如何實現(xiàn)油品密度在線準(zhǔn)確計量

魏 奕

中國石油西北銷售蘭州分公司（甘肅蘭州730070）

如何實現(xiàn)油品密度在線準(zhǔn)確計量

魏 奕

中國石油西北銷售蘭州分公司（甘肅蘭州730070）

通過對各種密度計量方式與目前可用的在線（自動）密度計量方式的現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行分析，提出了采取便攜式密度計實現(xiàn)油品密度在線計量的參考方案。與傳統(tǒng)的方法相比，該密度計可以實時、連續(xù)地測量和分析不同高度的密度分布情況，有效發(fā)現(xiàn)密度分層、產(chǎn)品不一致等現(xiàn)象，且測量操作快捷、準(zhǔn)確。

油品密度；在線計量；密度計

密度在成品油計量中是一個十分重要的量化指標(biāo),不僅是計算一定體積下油品數(shù)量的參數(shù),同時也是油品品質(zhì)的一個重要標(biāo)志。甚至很多油品的質(zhì)量糾紛，最后關(guān)鍵點都在密度計量上。因此，油品密度對交接數(shù)量計算、計量過程監(jiān)控管理、油品質(zhì)量監(jiān)督判斷都具有重要參考意義[1-3]。如何實時、準(zhǔn)確地計量油品密度，是衡量油品儲運企業(yè)計量管理水平的重要指標(biāo)。

1 油品密度測量現(xiàn)狀

大多數(shù)油品銷售企業(yè)采用玻璃浮計進(jìn)行密度測量。這種方式設(shè)備投入少，易于實現(xiàn)，已經(jīng)被人們接受，甚至用其作為最終仲裁計量方式。但其操作繁瑣、效率低、存在人工誤差、數(shù)據(jù)容易修改、不利于信息化等弊端已經(jīng)成為計量技術(shù)發(fā)展的障礙。同時，存在現(xiàn)場計量與化驗室計量方法、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的情況，化驗員、計量員操作方法不同，直接造成計量結(jié)果有差異。

在成品油動態(tài)計量中，由于大多是以質(zhì)量作為交接指標(biāo)，均采用科里奧利質(zhì)量流量計，以直接測量油品質(zhì)量作為交接結(jié)果[4]。這類流量計雖然具備油品溫度、密度的測量能力，但由于密度不作為交接計量指標(biāo)，因此也不作為強(qiáng)制檢定指標(biāo)。同時，配備的在線檢定系統(tǒng)大多是以標(biāo)準(zhǔn)體積管加在線振動管密度計的方式進(jìn)行量值溯源，但在線密度計一般僅為0.5級計量表，不具備檢定質(zhì)量流量計密度測量（±0.5kg/m3）的計量精度。因此，質(zhì)量流量計在線密度測量雖然準(zhǔn)確性、重復(fù)性較好，適宜作為過程監(jiān)控，但很難用于貿(mào)易交接[5]。

目前，很多成品油庫為提高自控和信息化水平，實現(xiàn)或基本實現(xiàn)了混合油罐計量系統(tǒng)（HT?MS）?？赏ㄟ^伺服液位計密度浮子、差壓變送器等方式進(jìn)行在線密度計量。但只能測量整體密度，無法測量分層密度和單點密度，并且當(dāng)液位比較低時精度無法保證，為正常使用帶來了較大難度。

2 在線（自動）密度計量方式及存在的問題

目前可用的在線（自動）密度計量方式及技術(shù)特點及不足如下。

1）立式儲罐伺服液位計密度浮子。測量密度時，伺服式液位計會自動根據(jù)當(dāng)前液位，令浮子分10點浸入液下，測得各點的密度和平均密度。但無法測量隨機(jī)液面密度，低液位時精度無法保證，校準(zhǔn)困難，整體測量準(zhǔn)確度無法保證。

2）在線振動管密度計。一般專用于配合標(biāo)準(zhǔn)體積管檢定質(zhì)量流量計，安裝固定，不可移動，僅可用于輸油管線上固定點的質(zhì)量監(jiān)控。設(shè)備投資較大，有資質(zhì)的檢定機(jī)構(gòu)少，檢定較困難。

3）質(zhì)量流量計測量密度。其本質(zhì)相當(dāng)于一臺振動管密度計，質(zhì)量流量計工作狀態(tài)正常時，精度較好，但由于密度測量不是安裝質(zhì)量流量計的主要目的，因此檢定較難實現(xiàn)，無法應(yīng)用于貿(mào)易交接。

第2、3種測量方式雖然測量精度高，運行可靠，提高了企業(yè)的計量管理水平。但此類產(chǎn)品多數(shù)為進(jìn)口設(shè)備，系統(tǒng)復(fù)雜，需要配套設(shè)備比較多、服務(wù)周期長、使用維護(hù)成本高。

