CN102032847A - 带液罐底边部标高测量方法和罐底容量检定方法 - Google Patents

Abstract

用于外浮顶立式金属罐的带液罐底边部标高测量方法，包括在金属罐的浮顶以上的圈板中确定基础圈板，围绕该基础圈板的圆周均匀间隔地设置多个测量点；利用水准仪确定水准平面；在每个测量点，沿垂直于水准平面的方向将罐底边部标高尺插入浮顶的边缘与金属罐内壁之间的间隙直至该罐底边部标高尺的底端接触罐底边部，罐底边部标高尺的顶端高于水准平面；获得每个测量点处的罐底边部标高测量值。一种罐底容量检定方法，包括：罐底边部标高测量和罐底标高测量，根据获得的罐底边部标高测量值和罐底标高测量值计算罐底的容量，利用本发明的带液罐底边部标高测量方法进行罐底边部标高测量。由于能够直接获得罐底边部标高测量值，从而检测精度更高。

Description

带液罐底边部标高测量方法和罐底容量检定方法

技术领域

本发明涉及大型金属罐的检定领域，更具体地说，涉及一种用于外浮顶立式金属罐的带液罐底边部标高测量方法和罐底容量检定方法。

背景技术

立式金属罐是国际间石油化工产品贸易结算的主要计量器具，也是国内石油、液体石油产品以及其他液体货物的贸易结算、收发交接的重要计量器具和储存设备。经检定合格后的立式金属罐方可作为计量器具用于贸易结算、收发交接。因而，在石油化工领域中，立式金属罐的检定工作非常重要。

外浮顶立式金属罐是立式金属罐中的一种。按照国家计量检定规程JJG168-2005的要求，立式金属罐检定周期为：首次检定一般不超过二年，后续检定一般不超过四年。若罐体发生严重变形、大修后或检定结果受到怀疑时，须按照首次检定的要求进行检定。

但是，对外浮顶立式金属罐的检定，通常需要在将金属罐内的液体完全清空的条件下进行，也就是说，处于检定状态的金属罐必须停用。由于外浮顶立式金属罐属于大型计量罐，不但清空过程需要花费很大的人力、物力和财力，而且金属罐的停用也严重影响企业的正常生产经营。因此，需要一种能够实现带液检定外浮顶立式金属罐的解决方案，即不需要清空外浮顶立式金属罐就能够对该外浮顶立式金属罐进行检定的技术方案。

CN1664498A提供了一种外浮顶立式金属罐带液计量检定方法，该金属罐带液计量检定方法包括对金属罐检定的多个方面，如对基圆圆周、圈板的板高、板厚、圈罐体倾斜度、罐底边部标高、罐底标高、罐内附件等的检测。

在影响金属罐容积计量的因素中，罐底容量的影响程度比较大。这是因为：在金属罐容纳有油品或液体的情况下，金属罐内容纳的油品或液体会对罐底施加较大的压力。而在该压力的作用下，支撑罐底的地基有可能会出现变形，即与金属罐刚建成时相比会略有沉降。对于构建在土质相对松软的地区的金属罐来说，地基的变形尤为明显。因此，会造成金属罐罐底出现凹凸不平的现象，使罐底容量产生变化。

由于罐底容量的变化对于金属罐的计量影响较大，因此对罐底容量的检定显得尤为重要。

在CN1664498A提供的用于外浮顶立式金属罐带液计量检定方法中，对外浮顶立式金属罐的罐底的检定包括：罐底边部标高测量：在罐体外部绕一圈板圆周均匀布置若干测量点。首先在与罐顶计量检测台对应的罐底附近建立第1测量点，其他测量点按逆时针方向依次标记为第2、3、......、N测量点。利用水准仪和标高尺，建立多个关联测量点对所有测量点进行标高测量，最后将所有测量点的标高换算到第1测量点对应水平上的标高，利用上、下标靶的相关测量将边部标高换算到罐内罐底标高测量时的测量水平面上；以及

罐底标高测量：当浮顶完全起浮后，在罐壁四周建立3-4个测量点，将水准仪架在测量点处并调平，用起重滑轮将浮顶立柱拔出，然后用专用标高尺分别通过每根浮顶支柱处测量出该点罐底标高。

其中对外浮顶立式金属罐的罐底边部标高测量方法的理论基础为：罐底边部(即金属罐内罐底与基圆圈板相邻的边缘部位)与罐体外部的测量点仅由罐体壁隔开，因而理论上认为罐体外部测量点与罐体内的罐底边部处于同一水平面上。

然而，实际上，罐体内部与罐体外部的受力状态差别较大，在带液状态下罐体内部承受巨大的压力，而罐体外部则处于自然状态下，而且罐底还存在变形。因此，这些因素都使得罐体外部的测量点与罐底内的罐底边部不是处于同一水平面上。

由此可知，CN1664498A提供的带液计量检定方法中对罐底边部标高测量至少存在如下缺陷：在对罐底边部标高测量中，是在罐体外部进行测量，然后将外部测得的数据换算为罐内罐底边部的标高数据。由于罐底板外部边缘因罐体重压几乎都处于翘起状态，而且用在罐体外部测得数据需要几次转换成罐体内部的边部标高，因此测量的误差较大，而且对罐体外部检测是数据难以反映罐底边部的真实状态。

因而，需要一种能够具有更高精度的用于外浮顶立式金属罐的带液罐底边部标高测量方法以及罐底容量检定方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的外浮顶立式金属罐的罐底边部检测方法中测量精度不高的缺陷，而提供一种测量精度更高的带液罐底边部标高测量方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于外浮顶立式金属罐的带液罐底边部标高测量方法，该带液罐底边部标高测量方法包括如下步骤：在所述金属罐的浮顶以上的圈板中确定基础圈板，并围绕该基础圈板的圆周均匀间隔地设置多个测量点；利用水准仪确定水准平面；在每个测量点，沿垂直于所述水准平面的方向将罐底边部标高尺插入所述浮顶的边缘与所述金属罐内壁之间的间隙中直至该罐底边部标高尺的底端接触罐底边部，所述罐底边部标高尺的顶端高于所述水准平面；获得每个所述测量点处的罐底边部标高测量值。

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于外浮顶立式金属罐的罐底容量检定方法，该罐底容量检定方法包括：罐底边部标高测量和罐底标高测量，根据所述罐底边部标高测量和罐底标高测量获得的罐底边部标高测量值和罐底标高测量值计算罐底的容量，其中，所述罐底边部标高测量为利用本发明所提供的带液罐底边部标高测量方法进行。

按照本发明所提供的用于外浮顶立式金属罐的带液罐底边部标高测量方法以及包括该带液罐底边部标高测量方法的罐底容量检定方法，在按照本发明进行罐底边部标高测量中，在各测量点的位置对罐底边部的检测是通过使罐底边部标高尺穿过浮顶与金属罐罐壁的内表面之间的间隙而直接对罐底边部在各个测量点的数据进行检测，因而能够直接获得罐底边部在各个测量点的检测数据，从而比现有的外浮顶立式金属罐的带液罐底边部标高测量方法和罐底容量检定方法中的罐底边部标高测量的检测精度更高。

附图说明

图1为利用根据本发明的带液罐底边部标高测量方法对罐底边部进行检测的示意图；

图2为根据本发明的带液罐底边部标高测量方法中选择测量点的示意图；

图3为根据本发明的带液罐底边部标高测量方法中在一个测量点检测的罐底边部标高测量值的示意图；和

图4为根据几何测量法所选择的罐底测量点分布示意图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

本发明所提供的用于外浮顶立式金属罐的带液罐底边部标高测量方法包括如下步骤：

在所述金属罐1的浮顶2以上的圈板中确定基础圈板3，并围绕该基础圈板3的圆周均匀(间隔)地设置多个测量点；

利用水准仪4确定水准平面S，该水准平面S与所述金属罐1的中心轴线垂直；

在每个所述测量点，沿垂直于所述水准平面S的方向将罐底边部标高尺5插入所述浮顶2的边缘与所述金属罐1内壁之间的间隙中直至该罐底边部标高尺5的底端接触罐底边部，所述罐底边部标高尺5的顶端高于所述水准平面S；从而获得每个所述测量点处的罐底边部标高测量值。

