静态计量技术和方法剖析

静态计量技术和方法
油品静态人工计量是目前应用的一种油品计量方法。

它是通过人工计量操作测取储油容器中油品高度、温度、密度等参数，然后应用容器容积表和1885《石油计量表》计算其油品质量。

第一节基本概念
油品静态计量常用术语如下：
1．检尺
用量油尺测量容器内油品液面高度（简称油高）的过程。

2．检尺口（计量口）
在容器顶部，进行检尺、测温和取样的开口。

容器的检尺口必须直接通到容器内液体中。

常压容器如果使用计量管，管上必须有改善测量准确度的槽孔。

如果容器设有多个计量口，则每个计量口都应有一个编号或清晰的标记，应在计算容器容积表的计量口测量油高或空距。

3．参照点
在检尺口上的一个固定点或标记，即从该点起进行测量。

参照点应设在固定的检尺位置处，并应将检尺点到参照点的高度清晰地标注在容器顶部的检尺口附近。

参照点至检尺点高度应在标定容器时测定，并应定期核实。

4．参照标记
在容器检尺口上参照点处所作的标记。

在容器上，测量油高和测量空距的检尺口上应有适当的参照标记。

参照标记应选择在尺铊不受任何阻碍就能接触到检尺板的位置处。

5．检尺板（基准板）
一块焊在容器底（或容器壁）上的水平金属板，位于参照点的正下方，作为测深尺铊的接触面。

检尺板应设在受容器底变形影响最小，或受容器壁的膨胀或收缩影响最小的位置点上。

6．检尺点（基准点）
在容器底或检尺板上，检尺时测深尺铊接触的点。

7．参照高度
从参照点到检尺点的垂直距离。

8．油高
从油品液面到检尺点的垂直距离。

9．水高
从油水界面到检尺点的垂直距离。

10．空距
从参照点到容器内油品液面的垂直距离。

11．检实尺
用量油尺直接测量容器内液面至检尺点间距离的操作。

12．检空尺
用量油尺测量容器内空距的操作。

13．计量温度
储油容器或管线内的油品在计量时的温度，℃。

14．试验温度
在读取密度计读数时的液体试样温度，℃。

15．视密度
在试验温度下，密度计在液体试样中的读数，可kg/m3或g/cm3。

16．标准密度
在标准温度20℃下的密度，kg/m3。

17．标准体积
在标准温度20℃下的体积，m3。

18．体积修正系数
石油在标准温度下的体积与其在非标准温度下的体积之比。

第二节静态计量常用计量器具
计量器具是指能用以直接或间接测出被测对象量值的装置、仪器仪表、量具和用以统一量值的标准物质。

计量器具与一般器具的根本区别在于用它可获得某给定量的计量结果。

计量器具的种类很多，它被广泛应用于生产、生活的各个方面。

本节主要介绍石油静态计量常用器具。

一、量油尺、检水尺
1．量油尺
量油尺是用于测量储油容器内油品高
度或储油容器内空间高度的专用尺。

它分为
测深量油尺和测空量油尺。

其中测空量油尺
是用来测量装油容器中无油部分高度的，它
主要用于重质油品和原油的测量。

（1）测深量油尺构造
如图7-1所示，测深量油尺由尺铊、尺
架、尺带、挂钩、摇柄、手柄等部件构成。

它的主要部分是一条具有一定弹性的连续
钢制尺带和一个规定的尺铊，用转动挂钩将尺铊连接在尺带上。

尺铊铊身呈圆柱形或棱柱形，下呈圆台形，它的底端就是量油尺的零点。

所以尺铊和旋转闭合的转动挂钩必须固定，不能松动。

尺带的一面蚀刻或印制有m、dm、cm、mm等刻度及其相应数字。

