石油靜態(tài)計量標準的現(xiàn)狀分析與發(fā)展方向.ppt

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石油靜態(tài)計量標準的 現(xiàn)狀分析與發(fā)展趨勢,2007.8,石油靜態(tài)計量的重要地位,石油計量按儲運方式分為靜態(tài)計量和動態(tài)計量。靜態(tài)計量即油罐計量，包括立式罐（拱頂罐、浮頂罐）、臥式罐（固定地上、固定地下、車載）、油船，涉及庫存計量和輸轉計量，更適合大批量的油品計量；動態(tài)計量即管道計量，只涉及輸轉計量。動態(tài)計量是在靜態(tài)計量的基礎上發(fā)展起來的，需要用靜態(tài)計量來校準和核對。,石油靜態(tài)計量無處不在,靜態(tài)計量應用廣泛，無處不在，大到生產、經營用的大型油罐和油船，小到汽車的油箱和科研用的量杯。 存在位置：油田（采油廠、集輸站），煉油（油品車間或各種罐區(qū)、裝油車間），銷售（油庫、加油站）、管輸（首站、末站）、其他（油庫）。 相關單位：中石油、中石化、中海洋、國家儲備、部隊、中航油、中燃、商檢、技術監(jiān)督等。,從計量設備(油罐與流量計) 的精度看靜態(tài)計量和動態(tài)計量,對于5000m3以上的立式油罐,油罐本身的標定精度基本可控制在0.05%以內,在一定高度以上的標定精度會更高,而且比較穩(wěn)定,更適合于大批量油品的計量. 多數(shù)容積式流量計的精度為0.2%,由于使用磨損,誤差會逐漸變大,而且很多情況不能再現(xiàn)檢定,使用狀態(tài)可能不同于校準狀態(tài). 多數(shù)質量流量計的精度為0.2%,很多情況不能再現(xiàn)檢定,使用狀態(tài)可能不同于校準狀態(tài),使用誤差難以預計,而且受安裝和環(huán)境因素影響的變數(shù)大,計量液體主要為輕質油品.,靜態(tài)計量的算量原理,油品重量=標準體積×（標準密度—空氣浮力修正值）×含水修正系數(shù) 標準體積=計量體積×體積修正系數(shù) 計量體積=表載容積×罐壁溫度修正系數(shù) 表載容積：由量油高度和油品密度查油罐容積表獲得 罐壁溫度修正系數(shù)：由罐壁溫度（涉及油品溫度和大氣溫度）和罐壁材質的膨脹系數(shù)計算,靜態(tài)計量的算量原理,油品重量=標準體積×（標準密度—空氣浮力修正值）×含水修正系數(shù) 標準體積=計量體積×體積修正系數(shù) 體積修正系數(shù)：由油品溫度和標準密度查石油計量表獲得 標準密度源于取得樣品的密度測量,查石油計量表獲得 含水修正系數(shù)源于取得樣品的含水測試,主要參數(shù)和配套標準,油罐標定: GB/T 13235 (ISO7507) / JJG 168 GB/T 17605( ) GB/T 15181 GB/T 19780 量油高度： GB/T 13894 (ISO 4511) 油品溫度： GB/T 8927 ( ISO 4268),主要參數(shù)和配套標準,取樣： GB/T 4756 (ISO 3170) ISO3171 密度測定: GB/T 1884(ISO 3675) SH/T 0604(ISO 12185) 密度換算或體積換算(石油計量表): GB/T 1885(ISO91-2) 烴壓縮系數(shù)表(ISO9770),主要參數(shù)和配套標準,測水： GB/T 8929(ISO 9029) GB/T 260 計量儀器: GB 13236 SH/T 0316 自動計量 GB/T 18273 ISO 4266-4常壓罐中液體溫度自動測量 油量計算(靜態(tài)計量) GB/T 19779,油罐標定/檢定,GB/T 13235.1 立式罐圍尺法 GB/T 13235.2 立式罐光學參比線法 GB/T 13235.3 立式罐光電內測距法 或全站儀內測法 上述兩種方法的不確定度不超過0.1% GB/T 