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(hù)企業(yè)的利益、提高企業(yè)的信譽(yù)、搞好生產(chǎn)治理，還輕易產(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(yùn)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(rèn)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(zhǔn)，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(zhǔn)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(zhǔn)確性，船體陳舊時，由于已作過多次維修改造，其容積表的準(zhǔn)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(zhǔn)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

　　如附頁圖一1所示，以1，000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(rèn)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(jìn)人導(dǎo)管內(nèi)的液體，如同進(jìn)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)。

　　由于儲罐容積大，非凡是在儲液很多時，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，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)溫度變化比較暖和，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，非凡是導(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，非凡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

　　液體密度變化的溫度系數(shù)為：

　　ν=/=/25=-0.00138

　　某一溫度t℃時的密度為(亦可以直接查圖一2)

　　ρt=ρ15+ν

　　液位為h時，產(chǎn)生的壓強(qiáng)為：

　　P=P0+ρgh

　　任何平衡時刻，導(dǎo)管內(nèi)液柱和儲罐內(nèi)液柱對水平段所產(chǎn)生的壓強(qiáng)必定相等，則：

　　P0+ρgh=P0+ργgH

　　H=ρth/ρT=)/)h=/))h

　　1.當(dāng)環(huán)境溫度高于儲罐內(nèi)溫度時，設(shè) t= 30℃，T= 20℃，由式一1可得：

　　H=/))h=h=0.974h

　　2.當(dāng)環(huán)境溫度低于儲罐內(nèi)溫度時，設(shè)t=10℃，T=20℃

　　由式一1可得：

　　H=( l+ 0.026) h= 1.026h(式一3)

　　以上分析說明，液位計讀數(shù)和儲罐內(nèi)實際液位是有差距的，而且溫差越大，則差距就越大，這樣，用液位計讀數(shù)h直接查儲罐容積表，計算出的重量結(jié)果必然不準(zhǔn)確，而且罐的容積越大，誤差就越大，非凡是液位剛好在儲罐赤道帶或四周時誤差大。

　　這就印證了筆者在實踐中發(fā)現(xiàn)的問題：l)在岸上儲罐接收船載低于環(huán)境溫度的冷凍液化石油氣(<10℃)時，計算的結(jié)果往往比船上結(jié)果偏多，但幾天后重新讀取數(shù)據(jù)重算時，結(jié)果可能又少了許多。2)同一罐液化石油氣，即使經(jīng)過長時間的停放，使其充分吸/放熱量，達(dá)到大體上和環(huán)境溫度平衡后，一天之中不同時間讀取的數(shù)據(jù)，計算得的結(jié)果也差別很大，都是因為液位計受環(huán)境影響大，而儲罐是一個大“熱容”，受環(huán)境影響小，從而產(chǎn)生溫差，導(dǎo)致密度和液位的不同。

　　以某1000m3球罐為例，其條件同上，不考慮氣相的影響，設(shè)液位計讀數(shù) h=7.0m

　　1)設(shè)液位計內(nèi)液體溫度為 30℃，罐內(nèi)液體平均溫度為 20℃，根據(jù)式一2，得罐內(nèi)液位為：

　　H=0.974h=0.974X 7.0=6.82(m)

　　由h和H查罐容表，得到液體的體積分別為：

　　586.928m3和 565.873m3

　　罐內(nèi)混合密度為：

　　ρ20=ρ15+ν(t-15)=0.535-0.00138(20-15)=0.5281

　　由G=0.99785Vρ20算得在空氣中的重量分別為：309.290噸和 298.200噸就是說，若果直接以液位計讀數(shù)計算，則偏多 11.090T。

　　2)設(shè)液位計內(nèi)的溫度為 10℃，儲罐內(nèi)平均溫度為 20℃，根據(jù)式一 3，則：

　　H=1.026h=1.026X7.0=7.182(m)

　　由h和H查罐容表，得液體體積分別為：

　　586.928m3和 607.809m3

　　計算出的重量分別為：

　　309.290噸和 320300噸就是說，假如用液位讀數(shù)直接計算，則偏少 11. 010噸。

　　四、解決問題的辦法為了解決儲罐玻璃液位計的讀數(shù)誤差問題，筆者認(rèn)為有如下幾個辦法：

　　1.公式修正法。

　　按上述分析的方法，對液位計讀數(shù)進(jìn)行修正，該法實際上難以準(zhǔn)確，因為導(dǎo)管內(nèi)液體的平均溫度難以測準(zhǔn)。

　　2.選擇讀數(shù)時間。

　　改變讀數(shù)時間的隨意性，選好讀取時間，能在一定程度上克服環(huán)境因素對液位計讀數(shù)的影響， *好把讀數(shù)時間選在氣溫比較暖和、氣溫比較接近一天之中的平均溫度或接近儲罐內(nèi)溫的時候，如夏天在日出之前讀數(shù)，冬天在早上9：00左右讀數(shù)，但該法對生產(chǎn)作業(yè)有一定影響，不夠方便。

