液化石油气储罐玻璃板液位计计量误差初探

1、液化石油气储罐玻璃板液位计计量误差初探    一、前言近年来，我国液化石油气市场发展很快，家用、商用和工业用气量持续增加，大小液化石油气储配站场遍布各地，储存罐的数量也就越来越多，单罐容积也有增大的趋势。众所周知，计量工作对于一个企业是非常重要的，没有正确的计量，谈不上维护企业的利益、提高企业的信誉、搞好生产管理，还容易产生贸易摩擦，石油产品的贸易往往价高量大，计量工作尤显重要。二、问题的提出以船运液化石油气码头交接贸易为例，其计量方法一般是用体积重量法，即首先测量计算得到液体体积，再换算成重量的方法，船上储罐的液位测定普遍采用拨杆式液位计，也有直接在仪

2、表舱读数的，一般认为，操作规范时，拔杆式液位计读数比较可靠，岸上接收库的液化石油气球罐，按规定其液位测定，除采用玻璃板式液位计外，还要设磁跟踪钢带液位计，这两种设备的读数似乎都可靠。 不管是以船上或岸上的那一方计量为准，岸上接收罐的计量是必不可少的，不要以为船上拔杆式液位计可靠，计量准确，岸上接收罐的计量就不重要了，实际上船上读数也会有问题，如拉杆式液位计的拉放速度、停留的时间、风浪的大小等都可能影响其读数的准确性，船体陈旧时，由于已作过多次维修改造，其容积表的准确性也值得怀疑，其它一些人为因素也不是不可能。所以，作为收发计量也罢，盘点计量也罢，岸罐计量的准确性是客观要求。 许多人对液化石油气

3、球罐上玻璃板直读式液位计的液位读数一直没有怀疑。其实，其读数直接用于计量时存在一定问题。笔者几年来在实践中发现，用玻璃板液位计的读数来计算，结果极不可靠，比如同一罐（ l,000米3）液化石油气，不同时间读取的数据，计算出的结果有时相差10吨以上，根本不可取。三、问题分析如附页图一1所示，以1,000米3球罐（12米）为例，其玻璃液位计装于球罐液位导管ABCDDN 50的竖直段BC上，该管上下分别与罐顶和罐底相通。一般认为，导管内的液面和罐内液面处于同一水平面上，其实不一定，可能差别很大，进人导管内的液体，如同进人了死胡同，在某一平衡状态下，导管水平段CD内的液体承受着垂直段BC内液柱和储罐内

4、液柱对等的压力，其作用有如一个活塞，阻隔着经直管内的液体流向储罐内。由于储罐容积大，特别是在储液很多时，储罐实际上成了一个大“热容”，在环境温度高于罐内温度时，储罐吸热，而在环境温度低于储罐内温度时，储罐放热，也就是说，储罐内的温度变化不如环境温度变化大，罐内温度变化比较温和，而导管很小（DN50），其中的液体数量很少，导管壁完全暴露，故受环境影响很大，特别是导管处在阳光直射位置时，其温度变化更大。我们知道，液体受热会膨胀，其密度会变小，相反，液体受冷时其体积会缩小，密度会变大，就是说，若果储罐内液体的温度和导管内液体的温度不同时，则其密度也不同，特别是液化石油气的膨胀系数比水的大得多，密度的

5、差异就更大，不能忽略不计。这时，储罐内液体和导管内液体的关系，如同“U”形压差计的工作原理一样，两侧液柱对“活塞”（水平段）的作用力相等。假设储罐内的液化石油气为：1丙烷：异丁烷=50：50。2储罐内平均温度为T。3导管内液体的平均温度为t。4储罐内液位为H（m）5导管内液位为h（m）根据烷烃液体的比重和温度关系图 2可知，丙烷和丁烷的比重在-20- 50范围内呈直线变化，而且两直线大体平行。由图-2（见附页）可查得密度（这里，在数值上，比重和密度是相等的）如下：15时：丙15=0.507 丁15 =0.56340时：丙40 =0.468 丁40=0.533则混合密度为：m15=iVi=0.5

