液位是油罐计量中的重要参数之一,因此需要对它进行准确的测定。液位测量技术经过不断的发展,其各种测量方法在工业生产中都有自己的应用领域,并得到长足的进步。在研究油罐液位对于流量计数的影响中,首先需要掌握油罐液位的测量方法,才能更好地展开问题研究。
在油库的对外经营中,客户是按吨位付款开票的。但在油库实际发油时,则是按测得的密度换算成体积后用转子流量计发出。可是客户在过镑时,却发现误差较大,有时超出了允许的 0.3%,更超出了流量计的精度 0.2%。在仔细分析地镑、密度、流量计的误差时,地镑是县计量局校验的,流量计是省计量局较验的,密度是用密度计实测的,因此认为是油罐液位较低影响了流量计的读数而导致的误差偏大。本文试分析,当油罐液位高于某一数值时,即不会影响流量计的读数。
1 油罐液位检测方法
1.1 静压法
静压法顾名思义是利用液体静压的原理来测量罐内油品的物理参数。油罐内的液体对安装在罐底部的压力传感器产生一个静态压力,这个压力反应在传感器模片上是一个压强,即单位面积上的压力,而且这个压强乘以油罐平均有效截面积即得到罐内液体的质量(重量),这就是静压法计量系统的原理。
1.2 微波法
测量基本原理:电磁波在传播过程中遇到障碍物能反射回来,雷达就是利用这个原理,通过测量电磁波从发射到反射的时间差,计算出电磁波传播的距离。
1.3 超声波法
超声波测量液位的基本原理是:由超声探头发出的超声脉冲信号,在液体中传播,遇到空气与液体的界面后被反射,接收到回波信号后能得到超声波传播时间。根据其传播速度和传播时间计算出其传播距离,得到液位高度。
2 油库基本情况
公司油库新建的油罐总容积达到 20000 米 3,单个储罐容积达 3000 米 3,库区面积相对较大,管线较长。但在实际运作时,油罐的负荷只有设计的 10%左右。
油罐基本参数公称容积:3000m3;计算容积:3201m3;
直径:18000mm;
总高:15548mm;
出油口距罐底标高:310mm;
出油口大小:DN150;
内浮顶距罐底标高:1460mm;
检修高度:1800mm;
操作高度:900mm。
工艺管线布置
水平方向总管线长度:约 200 米,竖向长度:约 12 米。 2.3 流量计基本参数名称:UF-Ⅱ螺旋转子流量计;
型号:LR804-UCD-F215-230;
接管口径:DN100;
流量:20~120 米/小时;
准确度等级:0.2;
压力:试验 3.0MP,容许 2.0MP;
产品编号:80-1184;
3 流量计实际误差与校验
2015 年 11 月 24 日,湖南省计量来公司检测流量计时,5#柴油罐的实际液位是 919mm,总油量约 200 吨。此时标定的流量计的误差是 0.36%,但没有调过来,理由是担心液面升高后,流量计又会产生新的误差,这次调了下次还是有误差。但具体要升到多高才不会引起流量计误差,则没有数据。
4 分析与讨论
查阅转子流量计的说明书中《双转子流量计机械部分的常见故障及排除方法》得知,引起误差变正(指示值大于实际值)的情况有三种,流量有大的脉动、介质内混入气体、介质粘度偏大。消除的方法是减少管子振动,设法使流量减少脉动;加装消气器,如有消气器,则检查是否有故障;重新标定,并更换变换齿轮。由于公司来的柴油都是固定的几个厂家,因此介质粘度偏大的情况可以不予考虑。由工艺流程可知,流量计前有泵、过滤器、阀门等设备,运行时泵肯定有振动,但所有的设备、管路和流量计的安装都符合设计要求,在很大程度上消除了管路系统的振动,不论管内流体处于层流或湍流,所引起的脉动都会在流量计的容许范围内,流量计的容许压力是 2.0MP。
本文着重讨论当液位变化时,是否会引起介质内混入气体。由油罐参数可知,出口管距罐底 310mm,出口管径 DN150,液面封住管口的高度为 310+159/2=389.5mm,考虑到安装时的误差,取整为 400mm。但是在流体力学中,物体与流体发生相对运动(位移)时,在物体后端产生阻力漩涡,即涡流,它会使流体中吸入空气,少量的空气不会影响泵的运行,却可能会影响流量计的读数。随着科学技术的迅猛发展,高新技术在各行业中得到了广泛的应用,高科技含量的磁致伸缩液位计,应用于各类储罐的液位测量。该种液位仪具有精度高、环境适应性强、安装方便等特点。因此,广泛应用于石油、化工等液位测量领域,并逐渐取代了其他传统的传感器,成为液位测量中的精品。
在中石油及中石化的成品油流通行业,对油罐油量的测量大多采用人工爬罐,投尺进行测量。用带有重锤的米制钢带卷尺或带有刻度的标尺计量,手工记录读数,人工查表换算,最后得到油量数据。这种测量方法不仅劳动强度大,同时存在不安全因素,也无法保证精度。个别地方有用电容式/扩散硅压力式液位计测量,由于这类传感器零漂移严重,测量偏差大,长期工作稳定性差,不受用户欢迎。也有的地方采用等压式皮膜液位计或机械式浮子液位计。但因皮膜式液位计受温度影响大,且存在漏气问题,机械浮子液位计又经常出现钢带卡死现象,所以都没有得到广泛的应用。 PATRIOT/RTI 爱国者磁致伸缩液位仪在对油罐的液位及温度等参数进行测量的同时,还可对油罐进行测渗漏,测漏精度达到了 0.375 升/小时,可满足不同用户的需求,实现较高的性能价格比。
5 结语
在目前的实际工况条件下,只要油罐液位在 700mm 以上时,即可保证管路中不会进空气,从而对流量计读数不会产生影响。