探究?jī)?chǔ)罐溫度分布對(duì)計(jì)量精度的影響

秦王丹

摘 要：大型儲(chǔ)罐當(dāng)中油溫分布以及變化規(guī)律對(duì)于儲(chǔ)罐安全運(yùn)行以及管理工作具有十分重要的作用。本文主要結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方式，對(duì)儲(chǔ)罐溫度分布給計(jì)量精度所形成的影響作出了簡(jiǎn)要的探討，以期為廣大從業(yè)人員提供一些工作上的思路。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)罐；溫度分布；計(jì)量精度

中圖分類(lèi)號(hào)：TE821 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）04-0059-01

1 造成油品計(jì)量不準(zhǔn)的因素

大型浮頂儲(chǔ)罐屬于對(duì)石油進(jìn)行儲(chǔ)備最為主要的一種方式，若對(duì)儲(chǔ)罐的容量進(jìn)行拓展將會(huì)增加計(jì)量的難度，繼而造成測(cè)量精度的降低。目前，國(guó)際范圍內(nèi)主要是應(yīng)用質(zhì)量計(jì)量以及體積計(jì)量這兩種計(jì)量方式。我國(guó)對(duì)大型浮頂儲(chǔ)罐所實(shí)施的計(jì)量方式為體積計(jì)量，不過(guò)在對(duì)油品進(jìn)行交接或者盤(pán)點(diǎn)之類(lèi)的商業(yè)活動(dòng)當(dāng)中都是利用質(zhì)量計(jì)量單位，就是說(shuō)體積計(jì)量在我國(guó)屬于一種間接的計(jì)量方法。所以，在將體積測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)變成質(zhì)量結(jié)果的這個(gè)過(guò)程所形成的誤差是不能夠被忽略的，有的時(shí)候甚至將會(huì)給經(jīng)營(yíng)雙方帶來(lái)十分嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

造成油品計(jì)量不夠準(zhǔn)確的因素非常多，除了各種儀表以及測(cè)量工具損壞、老化以及外界環(huán)境變化會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確而形成誤差以外，在利用人工的方式進(jìn)行檢尺計(jì)量的過(guò)程當(dāng)中也會(huì)有很多環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)誤差，比如測(cè)量液位、溫度、樣本采集以及密度換算等。這些誤差都是在生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中無(wú)法徹底避免的。不過(guò)，利用對(duì)計(jì)量工具校驗(yàn)以及更換、規(guī)范檢尺操作行為等方法能夠?qū)⒄`差控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。

2 油溫分布和變化規(guī)律實(shí)測(cè)

2.1 測(cè)試方案

在原油的降溫階段當(dāng)中，灌頂熱阻比較小，原油熱量主要是利用大氣散熱的方式。而隨著灌頂原油溫度的降低，原油密度會(huì)逐漸提升，而下部原油的溫度較高，同時(shí)密度較小，這個(gè)密度差會(huì)驅(qū)動(dòng)罐內(nèi)原油形成一種自然對(duì)流，頂部冷油自由下沉，而下方熱油在到達(dá)灌頂之后將會(huì)散失熱量，實(shí)現(xiàn)原油整體流動(dòng)性以及傳熱進(jìn)程的加快。而在原油降溫階段當(dāng)中，油罐內(nèi)部會(huì)有一個(gè)大核心油溫區(qū)，其中的油溫分布比較均勻。

選擇某儲(chǔ)存庫(kù)當(dāng)中的10×104立方米的雙盤(pán)式浮頂罐，分別進(jìn)行編號(hào)為1、2、3、4，在罐內(nèi)對(duì)具有低凝點(diǎn)特征的阿曼原油亦或是穆?tīng)柊嘣瓦M(jìn)行儲(chǔ)存，然后利用人工測(cè)量溫度的方式獲得相應(yīng)的油溫?cái)?shù)據(jù)。利用HERMetic UTImeter Otex手持測(cè)量?jī)x對(duì)原油溫度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度能夠達(dá)到0.1攝氏度，同時(shí)配備了三十米的電纜以及一英寸的感測(cè)棒，在對(duì)高粘性原油進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，需要配備兩英寸的感測(cè)棒，利用手動(dòng)探測(cè)的方式對(duì)罐底溫度進(jìn)行測(cè)量。為了保證測(cè)溫結(jié)果所具備的精準(zhǔn)性，需要讓感測(cè)棒在測(cè)量點(diǎn)的位置浸沒(méi)時(shí)間不低于十五分鐘。

為了更好的滿(mǎn)足在儲(chǔ)油罐底部的安全作業(yè)需求，并且在罐頂可以在下尺位置采集到數(shù)據(jù)，需要選用的測(cè)溫位置主要包含取樣孔、量油孔以及兩個(gè)浮頂人孔。所處環(huán)境溫度對(duì)于液面之下0.5到0.8米位置的油溫會(huì)形成較大的影響，為了降低油罐頂部油溫所呈現(xiàn)的波動(dòng)給平均油溫所形成的影響，從液面一米的位置開(kāi)始進(jìn)行測(cè)溫。為了對(duì)儲(chǔ)罐縱向的油溫分布進(jìn)行測(cè)量，要依據(jù)油品的深度均勻的設(shè)置十個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，測(cè)溫間隔設(shè)置為一個(gè)月。而在油溫波動(dòng)比較明顯的季節(jié)，需要提升測(cè)溫的頻率。

