論石油密度的測量及影響要素
論文關(guān)鍵詞:石油 密度測量 影響要素
論文摘要:石油密度的檢測是石油在生產(chǎn)及運輸過程中的重要質(zhì)量控制手段,只有保證石油產(chǎn)品貿(mào)易中的密度計量的準確性,才能更好的維護貿(mào)易雙方的合法權(quán)益。石油密度有著其特殊的測量方法及其特點,本文對此進行了探討。
密度是物質(zhì)的一個重要物理常數(shù),尤其是對有機化合物而言,根據(jù)其密度值,可以區(qū)分化學組成類似的化合物、鑒定液態(tài)化合物的純度,定量分析單一溶質(zhì)溶液的濃度。而測量石油的密度有各種各樣的方法,但大體分為兩大方面,即:一是導源密度基本原理公式的直接測量法;二是利用密度量與某些物理量關(guān)系的間接測量法。本文主要是間接測量法,間接測量法種類很多,較為成熟的方法有:振蕩管式密度計、浮子法、防爆超聲波密度儀、靜壓法、γ射線法、雙法蘭式差壓變送器法以及浸沒式金屬浮子數(shù)顯密度計等。
1石油產(chǎn)品的密度檢測
石油產(chǎn)品液體密度檢測應(yīng)用的標準方法為GB/T1884-2000,其基本理論依據(jù)是阿基米德定律。盡管基本原理相同,但由于儀器技術(shù)手段不同,適用范圍不同,又有很多不同的測定方法。
1.1振蕩管式密度計
振蕩管密度計的敏感元件是管式彈性體(振子)。當被測介質(zhì)流經(jīng)密度計時,振子的自由震動頻率隨介質(zhì)的密度而變化。當液體密度增大時,振動頻率下降。反之,當液體密度減
小,振動頻率增加。因此,通過測量振子振動頻率的變化,就可以間接的測量液體的密度。這種密度計測量的密度的范圍在0~3 000 kg/m3,產(chǎn)品測量精度可達±0.15 kg/m3。與傳統(tǒng)的玻璃浮子密度計的測量方式比較,具有樣品用量少、結(jié)果準確、重復性好、沒有人為的讀數(shù)誤差的優(yōu)點。但是其價格昂貴,加上控溫和自動清洗系統(tǒng),一般費用約3萬美元以上。
1.2浮子法
本方法通過將浸在液體中的浮子位移和浮力變化,變換成各種電或機械檢測信號來測量液體密度。依據(jù)浮子浸在液體中的情況又可分為漂浮式和全浸式,其中漂浮式受環(huán)境溫度影響較大,精度、靈敏度較低。全浸式的浮子全部浸入被測液體,當液體密度改變時,浮子受到的浮力隨之改變。全浸式較漂浮式受液體表面張力的影響小,浮子又位于溫度比較穩(wěn)定的待測液體中,測量精度較高,F(xiàn)使用的全浸浮子式密度計在應(yīng)用中存在的主要問題是:①實時性差。②測量精度對油品流速敏感。加油和發(fā)油過程中管道中油品流速快,沒有一定的防護措施,浮子將處于極不穩(wěn)定的抖動狀態(tài),難以準確讀數(shù)和采集信號。③會出現(xiàn)冒油現(xiàn)象。
1.3防爆超聲波密度儀測量原理
該儀器利用超聲波在不同介質(zhì)中傳播速度不同這一原理,通過超聲波換能器在測量室內(nèi)發(fā)射及接受超聲波,然后檢測超聲波脈沖通過規(guī)定的聲程(超聲波傳播距離)所消耗的時間,最終通過預先確定的相關(guān)方程計算出油品的相應(yīng)密度值。超聲波測量方法有很多其他方法不可比擬的優(yōu)點:①測量精度高;②響應(yīng)時間短,可以方便實現(xiàn)無滯后的實時測量;③非接觸測量,性能穩(wěn)定可靠,對液體的物理化學性質(zhì)的適應(yīng)極強,如不怕酸堿等強腐蝕性液體等。
1.4靜壓法
由于一定高度待測液柱的靜壓力與其密度成正比,通過對液柱的靜壓力的測量,就可以求出待測液體的密度,這是靜壓法的基本思想。常用的靜壓法密度計有固定液位的膜片式密度計和連續(xù)吹氣的液體靜力式密度計兩種。采用靜壓法測量液體密度計的優(yōu)點在于:①儀器的可動部分不必浸入液體,所以可用它測量黏度大的和被空氣飽和的液體,而且這種測量無論對于打開的儲槽或封閉的儲槽都是有用的;②儀器的示值與液體的流速和表面張力無關(guān)。這類密度計在加油、發(fā)油中應(yīng)用的主要問題有:其一,如果滿足計量精度要求,其液柱要求很高,使其體積龐大且笨重;其二,密度測量受儀器結(jié)構(gòu)影響較大,測量誤差較大;其三,采用指針記錄,刻度標定有困難。
1.5γ射線法
γ射線法是一種非接觸的密度測量方法,它的敏感元件不放在被測介質(zhì)中,而是利用介質(zhì)對射線輻射的吸收作用來測量密度。因γ射線有很強的穿透能力,所以工業(yè)上用于密度測量的射線法密度計大多采用γ射線,主要適用于浸蝕性和高黏度的液體的密度測量。γ射線法測量密度的優(yōu)點是靈敏度高、精度高、抗干擾能力強。其缺點是使用射線性物質(zhì),使用場合受限制,一般不能安裝在人員常出現(xiàn)的現(xiàn)場加油、收發(fā)油系統(tǒng)中。
1.6浸沒式金屬浮子數(shù)顯密度計
浸沒式金屬浮子數(shù)顯密度計原理是浸在液體里的金屬浮子受到被測樣品的浮力,通過高靈敏傳感器,經(jīng)過有效換算,可在顯示屏上直接顯示被測液體的密度值,另一傳感探頭同時測定樣品的溫度。其原理和玻璃浮子密度計相同。該密度計主要有以下特點:①無人員操作誤差。由于是數(shù)字顯示,消除了人眼讀數(shù)帶來的誤差;②量程寬,不需要更換浮子即可完成樣品的測量,玻璃浮子密度計是由10根不同量程的密度計組成的;③攜帶方面,不易損壞;④精度高,分析測定速度快。
2溫度對石油密度測量的影響
我們知道密度計的工作原理是基于阿基米德定律,就是密度計在液體中平衡時,密度計所排開的液體重量等于密度計本身的重量。漂浮在液體中的密度計是根據(jù)它所浸沒的體積(或者說刻度位置)知其液體密度的,而實際使用中的密度計是在標準溫度(20 ℃)下刻劃的。在實際工作中,特別是在生產(chǎn)現(xiàn)場用密度計測量,被測液體的溫度有相當?shù)淖儎臃秶,這時的密度計的體積已不是它標準溫度下的體積,因此,在密度計刻度上所得到的數(shù)值也不是測定溫度下液體的實際密度值,這只能稱為密度計示值,要從密度計示值得到在測定溫度下液體的實際密度,就必須對密度計示值加以溫度影響的修正。如果不作溫度的修正,會因密度的原因給消費者造成損失;同樣的道理,如果高于標準溫度而不作溫度修正,就會給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。
在石油產(chǎn)品密度測量工作中,由于溫度的修正工作很重要,因此在使用密度計時,為了使密度計能夠反映被測石油產(chǎn)品真實密度,必須要進行溫度修正。有密度換算表的一定要查密度換算表,沒有密度換算表的一定要進行溫度修正計算,只有這樣,才能保證石油產(chǎn)品貿(mào)易中的密度計量的準確性,維護貿(mào)易雙方的合法權(quán)益。
3對毛細常數(shù)的修正
在檢定玻璃浮計工作中發(fā)現(xiàn)這樣的情況:有些人認為檢定石油密度計時,在酒精水溶液這一段,毛細常數(shù)影響量不大,可以不做毛細常數(shù)修正。但事實上并不盡然。筆者做了統(tǒng)計計算,發(fā)現(xiàn)在不同范圍,毛細常數(shù)修正影響量是不一致的。二等石油密度計和工作用石油密度計的毛細常數(shù)修正影響量也是不一致的。檢定工作中一定要加以重視。
毛細現(xiàn)象是將玻璃浮計浸入液體中時,與其液面接觸處液體表層發(fā)生某種彎曲,環(huán)繞著浮計干管周圍形成液體上升現(xiàn)象,這是由于存在于液體中的表面壓力和表面張力的作用。不同液體,毛細作用常數(shù)是不一樣的。當同一玻璃浮計浸沒于相同密度但毛細作用常數(shù)不同的兩種液體中,浮計讀數(shù)是不一樣的。因此。在檢定工作中,進行毛細常數(shù)修正是基于檢定用液與實際使用溶液不一致的原因,將玻璃浮計修正到實際使用液。對于石油密度計而言,在(0.81~0.95)g/cm3這一段,檢定時是用酒精水溶液,而實際使用時是在石油產(chǎn)品混合液中,因此,要將毛細常數(shù)修正到石油產(chǎn)品混合液,在(0.96~1.01)g/m3這一段,檢定時是用硫酸氫乙酯溶液,而實際使用的是石油產(chǎn)品混合液,因此也要將毛細常數(shù)修正到石油產(chǎn)品混合液中。
4結(jié)束語
總之,密度是原油的一項最基本而重要的性質(zhì)參數(shù),與各類油品的計量、管輸、貿(mào)易結(jié)算均有重要的聯(lián)系,因而無論從技術(shù)還是從經(jīng)濟方面來看,對油品的密度測量方法進行探討是十分有必要的。
參考文獻
1 孫建紅、楊璐.諧振式燃油密度測量系統(tǒng)中振動筒的頻率特性分析[J].南京理工大學學報(自然科學版),2008(01)
2 劉煒松.原油水分和密度測定誤差分析[J].遼寧化工,2010(05)
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