15181 球形罐圍尺法 GB/T 19780 球形罐全站儀外測法 GB/T 17605 臥式罐測量法,液位測量,誤差和損益測算（油品價格按4元/升計） 臥式罐的毫米容積隨高度變化，幾升至幾十升/mm,液位測量設備的現(xiàn)狀分析,測量設備（量油尺）多數(shù)不符合標準要求 標準要求：材質（含碳0.8%的碳鋼），抗拉強度（大于1390N/mm2)、尺寸（寬13mm, 厚0.22mm），尺坨重量（0.7和1.6kg）和連接結構，精度（零位偏差0.5mm，尺帶一級0.1+0.1L 二級0.3+0.2L) 測量設備的質量問題：初檢合格率低，使用中容易打折，甚至拉長，使用壽命短，使用精度很難保證，復檢合格率更低。,液位測量方法技術落后,對于輕質透明油品，尺帶粘油層揮發(fā)，液痕改變，影響測量結果。 在光線較暗時，不易看清液痕，容易誤讀。 毛細作用爬升，影響實際液位測量結果。 尺坨觸底判斷延遲影響液痕位置。 液面波動影響測量結果。 對計量人員的測量經驗要求較高。 油水界面測量誤差大。,液位測量誤差的理論分析,量油尺的檢定誤差（15m長---3mm) 重復再現(xiàn)誤差（2mm) 彎月面液痕的誤差（2mm) 綜合誤差(1)：4.1mm 打折與拉伸（1mm) 綜合誤差（2）：4.2mm 液面波動（2mm） 綜合誤差（3）：4.7mm 其他誤差（罐底板或油罐總高的變動，有時可能達到厘米級） 綜合誤差（3）：可能達到厘米級,液位測量標準的發(fā)展方向,修訂液位測量設備的技術標準 提高抗拉強度 提高精度要求 增加手提電子液位計的設備選項 增加輔助液位測量、溫度測量和取樣的蒸氣閉鎖閥 增加測深桿和測空桿 修訂完善液位測量方法，增加手提電子液位計測量液位以及校準自動液位計的方法。,液位測量的技術關鍵,檢尺口上的參照點和參照高度 檢尺管必須有改善液位測量準確性的槽孔 預防靜電危害 防止罐底變形的最小計量高度 注意液面爬升問題 液面的穩(wěn)定時間(輕質油15min;重質油30min),液位測量的技術關鍵,注意浮頂?shù)钠鸶顟B(tài) 浮頂上的積聚物;臨界區(qū)間;前后尺浮頂?shù)钠鸶顟B(tài)等 前尺和后尺應使用同一個計量器具 注意加強計量員的培訓(感覺) 實高測量(不超過1mm)和空高測量(不超過2mm)對重復性要求,溫度測量,溫度測量誤差的損益測算，以標準密度為750kg/m3的成品油為例（貨幣單位為元） 對于50m3的鐵路罐車，溫差2℃帶來的貨幣損益預計不低于480元,溫度測量標準的現(xiàn)狀分析,測溫設備問題：大多數(shù)采用杯盒溫度計或充溢盒溫度計，受其它油層和環(huán)境溫度的影響大，特別是油品溫度和環(huán)境溫度相差較大時，溫度計的讀數(shù)很難代表取樣測溫點的溫度（變化16℃用2分鐘），而且等待時間相對較長，平衡時間無法準確判斷，增加了計量人員的勞動強度，有時也影響測量精度。在需要測量多點溫度時，計量人員的耐久性和疲勞程度也左右著測量溫度的精度和代表性。,溫度測量標準的現(xiàn)狀分析,設備選用問題：未根據(jù)測溫設備的性能規(guī)定優(yōu)先選用次序，加上對油品溫度的重要性認識不夠，許多單位都采用采購成本較低的杯盒溫度計。 測溫儀器的操作問題：靜止測溫時間長 自動溫度計的校準問題：沒有明確給出校準方法，多數(shù)自動溫度計成為擺設，沒有發(fā)揮應有的作用。 開口測量危害健康，污染環(huán)境。,溫度測量標準的修訂情況,修改采用ISO 4268-2000重新制定手工測溫標準 明確規(guī)定首選手提式電子溫度計測量罐內油品溫度，且適合于各種油罐及工況 規(guī)定采用手提式電子溫度計校準油罐自動溫度計，并給出了具體的校準方法 修改了罐內油品的測溫位置和選擇方式 技術內容更翔實具體，操作性更強。,手提式電子溫度計的優(yōu)勢,單點測溫精度高，顯示溫度能準確代表被測點的溫度。 能夠在較短的時間內測量多個點的溫度，其平均溫度對罐內油品更具代表性。 