1.油品的计量差量分析

油品的计量差量分析 主讲 周懋民 我国现行的石油产品计量交接采用空气中的质量 即商业质量的数值进行贸易结算 用静态或动态的计量方法 首先得到体积量 再由人工或管线自动取得油样 对油样进行密度和含水量的分析 然后计算出油品的商业质量 是在线自动测得油品的质量 经过计算得到油品的商业质量 第十五章油品的计量差量分析 无论采用静态计量还是动态计量的方式 作为一种计量器具 其自身和在使用的过程中都必然产生各类误差 存在着许多影响计量器具准确度的内外因素 被测的石油和石油产品品质繁多 在不同的工况条件下 其物理变化很大 直接影响着测量的准确度 计量器具使用过程中 人员的操作和管理水平的不同 对测量结果的准确性也有很大影响 了解和研究油品计量产生误差的原因 对其进行认真的分析 采取有效的措施 尽量降低和减少误差 提高计量准确度是十分必要的 第十五章油品的计量差量分析 在油品计量中 静态计量和动态计量所用的计量器具是不同的 静态计量采用各类容器 如立式金属罐 卧式罐 油船 铁路罐车 汽车油罐车等计量器具测得体积量 动态计量采用各类流量计 如容积式流量计 速度式流量计等计量器具测得油品的体积量 计量器具使用带来的误差是不容忽略的 十五 一 油品体积计量误差分析 立式金属罐的误差 包括已定性又定量的已知误差 同时又包括许多可定性但无法定量或既不能定性又难以定量的误差因素 明确误差产生的原因 找出解决办法 是保证计量准确度的关键 1 油罐容量表误差造成的体积量差 通常在操作和计量中采用容量表进行计算 立式油罐的容量表是根据JJG168 2005 立式金属罐容量 检定规程对油罐进行检定后得到的 但也无法回避可能带来的误差 为此 检定规程明确给出了立式金属罐容量表的误差 100 700m3 扩展不确定度为0 2 700m3以上 扩展不确定度为0 1 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 2 油高测量误差造成的量差 根据GB T13894 1992 石油和液体石油产品测温测量法 当用量油尺测量油品高度时 其重复性误差为 1mm 读数估读误差为 0 5mm 计量员操作熟练程度 计量员的正确操作是非常重要的 油品计量员检尺操作时 要保证参照点唯一 下尺要稳 读数要准 速度要快 否则操作水平不同会使误差变化很大 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 量油尺的读数修正 当用量油尺测量油罐的油高时 如果测量时量油尺的温度不同于检定温度 20 量油尺会发生膨胀或收缩 按照GB T19779 2005 石油和液体石油产品油量计算静态计量 标准的要求 应将量油尺观察读数加上检定证书给出的修正值 再修正到其检定温度下的读数 计算出量油尺在20 实际液位高度 修正公式 Hs Hd Hc 1 ty 20 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 检尺总高的波动 当立式油罐储存油品时受到温度的影响 油罐的罐体同样也要膨胀和收缩 造成检尺的总高有不同程度的变动 当用量油尺测量油品空高时 应注意油罐的检尺口总高随罐壁温度变化产生膨胀或收缩 而油罐容量表给出的通常是标准温度下的高度 因此 在由空高和检尺口总高计算油品高度时 检尺口总高的膨胀或收缩也应按照GB T19779 2005标准的要求进行修正 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 非保温立式油罐的油高修正 检空法 对于非保温罐 假定检尺口总高的变化仅由罐壁浸液部分膨胀收缩引起 而且浸液罐壁温度等于液体温度 浸液罐壁只发生竖直方向膨胀或收缩 即用检尺口总高减去观察空高 再乘以上式公式的修正系数F然后计算出实际的油品实高 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 保温立式油罐的油高修正 检空法 对于保温罐 假定油气空间和液体空间与罐内液体具有相同温度 而且油罐检尺口总高整体膨胀或收缩 在油气空高测定用的量油尺也膨胀或收缩 即用检尺口总高减去观察空高 