食用油计量差异分析

胡铂，范立鹏，谢卫东

（1.天津市北辰区计量检定所，天津300000；2.中纺油脂（天津）有限公司，天津300461）

食用油计量差异分析

胡铂1，范立鹏2，谢卫东2

（1.天津市北辰区计量检定所，天津300000；2.中纺油脂（天津）有限公司，天津300461）

岸罐和船舱是食用油液货贸易交接最常用的计量容器，在实际使用这些容器计量交接油品时，测量的误差不可避免，同时大容量修正，计算步骤繁琐，各个环节都容易引入误差，如果不从细节上控制，最终累加起来误差会比较大，使计量结果产生大的差异，甚至造成不必要的经济损失。从食用油容量计量计算入手，分析各个环节误差产生的原因。

容量计量方法；食用油计量；计量差异

液体货物通过容积和密度，可以计算出商业质量。根据需求的不同，质量计算的方式也不同。在此，我们采用国内港口比较通用的质量计算方法，来分析影响油品差异的原因。液油在空气中质量M[1]计算如下

式中：dt油为液油在温度t时的实际密度，（kg/ dm3）；d20为液油在20℃时的标准密度，（kg/dm3）；t油为罐内液体温度，℃；γ为油脂温度每差1℃的密度平均补正数，（豆油、棕榈油、葵花油为0.000 64[2]kg/dm3/℃）；Vt为岸罐液油在实测温度下的计算体积，kL；V表为容量表示值，kL；V静修为岸罐液油对应的静压力修正值，kL；α为罐壁材质线膨胀系数，对于低碳钢取α= 0.000 012，（1/℃）；M为油液在空气中质量，MT；0.001 1为空气浮力修正系数。

通过计算公式（1）（2）（3）我们可以看出，要计算液油的准确数量，就必须有准确的标准密度d20，油品温度t油和计算体积Vt，即油品数量的差异取决于油品密度、温度、容量。接下来，我们将依次从这三个方面进行分析。

1 密度对计量数量的影响

密度是物质的理化性质，油脂也不例外。对于容量计量，密度的准确性直接影响了最终质量的计算，在此我们重点讨论空间位置和时间上的变化造成测量本身和装置的变化而产生的误差。按照国家标准GB/T5524—2008《动植物油脂扦样》取样，使用密度仪测量测量出数据。产生差异的环节主要有三个方面，即样品代表性问题、标准不统一及仪器操作误差等。

1.1 样品代表性差异的影响

食用油粘度大，流动性差，成分多样，在容器内很难保持完全稳定均一，再加上时间、空间的变化，导致容器内液体横向、纵向分布情况复杂，轻质油和重质油分层，低熔点油品结晶等，都使取样样品代表性大大下降，尤其是棕榈油因低温凝固后，差异很大，见表1。

表1 油品分布不均测量密度的变化Table1 Measuring changes in density of the uneven distribution of oil

一般视初装时液体均匀，样品代表性好，密度测量准确。秋冬季气温低，棕榈油在罐内部分结晶，在仅限的取样位置难以取到代表性好的样品，造成密度差异。差异分析大部分原因都是因为罐内有大量的结晶样品代表性差造成。解决此类问题，一般可通过计量数据与初装数量的差异进行比较，打开罐周围光孔、备用小孔测量，检查罐内油脂仓储状态。

1.2 标准不一致产生的差异

标准不一致产生的差异主要体现在国内和国外油品交接时候。不同国家在温度修正计算时采用的修正、换算系数不一致，表现在γ取值的差异，即各国采用的油品密度温度系数不一致，见表2。

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

表2中可见，一般大豆原油、葵花籽原油和我国采用20℃标准密度的计算方式，但采用的修正系数还是不一样；棕榈油进口油脂计算使用密度表计算，而且修正系数不固定，修正系数采取从0.000 5～0.000 7都有，在此我们截取部分密度表，观察γ值随温度变化（图1）。

图1 印尼棕榈油密度截图Fig.1 Density of palm oil in Indonesia

图中分析，γ值不同导致的结果是温度差异越大，密度差异也越大，可以通过公式dt油=d20+（20－t油）× γ-0.0011计算，如30℃和35℃密度差异比较来说明，现在国内测量d20=0.911 4，分别计算不同温度的密度。

1）t油=30℃时，中国d油=0.9039，印尼d油=0.9068，差异0.002 9；

2）t油=35℃时，中国d油=0.9007，印尼d油=0.904 4，差异0.003 7。

也就是说，如果按照印尼密度表计算，交接30℃棕榈油10 000 t货物，因为密度的差异就是0.002 9 t，数量差异是29 t，影响较大。所以在油品交接时一定要考虑这点，遇到密度差异很大时，可以考虑比较标准体积的办法，协商好交接最终依据方式来减少经济损失。