尺架上装有尺鼓和轴，轴的一端连接摇柄。

摇柄的作用是将尺带卷绕在尺鼓上，摇柄上刻有尺的标称长度。

（2）测深量油尺技术要求
①尺带应是含碳量0.8%以下具有弹性并经过热处理的钢带，其余部件均应采用撞击不发生火花材料。

②尺的规格有：5m，10m，15m，20m，30m，尺的最小分度值为1mm。

测量轻质油品的尺铊重量为700g，测量重质油品的尺铊重量为1600g，尺铊采用黄铜材料制造。

③尺带的拉出和收卷应轻便灵活，无卡阻现象。

④尺带表面不应有凹凸不平及扭曲现象，尺带边缘应平滑，不应有锋口和毛刺，尺带宽度均匀。

⑤尺带表面应有防腐层，且牢固、平整、光洁，色泽均匀，无明显的气泡、脱皮和皱纹，无锈迹、斑点、划痕等缺陷。

⑥尺带全部分度线纹应均匀、清晰并垂直到尺边，不能有重线或漏线。

⑦尺的各连接部位应牢固可靠，且不易产生拉伸变形。

⑧尺带上表示dm、m的刻度线的长度应等于尺带宽度，表示cm 和mm的刻度线长度应分别为尺带宽度的2/3和1/3。

⑨尺带上cm、dm、m的分度刻度线处应标有数字。

2．检水尺
检水尺是用来测量储油容器内底部游离水面高度的。

检水尺的形状为圆柱形或方形，采用与金属摩擦不产生火花的黄铜制作。

它的刻度全长300mm，最小分度1mm，质量约0.8kg。

检水尺表面应光洁，刻度清晰，立于平面时应与其垂直。

3．手提式储罐量测仪
手提式储罐量测仪可用于对储存高、低粘性油品的储罐进行液位及温度测量。

手提式储罐量测仪由卷尺、卷尺连接器、显示部分及感测棒等组成，如图7-2所示。

量测仪感测棒的本体为不锈钢管，其内置一个超声波液位传感器、一个温度传感器和一个导电度电极。

温度传感器是电阻式温度检测器。

手提式储罐量测仪在一次操作中完成的测量有：储罐气体空间高度；油品高度；油、水界面位置；油品温度。

其使用见图7-3。

二、温度计
1．温度、温标
用来表示物体冷热程度的量称为温度，它是国际单位制中7个基本物理量之一。

温度是油品计量中涉及的一个重要参数。

受热不同的物体相接触，必然发生热交换现象。

受热程度高的物体将热量传给受热程度低的物体，直到它们的冷热程度一致，即实现热平衡。

人们可以感觉到冷和热，但却不能准确地感觉出冷热的程度，只有用温度计才能客观地反映和测量物体的冷热程度，即温度。

用温度计测量出的温度示值是通过“温标”来实现的。

自1597年伽利略制成第一个水银温度计开始，国际温标一直在不断发展、修改和完善中。

1714年，德国物理学家华伦海（Fahrenheit ）创立了“华氏温标”。

他用水银做测温介质，以水银在玻璃容器内的相对膨胀表示温度，将标准大气压下的冰融点定为32℉，水沸点定为212℉，两点之间等分为180格，每一格称为1℉。

1742年瑞典天文学家摄休斯（Anders Celsius ）建立了“摄氏温标”，他将标准大气压下的冰融点定为100℃，水沸点定为0℃，两点之间等分为100格，每一格称1℃。

后来他的助手斯托玛将冰融点改为0℃，水沸点改为100℃。

华氏温度t F 与摄氏温度t 的换算关系为
t t 5
932F += （7-1）
9
5)32(F ⨯-=t t （7-2）
以上两种温标都受到温度计的材料和测量介质的限制，可测范围图7-3 手提式储罐量测仪使用 图7-2 手提式储罐量测仪
很窄。

