铂电阻温度计在成品油公路付油系统中的应用

徐伟江 刘永存 刘 辉

〔中国石油甘肃销售分公司 甘肃兰州 730030〕

铂电阻温度计在成品油公路付油系统中的应用

徐伟江 刘永存 刘 辉

〔中国石油甘肃销售分公司 甘肃兰州 730030〕

针对成品油油库公路付油过程中因油品温度变化引起的油品体积变化，从而影响实际付油精度的问题，提出在付油管路中流量计前加装高精度铂电阻温度计与温度传感器连接，即时采集付出油品的实时温度，通过逻辑分析判断，引用车用汽、柴油各自油品膨胀系数或内嵌《石油计量表》(GB1885)，实时计算并修正自动付油程序中的付油量，可提高付油精度。四座油库运行的数据表明，付油准确度保持在0.1%以内，大大低于容积式流量计本身0.2%的准确度等级。

成品油油库付油系统铂电阻温度计应用付油精度

油库付油的数量精度是客户高度关注的问题之一，也关乎企业声誉及形象。自动付油程序中控制的付油量是对系统中录入的每天作业前测试作业油罐的油品温度、标准密度和定单需求量、《石油计量表》中的相应数据及流量计系统误差，通过查询、读取、修正，经系统计算后确定的数量。在实际付油过程中，发油管线中的油品随着环境温度的变化引起油品温度、体积相应变化，最终导致应发数量与实际付出数量间的误差，引起油库作业油罐的数量盈亏与客户的不满。解决这一问题的关键点就是对付油管路中会引起油品体积变化的即时温度与在线付油数量的即时修正。具体解决方法是即时采集付油管路中的油品温度，将油品膨胀系数导入控制程序中的计算公式，或在程序中内嵌GB1885《石油计量表》，通过对应查询相应变化参数导入控制程序中的计算公式，动态调整付油数量，从而实现实际付出油品的数量与定单需求数量、流量计的示值一致，提高数量度，实现“零误差”付油。

1 基本情况

油库自动化付油一般采用PLC集中式发油系统的发货模式，主要有体积发货、质量发货两种。其中体积发货是对内部配送加油站实行V20体积交接；质量发货是对外部客户实行质量交接。

1.1V20体积发货模式

当系统选择V20体积发货模式时，预发量单位为V20升数，发油控制器按V20体积进行发货控制。

发油控制器采集流量计发信器输出的流量脉冲，按公式(1)计算实际发油体积Vt：

Vt=流量脉冲数×流量计仪表系数

(1)

同时，发油控制器根据发油前下发的计重密度，依GB1885—1998标准，用查表法得出VCF，进而计算出实际发油标准体积(V20)：

V20=Vt×VCF

(2)

式中：Vt——实际发油体积；

VCF——体积修正系数。

当实际发油标准体积(V20)累计达到预发量(V20，单位：L)时，结束发货。

1.2 质量发货模式

当系统选择质量发货模式时，预发量单位为kg，发油控制器按质量进行发货控制。

发油控制器采集流量计发信器输出的流量脉冲，先按公式(1)计算实际发油体积Vt：

Vt=流量脉冲数×流量计仪表系数

(1)

同时，发油控制器根据发油前下发的计重密度，根据GB1885—1998标准，用查表法得出VCF，进而计算出实际发油标准体积(V20)：

V20=Vt×VCF

(2)

再按公式(3)得出实际发油质量(M)：

M=V20×(标准密度-1.1)

(3)

当实际发油质量(M)累计达到预发量(单位：kg)时，结束发货。

2 存在问题及难点

以上两种发货模式均无法解决因气温变化引起的付油管路中油品温度的变化和流量计油品体积的相继变化。但系统计数的基础是发油作业前提前测试并录入自控发油系统的计重密度，而计重密度是随着油品温度的变化而发生变化的，因此不是付油作业时的即时计重密度，尤其是作业油罐距离发油现场较远、环境气温变化较大时，会直接导致明显的付油误差。

(1)现以付20 t汽油、油温15℃、计重密度740.0kg/m3为例：

应付油品：20 000/0.74=27 027 L。如果油品温度发生±3℃的变化，温度变化1℃，汽油膨胀系数为0.12%计：

±3×0.12%×27 027=±97.3 L，按即付油误差为：

±97.3/27 027=±0.36%。

(2)再以20 t柴油、油温为15℃、计重密度为840.0 kg/m3为例：

应付油品：20 000/0.84=23 810 L。如果油品温度发生±3℃的变化，按温度变化1℃，柴油膨胀系数为0.082%计：

±3×0.082%×23 810=±58.6L

即付油误差为：±58.6/23 810=0.246%。

通过实例计算可见，当作业开始时测试的油品温度与实际付油过程中，如果温度发生±3℃的变化时，影响的实际付油误差分别为±0.36%、±0.246%，分别是流量计±0.2%最大允许误差的1.8倍和1.23倍之多。若按油库每天汽、柴油付油各500 t计算，分别影响数量为±2 432L和±1 464 L，按365天计算则更多。质量发货模式计算与上述结果一致。

造成此误差的直接原因是发油系统不能根据每天发油前测试营业罐的油品密度、温度与实际付油过程中的变化即时调整在线的付油参数。那么如何将因油品温度变化引起的体积变化量修正到付油系统中的程序控制付油量是最终解决这个难题的关键。

