一、前言

　　近年來(lái)，我國液化石油氣市場(chǎng)發(fā)展很快，家用、商用和工業(yè)用氣量持續增加，大小液化石油氣儲配站場(chǎng)遍布各地，儲存罐的數量也就越來(lái)越多，單罐容積也有增大的趨勢。

　　眾所周知，計量工作對于一個(gè)企業(yè)是非常重要的，沒(méi)有正確的計量，談不上維護企業(yè)的利益、提高企業(yè)的信譽(yù)、搞好生產(chǎn)治理，還輕易產(chǎn)生貿易摩擦，石油產(chǎn)品的貿易往往價(jià)高量大，計量工作尤顯重要。

　　二、問(wèn)題的提出

　　以船運液化石油氣碼頭交接貿易為例，其計量方法一般是用體積重量法，即首先測量計算得到液體體積，再換算成重量的方法，船上儲罐的液位測定普遍采用撥桿式液位計，也有直接在儀表艙讀數的，一般認為，操作規范時(shí)，拔桿式液位計讀數比較可靠，岸上接收庫的液化石油氣球罐，按規定其液位測定，除采用玻璃板式液位計外，還要設磁跟蹤鋼帶液位計，這兩種設備的讀數似乎都可靠。

　　不管是以船上或岸上的那一方計量為準，岸上接收罐的計量是必不可少的，不要以為船上拔桿式液位計可靠，計量準確，岸上接收罐的計量就不重要了，實(shí)際上船上讀數也會(huì )有問(wèn)題，如拉桿式液位計的拉放速度、停留的時(shí)間、風(fēng)浪的大小等都可能影響其讀數的準確性，船體陳舊時(shí)，由于已作過(guò)多次維修改造，其容積表的準確性也值得懷疑，其它一些人為因素也不是不可能。所以，作為收發(fā)計量也罷，盤(pán)點(diǎn)計量也罷，岸罐計量的準確性是客觀(guān)要求。

　　許多人對液化石油氣球罐上玻璃板直讀式液位計的液位讀數一直沒(méi)有懷疑。其實(shí)，其讀數直接用于計量時(shí)存在一定問(wèn)題。筆者幾年來(lái)在實(shí)踐中發(fā)現，用玻璃板液位計的讀數來(lái)計算，結果極不可靠，比如同一罐( l，000米3)液化石油氣，不同時(shí)間讀取的數據，計算出的結果有時(shí)相差10噸以上，根本不可取。

　　三、問(wèn)題分析

　　如附頁(yè)圖一1所示，以1，000米3球罐(φ12米)為例，其玻璃液位計裝于球罐液位導管ABCD【DN 50】的豎直段BC上，該管上下分別與罐頂和罐底相通。

　　一般認為，導管內的液面和罐內液面處于同一水平面上，其實(shí)不一定，可能差別很大，進(jìn)人導管內的液體，如同進(jìn)人了死胡同，在某一平衡狀態(tài)下，導管水平段CD內的液體承受著(zhù)垂直段BC內液柱和儲罐內液柱對等的壓力，其作用有如一個(gè)活塞，阻隔著(zhù)經(jīng)直管內的液體流向儲罐內。

　　由于儲罐容積大，非凡是在儲液很多時(shí)，儲罐實(shí)際上成了一個(gè)大“熱容”，在環(huán)境溫度高于罐內溫度時(shí)，儲罐吸熱，而在環(huán)境溫度低于儲罐內溫度時(shí)，儲罐放熱，也就是說(shuō)，儲罐內的溫度變化不如環(huán)境溫度變化大，罐內溫度變化比較暖和，而導管很小(DN50)，其中的液體數量很少，導管壁完全暴露，故受環(huán)境影響很大，非凡是導管處在陽(yáng)光直射位置時(shí)，其溫度變化更大。

　　我們知道，液體受熱會(huì )膨脹，其密度會(huì )變小，相反，液體受冷時(shí)其體積會(huì )縮小，密度會(huì )變大，就是說(shuō)，若果儲罐內液體的溫度和導管內液體的溫度不同時(shí)，則其密度也不同，非凡是液化石油氣的膨脹系數比水的大得多，密度的差異就更大，不能忽略不計。這時(shí)，儲罐內液體和導管內液體的關(guān)系，如同“U”形壓差計的工作原理一樣，兩側液柱對“活塞”(水平段)的作用力相等。

