石油静态计量标准的现状分析与发展方向.ppt

石油静态计量标准的 现状分析与发展趋势,2007.8,石油静态计量的重要地位,石油计量按储运方式分为静态计量和动态计量。静态计量即油罐计量，包括立式罐（拱顶罐、浮顶罐）、卧式罐（固定地上、固定地下、车载）、油船，涉及库存计量和输转计量，更适合大批量的油品计量；动态计量即管道计量，只涉及输转计量。动态计量是在静态计量的基础上发展起来的，需要用静态计量来校准和核对。,石油静态计量无处不在,静态计量应用广泛，无处不在，大到生产、经营用的大型油罐和油船，小到汽车的油箱和科研用的量杯。 存在位置：油田（采油厂、集输站），炼油（油品车间或各种罐区、装油车间），销售（油库、加油站）、管输（首站、末站）、其他（油库）。 相关单位：中石油、中石化、中海洋、国家储备、部队、中航油、中燃、商检、技术监督等。,从计量设备(油罐与流量计) 的精度看静态计量和动态计量,对于5000m3以上的立式油罐,油罐本身的标定精度基本可控制在0.05%以内,在一定高度以上的标定精度会更高,而且比较稳定,更适合于大批量油品的计量. 多数容积式流量计的精度为0.2%,由于使用磨损,误差会逐渐变大,而且很多情况不能再现检定,使用状态可能不同于校准状态. 多数质量流量计的精度为0.2%,很多情况不能再现检定,使用状态可能不同于校准状态,使用误差难以预计,而且受安装和环境因素影响的变数大,计量液体主要为轻质油品.,静态计量的算量原理,油品重量=标准体积（标准密度空气浮力修正值）含水修正系数 标准体积=计量体积体积修正系数 计量体积=表载容积罐壁温度修正系数 表载容积：由量油高度和油品密度查油罐容积表获得 罐壁温度修正系数：由罐壁温度（涉及油品温度和大气温度）和罐壁材质的膨胀系数计算,静态计量的算量原理,油品重量=标准体积（标准密度空气浮力修正值）含水修正系数 标准体积=计量体积体积修正系数 体积修正系数：由油品温度和标准密度查石油计量表获得 标准密度源于取得样品的密度测量,查石油计量表获得 含水修正系数源于取得样品的含水测试,主要参数和配套标准,油罐标定: GB/T 13235 (ISO7507) / JJG 168 GB/T 17605( ) GB/T 15181 GB/T 19780 量油高度： GB/T 13894 (ISO 4511) 油品温度： GB/T 8927 ( ISO 4268),主要参数和配套标准,取样： GB/T 4756 (ISO 3170) ISO3171 密度测定: GB/T 1884(ISO 3675) SH/T 0604(ISO 12185) 密度换算或体积换算(石油计量表): GB/T 1885(ISO91-2) 烃压缩系数表(ISO9770),主要参数和配套标准,测水： GB/T 8929(ISO 9029) GB/T 260 计量仪器: GB 13236 SH/T 0316 自动计量 GB/T 18273 ISO 4266-4常压罐中液体温度自动测量 油量计算(静态计量) GB/T 19779,油罐标定/检定,GB/T 13235.1 立式罐围尺法 GB/T 13235.2 立式罐光学参比线法 GB/T 13235.3 立式罐光电内测距法 或全站仪内测法 上述两种方法的不确定度不超过0.1% GB/T 15181 球形罐围尺法 GB/T 19780 球形罐全站仪外测法 GB/T 17605 卧式罐测量法,液位测量,误差和损益测算（油品价格按4元/升计） 卧式罐的毫米容积随高度变化，几升至几十升/mm,液位测量设备的现状分析,测量设备（量油尺）多数不符合标准要求 标准要求：材质（含碳0.8%的碳钢），抗拉强度（大于1390N/mm2)、尺寸（宽13mm, 厚0.22mm），尺坨重量（0.7和1.6kg）和连接结构，精度（零位偏差0.5mm，尺带一级0.1+0.1L 二级0.3+0.2L) 测量设备的质量问题：初检合格率低，使用中容易打折，甚至拉长，使用寿命短，使用精度很难保证，复检合格率更低。