液化石油气储罐伺服液位计计量误差分析

我国石油液化气大多采用金属球罐储存，由于液化气的特殊性，决定了液化气只能储存在承压密闭的球罐内，因此在液化气计量时不能人工检尺和检温，只能依靠安装在金属球罐上的液位计和温度计作为检尺计量的依据。 而液位计和球罐相比，液位计易受环境温度的影响，使得球罐内液化气的温度和液位计内液化气的温度差别很大。 因为液体的密度随温度的变化而变化，因此罐内密度和液位计内液化气的密度不一样，引起液位计实际测量值与罐内液位有偏差， 从而造成计量误差。本文以伺服液位计为例分析一下液化气球罐计量误差的原因。

一、伺服液位计简介

1.伺服液位计的工作原理

浮子由一根强度和柔性很高的钢丝挂于测量鼓上。在液面没有变化时，浮子平衡在液面上，浮子所受到的向上的拉力，即钢丝上的张力等于浮子的重力减去它所受的浮力，钢丝上的张力通过杠杆滑轮直接传到高准确度的力传感器上， 该力被设定到伺服机构的控制器中，当液位下降时浮子失去向上浮力，则测力传感器所测到的张力增加。 该力与伺服传感器预先设定值进行比较，使伺服马达带动测量股放下钢丝， 浮子去跟踪液位，直到浮子所受的拉力等于传感器设定值。 当液位上升时，过程正好相反。

2.液位计的安装（见图1）

3.球罐外设液位计工作原理

从图1可看出伺服液位计设在球罐外侧， 液位计的浮球放在竖直DN300不锈钢管内，浮球由一牵引钢丝连接测量装置。 在液位计钢筒上下两端有两根DN50的不锈钢管与球罐连通，形成连通器。 当球罐内液化气处于平衡状态时，液化气罐内的液位就和液位计内液化气的液位相同，这时伺服液位计测得的液位就是罐内液化气的液位，以此作为液化气计量的依据。

二、计量误差分析

由图1可知，根据连通器的原理，当液位计内液体和罐内液体达到平衡状态时， 液位计和罐两边压强应液化石油气储罐伺服液位计计量误差分析相等。设液化气罐内液体压强为p1、液高为h1、密度为ρ1；液位计内液体压强为p2、液高为h2、密度为ρ2。根据连通器的原理应有p1=p2，据此可得到平衡公式：

当ρ1＝ρ2时， 则有h2=h1，设液化气罐内温度为t1，液位计内温度为t2。

如图1所示，理论上，竖直管内的液面应与罐内液面处于同一水平面，但在实际测量时，受两边液体密度的影响两边液面会有差别。由于储罐容积和竖直管容积相差悬殊，在储液很多时，储罐内的温度变化不如竖直管内温度变化显著。由于液体受热膨胀，其密度会变小，相反，液体受冷时其体积缩小，密度会变大。 也就是说，如果储罐内液体的温度和竖直管内液体的温度不同，其密度就不同。