汽车耗油流量计;油耗计算仪;车载流量计;

汽车耗油流量计;油耗计算仪;车载流量计;

椭圆齿轮流量计可选用机械显示表头和电子显示表头两种计数机构，广泛应用于各工业领域的液体流量控制，适用于各种类型的液体测量，如原油、柴油、汽油等，具有量程大，精度高，使用和维修方便等特点，选用不同的制造材料，可满足石油、化工、医药、食品、冶金、电力、交通等各领域的液体流量计量。

工作原理

椭圆齿轮流量计是由计量箱和装在计量箱内的一对椭圆齿轮，与上下盖板构成一个密封的初月形空腔（由于齿轮的转动，所以不是优良密封的）作为一次排量的计算单位。当被测液体经管道进入流量计时，由于进出口处产生的压力差推动一对齿轮连续旋转，不断地把经初月形空腔计量后的液体输送到出口处，椭圆齿轮的转数与每次排量四倍的乘积即为被测液体流量的总量。

技术参数

1）基本误差：±0.5％，±0.2％

2）被测液体粘度：2～200mpa.s，可定制高粘度

3）被测液体温度：-20～+80℃，可定制高温

4）*大工作压力：铸铁、不锈钢1.6Mpa；铸钢2.5Mpa，6.4Mpa，可定制高压

5）材质：铸铁、铸钢、不锈钢

6）信号输出（远传型、智能数显型）：

a、供电：24Vdc

b、脉冲，4-20mA

7）防爆（可选）

8）保温夹套（可选）

测量范围

外形尺寸（单位：mm）

1.铸铁型、铸铁高粘型、铸铁高温型、铸铁变形型

2.铸钢型、铸钢高粘型、铸钢高温型

注：铸铁、铸钢高温型椭圆齿轮流量计外形尺寸：DN15~DN25，A、B尺寸按上表数据加160mm热延伸管：DN40~DN80，A、B尺寸按上表尺寸加300mm热延伸管，其余尺寸同上表相应尺寸。

3.不锈钢型

安装注意：

1.流量计可水平安装或垂直安装，但椭圆齿轮轴应安装成水平位置。

2.流量计本体材料有铸铁（普通型，主要用于油类介质测量），不锈钢（防腐型）。

3.为防止被测介质中杂物卡死流量计，必须在表前安装过滤器配套使用。

加油站储油地罐容积表修正的必要性和修正方法：

加油站通常采用的是地埋卧式椭圆形油罐, 储油罐罐身是圆柱体, 两端是球冠。储油罐的容积由圆柱体体积和球冠体体积组成。根据圆柱体体积和球冠体体积公式可以得知, 计算油罐容积值的参数的有圆柱体部分的长半径、短半径、高度、球冠体部分的封头高度和长度, 由于营业性加油站只能采集到竖直径 (短半径) , 封头高度和长度无法采集, 所以导致地罐容积标定过程中存在一定困难, 标定方法与标定设备的选择决定了地罐容积误差率及其稳定性。检测地罐容积表的方法一般有内测法、标准容器具检测法和流量计检测法三种, 上述三种方法受检测设备、检测流程控制以及检测环境因素影响, 检测的容积表误差一般能保持在±5‰以内, 与±2‰的行业标准要求有一定差距, 为进一步提升精细化管理水平, 有必要对地罐容积表进行人工修正。

1 问题提出

1.1 问题一:容积表精度无法满足工作需要

储油地罐的容积表标定, 无论是JJG 266-1996卧式金属罐检定规程中的内测法, 还是标准容器检测法、流量计检测法, 理论上是在综合考虑无变位和发生纵向倾斜和横向偏转等变化情况下建立数学模型的方法获得容积表。检测的容积表误差一般能保持在±5‰以内, 与±2‰的行业标准要求有一定差距。

1.2 问题二:常规性容积表检定方法工作量较大

标准容积检测法需要采购专业的检定容器和培训专业的检定人员, 对环境温度、检测人员专业水平有较多的限制要求, 检测时*少需要两人完成作业, 检测时间较长, 以30方储油地罐为例, 不间断作业时间在6 h左右。流量计检测法也同样需要专业的设备仪器、专业人员, 工作量同样较大。

2 问题分析

2.1 形成“问题一”的主要原因

2.1.1 标准容器检测法

受检测方法规定, 一是需要计量员进行多次液面高度的测量, 计量员的人工误差带入了检定后容积表误差;二是标准罐多次向储油地罐卸入油样时, 外界环境温把控、卸油阀与进油阀的开启与关闭、卸油阀与卸油口连接管线内的余油是否完全进入所标定储油地罐等环节均存在一定的误操作风险。

                         图1 修正前容积表差值拆线图

从图1可以看出从1 260 mm开始, 此罐的容积表呈不规则状态, 1 760 mm处的误差超过20 L。

2.1.2 流量计检测法

与“标准容器检测法”相比较, 该方法虽然测量液面高度环节由液位议和电脑程序代替, 表面看精度提升, 其实在液位仪提取油高的过程中, 液面处于波动状态, 未达到“液面稳定”的一般要求, 虽然该方法对读取的油高进行去*大化误差进行了考虑, 但从检定的容积效果来看, 效果不佳;再有, 油罐车在向储油地罐内不间断注入油样时, 注油管线压力的变化是否会影响到流量计的精度有待进一步考证, 从实际检验的效果来看, 容积表的误差还是较大。

图2中:在1 300 mm处, 容积表误差较大, 一般情况下是不可能发生的。

2.2 形成“问题二”的主要原因

一是受检测方法所需的专业设备和专业人员限制;二是国家规定计量用卧式罐的检定周期*长不超过4年;三是所有的检测方法均需要将储油地罐内的油品进行清罐抽空, 加油站需要短时间停业。

                            图2 容积表差值拆线图

3 解决问题的方法

3.1 符号说明

在没有标明情况下, 高度单位默认为毫米 (mm) , 体积单位默认为升 (L) 。

h——油面高度测量值;

t——油品的油温;

VCF——油品的体积修正系数;

Vt——油品在温度t度时的体积;

V₂₀——油品在温度20度时的体积;

EV——加油机检定误差。

3.2 所需数据

本方法的理论是同一时间节点内:

加油机出量V20+加油机误差V20=油罐出量V20

加油机出量V20=加油机出Vt×VCF

加油机误差V20=加油机出量V20×加油机检定误差EV

油罐出量V20=地罐在加油机出油前的罐内V20-地罐在加油机出油后的罐内V20

3.3 数据采集的方法

目前, 大部分加油站均有集液位仪、交换机、工控机等设备一体的加油站管理系统, 系统中均设计了自动采集油高、油温、体积、加油机付出量等数据和自动汇总计量保管账的功能, 取数比较便利, 无需人工进行取数。

3.4 数据模型的建立

该方法操作简便, 只需要设计简单的EXCEl工作簿, 根据理论公式“加油机出量V20+加油机误差V20=油罐出量V20”三项数进行比较分析, 通过调整油罐出量V20的数据, 使等式成立或无限接近即可。

因“油罐出量V20=地罐在加油机出油前的罐内V20-地罐在加油机出油后的罐内V20”中:

地罐在加油机出油前的罐内V20=地罐在加油机出油前的罐内Vt×VCF

地罐在加油机出油后的罐内V20=地罐在加油机出油后的罐内Vt×VCF

所以, 要对罐内Vt进行调整, 即对油罐在某一高度时的罐容进行人工修正。

3.5 修正方法的程序化设置

虽然方法简单, 但修正方法所需的数据信息量较大, 为了减轻数据计算和避免误差扩大化, 可通过以Excel为平台, 用VBA程序设计一键式小软件, 充分发挥Excel易操作、简单明了的优点, 将数据分析和调整模板程序化, 只要通过简单的“复制、粘贴”+自动化一键运算, 即可完成修正。

                           图3 容积表差值拆线图

在程序化设计中, 根据曲线拟合原理, 引入Excel中XY散点图表的趋势线, 通过检测R平值的变化, 来辨识修正后的容积误差是否提高。如上图所示, 原容积表趋势线的R平方值为0.993 722, 修正后修正容积的趋势线的R平方值为0.999 999, 已无限接近于1, 说明修正容积与实际数据之间已无限接近, 精度得到提高。

(散点图又称散点分布图, 是以一个变量为横坐标, 另一变量为纵坐标, 利用散点 (坐标点) 的分布形态反映变量统计关系的一种图形。特点是能直观表现出影响因素和预测对象之间的总体关系趋势。优点是能通过直观醒目的图形方式反映变量间关系的变化形态, 以便决定用何种数学表达方式来模拟变量之间的关系。本文中采用拟合模型公式y=f (x, c) 用来反映量x与y之间的依赖关系, 即在一定意义下"*佳"地逼近或拟合已知数据。