再乘以上式公式的修正系数F然后计算出实际的油品实高 对于外浮顶保温罐 液高的修正方法同非保温罐 保温罐和非保温罐的检空尺和检实尺的修正系数是一样的 但公式推导是不同的 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 油面稳定时间 检尺前油面稳定时间不够 会造成检尺的误差 从而造成体积量差 3 水高测量误差造成的体积量差 器具误差和读数误差 量水尺的基本误差为 0 5mm 读数估读误差为 0 5mm 测量重复性误差为 1mm 乳化油造成测量误差 一般在量水尺上涂试水膏 当输送油时含水进罐 会产生乳化油 乳化层的存在增大了水高的测量误差 也会造成了油品体积量的计量差 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 4 油罐罐壁温度造成的体积量差 油罐经检定后 给出的容量表是20 的容量表 在计量油品时 往往油罐罐壁温度不是20 因此对非20 的容量表要进行温度修正 按照GB T19779 2005 石油和液体石油产品油量计算静态计量 标准修正公式为 Vt VB 1 2 t 20 Vt 油罐内油品的体积 m3 VB 油罐容量表表载体积 m3 罐壁材质的线膨胀系数 1 低碳钢取取 0 000012 t 油罐计量时的罐壁温度 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 油罐罐壁温度通常受罐内油品计量时温度和罐外环境温度的影响 对于保温罐 罐壁温度可以采用罐内的油品温度的平均值 对非保温罐 罐壁温度按下式计算 t 7 ty ta 8ty 罐内油品的平均温度 ta 油罐周围的环境温度 一般在周围4个方向测出环境温度取算术平均值 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 5 油罐储油后因液体静压力的增大造成的体积量差 油罐储油后 随着油品液位的升高 对油罐产生的液体静压力也不断增大 在金属罐内产生环向应力 使罐体的容积也随之增大 因此 要对油品体积量进行压力修正 根据JJG168 2005 立式金属罐容量检定规程 每个罐的检定容量表中都给出了用4 时的水密度为1g cm3编制的静压力容量修正表 在使用时应将相应的静压力容量修正值乘以液体实际密度与4 时的水密度为1g cm3的比值 相对密度 d4t 求得 VP 即油品在这个液位高度下的静压力容量修正值 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 严格地讲 油罐在静压力作用下 会造成油罐总高度的缩小 在这种状态下 即便对用量油尺测量油品的实高时影响不大 但对采用检空尺测量油高时会有直接影响 这些直接影响将造成体积量差 一般情况下 液面每升高1m检尺总高变动约0 2 0 4mm 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 6 罐内油品温度测量误差造成体积的量差 油罐内的油品温度场是不均匀的 对于原油罐 由于罐内加热盘管在罐底部 罐内温度场很不均匀 对其它石油产品罐 夏季的向阳面和背阳面因环境温度相差较大 也影响着罐内油品温度场的均匀 因此 对于油罐内油品温度的测量应严格按照GB T8927 2008 石油和液体石油产品温度测量法手工法 标准进行 测量温度计的示值应估读到0 1 在标准中推荐使用便携式电子温度计 PET 有条件的可以采用平均温度计 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 不能把固定安装在罐壁上的指示式双金属温度计的指示值作为油罐测量油温的计量器具 油罐内油品温度的测量误差直接影响油品体积修正系数VCF的确定 同时也影响着将油罐表载体积修正到计量温度下的体积的计算 油品计量温度的误差 也直接造成了体积量差 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 7 罐壁结蜡造成体积量差 罐内壁结蜡多发生在原油储罐内 对于含蜡高和高凝固点的原油储罐 罐底内部装有加热盘管 罐底部油品温度较高 随着液面的上升温度逐渐降低 有时罐内壁出现结蜡现象 