8第八章静态计量误差分析11.07.

第八章 静态计量误差分析

应用静态方式对油品进行计量时，

常用的计量器具主要有立式金属罐

(包括外浮顶罐和

内浮顶罐)、卧式金属罐(包括铁路油罐车、汽车油罐车和油库或加油站卧式储油罐

)及油船(包

括油驳和油轮)等。对任何一种计量器具而言，其自身及使用中存在或产生各类误差是必然 的。而计量器具的误差又必然会影响其计量结果的准确性。

因此，了解各类误差产生的原因，

并对其进行研究分析，以采取相应有效的措施，尽量降低和减少误差的影响是非常必要的。

第一节立式金属罐计量误差分析

立式金属罐作为静态计量方式中主要的计量器具，应用非常广泛。在 体石油产品计量技术规范》中规定了立式金属罐的计量准确度为

±).35%。

一、立式金属罐综合误差的定量分析

目前国内常用的油品商品质量交接的计量公式有

m

20 V 20

F

(8-1) m (20

1.1) V 20

(8-2) m D t V t

(8-3) m {[(V to V fw ) CTSh] VCF WCF} m f r

(8-4)

下面以式8-2为例分析误差来源。

由式8-2可推导出油品商品质量的计量误差公式为

dm dV 20 d ( 20 1.1) (8-5) m

V 20

20

1.1

以下分析式8-5的各项误差来源。

1、油品标准密度 20

方面的误差估计(以20取720.0kg/m 3和置信概率为

95%为例)

式8-5 d( 20

1.1)/( 20

1.1)中主要有下列误差因素：

(1 )视密度和视温度测量误差造成 20的误差1

① 视密度t 测量误差U 1

按照GB/T1884《原油和液体石油产品密度实验室测定法》规定，若使用 SY — I 型石油

密度计，其最小分度值为 0.5 kg/m 3,准确度为±).5kg/m 3,故该密度计带来的基本误差是

±).5kg/m 3。测量油品密度时，示值估读误差为

±).2kg/m 3o 据部分油罐测试证明：只要罐内

油品不是明显分层，则在

1/6高度和5/6高度处油品密度差值就不会大于

0.1kg/m 3,故按规

程分别从上、中、下层取样，其代表性试样的密度差不大于

±).3kg/m 3o 由于上述各分项误

差的符号是不确定的，彼此相互独立，没有相关性，所以视密度的测量误差 U 1按方和根法

合成，即

U 1 ■■ 0.52 0.22 0.32 =±).616 kg/m 3

② 视温度t 测量误差U 2

根据国标GB/T1884规定，若使用分度值为 0.2C 的玻璃全浸棒式水银温度计，则其基

本误差为±).3 C 。读取温度示值时，示值估读误差为

±0.1 C 。由于读取密度计和温度计示值

时的不同步，估计在这段时间间隔内温度计的示值变化不会大于 ±)2C,故温度计的测量误

差为

JJF1014《罐内液

U 2

0.32 0.12 0.22

0.37 C

③

由视密度和视温度测量导致标准密度 20的误差,

GB/T1885规定在查标准密度表之前， 可从密度计读数中减去

0.000002 t (t-20)，其中；

为玻璃密度计读数，t 为试验温度。但在实际工作中计量人员未执行此规定，所以由此造成 的误差为

(2)

石油密度换算表误差造成 20的误差2

GB/T1885《石油计量表》等效采用了国际标准 ISO91-1 ;而ISO91-1标准采用了美国 ASTMD1250标准；该标准是采取世界范围内的

349种油品样品制订的，其误差为0.66kg/m 3。

则

(3)

油品密度空气浮力修正值误差 3

油品密度的空气浮力修正值为

1.1kg/m 3,它是根据油量计算公式及

20取

600.0?