,液位测量方法技术落后,对于轻质透明油品，尺带粘油层挥发，液痕改变，影响测量结果。 在光线较暗时，不易看清液痕，容易误读。 毛细作用爬升，影响实际液位测量结果。 尺坨触底判断延迟影响液痕位置。 液面波动影响测量结果。 对计量人员的测量经验要求较高。 油水界面测量误差大。,液位测量误差的理论分析,量油尺的检定误差（15m长-3mm) 重复再现误差（2mm) 弯月面液痕的误差（2mm) 综合误差(1)：4.1mm 打折与拉伸（1mm) 综合误差（2）：4.2mm 液面波动（2mm） 综合误差（3）：4.7mm 其他误差（罐底板或油罐总高的变动，有时可能达到厘米级） 综合误差（3）：可能达到厘米级,液位测量标准的发展方向,修订液位测量设备的技术标准 提高抗拉强度 提高精度要求 增加手提电子液位计的设备选项 增加辅助液位测量、温度测量和取样的蒸气闭锁阀 增加测深杆和测空杆 修订完善液位测量方法，增加手提电子液位计测量液位以及校准自动液位计的方法。,液位测量的技术关键,检尺口上的参照点和参照高度 检尺管必须有改善液位测量准确性的槽孔 预防静电危害 防止罐底变形的最小计量高度 注意液面爬升问题 液面的稳定时间(轻质油15min;重质油30min),液位测量的技术关键,注意浮顶的起浮状态 浮顶上的积聚物;临界区间;前后尺浮顶的起浮状态等 前尺和后尺应使用同一个计量器具 注意加强计量员的培训(感觉) 实高测量(不超过1mm)和空高测量(不超过2mm)对重复性要求,温度测量,温度测量误差的损益测算，以标准密度为750kg/m3的成品油为例（货币单位为元） 对于50m3的铁路罐车，温差2带来的货币损益预计不低于480元,温度测量标准的现状分析,测温设备问题：大多数采用杯盒温度计或充溢盒温度计，受其它油层和环境温度的影响大，特别是油品温度和环境温度相差较大时，温度计的读数很难代表取样测温点的温度（变化16用2分钟），而且等待时间相对较长，平衡时间无法准确判断，增加了计量人员的劳动强度，有时也影响测量精度。在需要测量多点温度时，计量人员的耐久性和疲劳程度也左右着测量温度的精度和代表性。,温度测量标准的现状分析,设备选用问题：未根据测温设备的性能规定优先选用次序，加上对油品温度的重要性认识不够，许多单位都采用采购成本较低的杯盒温度计。 测温仪器的操作问题：静止测温时间长 自动温度计的校准问题：没有明确给出校准方法，多数自动温度计成为摆设，没有发挥应有的作用。 开口测量危害健康，污染环境。,温度测量标准的修订情况,修改采用ISO 4268-2000重新制定手工测温标准 明确规定首选手提式电子温度计测量罐内油品温度，且适合于各种油罐及工况 规定采用手提式电子温度计校准油罐自动温度计，并给出了具体的校准方法 修改了罐内油品的测温位置和选择方式 技术内容更翔实具体，操作性更强。,手提式电子温度计的优势,单点测温精度高，显示温度能准确代表被测点的温度。 能够在较短的时间内测量多个点的温度，其平均温度对罐内油品更具代表性。 能方便地判断传感器与周围油品达到温度平衡，既确保了测量精度，又不至于耽误时间。 测量快速、简便、卫生、安全，减轻了劳动强度，体现了以人为本。 