能方便地判斷傳感器與周圍油品達到溫度平衡，既確保了測量精度，又不至于耽誤時間。 測量快速、簡便、衛(wèi)生、安全，減輕了勞動強度，體現(xiàn)了以人為本。 確保實現(xiàn)了測量代表性平均溫度的可行性！,溫度測量的技術關鍵,注意預防靜電危害(設備,用法,穩(wěn)定時間) 測溫位置和點數(shù):水平方向距罐壁不小于300mm;垂直方向由液位高度確定測溫點數(shù),加熱過的油罐車特殊對待. 杯盒溫度計浸沒時間(原油15min以上) 測溫設備選用 上下提拉溫度計,加速溫度平衡,手工取樣法的重要影響,取樣標準意義重大，不僅涉及油品的品質檢驗，而且涉及油品的數(shù)量計量。 取樣的代表性最重要，是評價取樣方法和取樣設備的關鍵考量。 在油品計量中，取樣方法直接影響油品密度和含水率的代表性。 取樣方法應用于多方面（油品貿易、質量監(jiān)督和監(jiān)控，是其它試驗標準的基礎。,手工取樣間接誤差的測算,罐內油品存在不均勻現(xiàn)象，均勻油品和不均勻油品的取樣方法不同，目前多數(shù)采用三點取樣，而不均勻油品需要1米間隔取樣，但很難作到。通過將幾個點樣測量密度或含水率之間的偏差與密度或含水測量的再現(xiàn)性比較，可以確定油品是否均勻，應該選用何種取樣方法，由此也可以確定密度或含水由取樣引起的最大誤差。,手工取樣間接誤差測算,由取樣引起的密度不確定度預計可能達到1.2kg/m3~1.5kg/m3，由此推算出的體積差量影響很小，但重量差量比較大。對于密度為850kg/m3的油品，其構成的質量相對差量可能達到0.15%。對于一個5000m3裝滿上述密度原油的油罐，其造成重量差量約為6噸，按50美圓/桶計算，其產生的貨幣損益可能達到16800元人民幣左右。,手工取樣間接誤差測算,由取樣引起水含量的不確定度最大可能達到0.11%。同樣是為5000m3的原油罐，其造成的重量差量可能在4噸左右，按同樣方法計算，所產生的貨幣損益可能達到11250元人民幣左右。 對于所有油品,如果都采用多點取樣,取樣造成的誤差則可以減到非常小.關鍵是實現(xiàn)多點取樣的可行性如何,這與取樣設備的技術水平有關. 取樣方法同樣可以引起對產品品質的控制誤差,由此引起的很多糾紛。,手工取樣問題分析,取樣位置數(shù)未按液位高度進行調整，規(guī)定不科學。 取樣點定位不便 多數(shù)取樣器從取樣位置取完樣品開口提出容易被污染。 開口轉移樣品，影響樣品代表性。 開口取樣，危害健康，污染環(huán)境。 取樣設備不配套，影響標準執(zhí)行。,手工取樣法修訂方向,增加最少點樣數(shù)的規(guī)定（小于3m→中間1點；3m~4.5m →上下2點；大于4.5m →上中下3點） 豐富取樣設備和取樣手段，增加與蒸氣閉鎖閥組合使用的手提式取樣裝置（PSD)，可以進行點樣、例性樣和全層樣的采集，可以準確定位，可以密閉取樣，可以方便地做組合樣。 技術內容更具體詳細，提高標準的可操作性。,手工取樣的技術關鍵,油罐取樣和管線取樣都可以用于油品交接,兩種方法也可以一起使用. 手工取樣涉及均勻油品和不均勻油品，將均勻油品的取樣方法用于不均勻油品，所取樣品可能沒有代表性。 取樣方法取決于被取油品的特性、儲存或運輸?shù)娜萜饕约霸囼烅椖俊?手工取樣的技術關鍵,油品分析通常采取a)上部樣、中部樣和下部樣或b)上部樣、中部樣和出口液面樣，視油品的均勻性制備組合樣或增加取樣點數(shù)再做組合樣。如果制備組合樣會損害樣品的完整性，則應單獨分析每個樣品,并按每個樣品代表的油品比例計算平均結果。 對于管輸油品，自動管線取樣是取得代表性樣品的最佳方法，手工管線取樣可能無法取得具有代表性的樣品。,手工取樣的技術關鍵,對于揮發(fā)性油品，為避免輕組分的損失，最好使用與試驗樣品量大小合適的取樣容器，盡可能避免樣品轉移。 當從計量管或導向管中取樣時，整個液位管線上應打出足夠數(shù)量、合適間距的孔。 