用不同的玻璃或介质制成的温度计，温度示值均不相等。

随着
工业和科学技术的发展，迫切需要建立一种与测温介质无关的统一温
标。

国际实用温标就是国际间的协议性温标，目的是为了保证各国的
温度测量统一。

国际实用温标规定，热力学温度是基本温度，其单位
名称是开尔文，单位符号为K，并定义开尔文1度等于水三相点热力
学温度的1/273.16。

还规定了可以使用摄氏温度，摄氏温度与热力
学温度之间的换算关系为
T273.15
+
=t
（7-3）
式中T—热力学温度，K；
t—摄氏温度，℃。

2．温度计的种类
（1）膨胀式温度计
膨胀式温度计是利用物体随温度变化而膨胀或收缩的原理制成
的。

膨胀式温度计按制造温度计的材质可分为液体膨胀式（如玻璃液
体温度计）、气体膨胀式（如压力式温度计）和固体膨胀式（如双金
属温度计）三大类。

（2）电阻式温度计
电阻式温度计是利用导体或半导体的电阻率随温度变化的物理
特性制成的。

通常用来制造电阻温度计的纯金属有铂、铜、铟等，合
金材料有铑—铁、铂—钴。

制造半导体温度计的材料有锗、硅及铁、
镍等金属氧化物。

（3）热电偶温度计
热电偶温度计是热电偶与显示仪表配合构成的热电温度计。

热电
偶是热电温度计的温度敏感元件，它可直接将物质的温度信号转换成
电信号。

（4）辐射式温度计
辐射式温度计是利用传感器将物体辐射的能量转换成随温度变
化得光电信号，并由配套仪器将此信号按温度单位显示，从而达到测
温目的。

在石油计量中，最普遍使用的是玻璃液体温度计，另外还有电阻
式和热电偶式温度计等。

3．玻璃液体温度计
玻璃液体温度计具有结构简单、使用方便、成本低廉、读数直观
等优点，因此得到了广泛的应用。

（1）种类
玻璃液体温度计按结构分为棒式、内标式和外标式三种。

①棒式温度计：温度标尺直接刻“度”在玻璃棒表面，玻璃棒
分为透明和熔有釉带两种。

透明棒式温度计可从正反读数，从而消除
了读取示值时因人的视线与温度计不垂直而引起的读数误差。

棒式温
度计的缺点是分度刻线不如内标式清晰，且测温时由于刻线经常浸没在被测介质中，刻线上涂的颜色易脱落。

② 内标式温度计：温度标尺刻在白瓷板上。

标尺板衬托在毛细管背面，与毛细管一起封装在玻璃外套管内。

这种温度计标尺刻线醒目，易于读取示值，但标尺板与玻璃毛细管固定结构松动后会造成横向、纵向位移，带来测量误差。

③ 外标式温度计:刻度标尺板与玻璃毛细管用金属薄片固定。

外标式温度计由于毛细管与标尺板只用金属薄片固定，因而相互之间容易发生位移而带来测量误差，所以它一般只用于测量准确度不高的场合。

这种结构的温度计大量使用的是测量室温的寒暑表。

玻璃液体温度计按使用时的浸没方式分为全浸式温度计和局浸式温度计两种。

全浸式温度计：使用时，要求温度计插入被测介质的深度应当接近于液柱弯月面所指示的位置（一般要求液柱弯月面高出被测介质表面不得大于15mm ），因此当使用全浸式温度计测量不同温度时，其插入深度要随之变化。

全浸式温度计受环境温度影响很小，故其测量准确度较高，标准温度计都是全浸式。

通常在全浸式温度计的背面都有“全浸”字样的标志。

局浸式温度计：使用时要将温度计
插入到温度计本身所标志的浸没位置。

由于局浸式温度计的插入深度是固定不
变的，故测温时不必随温度变化而改变
浸没深度。

但由于这类温度计的大部分
露在被测介质之外，故受周围环境温度
影响较大，其测量准确度低于全浸式温
度计。

玻璃液体温度计按准确度分为标准
和工作用玻璃液体温度计两类。

（2）基本结构
玻璃液体温度计由装有感温液（或
称测温介质）的感温泡、玻璃毛细管和
刻度标尺三部分组成。

玻璃毛细管顶端
（上限刻度以上）制有一个空腔以容纳
超过上限的感温介质，这个空腔称安全
泡。

安全泡的作用是为了防止由于偶然
过热，使测温介质从毛细管中上升到上限温度以上而胀裂玻璃棒。

有的温度计还有中间泡。

其结构见图7-4。

4．石油温度计技术要求 石油温度计应符合JJG 130《工作用玻璃液体温度计》的有关技术要求，主要有以下几点：
（1）温度计的玻璃应光洁、透明、不得有裂痕和影响强度的缺陷；刻线应清晰，在标尺范围内不得有影响读数的缺陷。

图7-4 玻璃液体温度计结构 1-感温泡；2-感温液体；3-辅刻度；
4-中间泡；5-主刻度； 6-毛细管； 7-安全泡
（2）液柱不得中断，不得倒流（真空的除外）。

