油库储罐计量监测管理系统的发展
【摘要】本文介绍了储罐计量工作的发展历程：从人工检尺法、液位法、静压法、伺服法，最后到混合法。各种方法的测量原理及优缺点。重点介绍了混合法，该种方法在油库得到了广泛的应用，也是油库储罐计量工作的未来发展方向。
【关键词】油库、储罐计量、人工检尺、液位法、静压法、混合法、储罐计量监测管理系统
前言：油库储罐计量工作是油库生产经营管理的基础工作。近年来，随着石油化工行业的不断发展，现代企业对储罐的计量精度和自动化程度的要求越来越高。油库储罐计量监测管理系统的开发和使用，在很大程度上加大了油库的管理力度，减轻了工人的劳动强度，提高了油库的工作效率。
1、油库储罐计量监测管理系统简介：油库储罐计量监测管理系统结束了多年来的人工检尺工作，经历了液位法、静压法等几个阶段，最后发展到国际公认的混合监测管理系统HTMS（混合法）。该系统硬件设备安装简单、测量精度高，性能稳定;管理软件功能丰富，能够实时采集和处理储罐中所储油品的各项参数，实时显示并打印油品的储量及相关的各项数据，并进行动态报警和生成各种报告。通过联网，使各层管理人员了解各个油库的库存和销售情况，并能够进行远程的监控和管理。
2.现将储罐计量工作的几段发展历程阐述如下：
2.1人工检尺法：
2.1.1测量方法：a使用量油尺测出油高、水高;b用取样器获得油温、视温、视密；c查国家标准可计算标准密度、体积修正系数;d查容积表可计算净油体积、水体积；e最后按国家标准计算标准体积和质量。
2.1.2优缺点：检尺法是全球通用的测量方法。每天,计量人员需花费很多时间用人工投尺的方法测量油品液位，人工采样测量油品视温度及视密度，利用储罐的容积表及相应的公式计算每个油罐的质量。这是古老的也是至今仍被全世界广泛使用的储罐计量方法，它可以用作现场检验其他测量仪表的参考手段。人工液位测量的精确度一般是使用的刻度钢尺精度加上±2mm的人为误差。但是，人们都知道，手工检尺方法存在很多问题：a计量精度受环境因素、人员素质的影响，无法保证其准确性;b劳动强度大，工作效率低；c无法实现24小时全天候计量监测，安全保障性差；d计量人员的安全不能保证；e无法实现以计算机及网络为中心的现代化管理。以上问题，严重影响着油库的数量管理工作。
2.2液位法：
2.2.1测量方法：精确测量液位、温度，计算体积，通过输入人工采样获得的标准密度，根据国家标准GB/T1885-2000，自动计算标准体积和质量。
2.2.2优缺点：该种方法是半自动的计量方法，液位和水位的测量是液位法的关键，而液位和水位值是否精确取决于液位计。目前在大型储罐市场上主要有磁致伸缩液位计、伺服液位计、雷达液位计、钢带液位计、光导液位计等。几种液位计的主要差异如下：
钢带液位计、光导液位计采用机械力平衡原理所设计，但由于该液位计安装繁琐，附件太多，并且测量精度低（＞5mm），现主要用在低端市场；
雷达液位计以SAAB为代表，采用反射波原理，为非接触测量方法。测量精度高(<1mm)左右。但由于受介电常数和安装问题影响，主要用于高粘度的介质液位测量；
伺服式液位计以Enraf为代表，采用伺服力平衡原理，安装时需在罐内安装立管，供电电压为110-220VAC。该技术虽为机械式测量，但其高精度(<1mm)、高稳定的特性使其在高端市场上占有很大分额；
磁致伸缩液位计以MTS为代表，采用磁致伸缩原理，是近十年来液位测量的最新技术，他的特点是高精度(0.5mm)，24VDC供电，高稳定性、多功能(液位、水位、多点温度测量一体化)，安装和维护简便。
以上这些产品，都有其各自的优势，但实际上没有一家的单一产品，能达到国家的质量计量要求。
2.3静压法
2.3.1测量原理：使用压力变送器测量定距离的压力差，计算密度；再通过气相和罐底间压力差计算高度，通过计算有效截面积可以计算油品质量。即△P=ρg△h。而由于油罐往往是圆柱形，其截面圆的面积S是不变的，那么，重量G=△P•S=ρg△h•S，S不变，G与△P成正比关系。即只要准确地检测出△P值，就可以得到实际油品的库存量G，从公式还可知其密度ρ与高度△h成反比，在温度变化时，虽然油品体积膨胀或缩小，实际液位升高或降低，所检测到的压力始终是保持不变的。
2.3.2优缺点:早期的差压变送器测量精度低、受环境温度影响比较大，对计量员来说又不直观，所以采用这种测量方式的用户不多，对于不用远传仪表的用户更无法使用。但该种测量方式因为可动部件少，维护工作量小而且方便，设计人员在一些重质油罐上，用单法兰差压变送器，对于一些较小的炼厂或油库要搞远传监控也采用了这种测量方式。近年来，由于变送器和计算机技术的进步，静压式测量液位又取得了新的进展，精度和可靠性都有很大提高，从统计资料看虽然总数不多，但递增幅度较大。象1151、3051以及EJA等差压变送器，技术十分完善，精度可达0.075级，性价比较高。注意问题：a设计和安装时应考虑油罐底部的取压开孔尽可能放低，以消除温度变化而造成的误差，必要时引入温度补偿；b在油罐的罐体水平截面不等的情况下（如上小下大），要考虑补偿措施。如二次表选用WP-H80系列液位-容量控制仪；c为达到一定精度，如油罐顶部装有呼吸阀时，必须采用差压变送器而不能采用压力变送器。对敞口油罐或精度要求不高时，可直接采用压力变送器以方便安装；d二次表尽量采用智能表，可方便改变量程，实现温度补偿等；e安装时差压变送器的负压室要安装集水器，并要经常排污，以免积水影响准确度。该种方法在早期应用教多，由于不知道油高和密度，需人工采样获得，故现多用于混合法中，配合其他的高精度液位计，做密度和质量计量。
