HTG系统液位测量误差分析与修正

　　1　概述

　　油品贮运系统是石化企业重要的组成部分。大容量油罐的容积从5000 m3到120000 m3,所存油品价值可达数千万元。以典型的5000 m3的油罐为例:1 cm高油位约存1 t油。由此可见,油罐的精确监测、计量对石化企业库存管理及经济运行影响极大。近些年来,石化企业油品贮运系统自动化技术发展很快[1],取得了一定的经济效益和社会效益,特别是保证了油品罐区的安全操作。目前,油罐计量系统的种类很多,而HTG系统则由于其特有的优点而被广泛地、成功地应用于实际生产中。

　　2　HTG原理介绍[2]～[5]

　　静压式油罐计量系统(HTG系统)具有精度高、维护量小、可靠性高、无可动件等优点,因而近些年发展很快。应用这种方法可以解决一般计量方法不能或难以解决的特殊问题,可以满意地应用于液化石油气球罐、原油罐等的计量。它是一种多参数计量方法,可以实时计量罐内液位、产品的质量、体积和密度,提供精确的贮量数据用于罐区管理。

　　HTG系统一般安装有3台压力变送器PT1、PT2、PT3和一台温度传感器TE。PT2和PT3分别安装在油罐中部和底部,用于测量罐中油品距离已知的两点间的压力,对于存贮挥发性液体的密闭罐,要安装一台压力变送器PT1,用于测量其蒸汽压力,以修正压力变送器PT2和PT3的变送结果。TE用于测量罐中油品的实际温度。HTG系统的基本思想为:先通过相对距离已知的两点间的压力,算得罐内油品的密度,并假定罐内各处油品密度相同,再由所得密度值推算其它参数。

　　其数学模型为:

　　式中:P1——变送器PT1的变送结果;

　　P2——变送器PT2的变送结果;

　　P3——变送器PT3的变送结果;

　　ρ——罐中油品的密度;

　　S——油罐等效截面积;

　　g——重力加速度;

　　h1——PT2的安装高度;

　　h2——PT3的安装高度;

　　H——油品的液位高度;

　　m——罐中油品的质量;

　　V——油品的体积;

　　3　误差产生原因

　　尽管现有的HTG系统具有诸多优点,被广泛应用于实际中。但液位测量误差偏大,精度不高,成为其应用范围进一步扩大的主要障碍之一。下面分析误差产生原因。

　　首先考察公式(2—2)。这里的ρ是指从液面到PT3间的等效密度(ρ1),而公式(2—1)采用的是PT2和PT3点的压力值,所以推算出来的密度是PT2与PT3油品密度的等效值(ρ2)。在HTG系统中,是假定ρ1和ρ2相等的,并据此推算出液位。而实际上,大型油罐中所储油品通常都存在密度分层现象,而且严格地讲,罐中任意两点的油品密度均不相同。经过现场勘察、分析得出导致ρ1与ρ2不等主要有以下两个方面的原因: