基于储油罐的石油产品计量误差的分析与控制*

张志鹏

(中国铁道科学研究院标准计量研究所，北京 100081)



基于储油罐的石油产品计量误差的分析与控制*

张志鹏

(中国铁道科学研究院标准计量研究所，北京 100081)

通过研究分析储油罐计量石油产品的五类误差，以计量过程中取样、测量、计算等误差分析为切入口，提出了控制计量误差的方法及手段：精细化分类应用储油罐、有效使用计量软件、合理修约读数、减少带有近似误差的计算方法、严格按照相关规程操作。通过采纳优化计量的方法和手段，可以有效降低计量人员计量过程中的误差，提高计量准确度，对储油罐精细化计量石油产品具有重要意义。

储油罐；石油产品；计量；误差分析

0 引言

目前，我国应用的储油罐数量庞大，尤其立式金属罐、卧式金属罐、球形金属罐及铁路罐车等，以上器具也是大宗散装液态货物的主要载运工具和计量器具，储油罐作为石油产品主要储运及计量器具具有装载量大、绿色、安全等优点，并且数量日益增多。在载运便捷、存储经济安全、计量精细化要求不断提高的形势下，对储油罐装载石油产品提出了越来越高的要求。同时，储油罐装载石油产品的精细化计量，对保障运输安全、确保企业贸易顺利结算、促进国民经济发展起着重要作用。所以基于储油罐的石油产品的计量的误差分析及控制显得越来越重要。

1 计量误差的分析

1.1 取样引起的计量误差

作为圆柱体结构的储油罐，在卸载石油产品时往往会在罐体底部存留一部分石油产品，而石油产品种类繁多，如果该储油罐再次装载的石油产品密度与剩余石油产品密度不同时，将会导致密度较小的石油产品随着装载液位增加慢慢浮起，浮于整罐油的最上层，密度大的则位于下面，这类产品不易均匀混合，会出现分层现象，密度相差越大越明显，最终导致采样难度大，样品密度出现较大偏差。而目前储油罐装载石油产品取样按照GB/T 4756—1998《石油液体手工取样法》进行取样。如果出现以上情况，则取样有可能造成样品不具有代表性，在进行密度和含水率测定时所得的结果的代表性自然也差，最终对石油产品计量结果的准确性具有较大影响。

1.2 油位测量引起的计量误差

油位是直接反映储油罐储油容量的重要参数之一。在我国以卧式金属罐、铁路罐车为例，一般是人工检尺测量油位，如果测量操作失误，将直接影响计量结果，而且油罐内径越大，引起的计量误差越大。通常情况下测量油位主要存在以下几个方面的问题：

首先，按照JJG 266—1996《卧式金属罐》计量检定规程及JJF 140—2008《铁路罐车容积》检定规程，油位测量位置为罐体人孔上的参照点、罐体底部的检尺点，但是在实际操作过程中由于人为因素而没有按照检定规程规定的位置进行操作，油位测量就会存在误差；同时，由于储油罐在一定周期内要进行检修，检修后偶尔会出现人孔的错位和人孔定位扭转，在这种情况下测量油位就会出现测量值偏小，最终引起计量误差。

其次，按照JJG 4—1999《测深钢卷尺》检定规程规定，量油尺在频繁使用过程中，虽然该尺尚在检定有效期内，但因尺带严重扭曲变形使得油位测量往往大于实际值，虽然检定提供了修正值，但是该修正值并不能全面解决不同程度的量油尺的变形及磨损。

另外，石油产品装罐后以及运输过程中会在油面上产生一层泡沫，因此在存在大量泡沫的情况下计量油罐内的油位，势必会产生计量误差。

1.3 温度测量引起的计量误差

温度是石油产品计量的关键参数。在计量过程中，温度的准确性会影响到一系列参数的准确性。首先，温度会影响视密度测定及视密度与标准密度的转换。其次，温度会影响石油产品的标准体积的计算。另外，温度对压力修正因数、温度修正因数也会产生较大影响，储油罐计量体系图如图1所示。

图1 储油罐计量体系图

1.4 软件使用不当引起的计量误差

目前，几乎所有储油罐都采用计算机计量软件来进行计量，该类软件也为计量工作提供了极大的方便。通常计量人员在现场采集完数据后，将数据输入计量软件进行计算，但是在应用软件进行计算的过程中，发现许多计量人员没有正确使用计量软件，具体如下：

