一、前言

    近年來(lái),，隨著企業(yè)經(jīng)濟(jì)體制改革的逐漸深入，對(duì)于節(jié)能及能源計(jì)量管理工作,、能源計(jì)量器具的配備提出了新的要求,。能源計(jì)量工作對(duì)于一個(gè)企業(yè)是非常重要的，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理的重要基礎(chǔ),，能源計(jì)量是企業(yè)對(duì)能源進(jìn)行科學(xué)管理,，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段,。沒(méi)有正確的計(jì)量,，談不上維護(hù)企業(yè)的利益，提高經(jīng)濟(jì)效益,；能源計(jì)量器具是能源計(jì)量工作的物質(zhì)基礎(chǔ),，科學(xué)合理地配置、管理計(jì)量器具是企業(yè)做好能源計(jì)量工作的技術(shù)保證,，因此企業(yè)中能源計(jì)量工作尤顯重要。

    二,、問(wèn)題提出

    液化氣第三分公司坐落在大港區(qū)板廠路,，長(zhǎng)期擔(dān)負(fù)著通過(guò)80公里液化石油氣輸送管線(xiàn)的輸送任務(wù)和少量的鋼瓶罐裝業(yè)務(wù)。液化氣*分公司坐落在西青區(qū)汪莊子村南,，擔(dān)負(fù)著全市及近郊約10萬(wàn)民用戶(hù)和部分工商戶(hù)的用氣業(yè)務(wù),。一直以來(lái)，對(duì)一,、三分公司通過(guò)80公里高壓管線(xiàn)輸送液化石油氣的情況始終采用液化石油氣儲(chǔ)罐的液位計(jì)量,，方法是采用磁翻板液位計(jì)的計(jì)量方法。磁翻板液位計(jì)是利用磁耦合作用的原理,，儀表和儲(chǔ)罐連接形成連通器,，在儀表內(nèi)設(shè)有磁性浮子,，為確保液位顯示準(zhǔn)確，磁性浮子的比重參數(shù)按容器內(nèi)介質(zhì)的密度設(shè)計(jì),，在儀表連通管外表面設(shè)有顯示器,，顯示器安裝外顯磁翻板。磁性浮子在連通管內(nèi)隨儲(chǔ)罐液位的變化上,、下浮動(dòng)時(shí),，通過(guò)磁耦合作用，顯示器的磁翻板也同步翻轉(zhuǎn)變換顏色,，紅色顯示液相,，白色顯示氣相，紅白顏色交界處就是儲(chǔ)罐內(nèi)的實(shí)際液位,。此種液位計(jì)及計(jì)量方式一直沿用至今,，但是，我們經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的跟蹤監(jiān)測(cè),。發(fā)現(xiàn)按磁翻板液位計(jì)的讀數(shù)來(lái)計(jì)算,，結(jié)果不可靠。例如一臺(tái)1000M³的液化石油氣儲(chǔ)罐,，不同時(shí)間讀取的數(shù)據(jù),，計(jì)算出的結(jié)果有時(shí)（特別是夏季）相差10噸左右。見(jiàn)數(shù)據(jù)1：

    三,、問(wèn)題分析

    以1000M³（直徑為12.3m）為例,。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,。特別是罐體內(nèi)液體較多時(shí)，在環(huán)境溫度高于罐內(nèi)溫度時(shí),，儲(chǔ)罐吸熱,，而在環(huán)境溫度低于儲(chǔ)罐內(nèi)溫度時(shí)，儲(chǔ)罐放熱,，根據(jù)一年多時(shí)間的觀察,、觀測(cè)，也就是說(shuō)儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度變化不如環(huán)境溫度變化大,。見(jiàn)數(shù)據(jù)2：

