鉑電阻溫度計在成品油公路付油系統中應用

摘要:針對成品油油庫公路付油過(guò)程中因油品溫度變化引起的油品體積變化從而影響實(shí)際付油精度的問(wèn)題提出在付油管路中流量計前加裝精度高鉑電阻溫度計與溫度傳感器連接即時(shí)采集付出油品的實(shí)時(shí)溫度通過(guò)邏輯分析判斷引用車(chē)用汽柴油各自油品膨脹系數或內嵌(石油計量表)CB1885)實(shí)時(shí)計算并修正自動(dòng)付油程序中的付油量可提高付油精度。四座油庫運行的數據表明付油精度保持在0.1%以?xún)却蟠蟮陀谌莘e式流量計本身0.2%的精度等級。
　　油庫付油的數量精度是客戶(hù)高度關(guān)注的問(wèn)題之一也關(guān)乎企業(yè)聲譽(yù)及形象。自動(dòng)付油程序中控制的付油量是對系統中錄入的每天作業(yè)前測試作業(yè)油罐的油品溫度、標準密度和定單需求量、石油計量表》中的相應數據及流量計系統誤差,通過(guò)查詢(xún)、讀取修正經(jīng)系統計算后確定的數量。.在實(shí)際付油過(guò)程中發(fā)油管線(xiàn)中的油品隨著(zhù)環(huán)境溫度的變化引起油品溫度、體積相應變化最終導致應發(fā)數量與實(shí)際付出數量間的誤差引起油庫作業(yè)油罐的數量盈虧與客戶(hù)的不滿(mǎn)。解決這一問(wèn).題的關(guān)鍵點(diǎn)就是對付油管路中會(huì )引起油品體積變化的即時(shí)溫度與在線(xiàn)付油數量的即時(shí)修正。具體解決方法是即時(shí)采集付油管路中的油品溫度將油品膨脹系數導入控制程序中的計算公式或在程序中內嵌GB1885《石油計量表》通過(guò)對應查詢(xún)相應變化參數導入控制程序中的計算公式動(dòng)態(tài)調整付油數量,從而實(shí)現實(shí)際付出油品的數量與定單需求數量、流量計的示值一致提高數量度實(shí)現“零誤差”付油。
1基本情況
　　油庫自動(dòng)化付油一般采用PLC集中式發(fā)油系統的發(fā)貨模式,主要有體積發(fā)貨、質(zhì)量發(fā)貨兩種。其中體積發(fā)貨是對內部配送加油站實(shí)行V20體積交接;質(zhì)量發(fā)貨是對外部客戶(hù)實(shí)行質(zhì)量交接。
1.1V20體積發(fā)貨模式
　　當系統選擇V20體積發(fā)貨模式時(shí)預發(fā)量單位為V20升數發(fā)油控制器按V20體積進(jìn)行發(fā)貨控制。
　　發(fā)油控制器采集流量計發(fā)信器輸出的流量脈沖按公式(1)計算實(shí)際發(fā)油體積V1:
Vt=流量脈沖數x流量計儀表系數(1)
　　同時(shí)發(fā)油控制器根據發(fā)油前下發(fā)的計重密度依GB1885--1998標準,用查表法得出VCF,進(jìn)而計算出實(shí)際發(fā)油標準體積(V20):
V20=V1×VCF(2)
式中:Vt一實(shí)際發(fā)油體積;
VCF--體積修正系數。.
當實(shí)際發(fā)油標準體積(Vz,)累計達到預發(fā)量(V20單位:L)時(shí)結束發(fā)貨。
1.2質(zhì)量發(fā)貨模式.
