时间：2015-12-20 23:34:07 所属分类：天然气工业 浏览量:
摘 要：以国家标准GB/T1885-1998《石油计量表》中体积修正系数表的数据为参考，通过合理的数学模型和逻辑演算，探索自动计算石油产品体积修正系数的实现方法。使用数据分析回归工具，求出体积修正系数值的直接计算公式。 关键词：石油计量; 标准密度; 体积修
摘 要：以国家标准GB/T1885-1998《石油计量表》中体积修正系数表的数据为参考，通过合理的数学模型和逻辑演算，探索自动计算石油产品体积修正系数的实现方法。使用数据分析回归工具，求出体积修正系数值的直接计算公式。
关键词：石油计量; 标准密度; 体积修正系数; 数据回归
19世纪末20世纪初，由于贸易上的需要，美国建立了一个石油计量的基准条件。在当时，人们只是把体积随温度的变化定义为一种简单的线性关系。我国对原油和石油产品的计量，在1998年以前也是这样定义的，见参考旧国家标准GB/T 1985-80中的技术内容。
直到1980年，美国石油学会(American Petroleum Institute，API)、英国石油学会(Institute of Petroleum，IP)和美国材料与试验协会（American Society for Testing and Materials，ASTM）合作开发了石油计量表，明确指出石油产品各个类别在基准温度下其膨胀系数与基准温度下的密度之间存在的数学关系，并制订形成API Standard 2540、IP 200、ASTM-D1250系列标准。该系列标准采用15℃和60℉作为标准温度，对不同类型石油计量表数据产生的计算方法进行规定。后来，这些标准得到国际标准ISO-91/1的支持。世界上由于有些国家采用20℃作为石油计量的标准温度，为了满足这一需求，英国石油协会（IP）于1980年10月提出了以20℃作为标准温度生成标准密度和体积修正系数的程序算法，通过该程序生成标准温度20℃的石油计量表，为石油计量提供一种无表计算的方法。后来，国际标准组织采纳通过了该算法，发布了ISO-91/2标准。在2004年， API Standard 2540、IP 200、ASTM-D1250系列标准重新修订，增加了标准温度20℃的计量表。
我国现行标准GB/T1885-1998《石油计量表》首次发布于1980年4月，1983年12月修订，1991年复审确认。该标准引用国际标准ISO-91/1石油计量表第一部分（以15℃和60℉为标准温度的表），采用20℃作为标准温度，主要包括标准密度表和体积修正系数表两部分，按照原油、石油产品和润滑油分别建表，各数据表如下：表59A—原油标准密度表；表59B—产品标准密度表；表59D—润滑油标准密度表；表60A—原油体积修正系数表；60B—产品体积修正系数表；60D—润滑油体积修正系数表。此外，该标准还提供了15℃和20℃密度换算等其它计量单位换算的E表系列。
《石油计量表》是石油计量过程中的重要依据，计量人员根据油品的视密度、试验温度、计量温度，通过查表的方式，计算出石油的标准密度和体积修正系数（Volume Correction Factor，以下简称VCF），从而完成石油的体积计量和质量计量。
四、正文
1.石油贸易交接计量
按照国内石油交接惯例，大批量的石油贸易按质量计量方式进行交接，而像加油站等小批量的贸易则以体积计量方式进行交接。两种共存的计量方式需要相互进行换算，GB/T1885-1998提供了由体积计算商业质量的公式（公式1）。
2.VCF数学模型
石油受温度影响发生体积变化，在石油计量中需要确定一个参考温度作为计量的基准温度。我国采用20℃作为标准温度，20℃下的体积为标准体积，VCF是石油在20℃下的体积与其在非标准温度下的体积之比（公式2）。
按照各种类型石油和标准密度分段，标准ISO-91/1中提供了体积膨胀系数中各参数K0、K1、A的经验值，如表1所示。由表1中的K0、K1、A各参数的值和公式4，可求得石油的体积膨胀系数，然后根据公式3便可计算出标准温度为15℃时，石油在不同计量温度下的值。
表1 体积膨胀系数 中各参数K0、K1、A的值
石油类型
密度范围(15℃) Kg/m3
K0
K1
A
原油
610.6-1163.5
613.9723
0
0
汽油
610.6-770.3
346.4228
0.4388
0
过渡区
770.3-787.5
2680.321
0
-0.00336312
航煤
787.5-838.3
594.5418
0
0
柴油, 燃油
838.3-1163.5
186.9696
0.4862
0
润滑油
800.9-1163.5
0
0.6278
0
3. 自动计算方法
实现自动计算是石油计量信息化、自动化应用的前提，石油现场智能仪表要实现石油体积和质量测量，首先必须实现值的自动计算。自动计算过程由于涉及复杂的数学运算，往往不能由人工完成，需要借助计算机软件技术或数据分析工具才能实现。自动计算主要应用于计算机系统、现场测控仪表和PLC控制系统中，实现方法有三种，分别是数据库查询法、迭代法和公式法。
3.1数据库查询法
数据库查询法是将《石油计量表》中大量基础数据录入数据库或硬件存储芯片中，利用软件技术对数据库进行查询，并运用插值算法，计算方法与人工查表计算相同。
3.2迭代法
迭代法最早由英国石油协会（IP）于1980年10月发布，它根据标准温度为15℃时的标准算法（公式3），提出以标准温度为20℃的的计算方法。从我国现行标准GB/T1885-1998附录B石油计量表计算流程简图中的描述可以看出，《石油计量表》采用了迭代法建立数据表。
以15℃为标准温度时，作为计量温度为20℃时的视密度，建立方程（方程1）
（方程1）
由公式3与方程1,得到
3.3公式法
公式法就根据计算公式和已知的和对进行直接计算。ISO-91/1标准中采用标准温度为60℉时，其计算模型与公式3和公式4相同，只是体积膨胀系数中各参数K0、K1、A的值与标准温度为15℃的计算模型中的参数取值不同。那么，采用20℃作为标准温度时，同样可以采用该计算模型，只要给出体积膨胀系数中合适的K0、K1、A值，便可得到的计算公式，记为
表3 三种自动计算方法对比
实现方法
计量精度
实现难度
文件大小
执行效率
占用资源
嵌入应用
数据库查询法
好
难
大
低
大
不方便
迭代法
好
一般
中等
一般
中等
一般
公式法
好
易
小
高
小
方便
相对于现场控制仪表，计算机运算和存储能力具有明显优势，适合采用数据库查询法。由于该方法采用了与人工查表相同的算法，保证系统计算结果与人工查表计算结果完成一致。但是，《石油计量表》中表数据庞大，人工录入大量数据时稍有差错可能导致计算结果产生极大误差。所以，源数据录入后需要经过严格的反复审查才能投入应用，确保计算结果的准确度。
单片机适合采用迭代法实现计算。由于迭代法实现的技术细节公开度不足，国内应用于石油计量控制的仪表通常采用数据库查询法，将整个表数据作为基础数据写入硬件扩展存储单元中，由硬件上的程序对数据区寻址查询计算值。由于大多数现场控制仪表采用单片机技术，单片机硬件性能比较低，数据库查询
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