液柱上升时不得有显见的停滞或跳跃现象，下降时不得在管壁上留有液滴或挂色。

（3）内标式温度计刻度板的纵向位移，不得超过分度值的1/3；毛细管应处于刻度板纵轴中央，不得有明显的偏斜，与刻度板的间距不得大于1mm。

（4）内标式温度计套管内应清洁、无杂质，不得出现影响读数的朦胧现象。

（5）温度计还应具有以下标志：表示国际实用温标“摄氏度”的符号“℃”，制造厂名或商标，制造年、月，编号，浸没方式和浸没标志等。

（6）在石油产品计量中使用的温度计，必须附有检定证书及修正值。

5．电阻式温度计
（1）铂电阻温度计
铂电阻温度计以高纯铂丝作为感温元件。

当物质温度变化时，感温铂丝的电阻随之发生变化，通过使用测量热电阻阻值的仪器测量温度计感温元件的电阻，经过处理后获得相应的温度值。

铂电阻温度计由感温元件、绝缘管、保护管、接线盒等部件组成。

铂电阻温度计的外引线与热电阻阻值测量仪器连接，这样的仪器通常有：电桥、电位差计和数字仪表等。

（2）手提式数字温度计
手提式数字温度计由探头、传感器、显示单元、电缆、机架等组成，如图7-5所示。

手提式数字温度计的传感器是电阻式温度检测器，它可以通过储油容器的计量口放入任何要求的油品高度处测量温度。

其特点是使用方便、易维护、测量准确度高。

三、石油密度计
密度计也叫浮计，它是根据阿基米德定律制造的。

密度计是一种在液体中能垂直漂浮，由它浸没于液体中的深度来直接测量液体密度的器具。

用于测量石油密度的密度计称为石油密度计。

1．构造
图7-5 手提式数字
石油密度计由压载室、躯体和干管3部分组成，如图7-6所示。

躯体是圆柱形的中空玻璃管，其上端是直径均匀的干管，读数分度表粘附于干管内。

躯体下端是压载室，压载室内填满载重物（如细粒铅丸等），这些重物用胶紧密地密封起来，以使密度计的重心下降，使密度计能在液体中垂直地漂浮，并且处于稳定平衡状态。

2．材料和工艺
（1）密度计躯体及干管要选用合适的透明玻璃制造。

加工时，应尽可能无应力及可见缺陷。

玻璃体膨胀系
数为（25±2）× 10-6℃-1。

（2）压载物质应用玻璃隔板固定在密度
计的底部。

（3）密度计中不能有任何松散物质。

（4）用于标刻线和标注的白色纸条应有
一条平滑无光泽的表面，不应有碳化现象。

当密度计干管在80℃更高的使用温度下放置
1h 后，线条不应褪色和变形。

3．形状
（1）密度计的外表面要与主轴线对称。

其横截面不应有急剧的变化，最好采用图7-6
的锥形设计。

但绝对不允许带进气泡。

（2）密度计在液体中漂浮时，它的轴线
偏离铅垂线应在1.5°范围内。

4．刻度 （1）标刻线和标注的纸条应为白色，在80℃或更高温度下应不松动。

标尺位移后的密度计不得使用。

（2）刻度的刻线应是直线，不能有弯曲。

（3）刻线及标注的颜色应为黑色，印在纸条上应清晰、持久。

5．刻线
（1）刻线应清晰且宽度一致，线宽不得超过0.2mm 。

刻线之间不应有明显的局部不规则。

（2）刻线应与密度计轴线垂直。

（3）短、中、长刻线应至少分别延伸到干管周长的1/5、1/3和1/2。

（4）表示密度计测量范围的最高和最低刻线应是长线。

（5）短、中和长刻线要平行排列，以便使所有的刻线中点或左端点或右端点形成的假想垂线平行于密度计的轴线。

6．刻线序列
（1）SY-02型密度计刻度的最小分度值是0.0002g/cm 3或0.2kg/m 3。

刻线如下：每第5条刻线为一长线，相邻两条长线之间有4条短线。

（2）SY-05型密度计刻度的最小分度值是0.0005g/cm 3或0.5kg/m 3。

刻线如下：每第10条刻线为一长线，在相邻两条长线之图7-6 石油密度计 1-干管；2-躯体；3-压载室
间有4条中线，在相邻两条中线之间和相邻中线和长线之间有1条短线。