　　假設儲罐內的液化石油氣為：

　　1.丙烷：異丁烷=50：50。

　　2.儲罐內平均溫度為T(mén)℃。

　　3.導管內液體的平均溫度為t℃。

　　4.儲罐內液位為H(m)

　　5.導管內液位為h(m)

　　根據烷烴液體的比重和溫度關(guān)系圖～ 2可知，丙烷和丁烷的比重在-20℃---+ 50℃范圍內呈直線(xiàn)變化，而且兩直線(xiàn)大體平行。由圖--2(見(jiàn)附頁(yè))可查得密度(這里，在數值上，比重和密度是相等的)如下：

　　15℃時(shí)：ρ丙15=0.507 ρ丁15 =0.563

　　40℃時(shí)：ρ丙40 =0.468 ρ丁40=0.533

　　則混合密度為：

　　ρm15=ΣρiVi=0.507×0.5+0.563×0.5=0.535

　　ρm40=0.468×0.5+0.533×0.5=0.5005

　　液體密度變化的溫度系數為：

　　ν=/=/25=-0.00138

　　某一溫度t℃時(shí)的密度為(亦可以直接查圖一2)

　　ρt=ρ15+ν

　　液位為h時(shí)，產(chǎn)生的壓強為：

　　P=P0+ρgh

　　任何平衡時(shí)刻，導管內液柱和儲罐內液柱對水平段所產(chǎn)生的壓強必定相等，則：

　　P0+ρgh=P0+ργgH

　　H=ρth/ρT=)/)h=/))h

　　1.當環(huán)境溫度高于儲罐內溫度時(shí)，設 t= 30℃，T= 20℃，由式一1可得：

　　H=/))h=h=0.974h

　　2.當環(huán)境溫度低于儲罐內溫度時(shí)，設t=10℃，T=20℃

　　由式一1可得：

　　H=( l+ 0.026) h= 1.026h(式一3)

　　以上分析說(shuō)明，液位計讀數和儲罐內實(shí)際液位是有差距的，而且溫差越大，則差距就越大，這樣，用液位計讀數h直接查儲罐容積表，計算出的重量結果必然不準確，而且罐的容積越大，誤差就越大，非凡是液位剛好在儲罐赤道帶或四周時(shí)誤差大。

　　這就印證了筆者在實(shí)踐中發(fā)現的問(wèn)題：l)在岸上儲罐接收船載低于環(huán)境溫度的冷凍液化石油氣(<10℃)時(shí)，計算的結果往往比船上結果偏多，但幾天后重新讀取數據重算時(shí)，結果可能又少了許多。2)同一罐液化石油氣，即使經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的停放，使其充分吸/放熱量，達到大體上和環(huán)境溫度平衡后，一天之中不同時(shí)間讀取的數據，計算得的結果也差別很大，都是因為液位計受環(huán)境影響大，而儲罐是一個(gè)大“熱容”，受環(huán)境影響小，從而產(chǎn)生溫差，導致密度和液位的不同。

　　以某1000m3球罐為例，其條件同上，不考慮氣相的影響，設液位計讀數 h=7.0m

　　1)設液位計內液體溫度為 30℃，罐內液體平均溫度為 20℃，根據式一2，得罐內液位為：

　　H=0.974h=0.974X 7.0=6.82(m)

　　由h和H查罐容表，得到液體的體積分別為：

　　586.928m3和 565.873m3

　　罐內混合密度為：

　　ρ20=ρ15+ν(t-15)=0.535-0.00138(20-15)=0.5281

　　由G=0.99785Vρ20算得在空氣中的重量分別為：309.290噸和 298.200噸就是說(shuō)，若果直接以液位計讀數計算，則偏多 11.090T。

　　2)設液位計內的溫度為 10℃，儲罐內平均溫度為 20℃，根據式一 3，則：

　　H=1.026h=1.026X7.0=7.182(m)

