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液化石油气储罐玻璃板液位计计量误差初探
时间: 2021-05-25
近年来,中国液化石油气市场发展迅速,国内、商业和工业用气消费量不断增加。大大小小的液化石油气储配站遍布全国各地,储罐数量不断增加,单个储罐的容积也有增加的趋势。
 
众所周知,测量工作对一个企业来说非常重要。没有正确的计量,远远不能维护企业利益,提高企业信誉,做好生产管理。它也容易产生贸易摩擦。石油产品的贸易往往是昂贵的和大的,因此测量工作尤为重要。
 
玻璃板液面计
 
第二,提出问题
以海运液化石油气码头中转贸易为例,计量方法一般为体积重量法,即先计量计算液体体积,再换算成重量的方法。杠杆式液位计一般用于测量船舶储罐的液位,部分液位在仪表舱内直接读取。一般认为杠杆式液位计在操作标准时是可靠的。陆上接收仓库的液化石油气球罐,按规定进行液位测量。除了玻璃板式液位计外,还需要一个磁跟踪钢带液位计。
 
无论是在船上还是在岸上,岸上接收罐的测量都是必不可少的。不要认为船上的杠杆式液位计可靠准确,所以岸接罐的测量并不重要。事实上,船上的读数会出现问题,如拉放速度、停留时间、风浪大小等,可能会影响其读数的准确性。船体老旧时,其容积计的精度是有问题的,因为经过多次修理和改造。因此,无论是收发计量还是库存计量,岸罐计量的准确性都是一个客观要求。
对于LPG球罐上的玻璃板直读式液位计的液位读数,很多人是没有疑问的。实际上,读数直接用于测量时存在一些问题。在几年的实践中,作者发现玻璃板液位计的读数计算结果极其不可靠。例如,同一罐(1,000 m3)在不同时间读取的数据有时相差超过10吨,这是完全不可接受的。
 
三、问题分析
如附图1所示,以一个1,000m3的球罐(φ 12m)为例,其玻璃液位计安装在球罐液位导管ABCD【DN 50】的垂直段BC上,分别与罐的顶部和底部相通。
 
一般认为,导管中的液位和储罐中的液位在同一水平面上,这可能有很大的不同。进入导管的液体就像进入了死胡同。在一定的平衡状态下,导管水平段CD内的液体承受垂直段BC内液柱和储罐内液柱的等压,作用类似活塞,阻挡液体通过直管流向储罐。
 
因为储罐的容积很大,尤其是液体储存量很大的时候,储罐实际上就变成了一个很大的“热容量”。当环境温度高于罐内温度时,储罐吸热,而当环境温度低于罐内温度时,罐内温度变化没有环境温度变化大,罐内温度变化暖,导管很小(DN50),其中液体量小,导管壁完全暴露。
 
我们知道,液体受热会膨胀,密度会变小。相反,液体冷了,体积会缩小,密度会变大。也就是说,如果储罐中液体的温度与导管中液体的温度不同,其密度也会不同。尤其是液化石油气的膨胀系数比水大得多,密度差更大,不能忽视。此时,储罐内液体与导管内液体的关系与U型差压计的工作原理相同,两侧液柱对“活塞”(水平截面)的作用力相等。
假设储罐中的液化石油气为:
1.丙烷:异丁烷= 50: 50。
2.储罐内的平均温度为100摄氏度.
3.导管中液体的平均温度为100摄氏度.
4.储罐中的液位为100(米)
导管中的液位为100(米)
 
根据烷烃液体~ 2的比重与温度的关系,可以看出丙烷和丁烷的比重在-20℃~+50℃范围内呈直线变化,两条直线一般是平行的。根据图2(见附页),密度(这里比重和密度在数值上相等)如下:
 
15℃时:ρ c 15 = 0.507,ρ d 15 = 0.563
40℃时:ρ C 40 = 0.468,ρ D 40 = 0.533
混合密度为:
ρM15 =σρiVi = 0.507×0.5+0.563×0.5 = 0.535
ρm40 = 0.468×0.5+0.533×0.5 = 0.5005
 
液体密度变化的温度系数为:
ν=/=/25=-0.00138
一定温度t℃下的密度为(也可以直接查图1 2)
ρt=ρ15+ν
当液位为h时,产生的压力为:
P=P0+ρgh
 
