一、前言

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

　　眾所周知，計量工作對于一個企業(yè)是非常重要的，沒有正確的計量，談不上維護企業(yè)的利益、提高企業(yè)的信譽、搞好生產管理，還容易產生貿易摩擦，石油產品的貿易往往價高量大，計量工作尤顯重要。

　　二、問題的提出

　　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(shù)的，一般認為，操作規(guī)范時，拔桿式液位計讀數(shù)比較可靠，岸上接收庫的液化石油氣球罐，按規(guī)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(shù)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，實際上船上讀數(shù)也會有問題，如拉桿式液位計的拉放速度、停留的時間、風浪的大小等都可能影響其讀數(shù)的準確性，船體陳舊時，由于已作過多次維修改造，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，盤點計量也罷，岸罐計量的準確性是客觀要求。

　　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(shù)一直沒有懷疑。其實，其讀數(shù)直接用于計量時存在一定問題。筆者幾年來在實踐中發(fā)現(xiàn)，用玻璃板液位計的讀數(shù)來計算，結果極不可靠，比如同一罐（ l，000米3）液化石油氣，不同時間讀取的數(shù)據(jù)，計算出的結果有時相差10噸以上，

　　根本不可取。

　　三、問題分析

　　如附頁圖一1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，其實不一定，可能差別很大，進人導管內的液體，如同進人了死胡同，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，其作用有如一個活塞，阻隔著經直管內的液體流向儲罐內。

　　由于儲罐容積大，特別是在儲液很多時，儲罐實際上成了一個大“熱容”，在環(huán)境溫度高于罐內溫度時，儲罐吸熱，而在環(huán)境溫度低于儲罐內溫度時，儲罐放熱，也就是說，儲罐內的溫度變化不如環(huán)境溫度變化大，罐內溫度變化比較溫和，而導管很�。―N50），其中的液體數(shù)量很少，導管壁完全暴露，故受環(huán)境影響很大，特別是導管處在陽光直射位置時，其溫度變化更大。

　　我們知道，液體受熱會膨脹，其密度會變小，相反，液體受冷時其體積會縮小，密度會變大，就是說，若果儲罐內液體的溫度和導管內液體的溫度不同時，則其密度也不同，特別是液化石油氣的膨脹系數(shù)比水的大得多，密度的差異就更大，不能忽略不計。這時，儲罐內液體和導管內液體的關系，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℃。

　　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(jù)烷烴液體的比重和溫度關系圖～ 2可知，丙烷和丁烷的比重在-20℃——＋ 50℃范圍內呈直線變化，而且兩直線大體平行。由圖——2（見附頁）可查得密度（這里，在數(shù)值上，比重和密度是相等的）如下：

　　15℃時：ρ丙15=0.507 ρ丁15 =0.563

　　40℃時：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(shù)為：

　　ν=（ρm40-ρm15）/（40-15）=（0.5005-0.535）/25=-0.00138

　　某一溫度t℃時的密度為（亦可以直接查圖一2）

　　ρt=ρ15+ν（t-15）

　　液位為h時，產生的壓強為：

　　P=P0+ρ*g*h

　　任何平衡時刻，導管內液柱和儲罐內液柱對水平段所產生的壓強必定相等，則：

　　P0+ρ*g*h=P0+ργ*g*H

　　H=ρth/ρT=（ρ15+ν（t-15））/（ρ15+ν（T-15））*h=（1-ν（T-t）/（ρ15+ν（T-15）））*h

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

　　H=（1+0.00138*（20-30）/（0.535-0.00138（20-15）））*h=（1-0.0026）*h=0.974h

　　2．當環(huán)境溫度低于儲罐內溫度時，設t＝10℃，T＝20℃

　　由式一1可得：

　　H＝（ l＋ 0.026） h＝ 1.026h（式一3）

　　以上分析說明，液位計讀數(shù)和儲罐內實際液位是有差距的，而且溫差越大，則差距就越大，這樣，用液位計讀數(shù)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，特別是液位剛好在儲罐赤道帶或附近時誤差大。

　　這就印證了筆者在實踐中發(fā)現(xiàn)的問題：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，計算的結果往往比船上結果偏多，但幾天后重新讀取數(shù)據(jù)重算時，結果可能又少了許多。2）同一罐液化石油氣，即使經過長時間的停放，使其充分吸／放熱量，達到大體上和環(huán)境溫度平衡后，一天之中不同時間讀取的數(shù)據(jù)，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，而儲罐是一個大“熱容”，受環(huán)境影響小，從而產生溫差，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(shù) 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(jù)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，若果直接以液位計讀數(shù)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(jù)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，如果用液位讀數(shù)直接計算，則偏少 11． 010噸。

　　四、解決問題的辦法

　　為了解決儲罐玻璃液位計的讀數(shù)誤差問題，筆者認為有如下幾個辦法：

　　1．公式修正法。

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

　　2．選擇讀數(shù)時間。

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

　　3．更換液位計內的液體。

　　在讀數(shù)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(shù)據(jù)。

　　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(tǒng)，該法在舊罐上改造較難。

　　五、結束語

　　玻璃板直讀式液位計讀數(shù)難以讀準，球形儲罐上的磁跟蹤鋼帶液位計讀數(shù)又如何？實際情況是，就所安裝的國產鋼帶液位計而言，很大一部分是失效的，這是因為：首先，制造技術和安裝質量上存在問題，鋼帶很容易被卡��；其次是其使用環(huán)境惡劣，在接卸液化石油氣船時，特別是罐內液位很低時，高速進人儲罐的液化石油氣，在罐內劇烈翻騰，使鋼帶液位計系統(tǒng)的浮筒及其導向鋼絲波動報大，有時會使磁吸頭脫落，無法計量，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(tǒng)沒有問題，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度有限，故測得的內溫有時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?shù)淖x數(shù)時間能有效地克服環(huán)境因素造成的影響。除液化石油氣球罐外，其它儲存輕質液體的儲罐，當設玻璃板液位計時，其讀數(shù)也應引起注意。