科技与生活：储罐自动计量技术现状及发展趋势 |
| 2012-10-28 22:02 作者：陶峥 陈展 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网10月28日讯】据《科技与生活》杂志2012年第16期刊文称，本文针对油田储罐计量存在的问题，论述了国内外现有的各种主流油罐自动计量仪表技术，介绍了目前应用的光纤计量技术，进一步探讨油罐计量仪表的发展趋势和应用领域。关键词自动计量；发展；储罐
随着石油化工工业的发展，石化部门对油罐自动计量技术也越来越重视。由于目前采用的储罐容量较大，因此油罐的计量精度要求非常高，因为很小的液位高度测量误差都会带来很大的容量误差。一些发达国家从八十年代开始，就借助于微电子、计算机、光纤、超声波、传感器等高科技的迅猛发展，将各种新技术、新方法应用到储罐计量领域，使储罐自动计量呈现出集功能、精度、现场一体化的新局面。
1国外罐自动计量技术
目前从自动化计量方法看，国外采用的主要有三种方法：检尺法、静压法和液位法。检尺法是全球通用的测量方法；静压法是利用压力传感器（变送器）测量罐内液体的静压力，根据储罐几何参数计算出容量和重量；液位法是通过测量罐内液体的液位高度及密度等参数，来获得罐内储液的容量及重量。欧美油罐储量测量仪表不但品种齐全、方法多、技术先进而且性能优良。他们在发展高精度、多功能测量仪表的同时，着重考虑性能可靠、价格便宜，适应不同目的和用途；尤其强调使用周期长，减少维护费用以及时间浪费；重视尖端技术、先进技术和工艺的应用，及时引入各种现代化技术，推出各种新型测量仪表。
2国内储罐自动计量技术
目前国内计量仪表的发展主要采用引进加仿制等手段，还有许多合资企业代理国外相应产品。北京远东仪表公司（原北京电表厂）研制的3051系列压力变送器精度可达0.075%F.S，航天部701所研制的JP溅射薄膜压力传感器精度达0.1～0.5%，沈阳仪器仪表工艺研究所生产的HB2138型扩散硅压力传感器精度可达±0.2%F.S。近年来中科院声学所、武汉大学都研制了光纤液位测量系统，北京航天智控工程公司研制的UBG光导电子液位仪精度可达±2mm，MET-Ⅰ型磁效应液位仪采用磁效应原理，精度为0.05%。总后油料研究所最新研制的UGJ98型光导式油罐计量遥测系统，采用光栅干涉原理，以圆光栅传感器为核心，结合高速数据采集和处理技术和RS-485总线标准，实现了机光电一体化，一次仪表不带电，系统综合精度达到±2mm。
3储罐自动计量技术发展现状
3.1静压计量
静压计量技术的关键技术是制造精度高、稳定性好的压力传感器。从七十年代起，各发达国家开始致力于研究各种压力传感器，在传感器的制造工艺、电路补偿及智能化方面作了大量工作。主要的生产厂商有美国霍尼维尔公司、美国罗斯蒙特公司、德国恩德斯豪斯公司、英国德鲁克公司等。
静压法的测量原理是通过油罐底部的压力变送器测出罐内液体的压强以及温度变送器测出的温度t。然后根据以下数学模型计算：
1）H测=P÷(ρ×g)
ρ=ρ20－r（t－20）
其中：H测为检测计算出的油高，ρ为当前温度下的密度，ρ20为20℃时的标准密度，t为当前采集到的油温，g为重力加速度，r为石油温度系数表。
2）修正值计算：HQ=△PQ×H测÷(ρg)
其中：HQ为大气压变化所带来的高度误差值；△PQ为大气压变化系数(常数，一般地区为133帕/12米)
3）计算出查表的油高：H总=H测－HQ＋H水＋H0
其中：H0为测量基准及与人工测量误差的高度(输入值)；H水为水高(输入值)；H总为油水总高度(查容积表所用高度值)
4）计算油品体积与重量
由H总查表得出当前温度下的油、水总体积V总t，(包括查分米表、厘米表、毫米表、静压修正表等)；由凡查表得出水体积值，再计算得出：
油品体积为：V油t＝V总t－V水
油品重量为：M油＝V油t×ρ
5）以上计算适合拱顶储油罐的计量和浮顶储油罐在内浮盘未被罐内油品浮起时的计量。然而当浮顶浮起时，考虑到浮盘重量所带来的高度误差值H2(输入值)，则计算可采用以下两种方法修正：
上述计算中的油水总高度改为：H总=H测－HQ＋H水＋H0－H1
或将上述油品重量的计算改为：M油＝V油t×ρ－M浮
其中M浮为浮盘在制造时的重量(输入值)
对内浮顶储油罐的计量，判断浮盘是否浮起是以支架高(输入值)来判断的，也要考虑测量盲区(即在支架高的附近设置)。
3.2储油罐温度自动计量
因储油罐内温度场并不是均匀的，冬天尤其明显，即使按照规程采用定点温度测量求平均值来估算罐内原油温度，也不能准确测量会发生层化的油品温度，只有对轻质和易混合的油品，温度层化的效应才可忽略不计。因此可采用多电阻温度计，它采用一组长度不同的铜线温度感应元件取得平均温度，常用于测量层化产品平均温度。
3.3液位计量
国外液位仪表主要发展了许多新的测量原理。智能化液位计、非接触测量方式的液位计、新原理的小型液位开关为当前的主要发展方向，通过利用电子技术及微机技术，使得仪表的结构和功能都有很大改进，并且仪表在朝着总线式方向发展。
伺服式液位计是属于一种智能化仪表。这类仪表通过一个平衡浮子和重力敏感装置测量浮子的重量（在液面、液内、界面上有相应不同的浮力），并控制伺服电机动作升降浮子，跟踪液位变化，同时发出远传信号。伺服式液位计的微机智能化，使得它的跟踪误差可达0.1mm。同时还能补偿液面高低对钢丝绳产生的附加重量的误差，最高精度可达±0.7mm。另外，还可测量密度、界位等计量参数，具有自诊断及通信功能。由于几乎没有传动部件，因此仪表可靠性高。
非接触测量液位计主要包括超声波液位计、微波液位计、激光液位计和γ射线液位计等。
4总结
国内外多相计量技术主要采用的有相分率测量技术、流速（或流量）测量等技术。虽然近几年国内外多相计量技术发展很快，但由于目前技术水平的限制，市场上几种主要多相流装置普遍存在适应范围窄，计量精度低，工艺复杂，价格昂贵，大面积推广受到影响。因此国内计量站油井计量主要还是采用传统的分离器进行气液计量，人工化验含水。我国在该领域的发展相对国外还有很大差距，普遍存在产品性能指标低、仪表可靠性差、企业技术力量及装备差等问题。近年来，由于业界同人的不断努力，某些高新技术产品也已经达到国际先进水平，但在市场占有率上还远远不及国外仪表的市场份额。为解决上述问题，建议应当加快产业结构调整步伐，统一组织，联合设计，统一标准，逐步理顺产品结构，使产品占领国内市场。加速电子技术在储罐计量仪表中的应用，成套引进国外储罐自动化先进技术和设备，消化吸收，开发高技术含量产品，提高产品性能指标。发现新领域、开拓新市场、支持新产品，大力推广国内具有相当技术水平的仪表的市场占有率。
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