1.3 仪器误差产生的差异

测量中带来的差异不可避免，同样的油品使用不同的仪器测量的结果不一致，这种差异也不可避免，日常使用中对国内常用的密度仪进行数量比对，不同仪器差异保持在0.000 3之内。在油品交接中（国内贸易），双方可协商互相能够接受的密度进行交接计算。如果超出0.000 3就得重新校正仪器，或情况严重的更换仪器。

2 温度对计量数量的影响

从公式（1）（2）（3）分析，可以得出温度对计量数据的影响，主要体现在对密度和罐材的影响上。温度升高密度变小，温度降低密度升高，成反比例关系；温度升高，罐材膨胀体积变大，温度降低，罐材收缩体积变小。同时，按照行业标准SN/T0801.8《进出口油脂密度检验方法》采用的密度温度系数为0.000 64，也就是说对于10 000 t的货物，温度每差一度，质量差异6.4 t，对数量影响还是很可观的；同样对于10 000 t货物，保温罐罐材低碳钢因温度的高低引起的热胀冷缩变化每一度为0.36 t，影响很小。

受油脂本身特性，仓储时间、空间的影响，因为温度造成的油品数量的差异还是值得关注。在实际操作中，温度差异的出现主要体现在以下方面。

2.1 油品状态发生变化时，测量差异的产生

计算公式（2）计算是基于线性温度密度关系，而当油液呈半凝固状态时，热胀冷缩的线性关系不再存在了，再用密度温度系数0.000 64将不合适。半凝固状态的液体，其物理特性变得复杂，温度分布情况复杂，平均温度将不易采集，使用公式计算误差也是比较大。

事例，初装的5 000 t棕榈油，仓储半年后加温重新测量，按照温度测量规程，计量口测量液体温度33℃，按照流程计算数量，结果亏30 t。事故找原因，发现计量打尺测温位置为液体，而备用口测量罐中心大面积凝固，测量时出现局部22℃的温度，说明在计量位置所测结果有偏差，不代表平均温度。

2.2 温度计本身及环境变换引起的差异

食用油计量中一般用酒精（或煤油）玻璃工作温度计，应该使用校正过的温度计。就本身来讲酒精（或煤油）工作液体分子间作用力较弱，导致使用中轻微的磕碰温度计毛细管工作液体就会断裂，有时测量中会恢复过来，这种情况该如何读数，此温度计是否可以再用，都是值得研究的课题。

另外，毛细管膨胀原理的温度计，在测量高温液体时，毛细管容易发现永久变形，而导致测量的不准确，日常使用应该多和标准做比对，应该尽量避免此类情况发生。

2.3 人工因素

油脂温度测量，人工测量时对测量时间，即温度计热平衡的时间的把握是重点。实践表明，有两方面的人工因素对温度测量影响较大。一方面，介质和环境温差大，测量时间会增加。温差大时温度计溢流室液体在介质中形成温度梯度液体区，液体与液体热交换，感温平衡时间加长，按照10min标准有可能达不到平衡。这时需要人工更换溢流室液体，加快平衡时间。

另一方面，测量高熔点油品后，温度计感温泡会现场油脂保温层，这个“层”将严重阻碍热交换，平衡时间加长，按标准操作也可能未达到平衡，因此要及时清理溢流室，包装感温泡良好的感温效果。

图2 温度计溢流室Fig.2 Thermometer overflow room

3 容量对计量结果的影响

油脂质量的计算，首先是在确定油高下查询所对应的体积。同时，根据JJG168-2005中华人民共和国国家计量检定规程《立式金属罐容量》检定规程，容量表所示容量为20℃时的容量，使用时按照公式（2）进行修正（保温罐）。从公式中，可以看到影响容量的要素为容量表本身和测量高度的准确性。

3.1 容量表对计算的影响

立式金属罐的容量表根据JJG168-2005中华人民共和国国家计量检定规程《立式金属罐容量》检定规程进行检定后得到，检定过程相对复杂，对工作环境要求也有一定要求，在建模计算及生成容量表时，无法回避带来的误差，比如测量仪器自身、读数的误差以及测量中遇到的障碍物等多方面因素。为此，JJG168-2005检定规程明确给出了容量表的误差：