　　3.更換液位計內(nèi)的液體。

　　在讀數(shù)前，把液位計導(dǎo)管內(nèi)的液化石油氣換掉，可以1)把導(dǎo)管內(nèi)的液化石油氣放掉，換人罐內(nèi)新的液體，但該法不安全;2)加一手搖泵，將導(dǎo)管內(nèi)的液化石油氣往回儲罐內(nèi)，再從罐內(nèi)放人新的液化石油氣，然后盡快讀取液位數(shù)據(jù)。

　　4加裝計量設(shè)備。

　　可考慮在儲罐頂部增設(shè)防爆型雷達(dá)測深系統(tǒng)，該法在舊罐上改造較難。

　　五、結(jié)束語

　　玻璃板直讀式液位計讀數(shù)難以讀準(zhǔn)，球形儲罐上的磁跟蹤鋼帶液位計讀數(shù)又如何?實際情況是，就所安裝的國產(chǎn)鋼帶液位計而言，很大一部分是失效的，這是因為：首先，制造技術(shù)和安裝質(zhì)量上存在問題，鋼帶很輕易被卡住;其次是其使用環(huán)境惡劣，在接卸液化石油氣船時，非凡是罐內(nèi)液位很低時，高速進(jìn)人儲罐的液化石油氣，在罐內(nèi)劇烈翻騰，使鋼帶液位計系統(tǒng)的浮筒及其導(dǎo)向鋼絲波動報大，有時會使磁吸頭脫落，無法計量，有的甚至使導(dǎo)向鋼絲脫鉤，并相互糾纏在一起，從而徹底失去計量作用;再者，即使鋼帶液位計系統(tǒng)沒有問題，但不同組成的液化石油氣及不同的溫度下，其密度亦不同，致使液體對浮筒的浮力不同，從而影響了液位的顯示精度。

　　除液位計外，影響計量準(zhǔn)確性的另一個因素是儲罐內(nèi)氣液相的平均溫度，由于測溫棒伸入罐內(nèi)的長度有限，故測得的內(nèi)溫有時并不能反映平均溫度。

　　總之，相比之下，鋼帶液位計不如玻璃板直讀式液位計可靠，而選取恰當(dāng)?shù)淖x數(shù)時間能有效地克服環(huán)境因素造成的影響。除液化石油氣球罐外，其它儲存輕質(zhì)液體的儲罐，當(dāng)設(shè)玻璃板液位計時，其讀數(shù)也應(yīng)引起注重.

　　隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，我國液位計產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也得到一定的推動作用。反過來，液位計產(chǎn)業(yè)的不斷升級發(fā)展也對整個工業(yè)自動化水平的提升起到促進(jìn)作用。隨著產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)磁翻板液位計的，有貿(mào)易雷達(dá)液位計，有生產(chǎn)石英管液位計的，也有生產(chǎn)各種液位計的等等。但是其中只有磁翻板液位計、石英管液位計等部分液位計生產(chǎn)企業(yè)具備超越國外設(shè)備的實力，其余諸如雷達(dá)物位計、超聲波液位計等產(chǎn)品不如進(jìn)口的品質(zhì)高，所以業(yè)績一度下滑。

　　因為制作磁翻板液位計之類產(chǎn)品的時候需要的人工成本比較高，所以在國外并不適用，但是由于現(xiàn)在很多工程項目或者廠區(qū)現(xiàn)場需要使用磁翻板液位計進(jìn)行現(xiàn)場液位測量，而且很多介質(zhì)都很實用，所以國外一些企業(yè)都有采購。短短的幾年，制造實力得到了很大提升，一度躍升成為第六個液位計強(qiáng)國。專家表示，未來的企業(yè)競爭不僅僅是企業(yè)的獨自競爭，還包括企業(yè)所在 的實力競爭，因為未來的市場不僅僅局限與國內(nèi)本土，而是普遍的發(fā)展成為國際市場。