好像油罐内壁形成一层薄层蜡石衬里 使油罐内直径变小 相应地有效容积也减小 这就会直接造成体积量差 因此 应了解所计量油品的性质 恰当控制计量温度 防止罐内壁结蜡现象的发生 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 8 罐底变形造成的体积量差 在油罐的罐底设计时都有一个倾斜度 约15 由于现在大部分储罐是软基础的油罐 油罐在装油后罐底板向下沉 发生了弹性变形 不仅如此 有的因施工建罐时施工质量问题 罐的基础条件也不理想 装油后罐底会发生永久性变形 对于没有焊接检尺基准板的油罐 由于罐底的变形可能造成检尺基准点的变动 使得检尺不准 对于在罐壁上焊接基准板的油罐 当罐受液体静压力作用较大时 也会使检尺基准板发生不同程度的倾斜 造成检尺的误差 这些都加大了体积的量差 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 9 油罐相关阀门的开关情况造成的体积量差 油罐区各油罐之间均由管线和阀门连接 当向一油罐进油或由另一油罐发油时 应保证该罐是独立的 应保证将与其他油罐连接的阀门关严并无渗漏 如果相关阀门没有关紧或渗漏就会发生窜油 直接造成油量计量的体积量差 10 修正计算不正确造成的体积差量 油罐容量各项修正计算不准确也会造成体积量差 因此 各项计算要认真进行 并应注意要求保留小数的位数 按规定进行数字修约 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 11 罐体的椭圆度和倾斜造成体积量差 根据JJG168 2005 立式金属罐容量检定规程 的规定 油罐的椭圆度不超过1 倾斜度不超过1 就是说 新建的罐允许存在一定的偏差 但在编制容量表时按正规的油罐进行编表的 当油罐在允许偏差范围内 是隐含着体积的量差 十五 一 油品体积 一 立式金属罐计量油品时体积量差分析 1 船容表的误差造成体积量差 船容表是根据JJG702 2005 船舶液货舱容量 检定后得出的 对于小型舱 单舱总容量 300m3的液货舱 其舱容检定结果的扩展不确定度不大于0 3 P 0 95 对于大型规则舱 单舱总容量 300m3的液货舱 其舱容检定结果的扩展不确定度不大于0 2 P 0 95 对于大型不规则舱 其舱容检定结果的扩展不确定度不大于0 4 P 0 95 同时要求 为了保证扩展不确定度达到以上要求 液货计量舱内的液体的最小可测高度应大于500mm 并明确地给出了各类型的油轮 油驳的舱容表的误差 十五 一 油品体积 二 油轮 油驳计量油品时体积量差分析 值得注意的是 现在用的油船因检定条件的限制 许多油船的舱容表是超期使用的 另外 因不正之风的存在 已发现有的船方有两套舱容表 其收油时使用小舱容表 同样油高算出的油量少 待其发油时用大舱容表 同样油高时计算出的油量多 因此 对油船的差量应建立正常差量技术档案 了解其差量的基本规律 十五 一 油品体积 二 油轮 油驳计量油品时体积量差分析 2 油轮上油高测量误差造成的体积差量 船舶液货舱是属于静态计量器具的一种 但船舶漂在水面上 其状态极受天气的影响 因此油高检尺的操作实际不是在静止状态下进行的 检尺测量油高的误差就会比较大 另外 船舶的舱容表是船处于正浮状态下制作的 在进行油高测量后一定要按检定舱容表中给出的值进行纵倾修正 但在实际作业中船舶的浮动状态不可能保持在正浮状态 也就是船舶还存在横倾 但目前油轮的检定证书上一般没有给出横倾修正的数值 有的船方在油轮到港后 通过调整左右配载 以使横倾降到最小 但是因此项未做修正会造成检尺测量误差增大 也造成了体积量的差 十五 一 油品体积 二 油轮 油驳计量油品时体积量差分析 3 船舱测油品温度偏差造成体积量差 船舱的形状是多样的 有规则形状的大型的油轮 其油舱较多 排列位置有居中的 有靠舷的 居中油舱几何形状较规则 油温相对均衡 而靠舷的油舱本身几何形状不规则 同时有一侧或两侧紧靠舱外水体 所以舱内温度差异很大 对于不规则舱的油轮 其舱内的加强筋较多 油船排列与规则舱油轮的排列相似 舱内温度差异很大 十五 一 油品体积 二 油轮 油驳计量油品时体积量差分析 船舱的测温仍然执行GB8927 