摘 要：为了使我国储罐计量向自动化方向发展的速度加快，研制和开发高精度、低成本的储罐自动计量系统是很有必要的。本篇文章概述储罐自动计量技术的发展现状，即常用的几种计量方法；对储罐自动计量技术误差分析及补偿进行了分析，为储罐自动计量技术发展提供一些借鉴。
关键词：储罐 自动计量 技术现状 发展趋势
储罐在石油行业应用十分广泛，储罐内液体的计量对库存管理有极重要的意义。由于油品价值高，极小的测量误差通常造成很大的绝对量误差，在罐区作业时，对油罐进行安全监控也是十分重要而不可或缺的。所以准确检测数量，防止罐装液体溢出，是确保环境保护和安全生产的重要手段。因此就需要稳定可靠的储罐计量系统。
一、储罐自动计量技术发展现状
目前在国内外储罐自动化计量系统中，主要包括三种方法。一种是液位测量法，第二种是静压力测量法，第三种是混合法。
1.液位计法
液位计法是通过安装在储罐上的液位计来测量罐内液体液位的。根据所安装液位计的种类不同，其测量方法有两种：一种是直接测量液位高度，如钢带浮子液位计；另一种则是测量空高，如雷达液位计，液位高度是通过液位计的安装高度减去所测得的空高得到的。这两种方法相比，后者因为储罐可能产生的变形而误差要大些，前者精度要高些，但是可靠性相对低些。
由于液位计法只能得到罐内液体液位，罐内油品的其它参数就只能通过人工测量或计算得出。例如油品密度需通过人工测量而得到，油品的质量就必须通过计算才能得出。
因为人工测量密度误差相对较大，且不能得到准确的平均密度，只能得到某些层面的密度值，因此计算出来的质量误差也较大。该误差取决于人工取样测得的密度是否为整罐的平均密度。
2.静压法
静压法的测量原理是通过油罐底部的压力变送器测出罐内液体的压强以及温度变送器测出的温度t。然后根据以下数学模型计算：
（1）H测=P÷(ρ×g)
ρ=ρ20－r（t－20）
其中：H测为检测计算出的油高，ρ为当前温度下的密度，ρ20为20℃时的标准密度，t为当前采集到的油温，g为重力加速度，r为石油温度系数表。
（2）修正值计算：HQ=△PQ×H测÷(ρg)
其中：HQ为大气压变化所带来的高度误差值； △PQ为大气压变化系数(常数，一般地区为133帕/12米)
（3）计算出查表的油高： H总= H测－HQ＋H水＋H0
其中： H0为测量基准及与人工测量误差的高度(输入值)； H水为水高(输入值)； H总为油水总高度(查容积表所用高度值)
（4）计算油品体积与重量
由H总查表得出当前温度下的油、水总体积V总t，(包括查分米表、厘米表、毫米表、静压修正表等)；由凡查表得出水体积值，再计算得出：
油品体积为： V油t＝V总t－V水
油品重量为： M油＝V油t×ρ
（5）以上计算适合拱顶储油罐的计量和浮顶储油罐在内浮盘未被罐内油品浮起时的计量。然而当浮顶浮起时，考虑到浮盘重量所带来的高度误差值H2(输入值)，则计算可采用以下两种方法修正：
上述计算中的油水总高度改为： H总= H测－HQ＋H水＋H0－H1
或将上述油品重量的计算改为： M油＝V油t×ρ－M浮
其中M浮为浮盘在制造时的重量(输入值)
对内浮顶储油罐的计量，判断浮盘是否浮起是以支架高(输入值)来判断的，也要考虑测量盲区(即在支架高的附近设置)。
由以上的公式可以看出所有参数的取得均是系统安装后为常数的值或由传感器测量得到。其中是没有人工测量值的，所以减少了人工测量而产生的误差，又没有可动部件因而可靠性较高。但是其中密度的计算通过查表计算会引入一些误差，而且计算量会较大。
3.混合法
混合法是将液位计法与静压法的一种结合，结合了两种方法的优点，但也有缺点，就是造价较高。
混合法测量中，罐内液体的真实液位可通过罐上安装的液位计直接测量得油水总高度H总，然后通过安装在底部的压力传感器测量得出液体压强P，通过温度传感器得到温度t，再进行有关计算。因为液位是直接测量，因而减小了误差及计算量，提高了精度。
混合法是储罐自动计量系统中功能最全面、可靠性最好、测量精度最高的一种，但它的造价也非常高。
综上所述，三种计量方法各有优缺点，不同的计量方法所得的参数精度也会有所不同。液位计法只能测得液位，其它参数则需通过人工测量来获得，不能完全取消人工计量。静压法与混合法则可以测量得到各种参数，因而可完全取代人工计量，但是在密度与液位的计量上还是以混合法为好。因此在实际中一般会根据资金的情况及不同的需要采用不同的计量方法。
