鉑電阻溫度計在成品油公路付油系統(tǒng)中應(yīng)用

摘要:針對成品油油庫公路付油過程中因油品溫度變化引起的油品體積變化從而影響實際付油精度的問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采集付出油品的實時溫度通過邏輯分析判斷引用車用汽柴油各自油品膨脹系數(shù)或內(nèi)嵌(石油計量表)CB1885)實時計算并修正自動付油程序中的付油量可提高付油精度。四座油庫運行的數(shù)據(jù)表明付油精度保持在0.1%以內(nèi)大大低于容積式流量計本身0.2%的精度等級。
　　油庫付油的數(shù)量精度是客戶高度關(guān)注的問題之一也關(guān)乎企業(yè)聲譽及形象。自動付油程序中控制的付油量是對系統(tǒng)中錄入的每天作業(yè)前測試作業(yè)油罐的油品溫度、標(biāo)準(zhǔn)密度和定單需求量、石油計量表》中的相應(yīng)數(shù)據(jù)及流量計系統(tǒng)誤差,通過查詢、讀取修正經(jīng)系統(tǒng)計算后確定的數(shù)量。.在實際付油過程中發(fā)油管線中的油品隨著環(huán)境溫度的變化引起油品溫度、體積相應(yīng)變化最終導(dǎo)致應(yīng)發(fā)數(shù)量與實際付出數(shù)量間的誤差引起油庫作業(yè)油罐的數(shù)量盈虧與客戶的不滿。解決這一問.題的關(guān)鍵點就是對付油管路中會引起油品體積變化的即時溫度與在線付油數(shù)量的即時修正。具體解決方法是即時采集付油管路中的油品溫度將油品膨脹系數(shù)導(dǎo)入控制程序中的計算公式或在程序中內(nèi)嵌GB1885《石油計量表》通過對應(yīng)查詢相應(yīng)變化參數(shù)導(dǎo)入控制程序中的計算公式動態(tài)調(diào)整付油數(shù)量,從而實現(xiàn)實際付出油品的數(shù)量與定單需求數(shù)量、流量計的示值一致提高數(shù)量度實現(xiàn)“零誤差”付油。
1基本情況
　　油庫自動化付油一般采用PLC集中式發(fā)油系統(tǒng)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(nèi)部配送加油站實行V20體積交接;質(zhì)量發(fā)貨是對外部客戶實行質(zhì)量交接。
1.1V20體積發(fā)貨模式
　　當(dāng)系統(tǒng)選擇V20體積發(fā)貨模式時預(yù)發(fā)量單位為V20升數(shù)發(fā)油控制器按V20體積進行發(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)計算實際發(fā)油體積V1:
Vt=流量脈沖數(shù)x流量計儀表系數(shù)(1)
　　同時發(fā)油控制器根據(jù)發(fā)油前下發(fā)的計重密度依GB1885--1998標(biāo)準(zhǔn),用查表法得出VCF,進而計算出實際發(fā)油標(biāo)準(zhǔn)體積(V20):
V20=V1×VCF(2)
式中:Vt一實際發(fā)油體積;
VCF--體積修正系數(shù)。.
當(dāng)實際發(fā)油標(biāo)準(zhǔn)體積(Vz,)累計達到預(yù)發(fā)量(V20單位:L)時結(jié)束發(fā)貨。
1.2質(zhì)量發(fā)貨模式.
　　當(dāng)系統(tǒng)選擇質(zhì)量發(fā)貨模式時預(yù)發(fā)量單位為kg發(fā)油控制器按質(zhì)量進行發(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)計算實際發(fā)油體積Vt
Vt=流量脈沖數(shù)×流量計儀表系數(shù)(1)
　　同時發(fā)油控制器根據(jù)發(fā)油前下發(fā)的計重密度,根據(jù)CB1885-1998標(biāo)準(zhǔn),用查表法得出VCF進而計算出實際發(fā)油標(biāo)準(zhǔn)體積(V20):
V20=V1×VCF(2)
再按公式(3)得出實際發(fā)油質(zhì)量(M):
M=V20×(標(biāo)準(zhǔn)密度-1.1)(3)
當(dāng)實際發(fā)油質(zhì)量(M)累計達到預(yù)發(fā)量(單位:kg)時結(jié)束發(fā)貨。
2存在問題及難點
　　以上兩種發(fā)貨模式均無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(tǒng)計數(shù)的基礎(chǔ)是發(fā)油作業(yè)前提前測試并錄入自控發(fā)油系統(tǒng)的計重密度而計重密度是隨著油品溫度的變化而發(fā)生變化的,因此不是付油作業(yè)時的即時計重密度尤其是作業(yè)油罐距離發(fā)油現(xiàn)場較遠(yuǎn)環(huán)境e氣溫變化較大時會直接導(dǎo)致明顯的付油誤差。
(1)現(xiàn)以付20t汽油、油溫15℃、計重密度740.0kg/m³為例:
　　應(yīng)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(shù)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(yīng)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(shù)為0.082%計:
±3×0.082%×23810=+58.6L
即付油誤差為:+58.6/23810=0.246%。
　　通過實例計算可見當(dāng)作業(yè)開始時測試的油品溫度與實際付油過程中如果溫度發(fā)生±3℃的變化時影響的實際付油誤差分別為±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(shù)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(jié)果一致。
　　造成此誤差的直接原因是發(fā)油系統(tǒng)不能根據(jù)每天發(fā)油前測試營業(yè)罐的油品密度、溫度與實際.付油過程中的變化即時調(diào)整在線的付油參數(shù)。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(tǒng)中的程序控制付油量是最終解決這個難題的關(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鉑電阻溫度計即時采集付出油品的實際溫度通過邏輯分析判斷引用汽、柴油各自油品膨脹系數(shù)0.12%、0.082%6,或內(nèi)嵌GB1885《石油計量表》,計算并修正自動付油程序中的付出量從而提高付油數(shù)量精度實現(xiàn)“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(tǒng)對流量計及鉑電阻溫度計的信號進行實時采集采樣周期為50ms即時采集付出油品的實際溫度通過邏輯分析判斷后將有效數(shù)據(jù)發(fā)到付油控制程序中。
(2)控制程序響應(yīng)過程。對于內(nèi)部配送的加油站銷售部門二配系統(tǒng)下達Vx體積訂單至油庫庫管系統(tǒng)。油庫付油系統(tǒng)從油庫庫管系統(tǒng)將配送訂單V20體積數(shù)及流量計系統(tǒng)誤差值提取到付油系統(tǒng)。自控系統(tǒng)每50ms采集-次鉑電阻溫度計溫度發(fā)送至付油系統(tǒng)。付油系統(tǒng)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(shù):
式中:ƒ----油品膨脹系數(shù)汽油0.00126/℃，
柴油0.00082/℃;.