1000.0kg/m 3之间的不同数值，经过计算，取的平均值。所以只有当

20 =675.8 kg/m

3

时，空

气浮力修正值才正好为 1.1kg/m 3。但实际中标准密度不可能正好是 675.8kg/m 3，因此若考虑 最大误差值，则空气浮力修正值误差为

±).05kg/m 3,故

(4) d( 20 1.1)/( 20 1.1)方面的误差合成

在上述误差因素中， 各项误差之间基本是独立的。 各项误差取其最大值， 符号均作不定 处理。各项误差概率分布未知， 且系统误差占主要成分， 所以综合误差d( 20 1.1)/( 20 1.1) 采用均匀分布合成法进行合成。

在置信概率为95%时，上述误差项n=3,查均匀分布和置信因子表有

K a =1.94。则有

代入数据，得

在误差公式罟驴 中，八CF 。

(1)

立式油罐容积检定误差造成 V t 的误差e 1

根据JJG168《立式金属罐容量检定规程》的规定， 容量为100?700 m 3的油罐，检定的 总不确定度不大于 0.2%;容量为700m 3以上的油罐，检定的总不确定度不大于 0.1%。所以, 当油罐容量为100?700m 3时，e 1

= ±0.2%；当油罐容量大于 700 m 3时，e 1=±0.1%。由于实际 使用中的立式金属罐容量一般大于 700m 3,因此

选e 1 = ±0.1%。

(2) 油高测量误差造成 V t 的误差e 2 当用量油尺测量油品高度时，根据 JJF1014规范，油高测量的重复性误差为 ±1mm ;示

油膏引起的示值变化误差不应超过 ±0.5mm ;示值估读误差为 ±).5mm ;其它原因引起的误差

取±1mm 。这样，油高测量总误差合成为

dH = ±±h +0.5 +0.5+1 = ±1.32 mm

根据JJF1014规范，为保证计量准确度，用立式油罐收、发油时，每次收发量不小于满 储量的25%，这对于10m 高的油罐而言，即相当于每次最低收发油高度为

2.5m 。以2.5m 作

d t 0.000002 dt

1

20

U i

0.000002 U

0.09 %

20

d 20

2

20

0.66 720.0

0.092%

3

d( 20 1.1"(

20

1.1)

0.05 720 1.1

0.007 %

d( 20 1.1)

20

1 .1

d( 20 1 .1) /( 20

1.1) = ±).144%

2、油品标准体积 V 20方面的误差估计

为最低油高计算油高测量误差造成V t的误差

e2 = dV t/V t =dH/H = ±.58/2500 = 0±63%

(3)水高测量误差造成V t的误差e3

根据JJF1014规范，示水膏引起的示值极限误差为±0.5mm；量水尺基本误差为±0.5 mm; 示值估读误差为±0.5 mm;测量重复性及其它因素带来的误差为±1 mm,则水高测量误差为

dH1 0.520.520.5212 1.58 mm

水高测量误差造成V t的误差e3为

e3=dV t/V t =dH1/H= ±1.32/2500= ±053%

(4)罐壁温度非20 C造成V t的误差e4

按照JJF1014规范，当罐壁平均温度与标准温度( 20C)相差不超过±10C时，立式非

保温罐的罐壁钢体膨胀可不考虑温度修正。如需要修正时，修正公式为

V 乂[1 2 (t 20)] (8-6)式中一罐壁材料的线膨胀系数，取 1.2 >10-5C -1;

V B—油罐容积表表载容积，m3；

t —罐内油品温度，C。

这样，在(20 ±0) C之间没有进行温度修正，造成的误差为

e4=dV t/V t =2 dt= ±(2 M.2 X0「5X10)= ±.024%

(5)量油尺温度非20 C造成V t的误差e5

按JJF1014规范，当罐内油品温度与标准温度( 20C)相差不超过±10C时，量油尺不

需要进行温度修正。如需要修正时，修正公式为

H H d[1 (t 20)] (8-7)

