液化石油氣儲罐玻璃板液位計計量誤差

一、前言

近年來，我國液化石油氣市場發(fā)展很快，家用、商用和工業(yè)用氣量持續(xù)增加，大小液化石油氣儲配站場遍布各地，儲存罐的數(shù)量也就越來越多，單罐容積也有增大的趨勢。眾所周知，計量工作對于一個企業(yè)是非常重要的，沒有正確的計量，談不上維護企業(yè)的利益、提高企業(yè)的信譽、搞好生產(chǎn)管理，還容易產(chǎn)生貿(mào)易摩擦，石油產(chǎn)品的貿(mào)易往往價高量大，計量工作尤顯重要。

二、問題的提出

以船運液化石油氣碼頭交接貿(mào)易為例，其計量方法一般是用體積重量法，即首先測量計算得到液體體積，再換算成重量的方法，船上儲罐的液位測定普遍采用撥桿式液位計，也有直接在儀表艙讀數(shù)的，一般認為，操作規(guī)范時，拔桿式液位計讀數(shù)比較可靠，岸上接收庫的液化石油氣球罐，按規(guī)定其液位測定，除采用玻璃板式液位計外，還要設(shè)磁跟蹤鋼帶液位計，這兩種設(shè)備的讀數(shù)似乎都可靠。不管是以船上或岸上的那一方計量為準，岸上接收罐的計量是必不可少的，不要以為船上拔桿式液位計可靠，計量準確，岸上接收罐的計量就不重要了，實際上船上讀數(shù)也會有問題，如拉桿式液位計的拉放速度、停留的時間、風(fēng)浪的大小等都可能影響其讀數(shù)的準確性，船體陳舊時，由于已作過多次維修改造，其容積表的準確性也值得懷疑，其它一些人為因素也不是不可能。所以，作為收發(fā)計量也罷，盤點計量也罷，岸罐計量的準確性是客觀要求。

許多人對液化石油氣球罐上玻璃板直讀式液位計的液位讀數(shù)一直沒有懷疑。其實，其讀數(shù)直接用于計量時存在一定問題。筆者幾年來在實踐中發(fā)現(xiàn)，用玻璃板液位計的讀數(shù)來計算，結(jié)果極不可靠，比如同一罐（ l,000米3）液化石油氣，不同時間讀取的數(shù)據(jù)，計算出的結(jié)果有時相差10噸以上，根本不可取。

三、問題分析

　  以1000米3球罐（φ12米）為例，其玻璃液位計裝于球罐液位導(dǎo)管ABCD[DN 50]的豎直段BC上，該管上下分別與罐頂和罐底相通。

　　一般認為，導(dǎo)管內(nèi)的液面和罐內(nèi)液面處于同一水平面上，其實不一定，可能差別很大，進人導(dǎo)管內(nèi)的液體，如同進人了死胡同，在某一平衡狀態(tài)下，導(dǎo)管水平段CD內(nèi)的液體承受著垂直段BC內(nèi)液柱和儲罐內(nèi)液柱對等的壓力，其作用有如一個活塞，阻隔著經(jīng)直管內(nèi)的液體流向儲罐內(nèi)。

　　由于液化氣儲罐容積大，特別是在儲液很多時，液化石油氣儲罐實際上成了一個大“熱容”，在環(huán)境溫度高于罐內(nèi)溫度時，液化石油氣儲罐吸熱，而在環(huán)境溫度低于儲罐內(nèi)溫度時，儲罐放熱，也就是說，儲罐內(nèi)的溫度變化不如環(huán)境溫度變化大，罐內(nèi)溫度變化比較溫和，而導(dǎo)管很小（DN50），其中的液體數(shù)量很少，導(dǎo)管壁完全暴露，故受環(huán)境影響很大，特別是導(dǎo)管處在陽光直射位置時，其溫度變化更大。

　　我們知道，液體受熱會膨脹，其密度會變小，相反，液體受冷時其體積會縮小，密度會變大，就是說，若果儲罐內(nèi)液體的溫度和導(dǎo)管內(nèi)液體的溫度不同時，則其密度也不同，特別是液化石油氣的膨脹系數(shù)比水的大得多，密度的差異就更大，不能忽略不計。這時，儲罐內(nèi)液體和導(dǎo)管內(nèi)液體的關(guān)系，如同“U”形壓差計的工作原理一樣，兩側(cè)液柱對“活塞”（水平段）的作用力相等。

　　假設(shè)儲罐內(nèi)的液化石油氣為：

　　1．丙烷：異丁烷=50：50。

　　2．儲罐內(nèi)平均溫度為T℃。

　　3．導(dǎo)管內(nèi)液體的平均溫度為t℃。

　　4．儲罐內(nèi)液位為H（m）

　　5．導(dǎo)管內(nèi)液位為h（m）

　　根據(jù)烷烴液體的比重和溫度關(guān)系圖～ 2可知，丙烷和丁烷的比重在-20℃---＋ 50℃范圍內(nèi)呈直線變化，而且兩直線大體平行。由圖--2（見附頁）可查得密度（這里，在數(shù)值上，比重和密度是相等的）如下：

　　15℃時：ρ丙15=0.507 ρ丁15 =0.563

　　40℃時：ρ丙40 =0.468 ρ丁40=0.533

則混合密度為：

ρm15=ΣρiVi=0.507×0.5+0.563×0.5=0.535

ρm40=0.468×0.5+0.533×0.5=0.5005