新型油罐自動計量系統應用過程中的問題

歐才能

摘要：隨著對傳統油罐自動計量系統的應用探索，逐步認識到自動液位計法（ATG）、靜壓法（HTG）和混合法（HTMS）等傳統測量方法的使用局限性。2019年中國石化銷售公司建立《油庫自動計量技術標準》企業標準，從技術規范角度對油品銷售企業油庫自動計量工作提出管理要求和技術指標，并在系統內進行油罐自動計量系統的庫存管理推廣。本文將分享公司在推廣安裝油罐自動計量系統過程中，從硬件安裝，到系統數據調試，最后納入公司日常管理全過程中的操作經驗及問題，旨在幫助大家快速開展對油罐自動計量系統的推廣與使用，減輕一線計量員的工作負擔，提高計量管理的自動化與信息化進程。

關鍵詞：油罐自動計量系統;安裝;操作經驗;推廣

1 對新型油罐自動計量系統的認識過程

1.1 油罐自動計量系統的現狀分析

油罐自動計量系統的定義為：在立式金屬油罐上，通過自動測量設備進行儲罐內油品物理參數的自動采集，經處理器和后臺軟件數據處理，給出儲罐內油品液位、平均溫度、平均密度以及質量和體積數據結果，實現儲罐內油品計量參數自動測量、數據自動傳輸、數據信息綜合處理的自動操作和信息管理的系統。

傳統的油罐自動計量系統測量方法包括液位計法（ATG）、靜壓法（HTG）和混合法（HTMS），往常石油化工行業多采用混合式油罐計量方式。但在實際應用過程中，由于壓力傳感器的零點漂移、儲罐的罐底及罐頂變形、浮力方式測量油水界面誤差大、罐底雜質粘連浮子影響測量液位、定點的壓力傳感器推算密度，無法判斷油品分層情況（導致密度測量偏差大）等諸多因素，導致該系統結果無法滿足庫存管理計量和油品貿易交接要求。因此前期的油罐自動計量系統基本只用于安全管理及數據監控，系統投用后不能完全替代人工檢罐計量;增加了設備的投用成本，未能達到預期的使用效果，反而增加了設備維護保養工作及相關的費用成本。

隨著科學技術的發展，高精度諧振伺服密度計逐步推廣，油品密度實現在線多點測量、油水界面測量原理改變，逐步突破傳統油罐自動計量系統測量的弊端。相較于人工計量的工作繁復，自動計量取代人工計量工作，新型油罐自動計量系統的更替成為必然。新型計量儀可全面實現模擬人工測量，單臺設備即可實現儲罐內液位、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，內置石油標準計量表，可直接計算出油品的重量、體積、水體積、標準密度等數據。該設備可以完全取代人工計量，是各級部門對油庫進行油品數量管理及遠程監控的有效手段，是儲罐計量行業的革命性產品。

1.2 新型油罐自動計量系統技術要點

油罐自動系統模擬人工計量，主要完成對油水總高、水高、溫度、密度的測量工作，計量儀的主體結構包括液位儀表頭及電機驅動部分、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，通過測量實高方式對罐底罐頂移位進行補償，專利浮子三角支架設計防止浮子粘連雜質，同時利用補償算法將雜質誤差浮力影響到最小，使用過程中自動修正液位，解決了大罐計量需人工干預修正的難題，長期使用無需維護和干預，實現液位的高精度測量。

（2）水位測量原理：原有浮力測量原理會受到罐底雜質及乳化層的影響，測量結果不穩定，浮子采用獨有的專利技術，利用分析油水的電導率，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線性相關，如圖3所示。通過測量諧振筒的諧振頻率來推算液體密度，并與伺服液位計的完美結合，實現任意點密度測量，減少因密度分層造成的計量誤差。

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

（5）自動運算系統集成：設備內置石油計量表，根據已有的高精度數據及油罐容積表自動計算出油品體積、水體積、油品重量、VCF、標準密度、進出油流速等常用參數，實現對人工計量的模擬。同時集成化系統可實現數據收集及存儲分析利用，可通過在后期對長期數據積累，實現計量風險的預評估，提高油庫計量管理水平。

2 新型油罐自動計量系統的數據比對分析及投用

2.1 液位比對超差

設備投用初期，在廠家的現場帶領和指導下，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定，在計量操作無誤的情況下，也一直出現超差的情況。

經調查認定，一是現場量油尺由于使用頻次增加，尺帶不少部位出現明顯的折痕，增大測量誤差;二是現場計量員測水一般使用量油尺的尺砣涂試水膏進行顯色反應測水，排查發現該尺砣與量油尺連接處存到較大的松動，約產生2-3mm的間隙，導致量油尺拉長，增大測量誤差;三是試水膏質量不佳。在提起尺砣后，發現試水膏存在“消融”的現象，無明顯的顯色條痕，導致測量水位存在誤差。四是不同液位高度時，設備與人工比對誤差不同，初步懷疑判斷為鋼體結構不牢固，當油重不同，導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據，以人工計量數據為標準，對自動計量儀進行每米分段誤差修正。

2.2 溫度、密度比對超差

根據GB/T8927《石油和液體石油產品溫度測量---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;油高3～4.5m，在油品深度的5/6、1/6處，按照測下、上部順序，取兩點的算術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，取三點的算術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，存在某個部位的設備和人工比對數據一致，但其它部位并不一致的情況。經核實該情況主要由于油品油源情況復雜，油品溫度密度分層較為嚴重，應進行定點復測，通過密度復測數據分析判定，可認為該設備測量密度符合要求。主要原因是按比對要求手工測量點應與自動計量系統測量點位置保持同一液位高度水平區間（20cm以內），但手工測量部位與設備測量位置仍有差異，再加上便攜式手持密度計與油罐自動計量系統設備均存在設備誤差，因此會導致當油品分層時，溫度、密度比對超差。此時只需要選取特定的不分層部分，復測溫度、密度差異在允差范圍內，即可證明設備可滿足溫度、密度測量要求。

2.3 升降過程中卡浮子

在設備調試期初，部分油罐的附件會出現卡浮子的現象，提升浮子過程中張力過大，最終導致設備故障報警，甚至浮子掉落罐內。

現象1：部分內浮盤頂罐，無導向管，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，導致無法下降測量，系統誤判為浮子已經觸到罐底。因此這類浮盤需要進行擴孔切割，保證浮盤在上升下降過程中均不會卡阻浮子，影響測量。

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

2.4 設備防水工作要求高

該套油罐自動計量系統在罐底處配置罐前顯示器，方便計量員量油時操作，但設備增加的同時，進水的風險也相應增加了。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，從而產生設備進水的情況，最后設備測量數據傳送失敗，甚至導致設備短接燒毀。

因此，建議一是從罐頂上下來的穿線管先進入地下，用大一號的管子保護，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，必須按規定安裝，確保防水工作要做足。

3 結語

綜上所述，以上為公司對油罐自動計量系統的試用、安裝及調試經驗的積累，目前正在往繼續深度挖掘油罐自動計量系統數據的應用管理的路上進行探索。目前在用的新型油罐自動計量基本達到庫存管理的目標要求，據統計公司2019年自備庫共上罐計量約1.53萬次，每天需要5.5小時開展現場計量工作，投用油罐自動計量系統后，每月僅庫存盤點時進行一次設備比對測量。自動計量系統的順利建成，既提高了計量工作的科學性，更降低了人工操作的頻次，為基層實現了真正的減負，最大限度地減輕基層計量員的工作，有效提升了庫存管理的自動化。

參考文獻：

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