这样，在(20 ±0) C之间没有对量油尺进行温度修正，造成的误差为

e s=dV t/V t = dt=±1.2 W5X10)= ±.012%

(6)罐内油温测量误差造成V t的误差e6

根据国标GB/T8927《石油及液体石油产品温度测量法》规定，温度计的基本误差为

±0.3C ;按照标准测量得到的油品平均温度的代表性误差不会超过±03C ;读取温度计示值

的估读误差为0.1 C ;温度计离开测温点后到读取数值期间，其示值变化不会大于±0.3C。故罐内油温测量误差

dt J0.32 3 0.120.53 C

从GB1885《石油计量表》表60B中可以看到：当20=720.0 kg/m3时，温度每变化1 C,

VCF变化0.0012。因此由V M VCF可得V20的误差e6

e6=dV20/V20=dVCF(t-20) = (±0012 0^3)= ±064%

(7)VCF值误差造成V t的误差e7

根据GB/T1885《石油计量表》，由查VCF值表，因存在±0.178%的误差(置信概率为95%时),会给VCF带来0.00001 C-1的误差；考虑到油温在(20 ±10)C时忽略不计膨胀系数影响的因素，贝U VCF误差造成的V20的误差为

e7=dVCF (t-20)= ±00001 W= ±0.01%

(8)dV20/V20方面的误差合成

在置信概率为95%时，上述误差项数为7,即n=7,由查均匀分布和置信因子表得到K a=1.94 , 则大于700m3油罐的综合误差为

e 2 e ； e 2 e 2 e 2 e 2 e 2 0.165%

3、油品计量综合误差dm/m 的合成

当置信概率为95%时，700m 3以上立式金属罐内油品质量计算误差按代数和方法进行合 成为

dm dV 20 m V 20

d ( 20

1\

1)=( ±.144%)+( ±165%)= ±31%

20

以上分析证明了 JJF1014《罐内液体石油产品计量技术规范》 中的规定----立式金属罐的

计量准确度为±）.35%。

1、立式拱顶金属罐及外浮顶油罐

（1）油罐储油后液面高度的变化对检尺口总高的影响

对于有计量口无量油管的油罐，

液体密度变化引起的影响较小。

而对于有量油管无通孔

和有量油管有通孔的油罐，液体密度变化所造成的影响较大。 尤其是对于有量油管无通孔的

油罐，量油管的开口在下部与管外液体相通，

罐内液体通过此口进入管内，

这样管内上、中 部总

保留一些残液。这些残液与罐内液体密度存在差异。

对于浮顶油罐，尤其是应用软密封技术后，浮顶罐的密封性能更好。这样浮顶油罐浮顶 下边缘空间易呈现正压状态，

而检尺口处为常压， 这样，也将造成检尺口处液面低于罐内整 个液面高度。

（3）浮顶油罐内大液面与量油管内小液面升降不同步的影响

外浮顶油罐量油管暴露在大气中，这种传热性能较好的钢制量油管因受环境温度的影 响，使其上下部温度不同， 从而导致管内油品的温度上下部也不同。

加之量油管内油品受到

的扰动小，油品置换速度慢，管内油品传热较慢，也造成了管内油品温度与罐内油品温度的 不同。同时，由于量油管上下部油品温度的不同，

导致其粘度也是不一样的。 上述各种因素，

造成了量油管内小液面与油罐内油品大液面升降不同步问题，

即当油罐内大液面上升时，量

油管内小液面上升滞后； 当油罐内大液面下降时， 量油管内液面下降速度也慢于油罐内大液 面下降速度。

由于油罐检尺测量是在量油管内进行的， 所以检尺所得数据与液面实际值存在误差。

具

体产生多大误差不能一概而论，

这将视油罐的容积、 大气温度及油品自身的物理性质情况而

（ 4）罐内壁结蜡的影响

油罐内壁结蜡现象多发生在原油罐。 由于原油大都属于高凝固点， 高含蜡油品， 因此在 储存过程中，必须予以加热。通常， 油罐内的加热盘管安装在底部，这样罐底部油品温度较 高，但这温度随液面高度的增加而降低。一

