1前言

液化石油氣是一種非常重要的能源，具有非常廣泛的應用范圍，為人們工作和生活的順利進行提供了能源保障。由于其具有氣體的特殊性，當前主要采用金屬球罐進行存儲，而且在其存儲過程中球罐還要保持一定的壓力，這就給液化石油氣球罐的準確計量帶來了不小的難度。為了維持球罐內的壓力，球罐就要處于穩(wěn)定的密閉狀態(tài)，因此，傳統(tǒng)的人工檢尺和檢溫測量方式也就無法對球罐內的液化石油氣儲量進行準確的測量，只能通過在金屬球罐上設置磁翻板液位計和溫度計進行測量。但是在液位計實際的工作過程中，其會受到環(huán)境溫度的嚴重影響，這就會導致液位計內液化氣的溫度與球罐內液化氣的溫度之間存在較大的差距。因為液體的密度隨溫度的變化而變化，因此罐內密度和液位計內液化氣的密度不一樣，引起液位計實際測量值與罐內液位有偏差，從而造成計量誤差，這就不利于對球罐內的液化石油氣進行科學合理的管理。因此，需要對液位計的計量誤差進行科學合理的分析研究，進而為合理制定改善措施提供資料支持，從而降低液化石油氣伺服液位計的計量誤差，提高其測量精度。

2伺服液位計與球罐液位計的工作原理

2.1伺服液位計的工作原理

伺服液位計是由接線端子部分、電子部分、磁鼓室、測量鋼絲以及浮子等部分組成。其中，浮子通過鋼絲與測量鼓進行有效的連接，由于浮子的工作環(huán)境非常惡劣，為了確保連接的穩(wěn)定性，所采用的連接鋼絲要具有較高的強度和良好的柔性。當球罐內液化石油氣的液面保持不變時，浮子處于受力平衡的狀態(tài)而漂浮在液面上，也就是說浮子受到向上的拉力，即鋼絲內的張力等于浮子重力減去其所受到的浮力。鋼絲內的張力通過一定的杠桿滑輪組合進一步傳遞到高精度的張力傳感器上，傳感器所測得的張力大小就被設定到伺服機構的控制器中作為液面變化的參考。當球罐內的液化石油氣液面下降后，浮子所受到的浮力就會減小，隨之鋼絲上的張力就會增加，傳感器就能測得鋼絲中的張力變化。伺服液位計通過將所測得的鋼絲張力與液面靜止的設定值進行比較，就能促使伺服馬達啟動并帶動測量鼓運行，進而能夠將鋼絲放下，浮子就會逐漸下降，直至其所受到的拉力等于伺服傳感器中的設定值。當液位上升時，過程正好相反。

2.2球罐外設液位計的工作原理

由于液化石油氣在儲存過程中需要保持一定的壓力，所以儲存球罐需要保持密閉狀態(tài)，因此，伺服液位計只能設置在球罐外側。液位計中的浮球位于DN300的豎直不銹鋼管內，并通過一根強度和柔性很高的鋼絲連接到測量裝置上。在液位計鋼筒的上下兩端有兩根DN50的不銹鋼管與球罐進行有效的連通，這就構成了一個連通器的結構，進而確保不銹鋼管內的液位與球罐內的液化石油氣液位始終保持相同。當球罐內的液化石油氣處于平衡狀態(tài)時，球罐內的液位就和液位計內的液化石油氣液位相同，這時伺服液位計測得的液位就是罐內液化氣的液位，以此作為液化氣計量的依據(jù)。

