劉 則

〔中國(guó)石油北京銷(xiāo)售分公司 北京 100101〕

1 概述

油庫(kù)發(fā)油定量裝車(chē)系統(tǒng)是成品油經(jīng)銷(xiāo)商普遍使用的發(fā)貨控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括信號(hào)控制與運(yùn)算單元、計(jì)量控制單元、溫度控制單元、輸轉(zhuǎn)泵與閥門(mén)控制單元等，根據(jù)控制類(lèi)型分為上位機(jī)和下位機(jī)。我國(guó)油庫(kù)的定量發(fā)油經(jīng)歷了手工發(fā)油、集中式發(fā)油控制、DCS系統(tǒng)控制和FCS系統(tǒng)控制四代。第一代，手工記賬式發(fā)油系統(tǒng)經(jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng)，是完全依靠人工記賬和手動(dòng)控制閥門(mén)進(jìn)行操作的方法。第二代，集中式發(fā)油控制是采用單片機(jī)或微機(jī)作為控制器，采用數(shù)字信號(hào)對(duì)所有發(fā)貨位進(jìn)行控制，由于強(qiáng)、弱點(diǎn)信號(hào)相互干擾，控制精度難以保障，因此被逐漸淘汰。第三代，DCS系統(tǒng)控制是以網(wǎng)絡(luò)連接的多界面計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是集中管理，分散控制，缺點(diǎn)是控制過(guò)程復(fù)雜，成本較高，目前已基本不再被油庫(kù)使用。第四代，F(xiàn)CS系統(tǒng)控制是在DCS系統(tǒng)上利用現(xiàn)場(chǎng)智能儀表進(jìn)行完整數(shù)據(jù)傳輸與自動(dòng)控制的新型管控模式，能夠?qū)⒁后w溫度、流量和密度信息進(jìn)行實(shí)時(shí)在線傳輸，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理這些數(shù)據(jù)后，反饋給控制儀表進(jìn)行實(shí)時(shí)在線修正，以達(dá)到發(fā)油設(shè)置的精度要求。

油庫(kù)發(fā)油計(jì)量系統(tǒng)的溫度在線補(bǔ)償是確保油庫(kù)質(zhì)量發(fā)油準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。目前我國(guó)相當(dāng)一部分以容積式流量計(jì)發(fā)油的油庫(kù)，仍需以計(jì)重密度和容積式流量計(jì)數(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行體積與質(zhì)量的換算。由于油品的密度與溫度有直接關(guān)系，因此，發(fā)油時(shí)實(shí)時(shí)在線溫度的測(cè)量與發(fā)貨的質(zhì)量聯(lián)系緊密，且直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和企業(yè)形象。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步與計(jì)量相關(guān)的法律法規(guī)的逐步完善，以及社會(huì)公眾維權(quán)意識(shí)的不斷提高，保障準(zhǔn)確計(jì)量和維護(hù)企業(yè)信譽(yù)，強(qiáng)化數(shù)量管理越來(lái)越受到企業(yè)高層的關(guān)注和重視。

2 油庫(kù)發(fā)油系統(tǒng)存在的問(wèn)題與分析

目前我國(guó)成品油庫(kù)公路發(fā)油計(jì)量系統(tǒng)絕大部分采用的是容積式流量計(jì)。它以低廉的價(jià)格和成熟的技術(shù)在成品油庫(kù)得到廣泛應(yīng)用，但對(duì)用戶銷(xiāo)售仍以質(zhì)量為結(jié)算單位。

眾所周知，從體積到質(zhì)量的轉(zhuǎn)換受溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)密度、空氣浮力等諸多因素影響，而在裝車(chē)作業(yè)時(shí)間段內(nèi)溫度會(huì)變化較大，同時(shí)油品密度的變化最為顯著（每一攝氏度油品溫度的變化對(duì)油品計(jì)重密度的影響約為萬(wàn)分之七），即對(duì)公路發(fā)油的數(shù)量（重量單位）產(chǎn)生較大影響。由于目前對(duì)發(fā)油作業(yè)的管理模式及技術(shù)手段存在的不足，發(fā)貨系統(tǒng)無(wú)法在溫度條件隨時(shí)變化的情況下保證發(fā)油質(zhì)量數(shù)據(jù)的精度，容易引發(fā)糾紛，油庫(kù)的盈虧平衡也無(wú)法有效控制。

以質(zhì)量（kg）計(jì)量給客戶開(kāi)據(jù)發(fā)票，又以體積（L）計(jì)量裝車(chē)的管理模式（如圖1所示），即原定量裝車(chē)管理系統(tǒng)存在以下問(wèn)題。