dV 20 K a

V 20

J 3

立式金属罐综合误差的不定量分析

油罐储油后，随着油品液位的升高， 液体产生的静压力也不断增大， 罐壁内产生环向应力，使罐水平直径增大。同时，

由于罐水平直径的增大,

度的降低，从而使固定在罐顶钢板上的量油孔高度也下降。不同容积、 的立式金属罐在储油状态下，

其检尺口参照点高度的变化是不一样的。

油后检尺口参照点高度变化引起的油品差量给出统一、 准确的修正值，

按要求进行静压力修正。

（2）罐内油品密度变化造成的影响 油罐计量是在检尺口处操作的，

部分检尺口下部又安装了量油管。

中心而靠近罐壁。安装量油管的目的是为了保持液面相对稳定， 种不同，因此设置的量油管类型也不同。

管无通孔和有量油管有通孔等。

这个静压力在金属 会造成油罐总高 不同高

度、不同结构 因此，难以对油罐储 而只能在计算油量时

检尺口一般远离罐体 由于储油品 般有如下3种形式：有计量口无量油管、有量油 利于准确计量。

般原油储罐加热温度40?50C,而40C左右正

是原油的析蜡高峰区，这时蜡析结在罐壁上，形成厚度不一的固体层。结果油罐内镶了一个硬蜡衬里，使罐直径缩小，相应有效容积也缩小。但计量油量时，无法得到固体蜡的量值，而只能按未结蜡时编制的容积表进行计量计算，这使得计量结果存在有一定的误差。

（5）油罐罐底变形的影响油罐底板变形，会出现两个问题：一是对检实液高的油罐，将引起检尺基准点的变化，

造成计量不准确；二是罐底变形将引起较大差量。

①罐底变形引起检尺基准点的变化

对储存轻质油品的油罐，通常采用检实尺法确定罐内油品的液位高度。由于油罐容积表是计量检定部门在油罐未发生变形的情况下进行测量后编制的，所以只有在这样的情况下进

行测量液位高度，应用容积表得到的对应高度的容积才是准确的。而油罐底变形后，必将引起检尺基准点的变化，这将导致计量误差。

②罐底变形引起的差量问题

油罐竣工装油后，罐底均会发生不同程度的变形。对于施工质量、地质条件好的油罐底板变形后，可以恢复，这样的变形称之为弹性变形。而对于施工质量差，地质条件又不十分理想的罐基础，油罐装油后罐底产生的是永久性变形（一般为凹陷）。罐底变形问题多发生在直径较大的油罐。

油罐产生底部的永久性变形后，在油罐两个检定周期内，计量时会存在一个固定的差量这对计量准确性有很大影响。

（6）检尺基准板倾斜产生的影响

为避免因油罐罐底板变形而造成检尺基准点的位移进而产生的计量误差，目前有一些油

罐将检尺基准板焊接在罐侧壁板上。这种方法主要应用于轻质储油罐。但是，罐侧壁随罐内储液高度的增加，所承受的液体静压力会越来越大，结果造成油罐环向直径增大，导致固定在罐侧壁板上的检尺基准板发生不同程度的倾斜，由此产生计量误差。

（7）油罐罐底水位测量误差的影响

由于各种原因，油罐底部通常存有一定量的水，尤其是储存轻质油品的油罐，底部往往有垫水层，在进行油品交接计量时，要对罐底水高进行测量。但往往测量的罐底水高与油罐内实际水位高度是不一致的,这是由示水膏的性能、油水界面的情况、检水尺的误差、测量方法的缺陷等所致；底水量测量的准确程度，直接关系到油品交接计量的准确性。

（8）外浮顶罐上雨水、冰雪、凝油和杂物的积存对计量准确性的影响

近年来，为了减少油品储存的蒸发损耗，建造了大批内或外浮顶油罐。对于外浮顶罐而言，在日常使用中，由于不能及时清除或排掉浮顶上的冰雪和雨水，直接造成浮顶重量大于检定时确定的重量，造成计量误差。

另外，由于外浮顶油罐的内壁暴露在空气中，并无法保温，所以在冬季浮顶每起浮一次，即在罐壁上粘附一些凝油。无论是机械密封的浮顶，还是软密封装置都难以将其全部刮掉。这些凝油被阳光照射，受热融化后落在浮顶上，由于清除不及时增加了浮顶的重量而影响计量的准确性。