（3）SY-10型密度计刻度的最小分度值是0.001g/cm3或1kg/m3。

刻线如下：每第10条刻线为一长线，在相邻两条长线之间有一条中线，在相邻中线和长线之间有4条短线。

7．技术要求
密度计各部位应与其轴线对称。

密度计内不应有油气、水气和杂
物。

（1）玻璃要求：密度计的玻璃不能有影响强度和读数的任何缺陷。

密度计应用无色透明的优质玻璃制造。

（2）压载物要求：压载物应固定在压载室内即躯体底部。

压载物应为干燥清洁的金属弹丸（特殊情况下可用水银），弹丸不能有明显的移动。

（3）标尺要求：标尺必须牢固地粘贴于干管内壁，不得有松动、皱缩和扭曲等缺陷。

若发现标尺移动，密度计不能使用。

密度计的干管与液面间的垂直偏差为0.1个分度值。

密度计标尺间距的最小宽度不能小于1.2mm（特殊要求的除外）。

标尺上首末主标记及进位标记应标注清晰完整的数字。

标尺首末两端各应有两条以上的附加标记，最上端的附加标记与干管顶端的距离不能小于15mm，最下端的附加标记与躯体和干管焊接处的距离不能小于5mm。

标尺标记须清晰、宽度均匀，不得有明显的断线及污点，所有标记均应与密度计轴线相垂直，其宽度不应大于0.2mm。

标尺标记应有主要、次要和普通之分，其长度分别应不小于干管周长的1/2、1/3、1/4。

（4）标记：密度计应有以下清晰、持久的标记：
密度计名称，密度计的标准温度，密度计内应标明计量单位，如kg/m3等，密度计的编号及出厂年月，制造厂名或商标，CMC标记，按弯月面上缘读数的密度计应在密度计内注明。

（5）其它技术要求：石油密度计其它技术要求见表7-1。

（6）石油产品计量中使用的密度计，必须附有检定证书及修正值。

表7-1 石油密度计技术要求
四、相关计量器具及试剂
1．加重取样器
在石油计量中油品取样器被用来采取储油容器中油样，以通过油样准确测定油品密度。

加重取样器主要由提环、盖环、盖环螺母、上盖、弹簧、弹片、耳环、铆钉、筒体、垫铅等组成，如图7-7所示。

取样器在非工作情况下是密
封的，在其重力及人力作用下它能
够在油品中沉降或提升，到达指定
部位。

取样器到达指定取样部位
后，操作者提拉连接盖环的绳索，
开启取样器上盖，所取油样进入取
样器，之后拉起连接取样器提环的
绳链，将取样器提出罐外，再将油
样倒入样品容器中。

加重取样器技术条件：
① 取样器材质应为铜、铝或
由与铁器撞击不产生火花的合金
材料制成。

② 取样器自身重量应是排出液体重量的1.5～2倍。

③ 取样器总容积应为1200ml 。

④ 加重取样器底部的垫铅不得活动；盖、塞要严密，松紧适度。

⑤ 取样器应配有摩擦时不产生火花的绳、链。

2．取样笼
取样笼是金属或塑料制作的支座或笼子，有合适的结构以容纳相应的容器。

取样笼具有在被取样的油品中迅速下沉的重量，并应保证它在任何要求的液面都能充满容器。

为了与取样笼匹配，要求取样瓶的尺寸与之相适应。

对于透明的挥发性产品，采用取样笼比加重取样器为好，因为当从加重取样器转移试样到另一个容器时，可能会产生轻馏分的挥发。

3．底部取样器
底部取样器用于从储油容器底板上部的油品中采取样品。

它降落到容器底部时打开启闭器使油样进入，离开底部时启闭器关闭。

4．全层取样器
全层取样器有液体进口和气体出口，它在通过油品整个液层时在降落或提升过程中取得样品。

5．密封采样器
密封采样器的特点是由其从储油容器中采取的油样可密封传送至样品容器，如图7-8 所示。

密封采样器由不锈钢体、卷尺、采样桶、泵、样品容器、转接器等组成。

密封采样器在使用时，先用专用的转接器与储油容器连接。

在采图7-7油品加重取样器 1-提环；2-盖环；3-盖环螺母；4-上盖；5-弹簧； 6-弹片；7-耳环；8-铆钉；9-筒体；10-垫铅
样过程中，由卷尺控制采样桶的采样高度。