确保实现了测量代表性平均温度的可行性！,温度测量的技术关键,注意预防静电危害(设备,用法,稳定时间) 测温位置和点数:水平方向距罐壁不小于300mm;垂直方向由液位高度确定测温点数,加热过的油罐车特殊对待. 杯盒温度计浸没时间(原油15min以上) 测温设备选用 上下提拉温度计,加速温度平衡,手工取样法的重要影响,取样标准意义重大，不仅涉及油品的品质检验，而且涉及油品的数量计量。 取样的代表性最重要，是评价取样方法和取样设备的关键考量。 在油品计量中，取样方法直接影响油品密度和含水率的代表性。 取样方法应用于多方面（油品贸易、质量监督和监控，是其它试验标准的基础。,手工取样间接误差的测算,罐内油品存在不均匀现象，均匀油品和不均匀油品的取样方法不同，目前多数采用三点取样，而不均匀油品需要1米间隔取样，但很难作到。通过将几个点样测量密度或含水率之间的偏差与密度或含水测量的再现性比较，可以确定油品是否均匀，应该选用何种取样方法，由此也可以确定密度或含水由取样引起的最大误差。,手工取样间接误差测算,由取样引起的密度不确定度预计可能达到1.2kg/m31.5kg/m3，由此推算出的体积差量影响很小，但重量差量比较大。对于密度为850kg/m3的油品，其构成的质量相对差量可能达到0.15%。对于一个5000m3装满上述密度原油的油罐，其造成重量差量约为6吨，按50美圆/桶计算，其产生的货币损益可能达到16800元人民币左右。,手工取样间接误差测算,由取样引起水含量的不确定度最大可能达到0.11%。同样是为5000m3的原油罐，其造成的重量差量可能在4吨左右，按同样方法计算，所产生的货币损益可能达到11250元人民币左右。 对于所有油品,如果都采用多点取样,取样造成的误差则可以减到非常小.关键是实现多点取样的可行性如何,这与取样设备的技术水平有关. 取样方法同样可以引起对产品品质的控制误差,由此引起的很多纠纷。,手工取样问题分析,取样位置数未按液位高度进行调整，规定不科学。 取样点定位不便 多数取样器从取样位置取完样品开口提出容易被污染。 开口转移样品，影响样品代表性。 开口取样，危害健康，污染环境。 取样设备不配套，影响标准执行。,手工取样法修订方向,增加最少点样数的规定（小于3m中间1点；3m4.5m 上下2点；大于4.5m 上中下3点） 丰富取样设备和取样手段，增加与蒸气闭锁阀组合使用的手提式取样装置（PSD)，可以进行点样、例性样和全层样的采集，可以准确定位，可以密闭取样，可以方便地做组合样。 技术内容更具体详细，提高标准的可操作性。,手工取样的技术关键,油罐取样和管线取样都可以用于油品交接,两种方法也可以一起使用. 手工取样涉及均匀油品和不均匀油品，将均匀油品的取样方法用于不均匀油品，所取样品可能没有代表性。 取样方法取决于被取油品的特性、储存或运输的容器以及试验项目。,手工取样的技术关键,油品分析通常采取a)上部样、中部样和下部样或b)上部样、中部样和出口液面样，视油品的均匀性制备组合样或增加取样点数再做组合样。如果制备组合样会损害样品的完整性，则应单独分析每个样品,并按每个样品代表的油品比例计算平均结果。 对于管输油品，自动管线取样是取得代表性样品的最佳方法，手工管线取样可能无法取得具有代表性的样品。,手工取样的技术关键,对于挥发性油品，为避免轻组分的损失，最好使用与试验样品量大小合适的取样容器，尽可能避免样品转移。 当从计量管或导向管中取样时，整个液位管线上应打出足够数量、合适间距的孔。 用于特殊项目分析的样品可能要采用特殊的取样方法，或对现有方法进行调整。 