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摘要：本文针对中石化郑州油库的公路发油管理模式和设备状况，进行了深入分析，提出了改进的方案，对乙醇汽油定量装车系统，提出了现实可行的温度实时补偿方法，并在实践中得到验证，取得了较好的经济效益和社会效益。
【关键词】：标准密度；温度补偿；乙醇汽油；VCF系数
一、前言
数、质量问题一直是成品商业油库管理的核心问题。随着成品油价格的节节攀升及社会公众维权意识的不断提高，对于加强油库的数、质量管理提出了更高要求。尤其是数量问题，对买卖双方的经济利益的影响最为直接，往往成为买卖双方关注的焦点，并由此诱发争执、纠纷。可以这样形象比喻：油库的管理者在维护自身经济利益和满足用户正当权益之间在找个平衡点，这个“点”就是国家的相关法律法规、行业标准。“点”变得越来越细，越来越尖，这对油库管理者的管理水平和技术手段提出了更高的要求。
二、问题的提出
中石化郑州油库（以下简称郑州油库）定量装车系统全部采用的是容积式流量计，容积式流量计以其低廉的价格和成熟的技术在商业油库中得到广泛的应用。但是对用户销售是以重量作为结算单位，而体积到重量的转换受温度、压力、标准密度、空气浮力等诸多因素影响，这其中油品温度在装车作业时间段内变化较大，对密度的影响最为显著（每一摄氏度油品温度的变化对油品计重密度的影响约为万分之七1），从而对定量装车的数量产生较大的影响。由于我们目前对装车作业的管理模式及技术手段上存在的不足，使得我们无法在温度条件随时变化的情况下保证装车定量数据的精度，容易引发纠纷，油库的盈亏平衡也无法有效控制，正如油库管理人员所说的“靠天吃饭”，也就是说，油库的盈亏与气温关系很密切。这种模式是目前中石化河南石油公司大多数油库采用的模式。
我们可以看到图1所表示的模式存在这样几个问题：
1、油库计量员选取不同的取样点，测量出来的油品温度有很大的差异。油罐和管道的不同区段、油罐中的不同深度不同方位的油品温度是不相同的，而且差异可能会很大。比如被阳光直射的管道中的油品温度比埋在地下的管道中的油品温度要高出很多。郑州油库的管道从油罐到发油装车货位距离很长，被阳光直接照射的部分也较长。尤其是在夏天，这部分管道中油品温度会高于其他位置，显然它的计重密度和计量员的取样点的油品计重密度是有很大差别的。而且，连续发油作业时管道中油品的温度和不发油装车时管道中的油品温度也是不一样的。很明显，这种以取样点的油品温度来代替实际流经容积流量计的油品温度的方法存在很大的误差。
2、由于一天之中，环境温度是在不断变化的，实际发油作业时的油品温度和计量员从发油罐中提取的计重密度时的温度不一样，两者温差越大，由此产生的误差也就越大。
由此可见，这种发油作业管理模式的根本缺陷是：以某个固定时间点、在某个取样点检测到的油品温度来替代实际发油过程中流过流量计的油品温度，而实际发油时油品温度是不断变化的。可以简单的计算一下，如果两者的温度差达到5摄氏度（根据我们现场观察，实际发油过程中油品温度和计量员测量时的温度完全可能相差5度以上），这时把容积流量计的读数换算成重量，实际误差将超过千分之三，超出国家标准容许的误差。
三、技术改进措施
解决以上问题有两个方案可以选择：一是用质量流量计替代容积式流量计。由于质量流量计价格较高，采用这种方式需要大量的资金投入，定期的标定费用也比较高，显然这种方式是不经济的。另外，对中石化加油站内部移库采用的是体积交接，采用质量流量计在管理上也不方便。二是采用温度补偿，实时采集流经流量计的油品温度，根据标准密度计算当前油品的计重密度，然后将容积式流量计的容积量转换成重量，进行累计。这种方式非常经济，现有的设施基本不需要改动，只要定量装车仪中的软件处理方法得当，完全能保证定量装车的精度符合国家标准，满足实际应用。该方案在郑州油库实际使用取得成功，验证了这种方式的可行性。该方案的具体实施内容如下：
采用温度补偿，实时采集流经流量计的油品温度，将容积式流量计的体积换算成标准体积，再根据标准密度（注：标准密度具有相对的稳定性，它不会随温度变化而变化）计算当前的油品重量，进行累计。该方案具体如下：
1、 例行采样测量的油品标准密度应该输入到定量装车仪的内存当中，标准密度具有相对的稳定性，它不会随温度的变化而变化，一般情况下，同一批次的油品标准密度是固定不变的。
M=V20×ρ20×F（1）
M是油品重量（商业质量），V20是油品标准体积（1个标准大气压下20℃时的体积），ρ20是油品的标准密度，F是空气浮力修正系数。
2、温度变送器安装在流量计的附近，检测油品流过流量计时的真实温度，定量装车仪应当存放《产品标准密度表》和《产品体积修正系数表》（GB/T 1885-1998《石油计量表》），以便根据检测到的温度将体积Vt修正成标准体积V20，即将容积式流量计测得的体积换算成标准体积：
V20＝Vt×VCF20 (2)
Vt是计量温度下的体积(称为视体积)，由流经油品的流量计实际测得，VCF20是计量温度下的油品体积修正到标准体积的体积修正系数，VCF20系数是根据油品标准密度和当前的计量温度查表得到。
3、由公式（1）和公式（2）得到：
M=Vt ×ρ20× VCF20 × F(3)
