探究儲罐溫度分布對計量精度的影響

秦王丹

摘 要：大型儲罐當中油溫分布以及變化規(guī)律對于儲罐安全運行以及管理工作具有十分重要的作用。本文主要結(jié)合實驗設(shè)計的方式，對儲罐溫度分布給計量精度所形成的影響作出了簡要的探討，以期為廣大從業(yè)人員提供一些工作上的思路。

關(guān)鍵詞：儲罐；溫度分布；計量精度

中圖分類號：TE821 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）04-0059-01

1 造成油品計量不準的因素

大型浮頂儲罐屬于對石油進行儲備最為主要的一種方式，若對儲罐的容量進行拓展將會增加計量的難度，繼而造成測量精度的降低。目前，國際范圍內(nèi)主要是應(yīng)用質(zhì)量計量以及體積計量這兩種計量方式。我國對大型浮頂儲罐所實施的計量方式為體積計量，不過在對油品進行交接或者盤點之類的商業(yè)活動當中都是利用質(zhì)量計量單位，就是說體積計量在我國屬于一種間接的計量方法。所以，在將體積測量結(jié)果轉(zhuǎn)變成質(zhì)量結(jié)果的這個過程所形成的誤差是不能夠被忽略的，有的時候甚至將會給經(jīng)營雙方帶來十分嚴重的經(jīng)濟損失。

造成油品計量不夠準確的因素非常多，除了各種儀表以及測量工具損壞、老化以及外界環(huán)境變化會導(dǎo)致測量結(jié)果不夠準確而形成誤差以外，在利用人工的方式進行檢尺計量的過程當中也會有很多環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)誤差，比如測量液位、溫度、樣本采集以及密度換算等。這些誤差都是在生產(chǎn)實踐當中無法徹底避免的。不過，利用對計量工具校驗以及更換、規(guī)范檢尺操作行為等方法能夠?qū)⒄`差控制在一個合理的范圍之內(nèi)。

2 油溫分布和變化規(guī)律實測

2.1 測試方案

在原油的降溫階段當中，灌頂熱阻比較小，原油熱量主要是利用大氣散熱的方式。而隨著灌頂原油溫度的降低，原油密度會逐漸提升，而下部原油的溫度較高，同時密度較小，這個密度差會驅(qū)動罐內(nèi)原油形成一種自然對流，頂部冷油自由下沉，而下方熱油在到達灌頂之后將會散失熱量，實現(xiàn)原油整體流動性以及傳熱進程的加快。而在原油降溫階段當中，油罐內(nèi)部會有一個大核心油溫區(qū)，其中的油溫分布比較均勻。

選擇某儲存庫當中的10×104立方米的雙盤式浮頂罐，分別進行編號為1、2、3、4，在罐內(nèi)對具有低凝點特征的阿曼原油亦或是穆爾班原油進行儲存，然后利用人工測量溫度的方式獲得相應(yīng)的油溫數(shù)據(jù)。利用HERMetic UTImeter Otex手持測量儀對原油溫度進行測量，測量精度能夠達到0.1攝氏度，同時配備了三十米的電纜以及一英寸的感測棒，在對高粘性原油進行測量的時候，需要配備兩英寸的感測棒，利用手動探測的方式對罐底溫度進行測量。為了保證測溫結(jié)果所具備的精準性，需要讓感測棒在測量點的位置浸沒時間不低于十五分鐘。

為了更好的滿足在儲油罐底部的安全作業(yè)需求，并且在罐頂可以在下尺位置采集到數(shù)據(jù)，需要選用的測溫位置主要包含取樣孔、量油孔以及兩個浮頂人孔。所處環(huán)境溫度對于液面之下0.5到0.8米位置的油溫會形成較大的影響，為了降低油罐頂部油溫所呈現(xiàn)的波動給平均油溫所形成的影響，從液面一米的位置開始進行測溫。為了對儲罐縱向的油溫分布進行測量，要依據(jù)油品的深度均勻的設(shè)置十個測溫點，測溫間隔設(shè)置為一個月。而在油溫波動比較明顯的季節(jié)，需要提升測溫的頻率。