再有由于浮顶积水、积雪和杂物分布不均极易造成浮顶倾斜，而浮顶的倾斜会直接影响量油管的垂直度，导致难以得到准确的检尺测量数值。

（9）油罐整体倾斜的影响

在液体静压力的作用下，油罐基础会发生不均匀沉陷，导致油罐产生整体性倾斜，结果使油罐横截面不呈圆形而成为了椭圆形，引起容积计量误差。

（10）罐底沉积物对检尺准确性的影响由于油罐长期不进行清理或储罐内油温偏低（主要指原油罐），致使罐底积存一些沉积物或结蜡。这些沉积物或结蜡层（不高于1m ）对采用测空距测量的原油及重质成品油罐，

计量准确性影响不大。如若高于1m,即使采用测空距方法其测量结果也会受到影响。

沉积物的存在对采用检实高方法测量的轻质油罐影响非常严重，以致造成无法检实尺。由于罐底有沉积物, 使

尺铊难以抵达罐底基准点或使尺带无法保持垂直状态而倾斜。在这种

情况下,很难测得准确的液面高度。

因此,罐底沉积物的存在将直接影响检尺测量的准确性,将会产生明显的计量误差。

（11）钢卷尺使用问题的影响量油尺在使用中主要存在不使用修正值问题。

量油尺由薄钢带制成,其弹性较大。长时间使用后,一般会产生伸长变形, 使刻度间距拉大, 从而造成检尺测量误差。由于使用带有误差而没有得到修正的测量值查找容量表, 自然计算得到的容积值也存在误差。

因此,量油尺的及时周期检定及检定后正确使用修正值是非常重要的。

（12）静压力修正问题的影响

立式金属罐装液后, 罐壁会产生膨胀。目前由于对立式金属罐的容积静压力修正值完全是采用理论方法进行计算的, 这显然和实际情况有一定差别。这样的理论计算将会给立式金属罐的容积计量结果带来一定的误差。

2、内浮顶油罐

（1 ）浮盘与罐壁之间摩擦力的影响

内浮顶油罐罐壁和浮盘之间的摩擦力, 是影响油品计量准确度的一个重要因素。这是因为当浮盘上升时,摩擦力的方向是向下的；当浮盘下降时,摩擦力是向上的。由于油罐不同的圈板其凹凸度不同, 因而摩擦力的大小也不同。较大的摩擦力会引起浮盘浸没深度及油高的变化从而造成油品存在较大的计量误差。浮盘在实际升降运动中的摩擦力与理论值有较大的出入。因此,实际运行中由此造成的计量误差难以定量确定。

（2）浮盘重量对油品实际储存高度的影响

浮盘重量测量不准, 也是造成油品计量误差的原因之一。对浮盘重量, 一是根据设计图纸直接计算或实测几何尺寸经过计算得到；二是用容量比较法检定得到。无论用什么方法, 计算得到的浮盘重量都是近似的。由于浮盘重量存在误差, 所以直接影响到油品的准确计量。

由于浮盘自身重量的影响, 使得从计量管内测得的油品液面高度与罐内液面的实际高度存在一定的差值。若不考虑这个差值,也会影响其计量准确度。

（3）导向管内取样密度没有代表性的影响

内浮顶油罐的取样是在导向管内进行的。因为导向管内的油样缺乏代表性, 所以管内的油品密度不等于罐内油品密度；另外,从导向管某处取出的油样密度也不代表管内油品平均密度。如果罐内原存油品的密度大, 输入油品的密度小, 则从导向管内取样得到的油品密度必然偏大；相反若原存油品的密度小, 输入油品的密度大, 则导向管内取样得到的油品密度必然偏小。导向管内油品密度与罐内油品密度不相等,由此而导致导向管内的液位高度与罐

