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食用油储油罐人工打尺与雷达液位仪表计量误差分析探讨
点击次数:1344 发布时间:2016-10-14

  目前粮油加工物流企业在管理手段及自控水平上面都有所提高,尤其是在食用油储油罐区仓储管理方面,企业管理者要求能够实时掌握油罐区内储油数量、业务收发油数量、车间拨付油数量,以及有期货交割需要的还要全天候记录油罐储油数量。为此在传统使用打尺计量油罐液位,并配套油罐标定的罐容表人工计算储油数量的方式已经满足不了对实时数量监控的要求。所以大部分粮油企业已经安装具备远传功能的液位、温度、密度等现场计量表计获取实时测量值,并通过自控系统进行集成,自动将储油重量计算参数(液位、温度、密度等)依据油罐标定罐容表进行自动计算,大大提高了罐容计算实时性的,降低了人工劳动强度。然而由于人工打尺和现场液位仪表计量存在误差,造成储油重量计算偏差,故此将液位计量误差造成的重量偏差进行分析。
1、油罐质量计量原则
油罐内油品的计量实际上就是如何获得准确的油罐体积及油罐内油品密度,由于油罐在制造时不可能保证是理想的圆柱体,油罐每一高度的直径都会存在一定的误差,另外油罐罐体材料也会受温度、
压力等因素膨胀变形;油品的密度由于受温度变化的影响而不同,油罐内的油品温度分布梯度差异很大,处于不同高度和直径上的油品密度不同,因此要准确测量油罐内油品的质量很难,所以一般通过油罐计量油品质量只是对油罐区油品储存的预估评判,给生产管理提供一定的数据管理信息。
油罐体积的计算通常是通过专业的油罐测量标定单位预先对油罐进行标定,即对油罐进行围测,使用专业测量设备对包括高度(液面高度、圈板高度等)、罐壁厚度、油罐周长、附件体积(如排污口、人孔、加热器等)、油罐死区量、罐底量进行测量。获得油罐计量表基础数据,再经过油罐压力、温度、倾斜对油罐形变影响的修正,zui后得到油罐计量罐容表,给出不同高度(一般以1mm为单位)时的体积。由于油罐内温度梯度的变化影响,无法获得一个代表油罐内油品准确的密度值,因此通常情况是使用固定的油品温度与密度的对照表,通过油罐不同温度获得对应的密度。油罐质量计算就是基于上述油罐体积计算和密度计算获得,即:质量=体积×密度2油罐体积容量计算依据及计算油罐罐容计算,一般是依据有关油罐检测标定认证的鉴定机构给出的油罐罐容表查表获得,并根据鉴定机构给出的相关计算公式计算得出。以3500m3油罐罐容计算的应用实例,阐述罐容计算的方案和方法(油罐现场液位测量采用雷达液位计)。根据上述罐容计算依据,可将相关罐容表数据导入到DCS系统数据库中,并通过脚本编程,只需DCS系统自动采集(油罐液位、油品平均温度、静压力修正值、罐壁温度等)或手工设置(罐壁线胀系数、油品密度、罐外温度平均值等)相关参数,实现罐容计算公式的自动计算。
现假定当前3500m3油罐为非保温罐,油品密度为ρ=898.73kg/m3,则依据上述3500m3油罐罐容计算依据,此非保温罐罐容计算公式为:
Vt=(VB+ΔVP)[1+2α(t-20)](1)
式中:VB为容量表示值;ΔVP为静压力修正值;
α为罐壁材质线胀系数,低碳钢取α=0.000012;t为罐壁温度=[(7×ty)+tq]/8,其中ty为罐内液体温度(℃),tq为罐外四周空气温度平均值(℃)。
因为无论油罐人工打尺计量还是雷达液位测量,都是拿测出来的油罐液位数据人工或系统自动套入罐容计算公式进行计算,所以同一油罐考虑同等条件下(如油品温度、油品密度、罐体材质等),只要根据液位数据进行相关计算即可。先假设10m以下30个液位数值9.970~10.000m每隔1mm的30个液位数据进行罐容计算。现举例油罐液位9.991m进行罐容计算,并假定罐内液体油温ty=35℃、罐外四周空气温度的平均值tq=30℃:(1)9.991m对照油罐分米容量表,99dm对应容量为2046479.85L;油罐厘米毫米容量表,9.991m在95.82~100.41dm区间内,在此区间查厘米容量表99.9dm对应容量为17991.7L;此区间查毫米容量表1mm对应容量为199.9L,因此:VB=2046479.85L+17991.7L+199.9L=2064671.45L(2)9.991m对应表中9.9m的静压力容量修正值ΔVP=563L。
(3)罐壁温度t=[(7×ty)+tq]/8=[(7×35)+30]/8=34.375℃(4)依据非保温罐计算公式:

3、液位测量精度分析
依据3500m3油罐9.970~10.000m每隔1mm的30个液位质量计算结果,设定10m为人工打尺液位高度H,并把对应油罐质量W作为参考值
(1858.357t);假设导波雷达zui大误差为±3mm,导波雷达测量液位H1为9.997m(负偏差),则对应油罐质量为W1(1857.807t)。
故导波雷达液位计测量高度H1对应的油罐质量W1与打尺测量高度H对应的油罐质量W相比质量差值△W=W-W1=1858.357t-1857.807t=0.55t按百分比计算的质量误差为E=△W÷W%=(W-W1)÷W%=0.55t/1858.357t≈0.0295%同理,按照上述算法,得到9.970~10.000m区间每1mm与10m人工标定打尺质量误差值和误差,计算结果见表2。
表2每1mm与10m人工标定打尺质量误差值和误差表

当油罐液位采用打尺和雷达液位计进行计量时,液位测量偏差所造成的质量差值和误差率可参照上述数据表。按照导波雷达误差和人工打尺误差在3mm的时候(基准值为10.000m),质量误差约为0.029%。目前主流雷达液位仪表主要应用罗斯蒙特、E+H、VEGA等品牌,其样本中说明相关雷达测量误差为误差为±3mm。以人工打尺计量为基准,雷达液位计量和人工打尺计量存在zui大误差±3mm的情况下,存在质量计算误差率为0.029%;若加入人工打尺也存在测量误差,可将误差值代入上表查询相关误差质量和质量误差率。上述内容阐述一种打尺计量和雷达液计测量所进行的质量偏差计算方法,便于技术人员根据计量误差率对液位测量仪表的精度选型以及统计人员进行相关罐容统计和核算。

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