2.2 平均油溫的變化規(guī)律

經(jīng)過針對現(xiàn)場儲罐油溫進行測試之后得知，平均油溫以及氣溫的變化能夠符合以年作為周期的正弦變化規(guī)律。平均油溫所呈現(xiàn)的變化基本跟氣溫變化一致，這說明了對油溫變化形成影響最為主要的因素在于大氣溫度。不過，因為儲罐邊界熱阻以及原油內(nèi)部所呈現(xiàn)傳熱速率形成的影響，油溫的變化周期要比氣溫滯后一些，滯后的時間大概為五十天左右。

結(jié)合圖1所示，我們可以將原油受到氣溫影響的過程分為兩段：（1）原油升溫過程，該過程大氣溫度比罐內(nèi)油溫高，原油會從大氣當中吸收熱量呈現(xiàn)出升溫的情況；（2）原油降溫的過程，這個過程大氣溫度要比罐內(nèi)油溫低，原油熱量會逐漸散失到大氣當中而呈現(xiàn)出降溫的情況。而原油呈現(xiàn)出持續(xù)升溫的時間通常在三月到九月，降溫則是在十月到來年二月。我們以1號罐以及2號罐為例，在三月和四月原油升溫比較慢，平均每個月升溫量為0.8攝氏度。而五月到八月外界氣溫會不斷的升高，讓原油升溫加快，每個月平均升高2攝氏度。在九月份原油升溫的過程基本上結(jié)束。在十月份氣溫會降低到油溫以下，并且不斷下降，原油溫度不斷降低。2015年冬季，原油跟大氣之間的溫差比較大，油溫會每月降低4攝氏度。2016年冬季原油跟大氣之間的溫差比較小，油溫每個月降低大概2.8攝氏度。這種情況的出現(xiàn)也就表明了原油跟大氣之間的溫差越大，所以原油的降溫速率也就比較大。在二月份氣溫逐漸回升，原油降溫的過程也就會基本結(jié)束。

2.3 油溫縱向分布規(guī)律

我們選擇2號、3號以及4號高液位的儲罐所對應(yīng)的測溫數(shù)據(jù)對溫度分布隨著時間變化的規(guī)律進行分析。經(jīng)過分析可知，三月以及四月份縱向油溫的分布會基本保持一致，五月到九月原油的溫度將會逐漸升高，縱向油溫所呈現(xiàn)的分層十分明顯，有關(guān)的上部油溫分層梯度從0.3攝氏度提升到了1攝氏度每米，而下部縱向油溫的梯度要比上部小。在降溫的初期，油罐上部原油溫度會比油罐下部原油的溫度高一些，上部原油在縱向溫度梯度方面大概為0.2到0.4攝氏度每米，而下部的原油溫度則會基本保持一致，這就需要將測溫點數(shù)增加，從而有效提升對平均油溫測量的精確度。從十一月到次年的二月，油溫會不斷降低，這個階段當中油罐整體縱向油溫的分布會保持相對一致，溫差低于1攝氏度。

2.4 模擬值和實測值之間的對比與分析

為了針對模擬值做出驗證，把2號儲罐當中的平均油溫對應(yīng)的模擬值跟實測值之間做出對比，我們發(fā)現(xiàn)儲罐當中油品的溫度變化相應(yīng)的模擬值跟實測值之間的誤差低于2攝氏度，并且油溫變化逐漸趨于吻合。依據(jù)2號儲罐當中對油溫變化情況模擬的結(jié)果以及實測結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)了縱向油溫的分布跟實測油溫分布之間的規(guī)律大致相同，這也就說明了我們所設(shè)置的大型油罐原油溫度變化的試驗?zāi)軌蜉^好的代表油溫實際的變化狀況。

3 結(jié)語

經(jīng)過本文的論述，我們可以得出以下結(jié)論：第一，大型油罐當中的油溫變化情況主要會受到大氣溫度的影響，油溫主要是隨著氣溫以年為單位呈現(xiàn)正弦規(guī)律的變化，而油溫變化比氣溫變化大概滯后五十天左右。第二，油溫分布呈現(xiàn)出十分明顯的季節(jié)特征以及分區(qū)特征。在氣溫比油溫高的時候，靠近油罐頂部的縱向油溫所呈現(xiàn)的分布梯度比較大，而下部的縱向油溫分布顯得比較均勻，應(yīng)該加設(shè)一些測溫點，從而提升測量精度。在氣溫比油溫低的情況之下，縱向油溫分布會呈現(xiàn)出較為均勻的情況。

參考文獻

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