对于100m3～700m3的金属罐，总检定结果的扩展不确定度为0.2%（k=2）；

对于700m3以上的金属罐，总检定结果的扩展不确定度为0.1%（k=2）；

以某个平均半径为10 500mm（周长65 973mm）、8个圈板总高度为15.230m的立式金属罐为例，严格按照检定规程，钢卷尺围尺法测量油罐容积（100m标准钢卷尺），取k=2，则相对扩展不确定度为[3]

也就是说，理论上此立式金属罐差异范围为3～4个体积。但实际情况会比这复杂的多，金属罐既是计量器具同时又是容器，在储油时液位的高低变换会引起罐壁、罐底的变形，地基如果不好还会产生倾斜、罐底永久变形等不确定因素，直接造成计量体积的差异，而且大多数情况下的变形没规律性，要求计量工作者在日常使用中多积累分析数据，分析储罐的计量可靠性。

3.2 液位测量对计算的影响

3.2.1 温度变化对尺的影响

在国内一般采用二级量油尺对油品液位进行测量，对于食用油测量介质温度一般在20℃～30℃，根据JJG168-2005中华人民共和国国家计量检定规程《立式金属罐容量》，量油尺温度修正

式中：Ht为温度修正后的油高，m；H0为测量得到的油高，m；t为实际测量的油品温度，℃；α为测量尺的线性膨胀系数，在此取α=0.000 012，（1/℃）。

当测量介质温度30℃时，测量高度15.000m时，油尺修正值为15.000×[1+（30-20）×0.000012]=15.0018，即介质在30℃温度下，测量结果有1.8mm的变换量，根据不同罐会对容量有不同的影响。

3.2.2 尺的变形、磨损对测量的影响

在实际操作中，量油尺除了温度高低引起的钢材膨胀对计量生产影响外，尺带的褶皱、尺锤的磨损也会对测量准确性产生显著的影响。量油尺在不断反复的折合使用中，常常发生永久弹性变形，就产生褶皱，这种情况对测量结果有显著地影响，但无规律可循，影响的大小取决于褶皱的程度。

3.2.3 尺锤的选型对测量的影响

尺锤的型号对测量影响也比较大，油脂粘度高，底部也容易沉淀杂质等。一般为了保证测量时尺锤与下计量零点的结合，选用尺锤比较尖而长（如图3），但实际使用时尖尺锤容易磨损，也就是说尖锐的触底性能好，但易磨损，所以要根据实际需求来选择尺型。同时计量板在设计时为了增强刚性，一般采用螺纹钢板，尖尺锤很容易放到螺纹槽里，计量不确定性增加。

图3 尺锤样式Fig.3 Style of ruler hammer

3.2.4 计量位置对测量的影响

人工检尺，在计量口不同位置测量的结果不同。另外，由于现在使用的大部分油罐都是软基础的，油罐在装油后受静压力作用，罐底产生变形，焊接在罐底板上的计量基准板将不同程度的倾斜，造成检尺误差。

4 结论

通过以上三个方向的分析，可以得出计量结果误差的影响因素是多方面的。一方面，环境、人、设备等直接原因，需要行之有效的计量操作流程，做到科学计量，合理规范，积极降低直接原因带来的计量差异。例如，针对测量器具温度计、测量尺、密度计和岸罐，可以采用类比方式校验其准确性。测量尺、温度计可周期性校准和更换，严格禁止使用褶皱严重的测量尺和测量液体断裂的温度计进行油品计量交接；密度仪可以其他厂家进行比对，周期性校准，保证测量准确性；岸罐可以通过不同罐的转倒做差异比较（最好规格接近），也可以通过出（下程）入（上程）库与准确的地磅进行比对，寻找差异。总之，直接原因是可以通过大量数据的积累分析而找到规律，从而得到相应的解决办法。另一方面，技术、贸易因素等间接原因，需要在长期的计量实践中摸索寻找规律。统一标准或体积交接方式值得探索。计量活动依托测量科学的发展而成熟，容量计量发展多年来，岸罐的变形一直是计量中最大的不确定因素，也是现在一直未能解决的问题。变形有没有规律可循，有没有新的技术来改变变形造成的差异，是我们需要研究的方向。

[1]刘子勇,佟明星,王丁,等.JJG 168-2005中华人民共和国国家计量检定规程：立式金属罐容量[S].北京：中国计量出版社,2005：11

[2]沈文洁,林宏雄,刘能盛,等.SN/T 0801.8-2010进出口动植物油脂密度检验方法[S].北京：中国标准出版社,2010：6

[3]刘子勇.容量计量[M].北京：中国计量出版社,2009(10)：256-262

Difference Analysis of the Measurement of Edible Oil

HU Bo1，FAN 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

胡铂（1963—），男（汉），助理工程师，本科，研究方向：计量检定。