对于油罐内的不均匀油品，即可以取点样，也可以取例行样和全层样，但应注意不均匀油品的判断方法，并按每米取样，同时注意转移方法。,手工取样的技术关键,在取样和样品的处理中特别注意： 挥发性油品的蒸发损失 水和沉淀物在样品中分离倾向 避免制备组合样，用采样容器转移样品。 注意样品的均化方法。,密度测量,密度不确定度对标准体积和质量的影响 假定石油产品的真实密度为885KG/m3,油品温度为30.,密度测量,玻璃密度计法(浮计法) GB/T 1884 普遍采用、成本低，简单实用 需要样品多，人为因素影响大，开口测量有蒸发，温度不易平衡 U型振动管法(数字密度计法) SH/T 0604 需要样品量少，测量精度高，速度快 设备成本高，样品气泡影响大,密度测量(GB/T 1884),获取准确密度的关键因素: 科学合理的样品制备方法 符合标准要求的设备(密度计) 样品的足够流动性 具有代表性的样品温度 科学合理、认真细致的读取密度,密度测量(GB/T 1884),样品制备及转移要注意保持样品的完整性 高挥发性样品，在原来容器和密闭系统中混合 含蜡原油倾点高于10或浊点高于15，要预先加热到倾点9或浊点3以上 试验温度应确保样品的足够流动性，高不引起轻组分损失，低不引起蜡析出。 原油样品应选择20、倾点9以上或浊点3以上的一个较高温度。,密度测量(GB/T 1884),密度计符合SH/T 0316-1998：刻度按主液面校准；引入弯月面修正；提高刻度误差要求；补充SY-02密度计；采用国际制单位；改进形状等 定期检定/校准，核对基准点,密度测量(GB/T 1884),样品的足够流动性 测量原理以密度计在液体中能自由飘浮为前提条件，自由飘浮以液体的足够流动性作保证。自由飘浮表现为用外力使密度计失衡后，密度计能迅速回归平衡状态。 足够流动性与液体的性质有关，如油品种类、粘度、凝固点、倾点等。有些油品必须加热到一定温度测密度。液体石油及石油产品的试验温度升高，粘度降低，流动性变好。 倾点可以表示液体可以流动的最低温度。,密度测量(GB/T 1884),具有代表性的样品温度 样品预先加热到试验温度 密度计和量筒接近试验温度 环境温度的变化不超过2 采用恒温水浴 读取温度前的充分搅拌 两次温度读数相差不超过0.5 ,密度测量(GB/T 1884),读数方法：,透明液体,不透明液体,密度测量(GB/T 1884),密度测定的重复性和再现性,密度测量(GB/T 1884),重要提示 标准中的上弯月面改为弯月面上缘；下弯月面改为弯月面下缘或主液面 11.1改为：对10.13中观察到温度计读数作有关修正后，记录到接近0.1 第13章中的注1末尾补充：“可参照此精密度数据执行。” 11.2中的“注：”改为“注1：”，同时在此增加“注2：由于原SY-1型和SY-2型石油密度计是按弯月面上缘检定的，因此不用对观察到的密度计读数作弯月面修正。”,密度测量(GB/T 1884),重要提示 本标准中的视密度不能简单理解为油品密度，20时的视密度才可作为该温度下的油品密度 密度计的弯月面修正和校准修正值的修正应为密度计读数的修正，而非换算出的标准密度的修正,原油含水测量,原油测水的现状 GB/T 260 石油产品水分测定法 GB/T 6533 原油中水和沉淀物测定法（离心法) 测定的水含量低于实际水含量 GB/T 8929 原油水含量测定法（蒸馏法) GB/T 11146 原油中水含量测定法（卡尔.