液化石油氣儲罐玻璃板液位計計量誤差初探

1、液化石油氣儲罐玻璃板液位計計量誤差初探一、前言近年來，我國液化石油氣市場發(fā)展很快，家用、商用和工業(yè)用氣量持續(xù)增加，大小液化石油氣儲配站場遍布各地，儲存罐的數(shù)量也就越來越多，單罐容積也有增大的趨勢。眾所周知，計量工作對于一個企業(yè)是非常重要的，沒有正確的計量，談不上維護企業(yè)的利益、提高企業(yè)的信譽、搞好生產管理，還容易產生貿易摩擦，石油產品的貿易往往價高量大，計量工作尤顯重要。二、問題的提出以船運液化石油氣碼頭交接貿易為例，其計量方法一般是用體積重量法，即首先測量計算得到液體體積，再換算成重量的方法，船上儲罐的液位測定普遍采用撥桿式液位計，也有直接在儀表艙讀數(shù)的，一般認為，操作規(guī)范時，拔桿式液位計讀

2、數(shù)比較可靠，岸上接收庫的液化石油氣球罐，按規(guī)定其液位測定，除采用玻璃板式液位計外，還要設磁跟蹤鋼帶液位計，這兩種設備的讀數(shù)似乎都可靠。 不管是以船上或岸上的那一方計量為準，岸上接收罐的計量是必不可少的，不要以為船上拔桿式液位計可靠，計量準確，岸上接收罐的計量就不重要了，實際上船上讀數(shù)也會有問題，如拉桿式液位計的拉放速度、停留的時間、風浪的大小等都可能影響其讀數(shù)的準確性，船體陳舊時，由于已作過多次維修改造，其容積表的準確性也值得懷疑，其它一些人為因素也不是不可能。所以，作為收發(fā)計量也罷，盤點計量也罷，岸罐計量的準確性是客觀要求。 許多人對液化石油氣球罐上玻璃板直讀式液位計的液位讀數(shù)一直沒有懷疑。

3、其實，其讀數(shù)直接用于計量時存在一定問題。筆者幾年來在實踐中發(fā)現(xiàn)，用玻璃板液位計的讀數(shù)來計算，結果極不可靠，比如同一罐（ l,000米3）液化石油氣，不同時間讀取的數(shù)據(jù)，計算出的結果有時相差10噸以上，根本不可取。三、問題分析如附頁圖一1所示，以1,000米3球罐（12米）為例，其玻璃液位計裝于球罐液位導管ABCDDN 50的豎直段BC上，該管上下分別與罐頂和罐底相通。一般認為，導管內的液面和罐內液面處于同一水平面上，其實不一定，可能差別很大，進人導管內的液體，如同進人了死胡同，在某一平衡狀態(tài)下，導管水平段CD內的液體承受著垂直段BC內液柱和儲罐內液柱對等的壓力，其作用有如一個活塞，阻隔著經直管

4、內的液體流向儲罐內。由于儲罐容積大，特別是在儲液很多時，儲罐實際上成了一個大“熱容”，在環(huán)境溫度高于罐內溫度時，儲罐吸熱，而在環(huán)境溫度低于儲罐內溫度時，儲罐放熱，也就是說，儲罐內的溫度變化不如環(huán)境溫度變化大，罐內溫度變化比較溫和，而導管很?。―N50），其中的液體數(shù)量很少，導管壁完全暴露，故受環(huán)境影響很大，特別是導管處在陽光直射位置時，其溫度變化更大。我們知道，液體受熱會膨脹，其密度會變小，相反，液體受冷時其體積會縮小，密度會變大，就是說，若果儲罐內液體的溫度和導管內液體的溫度不同時，則其密度也不同，特別是液化石油氣的膨脹系數(shù)比水的大得多，密度的差異就更大，不能忽略不計。這時，儲罐內液體和導管

5、內液體的關系，如同“U”形壓差計的工作原理一樣，兩側液柱對“活塞”（水平段）的作用力相等。假設儲罐內的液化石油氣為：1丙烷：異丁烷=50：50。2儲罐內平均溫度為T。3導管內液體的平均溫度為t。4儲罐內液位為H（m）5導管內液位為h（m）根據(jù)烷烴液體的比重和溫度關系圖 2可知，丙烷和丁烷的比重在-20- 50范圍內呈直線變化，而且兩直線大體平行。由圖-2（見附頁）可查得密度（這里，在數(shù)值上，比重和密度是相等的）如下：15時：丙15=0.507 丁15 =0.56340時：丙40 =0.468 丁40=0.533則混合密度為：m15=iVi=0.5070.5+0.5630.5=0.535m40=