在任何平衡时刻,导管中的液柱和水平截面上储罐中的液柱产生的压力必须相等,然后:
P0+ρgh=P0+ργgH
H=ρth/ρT=)/)h=/))h
 
1.当环境温度高于储罐内的温度时,设t = 30 ℃, t = 20 ℃,可由公式1得出:
H=/))h=h=0.974h
 
2.当环境温度低于储罐中的温度时,设置温度= 10℃,温度= 20℃
它可以从公式1获得:
H = H=( l+ 0.026) h= 1.026h(公式1: 3)
以上分析表明,液位计的读数与储罐内的实际液位存在差距,温差越大,差距越大。这样,当用液位计的读数h直接查看储罐容积表时,计算出的重量结果会不准确,而且储罐容积越大,误差越大,尤其是当液位正好在赤道带内或储罐周围时。
 
这证实了作者在实践中发现的问题:1)陆上储罐接收船载冷冻液化石油气(< 10℃)时,计算结果往往比船载结果多,但几天后重新读取数据时,结果可能会少很多。2)即使同一罐液化石油气长时间停放,使其能够充分吸收/释放热量,一般与环境温度保持平衡,但一天不同时间读取的数据计算结果也有很大差异,因为液位计受环境影响较大,而储罐是一个“热容量”较大的储罐,受环境影响较小,产生温差,导致密度和液位的差异。
 
以一个1000m3球罐为例,条件同上,液位表读数h = 7.0m设置,不考虑气相的影响。
 
1)让液位计中的液体温度为30℃,储罐中的平均液体温度为20℃。根据公式1、2,储罐中的液位为:
H=0.974h=0.974X 7.0=6.82(m)
通过h和h检查罐容量表,得到液体体积如下:
586.928m3和565.873m3
罐中的混合密度为:
ρ20 =ρ15+ν(t-15)= 0.535-0.00138(20-15)= 0.5281
g = 0.99785v ρ 20计算的空气重量分别为309.290吨和298.200吨,也就是说,如果直接用液位计读数计算的话,多11.090吨。
 
2)如果根据公式1.3,液位计中的温度为10℃,储罐中的平均温度为20℃,则:
H=1.026h=1.026X7.0=7.182(m)
通过h和h检查罐容量表,并获得如下液体体积:
586.928m3和607.809m3
 
计算出的重量为:
309.290吨和320,300吨,也就是说如果直接用液位读数计算,会少11.010吨。
 
四、问题的解决方法为了解决储罐玻璃板液位计的读数误差问题,笔者认为有以下几种方法:
1.公式修正法。
根据上述分析方法,校正液位计的读数,这实际上很难*,因为导管中液体的平均温度很难*测量。
2.选择阅读时间。
改变读数时间的随机性,选择读数时间,可以在一定程度上克服环境因素对液位计读数的影响。* * **好选择在温度温暖,接近当天平均温度或者储罐内部温度的时候读数,比如夏天日出前读数,冬天早上9点左右读数,但是这种方法对生产操作有一定的影响,不够方便。
3.更换液位计中的液体。
读数前,更换液位计导管内的液化石油气,可1)排放,更换罐内新液,但此方法不安全;2)加一个手动泵,将导管中的液化石油气返回储罐,从储罐中放出新的液化石油气,然后尽快读取液位数据。
4添加计量设备。
可以考虑在坦克顶部加装防爆雷达探测系统,这在旧坦克上很难改造。
 
动词 (verb的缩写)结论
玻璃板直读式液位计读数难以准确读取。球形储罐上磁跟踪钢带液位计读数怎么办?实际情况是,就已安装的国产钢带液位计而言,很大一部分是无效的,因为:一是制造工艺和安装质量存在问题,钢带容易卡死;其次,它的使用环境恶劣。装卸液化石油气船时,特别是当罐内液位很低时,高速进入储罐的液化石油气在罐内剧烈搅动,导致钢带液位计系统的浮标及其导线波动很大,有时会使磁吸头脱落而无法测量,有的甚至脱钩导线而相互缠绕,从而完全失去测量功能;此外,即使钢带液位计系统没有问题,不同成分、不同温度的液化石油气的密度也是不同的,导致液体对浮标的浮力不同,从而影响液位的显示精度。