费修法) 水含量范围0.02%-2%,原油含水测量（GB/T 8929),测 量 原 理,原油,溶剂,加热,蒸气,虹吸返回,水,冷凝液,冷凝,溶剂+ 原油各馏分,原油含水测量（GB/T 8929),方法的优点和缺点 蒸馏效果好，水的回收率高 试验时间长 溶剂有毒性 有爆沸现象,原油含水测量（GB/T 8929),新旧标准的差异 参照标准变为国际标准 增加附录A 样品制备 修改了溶剂：使用符合GB 3407中优级品要求的二甲苯或符合SH 0005 油漆工业用溶剂油要求的油漆工业用溶剂油作为蒸馏溶剂，通过空白试验来确定溶剂的水含量（见9.6条），但仲裁试验应以二甲苯作溶剂的试验结果为准。在操作中应按附录A 充分均化样品，防止溶剂爆沸，并充分通风，避免吸入有害的溶剂蒸气。,原油含水测量（GB/T 8929),重点提示 仪器标定（包括接受器和整套仪器）是基础 样品处理（手工搅拌不能充分分散样品中的水和沉淀物，应剧烈机械混合（高剪切）和液力混合（循环）是样品转移时确保样品完整性和减少爆沸的重要保证 试验方案： 如果怀疑混合样品的均匀性，而样品量与预期的水含量（见表2）又一致时，应该用样品的总体积进行测定。如果以上情况不可能时，则至少应测定三份试验样品，报告所有的测定结果并记录它们的平均值作为样品的含水量。,原油含水测量（GB/T 8929),重点提示 样品转移进试验容器时，注意中间转移容器的清洗，以确保样品的完全转移。 试验容器内表面附着的残留物会阻碍水滴沉降至接受器中，造成严重的挂水现象，因此应经常进行必要的化学清晰。 溶剂总量要加到400ml。 在测量中，采用磁力搅拌有时是必须的，是防止爆沸的有效措施。,原油含水测量（GB/T 8929),重点提示 注意起始阶段的缓慢加热，以有效地控制蒸馏速度，防止爆沸，冷凝液要尽可能控制在冷凝管的较低位置。 蒸馏后冷凝管的冲洗和刮水也是必须的。 接受器的读数读到0.025ml，水含量报告到0.025%,原油含水测量（GB/T 8929),精 密 度,平均水含量，%,0.100,0,0.080,0.110,再现性,重复性,静态计量 误差因素影响的综合定量评估,假设5000m3油罐装满密度为850kg/m3的原油,采用先进测量设备与方法 提高油品计量精度的进一步分析,对于上述同种情况，采用符合标准要求的量油设备，改进测量方法，可以提高综合精度,石油计量表(GB/T 1885),石油计量表的国内外情况 石油计量表的研制过程 石油计量表的分类和组成 石油计量表的标准密度表 石油计量表的体积修正系数表 石油计量表的应用,油量计算（静态计量）,国内外静态油量计算标准的情况 修改采用美国石油计量标准手册第12.1章 包含了立式罐、油船、铁路罐车、卧式油罐和其它储油容器内油量的计算方法 包括了基于体积和基于质量两种油量计算法 油罐静压力容积修正的油品密度为实际密度 改变了罐壁平均温度的计算方法 罐壁温度的修正采用了一个公式，量油尺单独修正 引入了国际通行的多个算量术语,总结,在原油和液体石油产品的库存和交接计量中，静态计量是一种不可缺少而且非常重要的计量方式。 在交接计量中，只要严格按标准的要求去做，静态计量的精度应不逊色于动态计量，而且静态计量更适合与大批量的油品计量，运行成本较低，特别是随着静态计量技术水平的提高和今后交接方式的改变，静态计量将重新得到重视。,总结,采用先进设备是提高油品测量精度的有效手段，现行计量标准一直在不断修订完善，充实先进的计量器具和计量方法，如PET PEGD PSD 。 除了手工计量外，静态计量也已经逐渐建立了多种自动计量标准，避免了手工计量中人为因素的影响，提高了综合测量精度，减轻了劳动强度。,总结,采用先进设备和自动计量，可以使静态计量变成一种更轻松，更安全，更准确计量方式，更好地实现以人为本。,