6、0.4680.5+0.5330.5=0.5005液體密度變化的溫度系數(shù)為：=(m40-m15)/(40-15)=(0.5005-0.535)/25=-0.00138某一溫度t時的密度為（亦可以直接查圖一2）t=15+(t-15)液位為h時，產生的壓強為：P=P0+*g*h任何平衡時刻，導管內液柱和儲罐內液柱對水平段所產生的壓強必定相等，則：P0+*g*h=P0+*g*HH=th/T=(15+(t-15)/(15+(T-15)*h=(1-(T-t)/(15+(T-15)*h1當環(huán)境溫度高于儲罐內溫度時，設 t 30，T 20，由式一1可得：H=(1+0.00138*(20-30)/(0.535-

7、0.00138(20-15)*h=(1-0.0026)*h=0.974h2當環(huán)境溫度低于儲罐內溫度時，設t10，T20由式一1可得：H（ l 0.026） h 1.026h（式一3）以上分析說明，液位計讀數(shù)和儲罐內實際液位是有差距的，而且溫差越大，則差距就越大，這樣，用液位計讀數(shù)h直接查儲罐容積表，計算出的重量結果必然不準確，而且罐的容積越大，誤差就越大，特別是液位剛好在儲罐赤道帶或附近時誤差大。這就印證了筆者在實踐中發(fā)現(xiàn)的問題：l）在岸上儲罐接收船載低于環(huán)境溫度的冷凍液化石油氣（10）時，計算的結果往往比船上結果偏多，但幾天后重新讀取數(shù)據(jù)重算時，結果可能又少了許多。2）同一罐液化石油氣，即使

8、經過長時間的停放，使其充分吸放熱量，達到大體上和環(huán)境溫度平衡后，一天之中不同時間讀取的數(shù)據(jù)，計算得的結果也差別很大，都是因為液位計受環(huán)境影響大，而儲罐是一個大“熱容”，受環(huán)境影響小，從而產生溫差，導致密度和液位的不同。以某1000m3球罐為例，其條件同上，不考慮氣相的影響，設液位計讀數(shù) h7.0m1）設液位計內液體溫度為 30，罐內液體平均溫度為 20，根據(jù)式一2，得罐內液位為：H0.974h0.974X 7.06.82（m）由h和H查罐容表，得到液體的體積分別為：586928m3和 565873m3罐內混合密度為：2015（t15）0.5350.00138（2015）0.5281由G0.99

9、785V20算得在空氣中的重量分別為：309290噸和 298200噸就是說，若果直接以液位計讀數(shù)計算，則偏多 11.090T。2）設液位計內的溫度為 10，儲罐內平均溫度為 20，根據(jù)式一 3，則：H1.026h1.026X7.07.182（m）由h和H查罐容表，得液體體積分別為：586928m3和 607809m3計算出的重量分別為：309290噸和 320300噸就是說，如果用液位讀數(shù)直接計算，則偏少 11 010噸。四、解決問題的辦法為了解決儲罐玻璃液位計的讀數(shù)誤差問題，筆者認為有如下幾個辦法：1公式修正法。按上述分析的方法，對液位計讀數(shù)進行修正，該法實際上難以準確，因為導管內液體的平

10、均溫度難以測準。2選擇讀數(shù)時間。改變讀數(shù)時間的隨意性，選好讀取時間，能在一定程度上克服環(huán)境因素對液位計讀數(shù)的影響，最好把讀數(shù)時間選在氣溫比較溫和、氣溫比較接近一天之中的平均溫度或接近儲罐內溫的時候，如夏天在日出之前讀數(shù)，冬天在早上9：00左右讀數(shù)，但該法對生產作業(yè)有一定影響，不夠方便。3更換液位計內的液體。在讀數(shù)前，把液位計導管內的液化石油氣換掉，可以1）把導管內的液化石油氣放掉，換人罐內新的液體，但該法不安全；2）加一手搖泵，將導管內的液化石油氣往回儲罐內，再從罐內放人新的液化石油氣，然后盡快讀取液位數(shù)據(jù)。4加裝計量設備。可考慮在儲罐頂部增設防爆型雷達測深系統(tǒng)，該法在舊罐上改造較難。五、結束語玻璃板直讀式液位計讀數(shù)難以讀準，球形儲罐上的磁跟蹤鋼帶液位計讀數(shù)又如何？實際情況是，就所安裝的國產鋼帶液位計而言，很大一部分是失效的，這是因為：首先，制造技術和安裝質量上存在問題，鋼帶很容易被卡??；其次是其使用環(huán)境惡劣，在接卸液化石油氣船時，特別是罐內液位很低時，高速進人儲罐的液化石油氣，在罐內劇烈翻騰，使鋼帶液位計系統(tǒng)的浮筒及其導向鋼絲波動報大，有時會使磁吸頭脫落，無法計量，有的甚至使導向鋼絲脫鉤，并相互糾纏在一起，從而徹底失去計量作用；再者，即使鋼帶液位計系統(tǒng)沒有問題，但不同組成的液化石油氣及不同的溫度下，其密度亦不同，致使液體對浮筒的浮力不同，從而