　　由h和H查罐容表，得液體體積分別為：

　　586.928m3和 607.809m3

　　計算出的重量分別為：

　　309.290噸和 320300噸就是說(shuō)，假如用液位讀數直接計算，則偏少 11. 010噸。

　　四、解決問(wèn)題的辦法為了解決儲罐玻璃液位計的讀數誤差問(wèn)題，筆者認為有如下幾個(gè)辦法：

　　1.公式修正法。

　　按上述分析的方法，對液位計讀數進(jìn)行修正，該法實(shí)際上難以準確，因為導管內液體的平均溫度難以測準。

　　2.選擇讀數時(shí)間。

　　改變讀數時(shí)間的隨意性，選好讀取時(shí)間，能在一定程度上克服環(huán)境因素對液位計讀數的影響， *好把讀數時(shí)間選在氣溫比較暖和、氣溫比較接近一天之中的平均溫度或接近儲罐內溫的時(shí)候，如夏天在日出之前讀數，冬天在早上9：00左右讀數，但該法對生產(chǎn)作業(yè)有一定影響，不夠方便。

　　3.更換液位計內的液體。

　　在讀數前，把液位計導管內的液化石油氣換掉，可以1)把導管內的液化石油氣放掉，換人罐內新的液體，但該法不安全;2)加一手搖泵，將導管內的液化石油氣往回儲罐內，再從罐內放人新的液化石油氣，然后盡快讀取液位數據。

　　4加裝計量設備。

　　可考慮在儲罐頂部增設防爆型雷達測深系統，該法在舊罐上改造較難。

　　五、結束語(yǔ)

　　玻璃板直讀式液位計讀數難以讀準，球形儲罐上的磁跟蹤鋼帶液位計讀數又如何?實(shí)際情況是，就所安裝的國產(chǎn)鋼帶液位計而言，很大一部分是失效的，這是因為：首先，制造技術(shù)和安裝質(zhì)量上存在問(wèn)題，鋼帶很輕易被卡住;其次是其使用環(huán)境惡劣，在接卸液化石油氣船時(shí)，非凡是罐內液位很低時(shí)，高速進(jìn)人儲罐的液化石油氣，在罐內劇烈翻騰，使鋼帶液位計系統的浮筒及其導向鋼絲波動(dòng)報大，有時(shí)會(huì )使磁吸頭脫落，無(wú)法計量，有的甚至使導向鋼絲脫鉤，并相互糾纏在一起，從而徹底失去計量作用;再者，即使鋼帶液位計系統沒(méi)有問(wèn)題，但不同組成的液化石油氣及不同的溫度下，其密度亦不同，致使液體對浮筒的浮力不同，從而影響了液位的顯示精度。

　　除液位計外，影響計量準確性的另一個(gè)因素是儲罐內氣液相的平均溫度，由于測溫棒伸入罐內的長(cháng)度有限，故測得的內溫有時(shí)并不能反映平均溫度。

　　總之，相比之下，鋼帶液位計不如玻璃板直讀式液位計可靠，而選取恰當的讀數時(shí)間能有效地克服環(huán)境因素造成的影響。除液化石油氣球罐外，其它儲存輕質(zhì)液體的儲罐，當設玻璃板液位計時(shí)，其讀數也應引起注重.

　　隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，我國液位計產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也得到一定的推動(dòng)作用。反過(guò)來(lái)，液位計產(chǎn)業(yè)的不斷升級發(fā)展也對整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化水平的提升起到促進(jìn)作用。隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)磁翻板液位計的，有貿易雷達液位計，有生產(chǎn)石英管液位計的，也有生產(chǎn)各種液位計的等等。但是其中只有磁翻板液位計、石英管液位計等部分液位計生產(chǎn)企業(yè)具備超越國外設備的實(shí)力，其余諸如雷達物位計、超聲波液位計等產(chǎn)品不如進(jìn)口的品質(zhì)高，所以業(yè)績(jì)一度下滑。

　　因為制作磁翻板液位計之類(lèi)產(chǎn)品的時(shí)候需要的人工成本比較高，所以在國外并不適用，但是由于現在很多工程項目或者廠(chǎng)區現場(chǎng)需要使用磁翻板液位計進(jìn)行現場(chǎng)液位測量，而且很多介質(zhì)都很實(shí)用，所以國外一些企業(yè)都有采購。短短的幾年，制造實(shí)力得到了很大提升，一度躍升成為第六個(gè)液位計強國。專(zhuān)家表示，未來(lái)的企業(yè)競爭不僅僅是企業(yè)的獨自競爭，還包括企業(yè)所在 的實(shí)力競爭，因為未來(lái)的市場(chǎng)不僅僅局限與國內本土，而是普遍的發(fā)展成為國際市場(chǎng)。