首先，根据储油罐装载的介质不同，计量软件分为五大类型，且每个类型的修正以及设计依据和参考标准各不相同。实际计量过程中存在计量人员没有选择正确的软件类型进行计量，出现化工产品采用石油类型软件计量，石油产品采用化工类型软件甚至其它类型的软件计量，最终导致计量结果不准确。其次，计量员在输入数据过程中出现输入数值不准确，包括计量温度、试验温度、容积表号、水分数值等，导致计算结果不准确。另外，为了方便计量人员更好地开展计量工作，计量软件已经智能化处理了数值修正等问题，而计量人员如果在输入数据前再次进行修正，必然导致过度修正，结果出现偏差。

1.5 质量计算引起的计量误差

石油产品质量计算公式为：

m=V20×(ρ20-1.1)

(1)

V20=Vt×VCF

(2)

(3)

(4)

根据以上公式可以看出，影响石油产品质量的主要因素有体积、密度、标准密度和体积转换以及数值修正。在实际计量过程中计量人员利用温度计读取温度数值，由于温度计一般最小分度值为0.2℃，所以只能精确读取小数点后一位，需要估读下一位，最终保留小数点后两位。按照GB/T1885—1998石油计量表查询标准密度和体积修正系数，其中温度栏中温度值修约到小数点后两位，所以实际中的读数并没有达到精度要求，不能够进行合理修约，所以实际中读数已经引入误差。

其次，按照GB/T1885—1998石油计量表规定，进行标准密度表查询时，如果已知视密度值介于视密度栏中两个相邻视密度值之间，则可以采用内插法确定标准密度，但温度值不用内插，用较接近的温度值查表。同理，在查找体积修正系数表时，如果已知标准密度值介于标准密度栏中两个相邻标准密度值之间，则不必采用内插法，仅以较接近的标准密度值所对应的体积修正系数为准，温度值不用内插，用以较接近的温度值查表。

通过以上过程可知，首先，读取温度值的精确程度在计算中将引起体积修正系数的不同，进而产生计量误差。其次，按照石油计量表规定如果视密度值或标准密度值介于视密度栏或标准密度栏中两个相邻值之间，则采用内插值法计算，且温度不插值，取接近值，将产生近似误差。最后，线性插值经常用于已知函数利用两点的值近似获得其它点数值的方法，这种近似方法存在一定的误差，根据罗尔定理，可以证明函数上两点之间的近似随着所近似的函数的二阶导数的增大而逐渐变差。即温度与体积和密度的函数关系将引起计量的误差不断变化。在计算的过程中温度与标准密度的获得以及体积修正系数的获得都存在着插值的方法，所以都必将引起计量的误差。

2 计量误差的控制

首先，严格按照GB/T4756—1998《石油液体手工取样法》进行取样，在条件允许的情况下，尽量把罐车精细化分类，区分重质油和轻质油罐车，尽量减少罐内余油，分类存储油品，根据装卸石油产品的物理性质安排装卸油罐，尽量安排密度较接近的石油产品进行同一油罐装卸，以保证计量时获取的样品具有较好的代表性。

其次，进行油位测量时必须要待油面稳定，计量稳定时间需大于30min，待泡沫消除后方可进行检尺。严格按照JJG4—1999《测深钢卷尺》检定规程规定进行检定和修正；严格按照JJG266—1996《卧式金属罐》计量检定规程及JJF140—2008《铁路罐车容积》规定测量位置，注意观察人孔检尺点是否位于罐体轴向中心线正上方，如果出现人孔错位等现象应当找到实际的检尺位置进行测量；在计量软件方面，加强计量人员培训，正确使用计量软件，规范操作。

在储油罐装载石油产品计量中要十分重视温度的测量，尽量采用高精度的密度计，实际中读取温度数值应当按照GB/T8170《数值修约规则与极限数值的表示和判断》进行合理修约，然后进行查表计算。在进行标准密度转换和体积修正系数转换的计算过程中尽量采用精度较高的计算方法，降低插值和近似计算引起的计量误差。

3 结论

总之，造成石油产品计量误差的原因较多，只要对误差进行认真分析，充分考虑到影响计量准确的因素，保证计量器具测量时的准确性，不断克服人为误差、细化操作规程、规范操作、优化计算方法，就可以确保测量的准确度，从而达到计量可靠、准确的目标。

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铁道部科技研究开发计划项目(2009Z008)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.1.03