内的实际液位高度也必然不相等。

由于储罐内的油品分层, 如果按液面高度的上、中、下位置取样测定密度, 其结果不能代表导向管内油品的平均密度,这也将给油品计量造成较大的误差。

(4)导向管内积水造成油品计量误差

沿江、沿海的一些油库储存轻质油品的油罐往往都有垫水层。罐内存在底水的原因，是

由于卸收油轮、油驳油品时，经常要用水扫清舱内余油及用水顶空输油管线中的余油，而使

罐内进入大量的水，并沉积于罐底部。

当再次向罐内进油时，原静沉于罐内底部的积水在来自罐外油品冲击的作用下，其中的

一部分不断地沿着导向管内壁上升。当进油作业停止并经过一段时间稳定后，导向管内的水

积聚到了导向管的下端。由于目前内浮顶油罐的导向管一般距罐底为10?15cm，因此当罐

底水位高于导向管下端出口时，导向管内积聚的水位必然要高于罐内水位。由此可见，从导

向管内测得的油高、水高不能完全代表罐内油品的高度和罐内底水高度，这给油品计量造成

较大的误差。

第二节卧式金属罐计量误差分析

常用的卧式金属罐包括铁路油罐车、汽车油罐车、油库或加油站卧式储油罐等。下面以铁路油罐车为例进行卧式金属罐计量误差的分析。

铁路油罐车既是装载原油及其液体石油产品的专用工具，又是特定的计量容器。在我国，目前应用罐车装运原油及液体石油产品仍是输送油品的主要方法之一。罐车计量的准确

与否直接关系到供、需双方的经济利益。铁路罐车的计量因存在许多外在干扰因素，因此容

易产生较大误差。一般使用铁路罐车进行油品交接计量的误差为±).7%。

1、因铁路罐车运转特点造成容积检定滞后产生的计量误差

我国铁路罐车容积检定工作由铁道部下属的铁路罐车容积计量检定站承担。但是由于铁路罐车数量巨大，铁路线很长，往往是罐车投入运行后，行踪不定，因此要完全做到其按

周期进行容积检定难度很大。另外，一些罐车虽经检定，但投入营运后，由于各种原因，诸如呼吸阀不畅或损坏使罐体变形；车辆运行中的颠簸或急刹车以及碰撞等使罐体变形；紧固

件松动，使罐体移位等，都会影响罐体实际容积与检定容积的一致性。

2、装油罐车的罐体未进行温度修正产生的计量误差

JJF1014规定，对罐体钢板由于热胀冷缩使油罐容积变化的修正计算公式如下

V t V表[1 0.000036 气20)] (8-8)

2

式中V t—罐体钢板经温度修正后的油品体积量，m3；

V表一根据油高查容积表得到的罐内油品体积量，m3；

t油一罐内油品温度，C；

t气一罐外大气温度，c；0.000036—钢板材质的体胀系数，C -1。

但在实际工作中，由于对计量计算结果大多不进行此项修正，从而产生计量误差。

3、罐车装油后发生横向弹性变形产生的计量误差

罐车装油后罐体受压会产生永久性变形和弹性变形。在罐车容积检定中对永久性变形已经进行了修正，但对弹性变形的影响无法考虑。

罐体发生弹性变形的结果使其垂直直径减小，水平直径增大，其装液高度的1/2处变形

最大。经测试，弹性变形现象主要表现在轻质油罐车上，其结果使每个罐车在变形前后的油

高相差9.6mm左右。

以一662型罐车为例，设其装油高度为2500mm ,对应的容积为59.917m3,在装液高度的1/2处如取油高1280mm和1271mm,则相对应的容积为27.850m3和27.594m3,其变形容积差为27.850-

27.594=0.2560m3。

由此可见，罐车横向弹性变形引起的计量误差是不可忽视的。

4、铁路罐车轨道倾斜产生的计量误差

铁路罐车容积检定和油品交接计量均应在水平轨道上进行。但实际情况是由于工程施

工质量、地质条件变化等原因会造成轨道不同程度的倾斜，由此而产生罐车装液高度的测量

误差，见表8-1。

轨道倾斜造成罐车装液高度计量误差

表8-1