圖1 原定量裝車(chē)管理模式

2.1 取樣點(diǎn)與發(fā)油位置溫度不同引起的計(jì)量差異

油庫(kù)計(jì)量員在選取的取樣點(diǎn)測(cè)量所得的油品溫度因位置不同會(huì)有很大差異。油罐和管道的不同區(qū)段、油罐中的不同深度不同方位的油品溫度并不相同，而且差異可能會(huì)很大。例如被陽(yáng)光直射管道中的油品溫度比埋在地下管道中的油品溫度要高出很多。油庫(kù)管道從油罐到發(fā)油裝車(chē)貨位距離很長(zhǎng)，被陽(yáng)光直接照射的部分也較長(zhǎng)，尤其是夏天，這部分管道中油品溫度會(huì)高于其他位置，那么它的計(jì)重密度和計(jì)量員取樣點(diǎn)的油品計(jì)重密度就有一定差別。而且，連續(xù)發(fā)油作業(yè)時(shí)管道中油品的溫度和未發(fā)油裝車(chē)時(shí)管道中的油品溫度也有一定的差異。很明顯，這種以取樣點(diǎn)的油品溫度來(lái)代替流經(jīng)容積流量計(jì)的油品實(shí)際溫度的方法存在一定誤差。

2.2 發(fā)油時(shí)間段的不同，由于溫度不同引起的計(jì)量差異

由于一天之中，環(huán)境溫度在不斷變化，造成實(shí)際發(fā)油作業(yè)時(shí)的油品溫度和計(jì)量員測(cè)量、計(jì)算計(jì)重密度時(shí)的溫度不一樣。兩者溫差越大，由此產(chǎn)生的誤差也就越大。

以在某個(gè)固定時(shí)間點(diǎn)、在某個(gè)取樣點(diǎn)檢測(cè)到的油品溫度來(lái)替代實(shí)際發(fā)油過(guò)程中流過(guò)流量計(jì)的油品溫度，會(huì)有較大差別。例如兩者的溫度差為5℃，把容積流量計(jì)的讀數(shù)換算成質(zhì)量，產(chǎn)生的實(shí)際誤差將超過(guò)千分之三，超出了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的誤差。

3 車(chē)用汽油、車(chē)用柴油發(fā)油系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)措施

針對(duì)以上問(wèn)題，對(duì)車(chē)用汽、柴油發(fā)油系統(tǒng)的解決方案為：一是采用質(zhì)量流量計(jì)替代容積式流量計(jì)。由于質(zhì)量流量計(jì)價(jià)格較高，采用這種方式需要大量的資金投入，定期的檢定費(fèi)用也比較高，同時(shí)也給內(nèi)部以體積交接的方式帶來(lái)問(wèn)題；二是采用溫度補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)時(shí)采集流經(jīng)流量計(jì)的油品溫度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)算當(dāng)前的油品計(jì)重密度，然后將容積式流量計(jì)的容積量轉(zhuǎn)換成質(zhì)量，進(jìn)行累計(jì)。這種方式非常經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)有的設(shè)施基本不需要改動(dòng)，只要定量發(fā)油儀中的軟件處理方法得當(dāng)，完全能保證定量裝車(chē)的精度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，滿足實(shí)際應(yīng)用。

3.1 增加溫度變送器

溫度變送器安裝在流量計(jì)的附近，由溫度變送器檢測(cè)到的油品溫度就能較為真實(shí)地反映流過(guò)流量計(jì)的油品溫度。在選擇溫度變送器時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件，盡可能選擇量程范圍小的產(chǎn)品，以保證溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性。例如，當(dāng)?shù)厝隃囟茸兓癁椋?0～40℃，選擇溫度變送器的量程范圍宜為 －15～50℃。

3.2 將油品標(biāo)準(zhǔn)密度數(shù)據(jù)庫(kù)軟件置入定量發(fā)油系統(tǒng)

定量發(fā)油系統(tǒng)應(yīng)有《石油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)密度表》或者《產(chǎn)品體積修正系數(shù)表》，以便根據(jù)溫度變送器檢測(cè)到的溫度和標(biāo)準(zhǔn)密度實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前的計(jì)重密度，將累計(jì)的體積數(shù)換算成質(zhì)量。

3.3 定量發(fā)油系統(tǒng)質(zhì)量計(jì)算原理

定量裝車(chē)系統(tǒng)要根據(jù)溫度變送器檢測(cè)到的實(shí)時(shí)在線溫度和標(biāo)準(zhǔn)密度，按以下公式計(jì)算：

