液化石油氣儲罐玻璃板液位計計量誤差

一、前言

近年來，我國液化石油氣市場發展很快，家用、商用和工業用氣量持續增加，大小液化石油氣儲配站場遍布各地，儲存罐的數量也就越來越多，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是非常重要的，沒有正確的計量，談不上維護企業的利益、提高企業的信譽、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的，一般認為，操作規范時，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，實際上船上讀數也會有問題，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一直沒有懷疑。其實，其讀數直接用于計量時存在一定問題。筆者幾年來在實踐中發現，用玻璃板液位計的讀數來計算，結果極不可靠，比如同一罐（ l,000米3）液化石油氣，不同時間讀取的數據，計算出的結果有時相差10噸以上，根本不可取。

三、問題分析

　  以1000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。

　　由于液化氣儲罐容積大，特別是在儲液很多時，液化石油氣儲罐實際上成了一個大“熱容”，在環境溫度高于罐內溫度時，液化石油氣儲罐吸熱，而在環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境溫度變化大，罐內溫度變化比較溫和，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