外浮顶立式金属罐1为本领域普通技术人员所公知的外浮顶立式金属罐，通常可用于储存重质或轻质原油，汽油、煤油或柴油等轻质油品；在带液检测中，如果存储介质为原油、渣油等重质油品，则可以直接进行带液检测；而如果存储介质为轻质油品，则为了安全起见，通常用水将轻质油品置换后再进行在带液状态下的检测。

通常，外浮顶立式金属罐1包括圆柱形的罐体和在罐体内设置有多个浮顶立柱7以及在与罐体内壁保持接触的情况下沿所述浮顶立柱7能够上下移动的浮顶2。在由浮顶2、金属罐1的罐底9和金属罐1的内壁所限定的空间体积为油品实际储存的容积。

如图1所示，金属罐1的罐体包括多个圈板10，各个圈板10都围成圆柱形并依次固定连接在一起(如焊接)，从而构成整个罐体。

本发明所提供的带液罐底边部标高测量方法是在带液情况下进行的，也就是说，该罐底边部检测方法不需要将金属罐1内的液体(如各种油品)清空后进行，而是在该金属罐1内储存有液体的情况下就可以进行对罐底的检测。因此，不会影响企业正常的生产经营活动，从而能够避免由于对罐底(以及金属罐)的检测造成较大的经济损失。

按照本发明所提供的罐底边部检测方法，在检测时，检测人员站立在浮顶2上对罐底边部进行检测。

具体来说，由于站立在浮顶2上的操作人员能够看到或者接触到浮顶2以上的圈板，因此首先在所述金属罐1的浮顶2以上的圈板中确定基础圈板3，从而通过该基础圈板3确定测量点的位置，并围绕该基础圈板3的圆周均匀间隔地设置多个测量点(a₁、a₂、……a_n)。

在这里，基础圈板3的选择以便于操作人员操作为原则而进行选择。例如，基础圈板3为与浮顶2相接触的圈板，或者基础圈板3为与浮顶2相接触的圈板的上方相邻圈板。

关于多个测量点(a₁、a₂、……a_n)的选择可以按照本领域所公知的原则而确定，例如可以根据国家计量检定规程JJG168-2005中关于选择测量点的方法进行选择。通常，测量点(a₁、a₂、……a_n)的数目总数为偶数。在周长小于或等于100m时，相邻测量点的弧长不得超过3m，测量点数目总数最小不得少于12个；在周长大于100m时，相邻测量点的弧长不得超过4m，测量点数目总数不得少于36个。而且，多个测量点(a₁、a₂、……a_n)应沿圆周方向均匀分布。

例如，如图2所示，在确定了基础圈板3之后，沿基础圈板3的内壁均匀确定了24个测量点，以便于随后进行罐底边部标高测量。

水准平面S(如图1所示)的确定可以通过本领域技术人员所公知的方法进行(通常通过现有的水准仪来确定)。例如，可以根据国家计量检定规程JJG168-2005中确定水平水准平面的方法确定该水准平面S。

具体来说，在选取水准平面S时，将水准仪吸附在金属罐1的内壁上，从而将该水准仪调平，从而确定水准平面S，该水准平面S与所述金属罐1的中心轴线垂直，也就是说，该水准平面S与水平面相平行，并在随后的罐底边部检测中作为基准使用。

为了便于通过水准仪直接读取罐底边部标高尺5的测量值，该水准平面S设置为：在将罐底边部标高尺5的底端与罐底边部接触后，罐底边部标高尺5的顶端高于所述水准平面S。因此，能够通过水准仪直接读取位于一个测量点的罐底边部标高尺的测量值，从而直接获得在该测量点处的罐底边部标高的测量值。

为了更为精准地确定水准平面S，将水准仪4吸附于基础圈板3的内壁上，调水平后且便于操作后从而确定水准平面S。还可以在浮顶2的位于金属罐1中心的位置上设定中心测量点，并在该中心测量点上设置一个位于中心的水准仪4(如图1所示)，从而能够进一步提高所确定的水准平面S的精度。在这里所使用的水准仪4可以为本领域所公知的现有的水准仪4。