    表中可見(jiàn)罐內(nèi)溫度變化比較平穩(wěn)。而液位計(jì)與儲(chǔ)罐相連接的連通管直徑較小（DN50）,，管內(nèi)的液體數(shù)量很少,，受環(huán)境溫度影響很大，特別是連通管處在陽(yáng)光直射位置時(shí),，其溫度變化更大,，就是說(shuō)，儲(chǔ)罐內(nèi)的液體溫度和與液位計(jì)連通管內(nèi)的液體溫度不同,，則其密度也不同,。一般認(rèn)為，連通管內(nèi)的液面高度和罐內(nèi)液面高度應(yīng)處于同一水平上,，其實(shí)不一定,。我們做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在室外溫度為30℃時(shí),，連通管的溫度為30℃,，儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度為22℃，特別是由于液化石油氣的膨脹系數(shù)比水大得多,，密度的差異就更大,。這時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)液體與連通管內(nèi)液體關(guān)系如同U型壓差計(jì)的工作原理一樣,，兩側(cè)的液體相對(duì)連接管底部水平段的作用力相等,，假設(shè)儲(chǔ)罐內(nèi)的液化石油氣組份為：

    1、丙烷：丁烷=50:50
    2,、儲(chǔ)罐內(nèi)液化石油氣平均溫度T℃
    3,、連通管內(nèi)液化石油氣平均溫度t℃
    4、儲(chǔ)罐內(nèi)液位為H（m）
    5,、連通管內(nèi)液位為h（m）

    10℃時(shí)  ρ_丙10=0.516
            ρ_丁10=0.570
    40℃時(shí)  ρ_丙40=0.469
            ρ_丁40=0.532

    則混合密度為：

    ρ_ш10=∑ρ_iV_i-0.516×0.5+0.570×0.5=0.543

    ρ_ш40=∑ρ_iV_i=0.469×0.5+0.532×0.5=0.501

    液體密度變化的溫度系數(shù)為：

    v=（ρ_ш40-ρ_ш10）/（40-10）=（0.501-0.543）/（40-10）= -0.0014

    在某一溫度t℃時(shí)的密度為

    ρ_t=ρ₁₀+v（t-10）

    連通管的液位高度為h時(shí),，對(duì)連通管底部水平的壓強(qiáng)為：

    P=P₀+ρqh

    任意時(shí)刻，連通管內(nèi)液柱和儲(chǔ)罐內(nèi)液柱對(duì)連通管水平段所產(chǎn)生的壓強(qiáng)必定相等,，則：

    P₀+ρgh=P₀+ρvgH

    H=ρth/ρT=（1-v（T-t）/（ρ₁₀+（T-l0）））h       式-l

    ①當(dāng)環(huán)境溫度高于儲(chǔ)罐內(nèi)溫度時(shí),，

    設(shè)t=30℃ ，T=20℃ ,，由式-l可得

    H=（1+0.0014×（20-30）/（0.543-0.0014（20-10）））h       式-2

    ②當(dāng)環(huán)境溫度低于儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度時(shí),，

    設(shè)t=10℃，T=20℃

    H=（1+0.026）h=1.026h              式-3

    以上分析說(shuō)明,，液位計(jì)液位讀數(shù)與儲(chǔ)罐內(nèi)的實(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(jì)的讀數(shù)h直接查儲(chǔ)罐容積表，計(jì)算出的質(zhì)量結(jié)果必然不準(zhǔn)確，而且罐的容積越大,，誤差越大,，特別是液位剛好在儲(chǔ)罐赤道帶附近時(shí)，誤差更大,，這樣就印證了前面所觀測(cè)的數(shù)據(jù)變化情況,。

    以1000M³球罐為例，不考慮氣相的影響,，設(shè)液位計(jì)讀數(shù)h=7m,，設(shè)液位計(jì)內(nèi)的液體溫度為30℃，罐內(nèi)液體平均溫度為20℃,，根據(jù)式-2,，得罐內(nèi)液位為：