　　當系統選擇質(zhì)量發(fā)貨模式時(shí)預發(fā)量單位為kg發(fā)油控制器按質(zhì)量進(jìn)行發(fā)貨控制。
發(fā)油控制器采集流量計發(fā)信器輸出的流量脈沖先按公式(1)計算實(shí)際發(fā)油體積Vt
Vt=流量脈沖數×流量計儀表系數(1)
　　同時(shí)發(fā)油控制器根據發(fā)油前下發(fā)的計重密度,根據CB1885-1998標準,用查表法得出VCF進(jìn)而計算出實(shí)際發(fā)油標準體積(V20):
V20=V1×VCF(2)
再按公式(3)得出實(shí)際發(fā)油質(zhì)量(M):
M=V20×(標準密度-1.1)(3)
當實(shí)際發(fā)油質(zhì)量(M)累計達到預發(fā)量(單位:kg)時(shí)結束發(fā)貨。
2存在問(wèn)題及難點(diǎn)
　　以上兩種發(fā)貨模式均無(wú)法解決因氣溫變化引起的付油管路中油品溫度的變化和流量計油品體積的相繼變化。但系統計數的基礎是發(fā)油作業(yè)前提前測試并錄入自控發(fā)油系統的計重密度而計重密度是隨著(zhù)油品溫度的變化而發(fā)生變化的,因此不是付油作業(yè)時(shí)的即時(shí)計重密度尤其是作業(yè)油罐距離發(fā)油現場(chǎng)較遠環(huán)境e氣溫變化較大時(shí)會(huì )直接導致明顯的付油誤差。
(1)現以付20t汽油、油溫15℃、計重密度740.0kg/m³為例:
　　應付油品:20000/0.74=27027L。如果油品溫度發(fā)生士3C的變化溫度變化1℃汽油膨脹系數為0.12%計:
±3×0.12%×27027=+97.3L按即付油誤差為:
±97.3/27027=+0.36%。
(2)再以20t柴油、油溫為15℃、計重密度為840.0kg/m³為例:
　　應付油品:20000/0.84=23810L。如果油品溫度發(fā)生±3℃的變化按溫度變化1℃，柴油膨脹系數為0.082%計:
±3×0.082%×23810=+58.6L
即付油誤差為:+58.6/23810=0.246%。
　　通過(guò)實(shí)例計算可見(jiàn)當作業(yè)開(kāi)始時(shí)測試的油品溫度與實(shí)際付油過(guò)程中如果溫度發(fā)生±3℃的變化時(shí)影響的實(shí)際付油誤差分別為±0.36%、±0.246%分別是流量計±0.2%最大允許誤差的1.8倍和1.23倍之多。若按油庫每天汽、柴油付油各500t計算分別影響數量為±2432L和士1464L按365天計算則更多。質(zhì)量發(fā)貨模式計算與.上述結果一致。
　　造成此誤差的直接原因是發(fā)油系統不能根據每天發(fā)油前測試營(yíng)業(yè)罐的油品密度、溫度與實(shí)際.付油過(guò)程中的變化即時(shí)調整在線(xiàn)的付油參數。那么如何將因油品溫度變化引起的體積變化量修正到付油系統中的程序控制付油量是最終解決這個(gè)難題的關(guān)鍵。
3解決辦法
　　所采取的辦法是在付油管路中流量計前加裝精度高鉑電阻溫度計通過(guò)鉑電阻溫度計即時(shí)采集付出油品的實(shí)際溫度通過(guò)邏輯分析判斷引用汽、柴油各自油品膨脹系數0.12%、0.082%6,或內嵌GB1885《石油計量表》,計算并修正自動(dòng)付油程序中的付出量從而提高付油數量精度實(shí)現“零誤差”付油。具體做法是:
(I)在付油管路流量計前加裝精度高鉑電阻
　　溫度計控制系統對流量計及鉑電阻溫度計的信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集采樣周期為50ms即時(shí)采集付出油品的實(shí)際溫度通過(guò)邏輯分析判斷后將有效數據發(fā)到付油控制程序中。
(2)控制程序響應過(guò)程。對于內部配送的加油站銷(xiāo)售部門(mén)二配系統下達Vx體積訂單至油庫庫管系統。油庫付油系統從油庫庫管系統將配送訂單V20體積數及流量計系統誤差值提取到付油系統。自控系統每50ms采集-次鉑電阻溫度計溫度發(fā)送至付油系統。付油系統按照《石油計量表>(GB/T1885--1998)參照鉑電阻溫度計采集的溫度按照式(4):
V20=Vt×[1-ƒx(t-20)]x(1-δ)(4)，每3s計算一次V20付出升數:
式中:ƒ----油品膨脹系數汽油0.00126/℃，
柴油0.00082/℃;.