2008标准 采用测上 中 下三点测温取平均值的方法 由于各油舱的状态不同 温度场分布及均匀程度不同 因此手工法测量油舱内油品的温度就很难代表该舱温度场的实际温度 原因是船舱各段横截面积相差悬殊 各测温点所在的容积量 或者说占的权值 相差很大 取算术平均值造成测温误差较大 其结果造成计算体积量时 偏差也增大 油轮是采用规定的抽样测温 就更不能完全代表该油轮各舱的实际温度 十五 一 油品体积 二 油轮 油驳计量油品时体积量差分析 4 舱低残余油量难予准确测量和估计造成的体积量差 对于如原油 重油 重质油等的油品 其凝固点高 流动性差 在装卸船的过程中必须加热方能进行作业 在卸船作业中往往随着卸载量的增加 温度也在降低 不但在舱底聚集了较高的凝油 而且船外侧舱 靠船壳 受舷外港水温度的影响 在侧壁上也会残留一定数量的凝油 十五 一 油品体积 二 油轮 油驳计量油品时体积量差分析 对于大型油轮 一般采用热油通过舱洗机 即用加热的油品冲刷舱壁 舱顶和舱侧 使凝油受热下淌至主舱底 尽量卸下来 但对于没有舱洗机设备的船舶 原则上是靠人工下舱掏油后卸下来 这种方法收油困难较大 目前对于舱低残留的油品是采取目测估算的方法 即验干舱 实际上船舱中的油品是不可能完全卸干净的 人工验干舱给计量造成很大的误差 这多直接影响着整船油品的体积量 5 修正计算不正确造成的体积差量 体积量的各项修正计算及对总体积量的影响与立式金属罐相似 十五 一 油品体积 二 油轮 油驳计量油品时体积量差分析 铁路罐车计量油品时的体积量差主要发生在以下几方面 铁路罐车容积表误差 铁路罐车的容积表是按照JJG140 1998 铁路罐车容积 检定规程进行检定的 在准装高度范围内 铁路罐车容积表的扩展不确定度不大于0 4 k 2 值得注意的是 铁路罐车的容积表不是一车一表 罐车的容积表是按罐结构编排的 同一类型的铁路罐车使用一个表号 但每个的铁路罐车的容积存在着差异 十五 一 油品体积 三 铁路罐车计量油品时体积量差分析 在用的铁路罐车还存在着由于工作疏忽 罐体上打印的表号不属于该车类型型号的问题 如果未发现将造成较大的体积量差 一旦发现这样情况 应将其容积按该车型 型号规定 选用正确的表号来计算 铁路罐车的容积是20 101 325kPa的体积 装油后 应对量油尺和罐体容积进行温度修正 如不进行修正计算则会造成了体积差量 铁路罐车装油后 由于液体压强作用 罐体发生弹性变形 即竖直线减小 横直线增大 在铁路罐车检定中没有考虑 也会造成体积量差 十五 一 油品体积 三 铁路罐车计量油品时体积量差分析 铁路罐车装油后 油品液面稳定时间不足 液面不稳定 检尺产生误差也造成体积量差 铁路罐车装油后液面稳定时间 轻质油为15min 重质油为30min 铁路罐车在装运原油和高黏度油品时会挂壁 由于卸油不干净 造成了体积量误差 铁路罐车铅封被破坏或不完整 造成不明原因油品数量减少 直接造成体积量差 十五 一 油品体积 三 铁路罐车计量油品时体积量差分析 采用容积式流量计对油品进行计量时 体积量差的产生主要有以下几方面 流量计的准确度等级 制造加工的质量以及配套附表设备的运行状况引起的误差 用于油品贸易交接的流量计的准确度等级应优于0 2级 但流量计在使用过程中往往基本误差在发生变化 这会引起体积量差 对于容积式流量计 上游管线应装有过滤器和消气器 这些附属设备应保证在正常运动状态 因为介质不清洁会造成流量计的损坏 液体里有气泡会使流量计计量准确度受到影响 对于速度式流量计要保证前后直管段 十五 一 油品体积 四 流量计计量油品时体积量差分析 被测油品本身物理性质变化 密度 黏度 以及计量工况的变化所引起的误差 在管输原油和成品油的计量时 往往油品的物性会发生较大的变化 不同原油黏度 密度差异很大 在成品油的管输作业中 随着油品品种的更换 被测介质的黏度 密度都在变化 对于体积式的流量计 油品的黏度会直接引起流量计的泄漏量 一些速度式流量计与油品的粘度有关 从而直接影响体积量测量的基本误差 被测介质在计量工况的温度 压力 流态等的变化 也直接影响着流量计测量的准确度 十五 一 油品体积 四 流量计计量油品时体积量差分析 流量计检定中存在的问题可直接影响流量计计量的准确度 流量计的检定有在线检定和离线检定两种方式 