3 解决办法

所采取的办法是在付油管路中流量计前加装高精度铂电阻温度计，通过铂电阻温度计即时采集付出油品的实际温度，通过逻辑分析判断，引用汽、柴油各自油品膨胀系数0.12%、0.082%，或内嵌GB1885《石油计量表》，计算并修正自动付油程序中的付出量，从而提高付油数量精度，实现“零误差”付油。具体做法是：

(1)在付油管路流量计前加装高精度铂电阻温度计，控制系统对流量计及铂电阻温度计的信号进行实时采集，采样周期为50 ms，即时采集付出油品的实际温度，通过逻辑分析判断后将有效数据发到付油控制程序中。

(2)控制程序响应过程。对于内部配送的加油站，销售部门二配系统下达V20体积订单至油库库管系统。油库付油系统从油库库管系统将配送订单V20体积数及流量计系统误差值提取到付油系统。自控系统每50 ms采集一次铂电阻温度计温度发送至付油系统。付油系统按照《石油计量表》(GB/T 1885—1998)，参照铂电阻温度计采集的温度，按照式(4)：

V20=Vt×[1-f×(t-20)]× (1-δ)(4)，每3 s计算一次V20付出升数：

式中：f——油品膨胀系数，汽油0.001 26/℃，柴油0.000 82/℃；

δ——流量计系统误差。

付油结束后，集成系统提取付油系统实际付油Vt、V20体积数，反馈回库管系统。库管系统根据二配订单V20体积数及系统内维护的实测计重密度，根据《石油计量表》(GB/T 1885—1998)计算出标准密度，计算付油应结数量。

(3)最终反馈数据如下：

计划体积V20=二配系统下发V20升数，

VCF20=付油系统反馈的实际发出V20升数/实发体积VT，

标准密度ρ20=系统中维护的实测计重密度根据《石油计量表》(GB/T 1885—1998)计算出实际付油标准密度ρ20。

实发体积VT=流量计实际发出VT升数(付油系统反馈)，

实发体积V20=计划体积V20，

实发质量=实发体积V20×(标准密度ρ20-1.1)。

对于外部客户，销售部门二配系统下达质量m订单至油库库管系统。油库付油系统从油库库管系统将二配订单质量m、库管系统中维护的实际标准密度ρ20及流量计系统误差提取到付油系统。自控系统每50 ms采集一次温度变送器温度发送至付油系统。付油系统按照《石油计量表》(GB/T 1885—1998)，参照铂电阻温度计采集的温度，按照式(3)和(4)每3 s计算一次V20付出升数。付油结束后，付油系统将实际付油VT、质量m，反馈回库管系统。

最终反馈数据如下：计划质量等于二配系统下发质量数；VCF20=付油系统反馈的实际发出V20升数/实发体积VT；标准密度ρ20=系统中维护的实际付油标准密度ρ20；实发体积VT=流量计实际发出VT升数(付油系统反馈)；实发质量=实发体积V20×(标准密度ρ20-1.1)；实发质量=流量计实际发出质量m(付油系统反馈)。

4 实际效果及验证

当提出问题及解决思路后，向自控公司提出可行性函询，自控公司经专题论证研讨后函复，认为该思路及具体解决办法可以实施。

笔者组织油库完成了铂电阻温度计的加装，发油监控软件升级后进行了实际效果测试，同时为油库配备了精度达0.025%(中国计量科学研究院检定)的2 000 L标准金属量器进行自检验证。

通过测试后，此项技术改造工作分别在4座油库开展，经实际运行付油准确度保持在±0.1%以内，大大低于容积式流量计本身0.2%的准确度等级。实现了高精度付油，既解决了付油准确度的难题，又有效减少了油品数量纠纷，保护了客户及油库双方的利益，同时又堵塞了管理漏洞，也提高了企业效益。

5 技术的创新性与先进性

此项目利用先进的JWB/PT100型铂电阻温度计，与温度传感器连接，实现了对在线油品的温度进行实时测量，输出标准的电子信号。油库自控付油系统根据铂电阻温度计传送的信号，每50 ms采集一次温度数据，并通过自控程序实时修正付油V20付出数量。避免因温度变化对付油精确度造成的影响。

6 技术的成熟程度、适用范围和安全性

此项目采用铂电阻温度计符合GB标准、JJG规程和IEC相关文件标准。适用于-40～80℃的介质油品测量，完全符合目前油品温度变化范围。

7 注意事项

(1)铂电阻温度计的选用及安装。铂电阻温度计一般选用A级产品(误差0.2℃)，最好选用快速响应型，安装前要进行校验，确保精确度。安装时注意在铂电阻温度计的保护套管中加注硅油。因铂电阻温度计探头与保护套管之间存在空气，加注硅油可消除付油管路中的油品温度与探头之间的测量温差。或是在管路中重新焊接一个直型连接头，连接螺纹尺寸与铂电阻温度计一致，将温度计保护套管拆除，直接把探头拧入连接头中，此时探头与管路中的油品直接接触效果更佳。

(2)控制系统的采样频率。控制系统对流量计、铂电阻温度计的信号进行实时采集，采样周期一般不大于50 ms。

(3)流量计精度选用0.15级或是0.2级。

(4)后期系统付油要注意自检及维护调校。

2017-05-09。

徐伟江，男，现从事石油成品油销售数质量和经营管理工作。