    H=0.974h=0.974×7=6.82m，查罐容表,，得到液體的體積分別為：

    586.928m³和565.873m³

    罐內(nèi)在20℃時(shí)的混合密度：

    ρ₂₀=ρ₁₀+v（T-10）=0.543-0.0014（20-10）=0.529

    310.48噸和299.347噸,，則偏多11.13噸，反之則偏少,。

    四,、解決問(wèn)題的辦法

    按上述分析的情況看，磁翻板液位計(jì)在計(jì)量上確實(shí)存在讀數(shù)誤差的問(wèn)題,，解決該問(wèn)題可以采用：① 將磁翻板液位計(jì)安裝防曬裝置,，選好讀取時(shí)間，能在一定程度上克服環(huán)境因素對(duì)液位計(jì)讀數(shù)的影響,，選擇在氣溫比較接近儲(chǔ)罐內(nèi)溫的時(shí)候,，如夏天在日出之前讀數(shù)，冬天在早上9:00左右讀數(shù),，但該辦法對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行有一定的影響,；②在讀數(shù)前，將液位計(jì)中液體全部放掉,，換入罐內(nèi)新的液化石油氣,，然后盡快讀取液位數(shù)據(jù)，這種方法不安全,。③采用浮子式鋼帶液位計(jì)計(jì)量,，該液位計(jì)是根據(jù)力平衡原理，當(dāng)液面上升時(shí),，鋼帶張力減少松馳,，系統(tǒng)平衡受到破壞，而作為力平衡源的盤(pán)簧力矩減少而做相應(yīng)收卷,，把已松馳的鋼帶纏在鋼帶輪上使鋼帶張緊,，使系統(tǒng)平衡，液面下降的則反之。鋼帶上打有非常均勻的小孔,，當(dāng)鋼帶上下移動(dòng)時(shí),，其孔正好與鏈輪上的齒咬合，并帶動(dòng)表頭上的齒輪及指針進(jìn)行液位顯示,。由于制造技術(shù)和安裝質(zhì)量上存在問(wèn)題,，目前，就國(guó)產(chǎn)鋼帶液位計(jì)而言,，很大一部分是失效的,，在罐內(nèi)液位很低時(shí)，高速進(jìn)人的液化石油氣容易使鋼帶液位計(jì)系統(tǒng)的浮筒及其導(dǎo)向鋼絲波動(dòng)很大,。再有,，不同組份的液化石油氣及不同溫度下，密度不同,，致使液體對(duì)浮筒的浮力不同,，出現(xiàn)誤差，影響液位計(jì)的顯示精度,。④為更好地,、科學(xué)合理地配置計(jì)量裝置，維護(hù)企業(yè)利益,，我們?cè)趩⒂萌止久绹?guó)產(chǎn)質(zhì)量流量計(jì)的基礎(chǔ)上,，在一分公司也安裝上美國(guó)產(chǎn)DS300S/56SU型質(zhì)量流量計(jì)，該種流量計(jì)由傳感器,、變送器,、顯示器三部分組成，該設(shè)備具有壓力,、溫度,、密度補(bǔ)償功能，流量計(jì)精度可達(dá)±0.2%,，系統(tǒng)精度可達(dá)±0.35%,，它是通過(guò)輸送液體流量由傳感器將采集數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給變送器，由變送器將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析調(diào)整以獲得高精度的質(zhì)量流量信號(hào),，通過(guò)顯示器將流量,、噸數(shù)顯示出來(lái)。經(jīng)一段時(shí)間的運(yùn)行,，兩單位計(jì)量數(shù)據(jù)誤差基本控制在0.6%以下,。見(jiàn)數(shù)據(jù)3：

    運(yùn)行中，該質(zhì)量流量計(jì)出現(xiàn)零點(diǎn)漂移現(xiàn)象,，經(jīng)數(shù)據(jù)跟蹤采集觀察,，密度值在0.54噸/m3以下時(shí),，流量計(jì)開(kāi)始出現(xiàn)零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，經(jīng)分析驗(yàn)證管道中確實(shí)存在氣相液化石油氣,。怎樣才能解決這一問(wèn)題，我們考慮流量計(jì)安裝位置起決定性作用,，安裝流量計(jì)zui高點(diǎn)必須低于工藝管道的高度,，只有這樣，才能保證流量計(jì)在非工作時(shí)的充滿(mǎn)度,，避免液相管道中出現(xiàn)氣化而產(chǎn)生流量計(jì)零點(diǎn)漂移,。

    綜上所述，采用質(zhì)量流量計(jì),，可避免因溫度,、壓力、密度的影響而產(chǎn)生誤差,，同時(shí),，儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行，仍離不開(kāi)浮子式磁翻板液位計(jì),，雙重并用,，既可保證安全運(yùn)行，又確保計(jì)量的準(zhǔn)確,。