样品采取后，利用泵给采样器上部的一个腔体加压以将液体从采样容器传送到样品容器中。

6．温度计保温盒
保温盒是用于测定容器内油品温度的一种辅助装置，测温时，将温度计放置其中。

它的
作用是在油温测定读数过程中，尽量保证读取的温度值与测温点温度相一致。

保温盒的结构如图7-9所示。

保温盒技术条件：
①保温盒应选用铜、铝或与铁器撞击不产生火花的材料制造。

②保温盒自身重量应是排除液体重量的1.5～2.0倍，以保证其在油品中能够自由沉降，到达测温部位。

③保温盒的储油容量不少于50ml。

7．充溢式保温盒
如图7-10所示，充溢式保温盒是一
个容量至少200ml的圆筒形容器，装有刚
性套管，容器和套管由抗腐蚀的非铁金属
制成。

容器底和顶部有快速动作的闭合
器，当将其放入油中时，闭合器打开，油
品进入容器；当其被提起时，闭合器关闭，
容器内充满油品。

8．量筒
量筒为测定油品密度时盛装试样的
器具。

它用清晰透明玻璃或塑料、金属制
成。

其内径应至少比所用石油密度计的外
径大25mm。

量筒高度应能使石油密度计在
试样中漂浮时，其底部距量筒底至少
图7-8 密封采样器
图7-9保温盒
1-保护套；2-观察孔；3-进油孔；4-保温套
25mm 。

9．示油膏
示油膏是一种膏状物质。

在测量容器内油品液位时，将其涂在量油尺上，从而可在量油尺上清晰地显示出油品液面的位置。

要求示油膏在15～20℃的120#溶剂汽油中，变色时间不超过10s 。

示油膏在量油尺上停留10s 至20s 的示值变化不超过0.5mm 。

10．示水膏
示水膏是一种遇水变色而遇油不变色的膏状物质。

在测量容器底部水高时，将其涂在检水尺上，浸水部分发生颜色变化，从而可在检水尺上清晰显示出水面的位置。

要求示水膏浸入15～20℃水中变化时间不超过5s 。

示水膏在量油尺上停留5s 至20s 的示值变化不超过0.5mm ，停留20s 无脱落现象。

五、计量器具器差修正实例
由于用量油尺等计量器具测得的油品参数值存在器具误差，因此其测量结果需经器差修正后，才能做为测量实际值。

油品计量中使用的工作计量器具在每个检定周期内都要进行检定，目的是为了得到一个准确的器差修正值。

一般情况下，检定部门给出的计量器具检定证书上都附有该器具的分段修正值表，其中量油尺是每间隔1m 给出一个修正值，温度计是每隔10℃给出一个修正值，密度计是每隔0.01g/cm 3给出一个修正值。

当测量油品高度、温度、密度时，计量器具的显示数值不可能恰好落在有修正值的刻度上，大多数情况都是在两相邻刻度之间。

在这种情况下，对于量油尺按就近原则进行修正，即量油尺的器差修正可近似地取邻近点的修正值修正。

当量油尺示值正好在两邻近点中间时，取左或右邻近点的修正值均可。

例7-1 量油尺测得油高9830mm ，已知该尺在9m 处的修正值为-1.8mm ，在10m 处的修正值为+2.6mm ，求经器差修正后的油品高度。

解：按就近原则，9830mm 接近10m ，所以使用10m 处的器差修正值+2.6mm 。

所以，修正后的油品高度为h =9830+2.6=9832.6mm ≈9833mm
对于温度计和密度计，应用比例内插法求器差修正值，其计算公式为
))](()Δ[(ΔΔΔl l 2l 2l X X X X X X X X --÷-+= （7-4）
式中 X 、X Δ—测量示值和其对应的修正值；
1X 、2X —测量示值X 的下、上邻近的被检分度值；
1ΔX 、2ΔX —分度值1X 、2X 的修正值。

例7-2 用玻璃液体温度计测得铁路罐车内柴油的温度为24.6℃，已知该温度计在20℃和30℃时的修正值为-0.2℃和+0.1℃，求修正后的油温。

解：根据比例内插法公式
ΔX =-0.2+{[0.1-(-0.2)]/(30-20)} ×。