用于特殊項目分析的樣品可能要采用特殊的取樣方法，或對現(xiàn)有方法進行調整。 對于油罐內的不均勻油品，即可以取點樣，也可以取例行樣和全層樣，但應注意不均勻油品的判斷方法，并按每米取樣，同時注意轉移方法。,手工取樣的技術關鍵,在取樣和樣品的處理中特別注意： 揮發(fā)性油品的蒸發(fā)損失 水和沉淀物在樣品中分離傾向 避免制備組合樣，用采樣容器轉移樣品。 注意樣品的均化方法。,密度測量,密度不確定度對標準體積和質量的影響 假定石油產品的真實密度為885KG/m3,油品溫度為30℃.,密度測量,玻璃密度計法(浮計法) GB/T 1884 普遍采用、成本低，簡單實用 需要樣品多，人為因素影響大，開口測量有蒸發(fā)，溫度不易平衡 U型振動管法(數(shù)字密度計法) SH/T 0604 需要樣品量少，測量精度高，速度快 設備成本高，樣品氣泡影響大,密度測量(GB/T 1884),獲取準確密度的關鍵因素: 科學合理的樣品制備方法 符合標準要求的設備(密度計) 樣品的足夠流動性 具有代表性的樣品溫度 科學合理、認真細致的讀取密度,密度測量(GB/T 1884),樣品制備及轉移要注意保持樣品的完整性 高揮發(fā)性樣品，在原來容器和密閉系統(tǒng)中混合 含蠟原油傾點高于10℃或濁點高于15℃，要預先加熱到傾點9℃或濁點3℃以上 試驗溫度應確保樣品的足夠流動性，高不引起輕組分損失，低不引起蠟析出。 原油樣品應選擇20℃、傾點9℃以上或濁點3℃以上的一個較高溫度。,密度測量(GB/T 1884),密度計符合SH/T 0316-1998：刻度按主液面校準；引入彎月面修正；提高刻度誤差要求；補充SY-02密度計；采用國際制單位；改進形狀等 定期檢定/校準，核對基準點,密度測量(GB/T 1884),樣品的足夠流動性 測量原理以密度計在液體中能自由飄浮為前提條件，自由飄浮以液體的足夠流動性作保證。自由飄浮表現(xiàn)為用外力使密度計失衡后，密度計能迅速回歸平衡狀態(tài)。 足夠流動性與液體的性質有關，如油品種類、粘度、凝固點、傾點等。有些油品必須加熱到一定溫度測密度。液體石油及石油產品的試驗溫度升高，粘度降低，流動性變好。 傾點可以表示液體可以流動的最低溫度。,密度測量(GB/T 1884),具有代表性的樣品溫度 樣品預先加熱到試驗溫度 密度計和量筒接近試驗溫度 環(huán)境溫度的變化不超過2℃ 采用恒溫水浴 讀取溫度前的充分攪拌 兩次溫度讀數(shù)相差不超過0.5 ℃,密度測量(GB/T 1884),讀數(shù)方法：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,透明液體,不透明液體,密度測量(GB/T 1884),密度測定的重復性和再現(xiàn)性,密度測量(GB/T 1884),重要提示 標準中的上彎月面改為彎月面上緣；下彎月面改為彎月面下緣或主液面 11.1改為：對10.13中觀察到溫度計讀數(shù)作有關修正后，記錄到接近0.1℃ 第13章中的注1末尾補充：“可參照此精密度數(shù)據(jù)執(zhí)行?！?11.2中的“注：……”改為“注1：……”，同時在此增加“注2：由于原SY-1型和SY-2型石油密度計是按彎月面上緣檢定的，因此不用對觀察到的密度計讀數(shù)作彎月面修正?！?密度測量(GB/T 1884),重要提示 本標準中的視密度不能簡單理解為油品密度，20℃時的視密度才可作為該溫度下的油品密度 密度計的彎月面修正和校準修正值的修正應為密度計讀數(shù)的修正，而非換算出的標準密度的修正,原油含水測量,原油測水的現(xiàn)狀 GB/T 260 石油產品水分測定法 GB/T 6533 原油中水和沉淀物測定法（離心法) 測定的水含量低于實際水含量 GB/T 8929 原油水含量測定法（蒸餾法) GB/T 11146 原油中水含量測定法（卡爾.