化對尺的影響

在國內(nèi)一般采用二級量油尺對油品液位進(jìn)行測量，對于食用油測量介質(zhì)溫度一般在20℃～30℃，根據(jù)JJG168-2005中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程《立式金屬罐容量》，量油尺溫度修正

式中：Ht為溫度修正后的油高，m；H0為測量得到的油高，m；t為實際測量的油品溫度，℃；α為測量尺的線性膨脹系數(shù)，在此取α=0.000 012，（1/℃）。

當(dāng)測量介質(zhì)溫度30℃時，測量高度15.000m時，油尺修正值為15.000×[1+（30-20）×0.000012]=15.0018，即介質(zhì)在30℃溫度下，測量結(jié)果有1.8mm的變換量，根據(jù)不同罐會對容量有不同的影響。

3.2.2 尺的變形、磨損對測量的影響

在實際操作中，量油尺除了溫度高低引起的鋼材膨脹對計量生產(chǎn)影響外，尺帶的褶皺、尺錘的磨損也會對測量準(zhǔn)確性產(chǎn)生顯著的影響。量油尺在不斷反復(fù)的折合使用中，常常發(fā)生永久彈性變形，就產(chǎn)生褶皺，這種情況對測量結(jié)果有顯著地影響，但無規(guī)律可循，影響的大小取決于褶皺的程度。

3.2.3 尺錘的選型對測量的影響

尺錘的型號對測量影響也比較大，油脂粘度高，底部也容易沉淀雜質(zhì)等。一般為了保證測量時尺錘與下計量零點的結(jié)合，選用尺錘比較尖而長（如圖3），但實際使用時尖尺錘容易磨損，也就是說尖銳的觸底性能好，但易磨損，所以要根據(jù)實際需求來選擇尺型。同時計量板在設(shè)計時為了增強(qiáng)剛性，一般采用螺紋鋼板，尖尺錘很容易放到螺紋槽里，計量不確定性增加。

圖3 尺錘樣式Fig.3 Style of ruler hammer

3.2.4 計量位置對測量的影響

人工檢尺，在計量口不同位置測量的結(jié)果不同。另外，由于現(xiàn)在使用的大部分油罐都是軟基礎(chǔ)的，油罐在裝油后受靜壓力作用，罐底產(chǎn)生變形，焊接在罐底板上的計量基準(zhǔn)板將不同程度的傾斜，造成檢尺誤差。

4 結(jié)論

通過以上三個方向的分析，可以得出計量結(jié)果誤差的影響因素是多方面的。一方面，環(huán)境、人、設(shè)備等直接原因，需要行之有效的計量操作流程，做到科學(xué)計量，合理規(guī)范，積極降低直接原因帶來的計量差異。例如，針對測量器具溫度計、測量尺、密度計和岸罐，可以采用類比方式校驗其準(zhǔn)確性。測量尺、溫度計可周期性校準(zhǔn)和更換，嚴(yán)格禁止使用褶皺嚴(yán)重的測量尺和測量液體斷裂的溫度計進(jìn)行油品計量交接；密度儀可以其他廠家進(jìn)行比對，周期性校準(zhǔn)，保證測量準(zhǔn)確性；岸罐可以通過不同罐的轉(zhuǎn)倒做差異比較（最好規(guī)格接近），也可以通過出（下程）入（上程）庫與準(zhǔn)確的地磅進(jìn)行比對，尋找差異。總之，直接原因是可以通過大量數(shù)據(jù)的積累分析而找到規(guī)律，從而得到相應(yīng)的解決辦法。另一方面，技術(shù)、貿(mào)易因素等間接原因，需要在長期的計量實踐中摸索尋找規(guī)律。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)或體積交接方式值得探索。計量活動依托測量科學(xué)的發(fā)展而成熟，容量計量發(fā)展多年來，岸罐的變形一直是計量中最大的不確定因素，也是現(xiàn)在一直未能解決的問題。變形有沒有規(guī)律可循，有沒有新的技術(shù)來改變變形造成的差異，是我們需要研究的方向。

[1]劉子勇,佟明星,王丁,等.JJG 168-2005中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程：立式金屬罐容量[S].北京：中國計量出版社,2005：11

[2]沈文潔,林宏雄,劉能盛,等.SN/T 0801.8-2010進(jìn)出口動植物油脂密度檢驗方法[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010：6

[3]劉子勇.容量計量[M].北京：中國計量出版社,2009(10)：256-262

Difference Analysis of the Measurement of Edible Oil

HU Bo1，F(xiàn)AN Li-peng2，XIE Wei-dong2
（1.Tianjin Beichen District Metrological Verification Institute，Tianjin 300000，China；2.Chinatex Edible Oil（Tianjin）Co.，Ltd.，Tianjin 300461，China）

Shore tanks and cabins are the most commonly measurement tools for the liquid cargo trade of edible oil.However，the measurement error is inevitable when actual use of these containers measuring the oil.At the same time，large capacity of corrective calculation is tedious，and every segment are easy to bring in errors.The total error is big if we do not control from details and the measurement results may have big difference，what is more，it can cause unneces saryeconomic losses.This paper starts from the computation of the edible oil capacity，and analyse the causes of the error in each segment.

measurement method of capacity；measurement of edible oil；differences in measurement

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.16.025

2014-02-18

胡鉑（1963—），男（漢），助理工程師，本科，研究方向：計量檢定。