δ-流量計系統(tǒng)誤差。
付油結(jié)束后集成系統(tǒng)提取付油系統(tǒng)實際付油V1、V20體積數(shù)反饋回庫管系統(tǒng)。庫管系統(tǒng)根據(jù)二配訂單V20體積數(shù)及系統(tǒng)內(nèi)維護的實測計重密度根據(jù)《石油計量表》(GB/T1885--1998)計算出標(biāo)準(zhǔn)密度計算付油應(yīng)結(jié)數(shù)量。
(3)最終反饋數(shù)據(jù)如下:
計劃體積V20=二配系統(tǒng)下發(fā)V20升數(shù)，
VCF20=付油系統(tǒng)反饋的實際發(fā)出V20升數(shù)/實發(fā)體積VT，,
標(biāo)準(zhǔn)密度P20=系統(tǒng)中維護的實測計重密度根據(jù)石油計量表》(GB/T1885-1998)計算出實際付油標(biāo)準(zhǔn)密度P20。
實發(fā)體積Vr=流量計實際發(fā)出Vr升數(shù)(付油系統(tǒng)反饋),
實發(fā)體積V20=計劃體積V20,
實發(fā)質(zhì)量=實發(fā)體積V20×(標(biāo)準(zhǔn)密度p20-1.1)。
　　對于外部客戶,銷售部門二配系統(tǒng)下達質(zhì)量m訂單至油庫庫管系統(tǒng)。油庫付油系統(tǒng)從油庫庫管系統(tǒng)將二配訂單質(zhì)量m、庫管系統(tǒng)中維護的實際標(biāo)準(zhǔn)密度P20及流量計系統(tǒng)誤差提取到付油系統(tǒng)。自控系統(tǒng)每50ms采集-次溫度變送器溫度發(fā)送至付油系統(tǒng)。付油系統(tǒng)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(shù)。付油結(jié)束后付油系統(tǒng)將實際付油VT、質(zhì)量m反饋回庫管系統(tǒng)。
　　最終反饋數(shù)據(jù)如下:計劃質(zhì)量等于二配系統(tǒng)下發(fā)質(zhì)量數(shù);VCF20=付油系統(tǒng)反饋的實際發(fā)出V20升數(shù)/實發(fā)體積VT;標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20=系統(tǒng)中維護的實際付油標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20;實發(fā)體積VT=流量計實際發(fā)出VT升數(shù)(付油系統(tǒng)反饋);實發(fā)質(zhì)量=實發(fā)體積V20×(標(biāo)準(zhǔn)密度ρ20-1.1);實發(fā)質(zhì)量=流量計實際發(fā)出質(zhì)量m(付油系統(tǒng)反饋)。
4實際效果及驗證
　　當(dāng)提出問題及解決思路后向自控公司提出可行性函詢,自控公司經(jīng)專題論證研討后函復(fù)認(rèn)為該思路及具體解決辦法可以實施。
　　油庫完成了鉑電阻溫度計的加裝,發(fā)油監(jiān)控軟件升級后進行了實際效果測試同時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(biāo)準(zhǔn)金屬量器進行自檢驗證。
　　通過測試后此項技術(shù)改造工作分別在4座油庫開展經(jīng)實際運行付油精度保持在±0.1%以內(nèi)大大低于容積式流量計本身0.2%的精度等級。實現(xiàn)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(shù)量糾紛保護了客戶及油庫雙方的利益同時又堵塞了管理漏洞也提高了企業(yè)效益。
5技術(shù)的創(chuàng)新性與先進性
　　此項目利用先進的鉑電阻溫度計與溫度傳感器連接實現(xiàn)了對在線油品的溫度進行實時測量輸出標(biāo)準(zhǔn)的電子信號。油庫自控付油系統(tǒng)根據(jù)鉑電阻溫度計傳送的信號每50ms采集一次溫度數(shù)據(jù)并通過自控程序?qū)崟r修正付油V20付出數(shù)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(biāo)準(zhǔn).JJG規(guī)程和IEC相關(guān)文件標(biāo)準(zhǔn)。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(yīng)型安裝前要進行校驗確保精度。安裝時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。或是在管路中重新焊接一個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探頭與管路中的油品直接接觸效果更佳。
(2)控制系統(tǒng)的采樣頻率。控制系統(tǒng)對流量計.鉑電阻溫度計的信號進行實時采集采樣周期-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(tǒng)付油要注意自檢及維護調(diào)校。