2.2 平均油溫的變化規(guī)律

經(jīng)過(guò)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)罐油溫進(jìn)行測(cè)試之后得知，平均油溫以及氣溫的變化能夠符合以年作為周期的正弦變化規(guī)律。平均油溫所呈現(xiàn)的變化基本跟氣溫變化一致，這說(shuō)明了對(duì)油溫變化形成影響最為主要的因素在于大氣溫度。不過(guò)，因?yàn)閮?chǔ)罐邊界熱阻以及原油內(nèi)部所呈現(xiàn)傳熱速率形成的影響，油溫的變化周期要比氣溫滯后一些，滯后的時(shí)間大概為五十天左右。

結(jié)合圖1所示，我們可以將原油受到氣溫影響的過(guò)程分為兩段：（1）原油升溫過(guò)程，該過(guò)程大氣溫度比罐內(nèi)油溫高，原油會(huì)從大氣當(dāng)中吸收熱量呈現(xiàn)出升溫的情況；（2）原油降溫的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程大氣溫度要比罐內(nèi)油溫低，原油熱量會(huì)逐漸散失到大氣當(dāng)中而呈現(xiàn)出降溫的情況。而原油呈現(xiàn)出持續(xù)升溫的時(shí)間通常在三月到九月，降溫則是在十月到來(lái)年二月。我們以1號(hào)罐以及2號(hào)罐為例，在三月和四月原油升溫比較慢，平均每個(gè)月升溫量為0.8攝氏度。而五月到八月外界氣溫會(huì)不斷的升高，讓原油升溫加快，每個(gè)月平均升高2攝氏度。在九月份原油升溫的過(guò)程基本上結(jié)束。在十月份氣溫會(huì)降低到油溫以下，并且不斷下降，原油溫度不斷降低。2015年冬季，原油跟大氣之間的溫差比較大，油溫會(huì)每月降低4攝氏度。2016年冬季原油跟大氣之間的溫差比較小，油溫每個(gè)月降低大概2.8攝氏度。這種情況的出現(xiàn)也就表明了原油跟大氣之間的溫差越大，所以原油的降溫速率也就比較大。在二月份氣溫逐漸回升，原油降溫的過(guò)程也就會(huì)基本結(jié)束。

2.3 油溫縱向分布規(guī)律

我們選擇2號(hào)、3號(hào)以及4號(hào)高液位的儲(chǔ)罐所對(duì)應(yīng)的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)溫度分布隨著時(shí)間變化的規(guī)律進(jìn)行分析。經(jīng)過(guò)分析可知，三月以及四月份縱向油溫的分布會(huì)基本保持一致，五月到九月原油的溫度將會(huì)逐漸升高，縱向油溫所呈現(xiàn)的分層十分明顯，有關(guān)的上部油溫分層梯度從0.3攝氏度提升到了1攝氏度每米，而下部縱向油溫的梯度要比上部小。在降溫的初期，油罐上部原油溫度會(huì)比油罐下部原油的溫度高一些，上部原油在縱向溫度梯度方面大概為0.2到0.4攝氏度每米，而下部的原油溫度則會(huì)基本保持一致，這就需要將測(cè)溫點(diǎn)數(shù)增加，從而有效提升對(duì)平均油溫測(cè)量的精確度。從十一月到次年的二月，油溫會(huì)不斷降低，這個(gè)階段當(dāng)中油罐整體縱向油溫的分布會(huì)保持相對(duì)一致，溫差低于1攝氏度。

2.4 模擬值和實(shí)測(cè)值之間的對(duì)比與分析

為了針對(duì)模擬值做出驗(yàn)證，把2號(hào)儲(chǔ)罐當(dāng)中的平均油溫對(duì)應(yīng)的模擬值跟實(shí)測(cè)值之間做出對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)罐當(dāng)中油品的溫度變化相應(yīng)的模擬值跟實(shí)測(cè)值之間的誤差低于2攝氏度，并且油溫變化逐漸趨于吻合。依據(jù)2號(hào)儲(chǔ)罐當(dāng)中對(duì)油溫變化情況模擬的結(jié)果以及實(shí)測(cè)結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)了縱向油溫的分布跟實(shí)測(cè)油溫分布之間的規(guī)律大致相同，這也就說(shuō)明了我們所設(shè)置的大型油罐原油溫度變化的試驗(yàn)?zāi)軌蜉^好的代表油溫實(shí)際的變化狀況。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)本文的論述，我們可以得出以下結(jié)論：第一，大型油罐當(dāng)中的油溫變化情況主要會(huì)受到大氣溫度的影響，油溫主要是隨著氣溫以年為單位呈現(xiàn)正弦規(guī)律的變化，而油溫變化比氣溫變化大概滯后五十天左右。第二，油溫分布呈現(xiàn)出十分明顯的季節(jié)特征以及分區(qū)特征。在氣溫比油溫高的時(shí)候，靠近油罐頂部的縱向油溫所呈現(xiàn)的分布梯度比較大，而下部的縱向油溫分布顯得比較均勻，應(yīng)該加設(shè)一些測(cè)溫點(diǎn)，從而提升測(cè)量精度。在氣溫比油溫低的情況之下，縱向油溫分布會(huì)呈現(xiàn)出較為均勻的情況。

參考文獻(xiàn)

[1]王書(shū)良.儲(chǔ)罐溫度分布對(duì)計(jì)量精度的影響[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2017，（09）：1-5.

[2]呂宇玲，李福雙，何利民，鄧文俊，周緒芹.大型儲(chǔ)罐內(nèi)長(zhǎng)儲(chǔ)原油溫度分布和變化規(guī)律研究[J].油氣田地面工程，2017，36（02）：13-17.

[3]梁文凱，鄧文俊，叢潤(rùn)芝，謝楠，呂宇玲.基于FLUENT的儲(chǔ)罐內(nèi)原油溫度分布規(guī)律研究[J].遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，34（05）：39-43.