Vt由容积式流量计检测得到，ρ20由采样测量输入所得，定量装车仪实时采样流经流量计的油品温度，再结合油品的标准密度查表得到VCF系数VCF20，F是空气浮力修正系数（根据温度查表可得），这样就可以得到油品的重量。
在以容积式流量计作为计量检测仪表的定量装车系统中，对普通成品油进行温度补偿，按重量进行结算，这种方式在国内已经探讨多年，但是在实际工作中还没有得到广泛推广使用。我们认为这是由于存在管理和技术两个方面的原因。
首先，从技术上来看，温度补偿的过程应该是由现场的定量装车仪来实现而不能由管理上位机来实现。这是因为上位机的实时性比较差和通信的可靠性不是很高所决定的。早期国内生产的定量装车仪由于存储容量和运算速度等条件的限制，在定量装车仪中存放《石油计量表》等大型文件，实时采样温度值，并自动查表换算存在一定难度。因此在实际使用中效果不是很理想。随着微电子技术和信息技术的快速发展，这些困难和障碍已经不复存在。其次，从管理角度来讲，在以前的客观条件下，对于温度补偿的需求没有今天这样迫切。而且我们在本次技术改造过程中体会到，油库的管理人员一定要把自身在油品计量方面的专业知识、实践经验和设备制造厂商的技术力量结合起来，密切配合才能取得满意的效果。
四、关于乙醇汽油的温度补偿问题
除了普通成品油外，郑州油库还有10个乙醇汽油货位。由于乙醇汽油在我国推广时间不长，工艺要求有其特殊性，没有现成的工程实例和经验作为参考。结合我们所做的尝试，专门在本节探讨乙醇汽油的温度补偿问题。
根据乙醇汽油的国家标准2，乙醇与组分油的体积比是1：9，也就是10%乙醇汽油（误差范围8%-12%），郑州油库的乙醇汽油采用的是在线调配工艺，也就是乙醇和组分油有各自的储罐、各自的管道，定量装车时在鹤管出口前混合后装入槽车。我们设计的方案是在乙醇和组分油两路管线上各自加装温度变送器，分别进行温度补偿。这就出现一个问题：预装量是重量，乙醇比例是体积比，乙醇和组分油的密度相差比较大，装车结束时既要保证体积比例不能失调，在国家标准允许的范围内，又得保证乙醇汽油的总重量准确。考虑到装车过程温度是不断变化的，乙醇和组分油的计重密度因此也是在不断变化的，装车仪在保证体积比例和装车总重量两个方面容易顾此失彼，控制方法难以确定。
为解决这个问题，我们在对国家标准的认真理解和对乙醇比例检验过程进行分析的基础上得出解决方案。首先，我们认为国家标准中规定的乙醇比例应当是指标准体积的比例，只有这样对乙醇比例的检测才具有可操作性。以此为基础，我们将以重量为单位的乙醇汽油总预装量在装车开始之前转换成标准体积，然后按照设定的乙醇和组分油各自的比例分解为乙醇和组分油各自的预装量，这样乙醇汽油的温度补偿方案就简化成为两个单品种油品的温度补偿，这样就可以参照第三节的方法实施了。图2为改造后的定量装车模式。
五、试验及试用情况报告
对可行性研究完成后，在中石化郑州石油公司的统一安排下，我们先后对以上技改方案进行内部试验、单货位试用、单品种油品试用、全油库试用几个阶段的跟踪检测，对试验、试用情况进行评估，发现问题及时进行改进完善。从我们检测得到的数据来看，达到了令人满意的效果，各项指标符合国家标准，试用数据和客户反馈情况与理论推导的结果一致。
第一阶段：内部试验
(1) 预装量分别为：5吨、10吨、15吨、20吨，各做三次定量装车，然后和地磅数据相对比，对乙醇汽油还需要对乙醇比例进行检测。
(2) 用标准计量罐进行定量装车，装车完成后人工检测计量罐中的油品温度和油品密度，然后推算计量罐中油品的重量进行对比。
第二阶段：单货位及单品种油品试用
我们随机抽查实际装车作业情况和地磅数据进行对比；并且对每天日报表进行分析，发现盈亏平衡基本控制达到预期效果，技改之前盈亏状况和天气温度变化存在相关性的问题已经不存在。
第三阶段：全油库试用
同样是随机抽查装车情况和地磅数据进行对比；并且分析日报表盈亏情况和天气温度变化的相关性。同样达到了预期的效果，在这个阶段，油库管理部门接到内部加油站和社会客户关于数量方面的投诉明显减少。
六、注意事项
由于采用了温度补偿，按重量装车，而现场工作人员每天抄写的流量表的数据依旧是体积数，所以定量装车仪应当记录每次装车的体积数以及发油过程中的油品平均温度，以方便操作人员对比流量表和定量装车仪的读数是否一致，判断设备工作情况是否正常，便于油库管理人员对盈亏原因进行分析；油库须定期对温度变送器以及定量装车仪的温度检测通道进行校准，确保温度检测的准确。
七、结论
通过理论分析以及一段时间的试验和试用情况来看，郑州油库对包括乙醇汽油在内的成品油的定量装车系统进行技术改造，通过在线实时温度补偿，以最小的资金投入实现在现有的工艺设备条件下（容积式流量计），按重量发油作业，取得成功。各项数据指标达到国家规定的标准，改变了以往油库的盈亏，受天气温度变化影响的现象，取得了显著的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1] 《石油计量表――产品部分（GB/T 1885-1998专用）》 中国标准出版社
[2] 《车用乙醇汽油（GB18351-2004）》中国标准出版社
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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