- 相關推薦
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展很快，家用、商用和工業用氣量持續增加，大小液化石油氣儲配站場遍布各地，儲存罐的數量也就越來越多，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是非常重要的，沒有正確的計量，談不上維護企業的利益、提高企業的信譽、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的，一般認為，操作規范時，拔桿式液位計讀數比較可靠，岸上接收庫的液化石油氣球罐，按規定其液位測定，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一直沒有懷疑。其實，其讀數直接用于計量時存在一定問題。筆者幾年來在實踐中發現，用玻璃板液位計的讀數來計算，結果極不可靠，比如同一罐（ l,000米3）液化石油氣，不同時間讀取的數據，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（φ12米）為例，其玻璃液位計裝于球罐液位導管ABCD[DN 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”，在環境溫度高于罐內溫度時，儲罐吸熱，而在環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境溫度變化大，罐內溫度變化比較溫和，而導管很小（DN50），其中的液體數量很少，導管壁完全暴露，故受環境影響很大，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，在數值上，比重和密度是相等的）如下：
15℃時：ρ丙15=0.507 ρ丁15 =0.563
40℃時：ρ丙40 =0.468 ρ丁40=0.533
則混合密度為：
ρm15=ΣρiVi=0.507×0.5 0.563×0.5=0.535
ρm40=0.468×0.5 0.533×0.5=0.5005
液體密度變化的溫度系數為：
ν=(ρm40-ρm15)/(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）
ρt=ρ15 ν(t-15)
液位為h時，產生的壓強為：
P=P0 ρ*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 ρ*g*h=P0 ργ*g*H
H=ρth/ρT=(ρ15 ν(t-15))/(ρ15 ν(T-15))*h=(1-ν(T-t)/(ρ15 ν(T-15)))*h
1．當環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)/(0.535-0.00138(20-15)))*h=(1-0.0026)*h=0.974h
2．當環境溫度低于儲罐內溫度時，設t＝10℃，T＝20℃
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現的問題：l）在岸上儲罐接收船載低于環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據重算時，結果可能又少了許多。2）同一罐液化石油氣，即使經過長時間的停放，使其充分吸／放熱量，達到大體上和環境溫度平衡后，一天之中不同時間讀取的數據，計算得的結果也差別很大，都是因為液位計受環境影響大，而儲罐是一個大“熱容”，受環境影響小，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 h＝7.0m
1）設液位計內液體溫度為 30℃，罐內液體平均溫度為 20℃，根據式一2，得罐內液位為：
H＝0.974h＝0.974X 7.0＝6.82（m）
由h和H查罐容表，得到液體的體積分別為：
586．928m3和 565．873m3
罐內混合密度為：
ρ20＝ρ15＋ν（t－15）＝0.535－0
【液化石油氣儲罐玻璃板液位計計量誤差初探】相關文章：
淺談液化石油氣的卸船計量03-20
液化石油氣儲罐站常見問題分析和解決意見03-18
進口液化石油氣氣化器的使用及檢修03-23
BOG壓縮機在液化石油氣基地的應用03-20
淄博市液化天然氣氣化站儲罐增壓方法探討01-02
環境會計計量模式初探03-18
大型液化石油氣氣化站運行管理模式的探討03-18
液化氣安全管理03-18