費修法) 水含量范圍0.02%-2%,原油含水測量（GB/T 8929),測 量 原 理,,,原油,溶劑,加熱,蒸氣,虹吸返回,,水,,冷凝液,冷凝,溶劑+ 原油各餾分,原油含水測量（GB/T 8929),方法的優(yōu)點和缺點 蒸餾效果好，水的回收率高 試驗時間長 溶劑有毒性 有爆沸現(xiàn)象,原油含水測量（GB/T 8929),新舊標準的差異 參照標準變?yōu)閲H標準 增加附錄A 樣品制備 修改了溶劑：使用符合GB 3407中優(yōu)級品要求的二甲苯或符合SH 0005 《油漆工業(yè)用溶劑油》要求的油漆工業(yè)用溶劑油作為蒸餾溶劑，通過空白試驗來確定溶劑的水含量（見9.6條），但仲裁試驗應以二甲苯作溶劑的試驗結果為準。在操作中應按附錄A 充分均化樣品，防止溶劑爆沸，并充分通風，避免吸入有害的溶劑蒸氣。,原油含水測量（GB/T 8929),重點提示 儀器標定（包括接受器和整套儀器）是基礎 樣品處理（手工攪拌不能充分分散樣品中的水和沉淀物，應劇烈機械混合（高剪切）和液力混合（循環(huán)））是樣品轉移時確保樣品完整性和減少爆沸的重要保證 試驗方案： 如果懷疑混合樣品的均勻性，而樣品量與預期的水含量（見表2）又一致時，應該用樣品的總體積進行測定。如果以上情況不可能時，則至少應測定三份試驗樣品，報告所有的測定結果并記錄它們的平均值作為樣品的含水量。,原油含水測量（GB/T 8929),重點提示 樣品轉移進試驗容器時，注意中間轉移容器的清洗，以確保樣品的完全轉移。 試驗容器內表面附著的殘留物會阻礙水滴沉降至接受器中，造成嚴重的掛水現(xiàn)象，因此應經常進行必要的化學清晰。 溶劑總量要加到400ml。 在測量中，采用磁力攪拌有時是必須的，是防止爆沸的有效措施。,原油含水測量（GB/T 8929),重點提示 注意起始階段的緩慢加熱，以有效地控制蒸餾速度，防止爆沸，冷凝液要盡可能控制在冷凝管的較低位置。 蒸餾后冷凝管的沖洗和刮水也是必須的。 接受器的讀數(shù)讀到0.025ml，水含量報告到0.025%,原油含水測量（GB/T 8929),,精 密 度,平均水含量，%,0.100,0,0.080,0.110,,,再現(xiàn)性,重復性,靜態(tài)計量 誤差因素影響的綜合定量評估,假設5000m3油罐裝滿密度為850kg/m3的原油,采用先進測量設備與方法 提高油品計量精度的進一步分析,對于上述同種情況，采用符合標準要求的量油設備，改進測量方法，可以提高綜合精度,石油計量表(GB/T 1885),石油計量表的國內外情況 石油計量表的研制過程 石油計量表的分類和組成 石油計量表的標準密度表 石油計量表的體積修正系數(shù)表 石油計量表的應用,油量計算（靜態(tài)計量）,國內外靜態(tài)油量計算標準的情況 修改采用美國石油計量標準手冊第12.1章 包含了立式罐、油船、鐵路罐車、臥式油罐和其它儲油容器內油量的計算方法 包括了基于體積和基于質量兩種油量計算法 油罐靜壓力容積修正的油品密度為實際密度 改變了罐壁平均溫度的計算方法 罐壁溫度的修正采用了一個公式，量油尺單獨修正 引入了國際通行的多個算量術語,總結,在原油和液體石油產品的庫存和交接計量中，靜態(tài)計量是一種不可缺少而且非常重要的計量方式。 在交接計量中，只要嚴格按標準的要求去做，靜態(tài)計量的精度應不遜色于動態(tài)計量，而且靜態(tài)計量更適合與大批量的油品計量，運行成本較低，特別是隨著靜態(tài)計量技術水平的提高和今后交接方式的改變，靜態(tài)計量將重新得到重視。,總結,采用先進設備是提高油品測量精度的有效手段，現(xiàn)行計量標準一直在不斷修訂完善，充實先進的計量器具和計量方法，如PET PEGD PSD 。 除了手工計量外，靜態(tài)計量也已經逐漸建立了多種自動計量標準，避免了手工計量中人為因素的影響，提高了綜合測量精度，減輕了勞動強度。,總結,采用先進設備和自動計量，可以使靜態(tài)計量變成一種更輕松，更安全，更準確計量方式，更好地實現(xiàn)以人為本。,