式中：m——油品結(jié)算質(zhì)量（商業(yè)質(zhì)量）；

Vt——計(jì)量溫度下的體積（通常為流量計(jì)測(cè)量視體積）；

VCF20——計(jì)量溫度下的油品體積修正到標(biāo)準(zhǔn)體積的體積修正系數(shù)；

ρ20——油品的標(biāo)準(zhǔn)密度；

F——空氣浮力修正系數(shù)。

4 乙醇汽油發(fā)油系統(tǒng)的溫度補(bǔ)償措施

乙醇汽油發(fā)油系統(tǒng)不同于汽柴油發(fā)油系統(tǒng)，主要區(qū)別在于乙醇汽油發(fā)油是乙醇汽油組分油與變性燃料乙醇兩組分的實(shí)時(shí)在線調(diào)和。發(fā)油系統(tǒng)要實(shí)時(shí)控制組分油管路及變性燃料乙醇管路的溫度、流量、流速等相關(guān)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算與控制，使調(diào)和后的乙醇汽油符合國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

按照《車(chē)用乙醇汽油（E10）》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，乙醇汽油中乙醇的含量（體積分?jǐn)?shù) %）在10.0±2.0，成品油庫(kù)的乙醇汽油均采用在線調(diào)配工藝，也就是變性燃料乙醇和組分油有各自的儲(chǔ)罐、各自的管道，定量裝車(chē)時(shí)在鶴管出口前混合后裝入槽車(chē)。這就要求在變性燃料乙醇和組分油兩路管線上各自加裝溫度變送器，分別進(jìn)行溫度補(bǔ)償。但這會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，即預(yù)裝量是質(zhì)量，乙醇比例是體積比，由于變性燃料乙醇和組分油的密度相差比較大，裝車(chē)結(jié)束時(shí)既要保證體積比在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)，又要保證乙醇汽油的總質(zhì)量準(zhǔn)確?？紤]到發(fā)油過(guò)程中組分油和變性燃料乙醇的溫度在不斷變化，變性燃料乙醇和組分油的計(jì)重密度也在不斷變化，裝車(chē)系統(tǒng)在保證體積比例和發(fā)油總質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面容易顧此失彼，控制方法有一定難度。

為同時(shí)解決發(fā)油總質(zhì)量和嚴(yán)格控制變性燃料乙醇的體積調(diào)和比例問(wèn)題，必須在發(fā)油系統(tǒng)中確認(rèn)變性燃料乙醇的調(diào)和體積分?jǐn)?shù)（%）10.0±2.0是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積。以此為基礎(chǔ)，將以質(zhì)量為單位的乙醇汽油總預(yù)裝量在裝車(chē)開(kāi)始之前轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)體積，然后按照設(shè)定的乙醇和組分油各自的比例分解為乙醇和組分油各自的預(yù)裝量，這樣乙醇汽油的溫度補(bǔ)償方案就簡(jiǎn)化成為兩個(gè)單品種油品的溫度補(bǔ)償?？梢哉嬲龑?shí)現(xiàn)車(chē)用乙醇汽油的在線定量裝車(chē)。

按照這種方法筆者嘗試了在線調(diào)和20 t車(chē)用乙醇汽油的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，在乙醇汽油組分油裝車(chē)時(shí)總溫度變化為2℃，變性燃料乙醇裝車(chē)時(shí)總溫度變化為1.5℃的情況下，調(diào)和后的車(chē)用乙醇汽油（E10）中乙醇含量（體積分?jǐn)?shù)）為9.6%，完全符合車(chē)用乙醇汽油國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 討論

以容積式流量計(jì)作為計(jì)量檢測(cè)儀表的汽、柴油公路發(fā)油計(jì)量系統(tǒng)，在考慮裝車(chē)流速、流量、密度等信息的同時(shí)也要一并考慮溫度的在線測(cè)量，要將溫度的影響因素充分考慮到發(fā)油數(shù)量中，只有這樣，油庫(kù)發(fā)油數(shù)量才能確保公正、準(zhǔn)確。發(fā)油量較大的油庫(kù)才能做到實(shí)發(fā)數(shù)、罐發(fā)數(shù)和ERP提單數(shù)三核對(duì)數(shù)據(jù)的一致性。

以容積式流量計(jì)作為計(jì)量檢測(cè)儀表的車(chē)用乙醇汽油公路發(fā)油計(jì)量系統(tǒng)，由于該發(fā)油系統(tǒng)屬于多組分調(diào)和，在考慮裝車(chē)流速、流量、密度等信息的同時(shí)，還必須考慮變性燃料乙醇和組分油各自管道中的實(shí)時(shí)溫度測(cè)量及兼顧乙醇的調(diào)和比例。乙醇汽油定量發(fā)油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在原料變更、季節(jié)變化及控制設(shè)備維修更換后，要按照工藝流程重新對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)校，防止出現(xiàn)調(diào)和后車(chē)用乙醇汽油中乙醇含量的不合格，造成產(chǎn)品質(zhì)量事故。

[1]中國(guó)石油化工總公司石油化工科學(xué)研究院.GB／T 1885—1998石油計(jì)量表——產(chǎn)品部分[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

[2]中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院.GB18351—2017車(chē)用乙醇汽油[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017