δ-流量計系統誤差。
付油結束后集成系統提取付油系統實(shí)際付油V1、V20體積數反饋回庫管系統。庫管系統根據二配訂單V20體積數及系統內維護的實(shí)測計重密度根據《石油計量表》(GB/T1885--1998)計算出標準密度計算付油應結數量。
(3)最終反饋數據如下:
計劃體積V20=二配系統下發(fā)V20升數，
VCF20=付油系統反饋的實(shí)際發(fā)出V20升數/實(shí)發(fā)體積VT，,
標準密度P20=系統中維護的實(shí)測計重密度根據石油計量表》(GB/T1885-1998)計算出實(shí)際付油標準密度P20。
實(shí)發(fā)體積Vr=流量計實(shí)際發(fā)出Vr升數(付油系統反饋),
實(shí)發(fā)體積V20=計劃體積V20,
實(shí)發(fā)質(zhì)量=實(shí)發(fā)體積V20×(標準密度p20-1.1)。
　　對于外部客戶(hù),銷(xiāo)售部門(mén)二配系統下達質(zhì)量m訂單至油庫庫管系統。油庫付油系統從油庫庫管系統將二配訂單質(zhì)量m、庫管系統中維護的實(shí)際標準密度P20及流量計系統誤差提取到付油系統。自控系統每50ms采集-次溫度變送器溫度發(fā)送至付油系統。付油系統按照《石油計量表》(GB/T1885--1998)，參照鉑電阻溫度計采集的溫度按照式(3)和(4)每3s計算一次V付出升數。付油結束后付油系統將實(shí)際付油VT、質(zhì)量m反饋回庫管系統。
　　最終反饋數據如下:計劃質(zhì)量等于二配系統下發(fā)質(zhì)量數;VCF20=付油系統反饋的實(shí)際發(fā)出V20升數/實(shí)發(fā)體積VT;標準密度ρ20=系統中維護的實(shí)際付油標準密度ρ20;實(shí)發(fā)體積VT=流量計實(shí)際發(fā)出VT升數(付油系統反饋);實(shí)發(fā)質(zhì)量=實(shí)發(fā)體積V20×(標準密度ρ20-1.1);實(shí)發(fā)質(zhì)量=流量計實(shí)際發(fā)出質(zhì)量m(付油系統反饋)。
4實(shí)際效果及驗證
　　當提出問(wèn)題及解決思路后向自控公司提出可行性函詢(xún),自控公司經(jīng)專(zhuān)題論證研討后函復認為該思路及具體解決辦法可以實(shí)施。
　　油庫完成了鉑電阻溫度計的加裝,發(fā)油監控軟件升級后進(jìn)行了實(shí)際效果測試同時(shí)為油庫配備了精度達0.025%(中國計量科學(xué)研究院檢定)的2000L標準金屬量器進(jìn)行自檢驗證。
　　通過(guò)測試后此項技術(shù)改造工作分別在4座油庫開(kāi)展經(jīng)實(shí)際運行付油精度保持在±0.1%以?xún)却蟠蟮陀谌莘e式流量計本身0.2%的精度等級。實(shí)現了精度高付油,既解決了付油精度的難題,又有效減少了油品數量糾紛保護了客戶(hù)及油庫雙方的利益同時(shí)又堵塞了管理漏洞也提高了企業(yè)效益。
5技術(shù)的創(chuàng )新性與先進(jìn)性
　　此項目利用先進(jìn)的鉑電阻溫度計與溫度傳感器連接實(shí)現了對在線(xiàn)油品的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量輸出標準的電子信號。油庫自控付油系統根據鉑電阻溫度計傳送的信號每50ms采集一次溫度數據并通過(guò)自控程序實(shí)時(shí)修正付油V20付出數量。避免因溫度變化對付油精度造成的影響。
6技術(shù)的成熟程度、適用范圍和安全性
　　此項目采用鉑電阻溫度計符合GB標準.JJG規程和IEC相關(guān)文件標準。適用于-40~80℃的介質(zhì)油品測量完全符合目前油品溫度變化范圍。
7注意事項
(1)鉑電阻溫度計的選用及安裝。鉑電阻溫度計一般選用A級產(chǎn)品(誤差0.2℃),最好選用快速響應型安裝前要進(jìn)行校驗確保精度。安裝時(shí)注意在鉑電阻溫度計的保護套管中加注硅油。因鉑電阻溫度計探頭與保護套管之間存在空氣加注硅油可消除付油管路中的油品溫度與探頭之間的測量溫差?；蚴窃诠苈分兄匦潞附右粋€(gè)直型連接頭連接螺紋尺寸與鉑電阻溫度計一致,將溫度計保護套管拆除，直接把探頭擰入連接頭中此時(shí)探頭與管路中的油品直接接觸效果更佳。
(2)控制系統的采樣頻率?？刂葡到y對流量計.鉑電阻溫度計的信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集采樣周期-般不大于50ms。
(3)流量計精度選用0.15級或是0.2級。
(4)后期系統付油要注意自檢及維護調校。