3伺服液位計計量誤差分析

根據(jù)球罐形成的連通器原理可知，當液位計內的液化石油氣液位與球罐內保持一致時，兩者所形成的壓強也相同。假設磁翻板液位計內的液化石油氣密度為ρ1，液位高度為h1，液化石油氣在液位計內形成的壓強P1=ρ1gh1，假設球罐內的液化石油氣密度為ρ2，液位高度為h2，那么其在球罐內所形成的壓強為P2=ρ2gh2。由于球罐和液位計構成了連通器，那么其平衡公式為：ρ1gh1=ρ2gh2。當ρ1和ρ2相同時，液位計內的高度h1也就等于球罐內的液體高度h2。但是在實際的測量過程中，液位計內的液化石油氣密度與球罐內的并不相同，存在一定的差異。由于球罐容積遠大于液位計垂直管的容積，當球罐內儲存了較多的液化石油氣時，球罐內的溫度變化遠小于垂直管，并且球罐內的液化石油氣體積還會隨著溫度的升高而發(fā)生一定程度的膨脹，進而導致球罐內的液化石油氣密度ρ1發(fā)生較大的變化，與垂直管內的液化石油氣密度ρ1之間就出現(xiàn)較大的差距，反之當環(huán)境溫度較低時，球罐內的液化石油氣體積將會發(fā)生一定程度的縮小，這就會導致其密度升高。因此，當垂直管與球罐中的液化石油氣在溫度上存在較大的差異，就會導致兩者的密度不同，則垂直管所測得的液位高度與球罐內的液位高度不同。

在冬季環(huán)境氣溫較低時，液位計垂直管內的液化石油氣體積較小，極易受到環(huán)境溫度的影響，而變得與環(huán)境溫度相同，因為球罐內的液化石油氣體積較大所受到的影響相對較小，其溫度會逐漸趨近環(huán)境溫度。一般情況下，冬季時期球罐液化石油氣的溫度要高于液位計垂直管內的液化石油氣溫度，這就導致球罐內的液化石油氣密度低于液位計垂直管內的液化石油氣密度；而在環(huán)境溫度較高的夏季這種情況剛好相反，由于球罐內液化石油氣的溫度要低于液位計垂直管內的液化石油氣溫度，進而導致球罐內的液化石油氣密度高于磁翻板液位計垂直管內的液化石油氣密度。根據(jù)球罐與液位計垂直管之間的連通器原理可以知道，當環(huán)境溫度較低，液位計讀數(shù)就偏小，即h1＜h2；當環(huán)境溫度較高時，液位計讀數(shù)就偏大，即h1＞h2。

4伺服液位計計量誤差的實例分析

球罐液位計的垂直管直徑一般小于10cm，而球罐的直徑一般為幾米，甚至十幾米，由于連通器中的垂直管和球罐尺寸差距懸殊，這就導致兩者在相同的溫度和光照環(huán)境中所發(fā)生的變化并不相同，進而造成測量誤差的出現(xiàn)。由于球罐與液位計在材質上幾乎相同，以此在熱傳導原理的作用下，受熱面積成為對液體溫度產生影響的主要因素，因此可以通過對二者液體產生的能量大小，對受熱面積進行計算，即：

S管為液位計內液化石油氣的管壁面積。對于容積為1000m3球罐而言，其直徑大約為12.3m，液位計垂直管直徑按照10cm計算，當球罐內存儲了一半容積的液化石油氣時，將數(shù)據(jù)帶入上式可得：

根據(jù)上面的計算可以看出，當球罐內的液化石油氣與液位計垂直管內的液化石油氣在溫度上存在一定的差異時，兩者的受熱量之間就會存在500倍的巨大差距。通過對液化石油氣的密度進行計算，在周圍環(huán)境的影響下，當兩者之間的溫差為10℃時，對于容積為1000m3的球罐而言，所造成的體積誤差可達10t，這就給球罐的體積讀數(shù)造成嚴重的影響。

5結語

液化石油氣儲罐的伺服液位計計量誤差受到環(huán)境的嚴重影響。當環(huán)境溫度較高時，液位計所測得的高度將大于球罐內的液化石油氣高度，反之則低于球罐內的液化石油氣高度，并且其計量誤差會隨著溫度的升高而增加。