綜上，油品儲運企業(yè)如果想因地制宜，用較少的投資實現(xiàn)較好的密度在線計量，尋求一種體積小巧、經(jīng)濟(jì)實用、可移動、準(zhǔn)確性較好的便攜式密度測量設(shè)備不失為一個好的解決方案。

3 在線準(zhǔn)確計量的解決方案

目前，國內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出一種振動式密度傳感器，該傳感器既保留了振動式傳感器高精度、高可靠性的特點，又不受壓力影響，并且體積小巧，重量輕，準(zhǔn)確度優(yōu)于0.000 3g/cm3。該傳感器可用于便攜式密度計，便攜式微振筒數(shù)字在線密度計就是利用該傳感器制成的密度測量儀器。既可用于管道內(nèi)介質(zhì)密度動態(tài)實時測量，也可用于儲罐介質(zhì)密度靜態(tài)實時測量，是目前密度測量領(lǐng)域理想的解決方案。

3.1 測量原理

傳感器采用振動管原理測量密度。液體密度改變儀器的震動頻率，通過監(jiān)視此頻率并進(jìn)行一系列的轉(zhuǎn)換，密度計即可提供高精度的密度測量，同時利用高精度的鉑電阻溫度計自動進(jìn)行溫度補(bǔ)償。其特有的開放式結(jié)構(gòu)使振動管的頻率只與被測液體的密度和溫度相關(guān)，消除了壓力、人為誤差（取樣誤差、樣本污染、讀數(shù)誤差、計算誤差）等參數(shù)的變化對測量精度的影響，直接獲得各種介質(zhì)在復(fù)雜環(huán)境條件下精確的密度值，無需經(jīng)過中間參數(shù)轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)高準(zhǔn)確度的密度測量。

3.2 頻率采集與處理

集成芯片高速處理頻率信號，能在0.1s以內(nèi)換算出標(biāo)準(zhǔn)密度、VCF（體積修正系數(shù)）等數(shù)據(jù)（圖1）。

3.3 標(biāo)定與測試

由圖2可知，密度計出廠標(biāo)定精度可達(dá)0.1kg/m3，達(dá)到高精度在線振動密度計的測量精度。

圖1 頻譜分析圖

圖2 密度標(biāo)定測試

3.4 準(zhǔn)確度比對結(jié)果

將便攜式微振筒密度計與人工測量密度進(jìn)行比對，結(jié)果如表1所示。從測量結(jié)果看，完全可以取代人工測量密度。

3.5 設(shè)備類型

該設(shè)備分為儲罐式和管道式兩種（圖3），儲罐式直接伸入油罐計量口進(jìn)行測量，管道式將油品倒入密度計測量桶內(nèi)進(jìn)行測量，均可直接換算得出標(biāo)準(zhǔn)密度和VCF值。

3.6 技術(shù)參數(shù)

便攜式密度計技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表1 測量比對數(shù)據(jù)/(kg·m-3)

表2 設(shè)備技術(shù)參數(shù)

圖3 微振筒在線密度計

4 結(jié)論

與傳統(tǒng)的方法相比，便攜式微振筒數(shù)字在線密度計不需要特殊的技術(shù)要求及繁重易錯的樣品采集測量過程，能同時完成視溫度、視密度測量并能直接轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)密度和VCF，并可通過無線通訊直接將測量結(jié)果導(dǎo)入計算機(jī)。并能實時、連續(xù)的測量和分析不同高度的密度分布情況，有效發(fā)現(xiàn)密度分層、產(chǎn)品不一致等現(xiàn)象，測量操作快捷、準(zhǔn)確。其廣泛應(yīng)用于加油站、油庫等各生產(chǎn)作業(yè)場所，經(jīng)濟(jì)有效，不失為一種較好的密度測量解決方案。

[1]曾強(qiáng)鑫.油品計量基礎(chǔ)[M].北京:中國石化出版社,2009.

[2]肖素琴.油品計量員讀本[M].北京:中國石化出版社,2001.

[3]龔中偉,王云嶺.采油廠計量器具的選型使用與檢定[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2002,18(3):36-38.

[4]婁方.石油計量器具檢定[M].北京:中國石化出版社，2008.

[5]劉寶權(quán),張波,郝娟,等.如何確保質(zhì)量流量計計量的準(zhǔn)確性[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2003,19(8):22-25.

The reference scheme for the online measurement of oil density using portable density meter is put forward through the analy?sis of present situation and existing problems in various density measurement modes and currently available online(automatic)density measurement methods.Compared with the traditional method,the density meter can realize the real-time continuous measurement of oil density and analyze the density distribution along height,and effectively find the density stratification,inconsistent oil product,and so on.The measuring operation is fast and accurate.

oil density；online measurement；density meter

左學(xué)敏

2016-05-26

魏奕（1978-），男，工程師，主要從事成品油質(zhì)量計量管理工作。