对于管输原油的流量计多配有在线体积管 用于流量计的在线检定 实际工作中 曾发现有的油品含蜡高 凝固点也较高 如胜利原油 在体积管内壁上产生了结蜡的现象 因准体积管内壁结蜡使得其体积变小 在用其检定流量计时必将被检流量计的基本偏差向正方向调整 其结果使流量计的示值比实际偏大了许多 从而造成了体积量的偏差 十五 一 油品体积 四 流量计计量油品时体积量差分析 流量计的准确读数是保证流量计计量准确的关键环节 读数不准会直接造成体积量差 流量计的铅封要保证完好 铅封被破环后 可能因人为地调整了某些部件 造成流量计测量不准 流量计的管线上往往配有副线 有的因扫线需要还有回油线 要注意相关阀门的开关情况 这些阀门要关严 不应有内漏 否则也会造成流量计测量不准 流量计所测的油品流量是在计量的温度 压力状态下的体积量 应按照国家相关标准 进行温度 压力的修正计算 在计算过程中应按要求对各参数进行准确取舍 否则也会造成流量计测量的准确度 十五 一 油品体积 四 流量计计量油品时体积量差分析 在当前的油品计量中 按照GB T4756 1998 石油液体手工取样 2小时取样一次 4小时进行一次密度分析 无论在输油管线上还是在油罐或罐车上 有时所取得的样品代表性较差 在原油取样的过程中尤为突出 因为原油一般是非均匀物质 原油中含水 水和油的混合状态多种多样 有油包水 水包油 溶解水 游离水等状态 输油管线每2个小时取样一次样 而且是采用时间比例取样 即使流量大小都按照时间间隔 取一定量的油样 其代表性还是较差的 十五 二 密度测量差量的分析 一 取样代表性造成的密度测量量差 现在国外推荐采用ISO3171 1998IDT 石油管线自动取样法 此项标准也已转化为国家石油石化行业标准SY T5317 2006 石油液体管线自动取样法 按照标准选用有严格的技术要求的取样设备 在取样之前可由专用设备对油品进行充分的混合 使油品均匀 同时 要求按流量比例取样 即流量大时取样频次高 流量小时取样的频次低 采用自动取样法取出的样品 大大地提高了样品的代表性 如果样品代表性较差 在分析密度和含水量测定时 造成偏差就显而易见了 十五 二 密度测量差量的分析 一 取样代表性造成的密度测量量差 二 密度分析时所用设备和操作不规范造成的密度测量量差选用的玻璃密度计 温度计不符合要求或未按周期检定会造成密度测量量差 密度测定时 应选用SY 05型 分度值为0 5kg m3 或选用SY 02型 分度值为0 2kg m3的玻璃密度计 测温温度计应选用分度值0 2 的玻璃水银温度计 读数和记录接近0 1 密度计和温度计应按照周期进行检定 在有效的检定周期内使用 配备恒温水浴 恒温水浴的大小应能容纳密度计量筒 使试样完全浸没在恒温浴液体表面以下 试验期间能保持试验温度在 0 25 以内 十五 二 密度测量差量的分析 恰当掌握测定密度的试验温度是很重要的 玻璃密度计测定油品密度的原理是阿基米德定律的浮力原理 因此要把油样品加热到能使它充分流动的状态 但温度不能过高 当加热温度过高时会引起油品中轻组分的挥发和损失 而温度低时有的样品中会有蜡析出或流动性不好 不能使玻璃密度计自由漂浮在油样中 温度过高或过低测得的油品密度都会偏差大 所以要在被测样品物化特性合适的温度下 取得密度计的读数 这个温度最好接近标准温度20 对于散装石油计量时 试验温度可在散装石油计量温度或者接近散装石油计量温度 3 下测定密度 对于原油样品 要加热到高于原油倾点9 以上或高于浊点3 以上中较高的一个温度下测定密度 因此 掌握油品的性质是非常重要的 十五 二 密度测量差量的分析 读数方法正确与否也会引起密度测量量差 正确的方法是当密度计离开量筒壁自由漂浮并静止时读取密度计的示值 测定透明液体时 应使眼睛低于液面位置 慢慢地升到表面 读出弯月面下缘与密度计刻线相切的那一点的读数 对于测定不透明液体时 应使眼睛高于液面位置观察 读出弯月面上缘与密度计刻线相切的那一点的读数 因密度计是按下弯月面检定的 对于不透明液体应按密度计技术规格表中给出的弯月面修正值 对观察到的密度计读数做弯月面修正 读取密度计读数后 应再次读取油样中的试验温度 其温度变化应在 0 3 以内 以第二次的温度计读数作为试验温度 记录温度应接近0 1