6、07×0.5+0.563×0.5=0.535m40=0.468×0.5+0.533×0.5=0.5005液体密度变化的温度系数为：=(m40-m15)/(40-15)=(0.5005-0.535)/25=-0.00138某一温度t时的密度为（亦可以直接查图一2）t=15+(t-15)液位为h时，产生的压强为：P=P0+*g*h任何平衡时刻，导管内液柱和储罐内液柱对水平段所产生的压强必定相等，则：P0+*g*h=P0+*g*HH=th/T=(15+(t-15)/(15+(T-15)*h=(1-(T-t)/(15+(T-15)*h1当环境温度高于储罐内温度时

7、，设 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=0.974h2当环境温度低于储罐内温度时，设t10，T20由式一1可得：H（ l 0.026） h 1.026h（式一3）以上分析说明，液位计读数和储罐内实际液位是有差距的，而且温差越大，则差距就越大，这样，用液位计读数h直接查储罐容积表，计算出的重量结果必然不准确，而且罐的容积越大，误差就越大，特别是液位刚好在储罐赤道带或附近时误差大。这就印证了笔者在实践中发现的问题：l）在岸上储罐接收船载低于环境温度的冷冻液化石油气（10）时，计算的结

8、果往往比船上结果偏多，但几天后重新读取数据重算时，结果可能又少了许多。2）同一罐液化石油气，即使经过长时间的停放，使其充分吸放热量，达到大体上和环境温度平衡后，一天之中不同时间读取的数据，计算得的结果也差别很大，都是因为液位计受环境影响大，而储罐是一个大“热容”，受环境影响小，从而产生温差，导致密度和液位的不同。以某1000m3球罐为例，其条件同上，不考虑气相的影响，设液位计读数 h7.0m1）设液位计内液体温度为 30，罐内液体平均温度为 20，根据式一2，得罐内液位为：H0.974h0.974X 7.06.82（m）由h和H查罐容表，得到液体的体积分别为：586928m3和 565873m

9、3罐内混合密度为：2015（t15）0.5350.00138（2015）0.5281由G0.99785V20算得在空气中的重量分别为：309290吨和 298200吨就是说，若果直接以液位计读数计算，则偏多 11.090T。2）设液位计内的温度为 10，储罐内平均温度为 20，根据式一 3，则：由h和H查罐容表，得液体体积分别为：586928m3和 607809m3计算出的重量分别为：309290吨和 320300吨就是说，如果用液位读数直接计算，则偏少 11 010吨。四、解决问题的办法为了解决储罐玻璃液位计的读数误差问题，笔者认为有如下几个办法：1公式修正法。按上述分析的方法，对液位计读数

10、进行修正，该法实际上难以准确，因为导管内液体的平均温度难以测准。2选择读数时间。改变读数时间的随意性，选好读取时间，能在一定程度上克服环境因素对液位计读数的影响，最好把读数时间选在气温比较温和、气温比较接近一天之中的平均温度或接近储罐内温的时候，如夏天在日出之前读数，冬天在早上9：00左右读数，但该法对生产作业有一定影响，不够方便。3更换液位计内的液体。在读数前，把液位计导管内的液化石油气换掉，可以1）把导管内的液化石油气放掉，换人罐内新的液体，但该法不安全；2）加一手摇泵，将导管内的液化石油气往回储罐内，再从罐内放人新的液化石油气，然后尽快读取液位数据。4加装计量设备。可考虑在储罐顶部增设防

11、爆型雷达测深系统，该法在旧罐上改造较难。五、结束语玻璃板直读式液位计读数难以读准，球形储罐上的磁跟踪钢带液位计读数又如何？实际情况是，就所安装的国产钢带液位计而言，很大一部分是失效的，这是因为：首先，制造技术和安装质量上存在问题，钢带很容易被卡住；其次是其使用环境恶劣，在接卸液化石油气船时，特别是罐内液位很低时，高速进人储罐的液化石油气，在罐内剧烈翻腾，使钢带液位计系统的浮筒及其导向钢丝波动报大，有时会使磁吸头脱落，无法计量，有的甚至使导向钢丝脱钩，并相互纠缠在一起，从而彻底失去计量作用；再者，即使钢带液位计系统没有问题，但不同组成的液化石油气及不同的温度下，其密度亦不同，致使液体对浮筒的浮力不同，从