R平方值:是取值范围为0到1的数值, 它表示趋势线的估计值与对应的实际数据之间的拟合程度。当趋势线的R平方值等于1或接近1时, 其可靠性*高, 也称为决定系数。)

通过XY散点图表的趋势线公式:

将油 (从10 mm至油罐竖直径) 依次带入上面的公式, 求出液面高度为h时的油罐容积。如表1。

表1 卧式金属罐容量表    

3.6 新问题的解决方法

3.6.1 加油机的误差

加油机的误差范围为±3‰, 且每半年由国家质检部分强制检定一次, 流速比较稳定, 重复性误差较小, 在进行数据分析时, 可以将质检部分强制检定的加油机付油误差因素进行考虑。

3.6.2 油温的变化

目前, 加油站的储油地罐一般为地埋式双层油罐, 在地面1 m以下, 在未进油的一断时间内, 罐内油品的温度相对稳定。

3.6.3 地罐的倾斜度

加油站的地罐在加油站建设中, 均进行了沉降试验, 投运后在一段时间内发生倾斜的概率较小;即便发生了倾斜, 本方法中的数据是在地罐运行状态下采集, 可不于考虑地罐的倾斜问题。

3.6.4 油高液面稳定性

由于加油站储油罐埋于地面以下, 且加油站内的场地均按规范设计标准厚度进行混凝土浇筑, 过往车辆对油高的影响较小。

3.6.5 采集数据的误差控制

对采集的数据进行初步的分析, 当数据量足够大时, 某一段油高有多数数据时, 可采取纵向比较的方法, 剔除较大误差。

3.6.6 液位仪示值油高与手工油高误差

应建立定期比对液位仪示值油高与手工油高误差的机制, 并将两者误差控制在±2 mm以内。

3.7 优缺点评价

3.7.1 优点

一是通过对内测法、标罐检定法、流量计检定法检定后容积表, 进行进一步的修正, 精度大幅度提升;

二是以Excel为平台, 对复杂运算的程序化设计, 操作简单, 易学易会;

三是不用采购新的设备和仪器, 具有普遍性和可推广性, 已推广甘肃省内加油站管理单位。只要给的数据足够, 实际, 精确, 并且储油罐的实际模型是合理的, 则得到的这个模型具有很强的实际意义。

3.7.2 缺点

目前, 该方法是以Excel为平台, 受VBA开发功能限制, 一键化操作方面存在可提升的空间, 数据采集后需要人工对数据进行复制、分析, 未引入大数据分析和自动处理。若按此方法开发成软件, 集成于加油站管理系统, 实现数据自动采集、自动分析、自动修正, 有比较大的商业价值。

4 结束语

加油机出量修正法是通过分析储油地罐实际出量 (油高在下降过程中容积表的变化量) 与加油机实际出量之间的误差, 通过修正容积表的方法, 达到降低该误差的目的, 从而提高储油地罐容积表的精度。本文中所述的“加油机出量修正法”并不是对内测法、标准容器检测法、流量计检测法的全面否定, 而在建立在上述任意方法之上, 对上述方法所检定出的罐容表进行有数据支撑的修正, 是对上述方法的进一步改进。

对于本文中所述方法, 首先通过XY散点图表趋势线中的R平方值无限接近于1的实际, 说明油面高度与储油量的关系是比较合理和可行的;修正的地罐容积表, 经在加油站实验, 油罐出量V20和加油机出量V20 (考虑加油机误差) 基本保持在10～20 L左右, 相对误差在±1‰左右。其次, 采用精度为±1.5‰苏州华陆仪器仪表有限公司生产的高精度流量计和精度为±0.5‰的2000 L、1 000 L、500 L、100 L的标准容积, 对修正后的地罐容积进行了验证, 30 000 L (30方) 油罐的误差在30升以内, 误差率在±1‰以内。同时, 自2014年以来, 用该方法对甘肃省加油站的3 000多具储油罐进行了修正, 除了很少部分老式油罐 (槽车罐) 和倾斜严重 (罐区明显塌陷或手工油高和液位仪油高高低液位误差不稳定) 的油罐外, 大部分油罐的容积精度得到提升。在与运输方进行地罐交接中, 现场卸油损溢率明显降低, 得到运输方的认可。