2.4、伺服法：伺服式液位计利用密度浮子测得单点密度，目前还未达到国家计量要求。
2.5、混合法（HTMS）：国际上公认的储罐计量方法，是目前唯一能够满足国家计量要求的全自动计量法。该种方法是在传统的液位测量基础上，增加一台或两台高精度压力变送器（或差压变送器），连续测量储罐内实际视密度的方法，它是液位测量和静压测量的结合体。
2.5.1测量原理：精确测量液位、温度和压力，计算出平均密度、体积和质量。通常，气相（顶部）压力由压力变送器P3获得，底部静压由压力变送器P1获得或者由一台差压变送器测量获得P1-P3（负压端接入罐顶气相部分）。一般计算方法：P=ρ*g*（H-h）。注释：P-压力，可通过压力变送器精确测出；ρ-油品平均密度;g-当地重力加速度，可查到当地的数值;H-液位高度，可通过液位计精确测出;h-差压变送器的安装位置到罐底计量基准的高度。由此可推算出：ρ=P/(g*(H-h))，再通过国标GB/T1885-2000，获得标准密度。
2.5.2混合法系统的构成：整个系统由液位计（其它液位计、界面计、温度计）、差压变送器、RS-485通讯口、计算机、监测管理软件5部分组成。
2.5.3功能：
2.5.3.1基本参数监测：a液位、水位、温度;b流量、净油体积、水体积；c标准密度、V20、净油质量;d报警指示、储罐状态指示等。
2.5.3.2报警功能：a油高的高位报警、超高报警、低位报警、超低报经;b水高的高位报警、超高报警;c温度的高位报警、低位报警，储罐空高温度报警;d流速报警、泄漏报警。
2.5.3.3生成报告：a库存、班组、进油等报告b历史报警记录c储罐的历史曲线。
2.5.3.4其他：a容积表编制；b事件查询c事件历史曲线d油品动态棒图e提供访问接口，数据上传、局域网共享等。
2.5.4优缺点：
2.5.4.1HTMS系统具有重要且唯一的优点：a连续的密度测量；b由于质量与温度无关，也就意味着测得的质量与介质温度测量方法无关；c可以进行连续的标准密度计算。
2.5.4.2不确定性：1）储罐测量精度的不确定性。油品的体积和质量的计量共有的不确定性因素是储罐本身。对于油品的体积或质量计算，通常需要将测量值转换成相对应的其他量，这可以通过体积对照表或罐容积表来实现。罐容积表中的任何不确定性都将会累积，而不管所安装的测量设备的精度；2）测量仪表的不确定性：a液位：读取液位的不确定性取决于设备的“仪表精度”和安装条件，仪表精度都是在标准条件下标定的精度。对于计量仪表，仪表精度至少为1～2mm；b温度：测量精度一般选用0.25℃。温度测量经常都被忽略，对其测量精度也不够重视。体积修正系数VCF的计算，误差可达到接近0.1%每℃。温度测量的不确定性既与测量精度有关，也与用来测量罐内介质温度的温度传感器安装的好坏有关。现在温度点测量数量可达到12个；c压力：大多采用差压变送器，测量精度选用优于0.025%F.S；d压力变送器的安装位置：这个参数一般是算出来的，它的精度和液位仪的精度一样重要，精度不低于2mm。e当地重力加速度g：可以查到，一般精度在0.001%；f密度：HTMS密度测量的精度取决于所选的压力变送器及其安装。
2.5.4.3混合储罐计量监测管理系统计量油品框图
3、基于储罐计量监测管理系统的油库信息化管理
油库的信息化，实际上是网络技术在储罐计量监测管理系统上的应用，也是储罐计量监控管理系统的未来发展方向。通过服务器、交换机及相关网络软件的应用，将储罐计量的数据、和其它数据在油库业务平台上共同使用并远传到上级公司。来更好地规范业务流程，满足内控要求，为促进集团公司管理水平的整体提升打下扎实的基础。
3.1整个油库信息化管理系统如下图所示：
3.2实现的基本功能：
a通过油库网络和WEB网络技术将各个子系统如储罐计量监测管理系统、发油控制系统、安防系统等结合在一个平台上；b通过网络和用户授权，各部门可以监测到各个子系统，共享信息，确保油库安全；c通过网络各个部门在自己的计算机上处理业务，实现办公自动化；d部门主管可以有效地监管各部门的工作内容和进展程度；e通过专线或internet将油库的数据上传至总公司信息中心。
结束语：随着科技的发展，油库储罐监测管理系统在基于油品的体积和质量的测量上取得了很大的进展，特别是混合储罐监测管理系统在油库得到了广泛的应用。在油库的未来，将储罐监测管理系统、发油系统及其它自动化系统相结合，实现信息共享，会大大提高油库管理水平和自动化运营能力，合理调配和运用油库的储存能力，从而使整个油库获得最大的经济效益和社会效益。