二、储罐自动计量技术误差分析及补偿
储罐在计量过程中会不可避免的产生误差，为保证计量精度需要在计算过程中对测定的数据作一定的补偿。
1.误差分析
一般储罐计量中所可能产生的误差为下列几种：
1.1油罐容积标定误差
据有关检定规程规定，容量为100~700m·3的油罐，检定的总不确定度不大于0.2%；容量为700 m?3以上的油罐，检定的总不确定度不大于0.1%，置信度为95%。但是这一误差不包括因底板负重凹陷而造成的底量误差。油品计量的准确性都受到这些的严重影响。
1.2计量器具误差
油品计量过程中，计量器具合格与否，与是否经过周期检定并给出正确的修正值有着密切的关系。通常来说，在自动测量过程中温度计一般会造成一定的误差。
测量油品是有专用温度计的，其最小分度值为0.2℃。假如检定时不给出修正值或错误的修正值，实际使用时则会对石油温度测得值造成误差。
1.3计量操作误差
整个油品计量的过程中，有一处发生误操作或计算错误，则会造成油品计量结果误差。造成误差的原因通常有以下几种： 1.3.1液位高度的测量。直接反映罐内液体容量的重要参数之一就是液位高度。如果液位高度的计量不够准确，则得到的油品数量就产生了人为误差。在油品高度计量过程中，油罐内径越大，油品数量误差就会越大。因此，操作人员务必掌握不同油品的特点，消除计量时可能会有的虚假性，当进油和出油的后，要等待油品稳定下来之后，然后核定与液位高度相对应的测量值。
1.3.2密度计量。计算油品数量的第二个重要参数是油品密度。严格来说，密度计量一定要在室内油品静止状态下才能进行测定。但是在实际中，对经过输转装油作业后又马上测定密度的单位来说，等待稳油的时间往往会受到客观因素的影响，容易造成密度计量的误差。
1.3.3温度计量。计算油品数量的第三个重要参数是油温。当计算油品的标准体积时，需测量油品的实际温度。但是在计算油品的标准密度时，则需测量油品的视温度。实验表明，实际温度测定的准确与否，将直接对油品数量的准确性影响。
1.3.4修正值。计量器具在制造过程中，由于各种客观原因而标刻度线达不到要求的精度。所以必须用实测方法对其进行修正。只有正确使用修正值，才能消除计量器具自身的误差。必须重视修正值，才能降低油品计量的误差。
1.4油品计量换算表的误差
在《石油计量换算表》中，包括任意温度的体积换算为标准体积、视密度换算为标准密度以及计算油品在空气中的质量三个部分。任一部分换算时出现错误都会对油品数量的准确性影响。
1.4.1视密度换算。传统的经视密度转化为真实密度的过程复杂且很容易造成误差。但是本文中提出的新计算方法，己经基本克服了此误差。
1.4.2标准体积换算。国家标准给出两种计算方法，一种为石油体积系数(R值)计算，另一种为用石油体积温度系数(f值)计算，此两者计算的结果基本一致，计算结果误差主要是由于g值取值的不精确或油品体积和密度计量的不精确造成的。
因而，油品计量误差的原因有很多，在实际工作中，只要对产生的误差进行认真分析从而尽量克服人为误差，那么提高计量精确度是可以做到的。
2.误差补偿
可通过软件利用多种智能技术对系统的温度变化、零点漂移及传感器的非线性等带来的误差进行补偿与校正，以提高测量系统的精度是智能仪器最大的特点。采用的措施主要有：
2.1零点漂移补偿。在实际应用中由于环境温湿度等因素的影响，传感器输入为零时，放大器输出却不一定为零，那么则会产生零点漂移误差，因此在正式使用之前需要进行校零。
2.2密度的温度补偿。油品的密度与温度的有对应关系，可通过计算得到，此文中已将求不同温度下油品真实密度的计算方法介绍清楚。
2.3油罐容积的温度补偿。油罐壳体随着温度变化而变型，会引起油罐容积的改变。其关系式为
Vt=V20×[1＋k×(t－20)]
式中，V20：20℃时的容积；k：常数。
参考文献
[1]王嘉明.储油罐自动计量系统的研制[J].计量与测试技术，2011（10）.
[2]陈正茂等.大罐液位自动计量技术研究与应用[J].资源开发与市场，2009（12）.