完成水准平面S的确定之后，分别在每个所述测量点(a₁、a₂、……a_n)，沿垂直于所述水准平面S的方向将罐底边部标高尺5插入所述浮顶2的边缘与所述金属罐1内壁之间的间隙中直至该罐底边部标高尺5的底端接触罐底边部6。

以一个测量点为例加以解释，如图1所示，罐底边部标高尺5穿过浮顶2的边缘和金属罐1的内壁之间的缝隙而进入浮顶2下方的空间中，直到罐底边部标高尺5的底端与罐底边部6相接触。罐底边部标高尺5的纵向方向与水准平面S相垂直，从而能够通过该罐底边部标高尺5确定罐底边部在该测量点处的测量值，即与水准平面S之间的距离。

如图3所示，在该测量点，罐底边部标高尺5的顶端高于所述水准平面S，而罐底边部标高尺5的测量起点为该标高尺5与罐底边部6相接触的位置，因此通过水准仪4直接读取的罐底边部标高尺5的测量值L1即为在该测量点处罐底边部标高测量值。也就是说，罐底边部标高尺5与水准平面S的交点与该罐底边部标高尺5的底端之间的距离L1为在该测量点处的罐底边部标高测量值。

由此能够获得罐底边部在每个所述测量点处的罐底边部标高测量值，进而完成了罐底边部的检测。

所述金属罐1还包括围绕该浮顶2边缘的密封圈10(通常由包括橡胶、塑料等弹性材料制成)。在将罐底边部标高尺5插入浮顶2的边缘和金属罐1的内壁之间的间隙时，如果密封圈10与金属罐1罐体内壁之间的压力较小，可以直接将罐底边部标高尺5插入浮顶2的边缘和金属罐1的内壁之间的间隙中并使该罐底边部标高尺5的底端直到罐底边部6。

而如果密封圈10与金属罐1罐体内壁之间的压力较大，为了避免对密封圈10造成损坏，优选地，在将罐底边部标高尺5插入所述浮顶2的边缘与所述金属罐1内壁之间的间隙之前，将所述密封圈10撑开以形成所述浮顶2的边缘与所述金属罐1内壁之间的间隙(例如，可以用木棒、竹棍等将密封圈10撑开以获得较大的间隙)。

由于本发明所提供的带液罐底边部标高测量方法是在带液状态下进行的，因此，当将罐底边部标高尺5的底端插到罐底边部6时，该罐底边部标高尺5的长度L1需要满足使该罐底边部标高尺5的顶端高于浮顶2，从而便于操作人员对该罐底边部标高尺5的顶端与水准平面S之间的距离进行测量。

因此，优选地，所述罐底边部标高尺5的长度不小于3米。进一步优选地，所述罐底边部标高尺的长度为3米至3.5米，从而能够适用于多种带液罐底边部检测以及罐底检定的工作场合。

以上对用于外浮顶立式金属罐的罐底容量检定方法中涉及的罐底边部标高测量所采用的罐底边部测量方法进行了详细地描述。另外，本发明还提供了一种用于外浮顶立式金属罐的罐底容量检定方法，该罐底容量检定方法包括：罐底边部标高测量和罐底标高测量，根据所述罐底边部标高测量和罐底标高测量获得的罐底边部标高测量值和罐底标高测量值计算罐底的容量，其中，所述罐底边部标高测量为根据本发明所提供的上述带液罐底边部标高测量方法进行。

由于在该罐底容量检定方法中，罐底边部标高检测直接通过罐底边部标高尺对罐底边部进行检测的，因此与现有的间接换算罐底边部标高的检测方法相比，本发明的罐底容量检定方法的检测结果的精度更高。由于对罐底边部的测量已经在上文中进行了详细地描述，这里不再对其赘述。

而对于罐底标高测量可以利用现有技术(如国家计量检定规程JJG168-2005或CN1664498A)中对罐底标高的检测方法进行，从而获得罐底标高测量值。在获得罐底边部标高测量值和罐底标高测量值后，如何计算罐底的容量为本领域所公知。例如，可以通过国家计量检定规程JJG168-2005中的要求来处理。例如，可以根据几何测量法进行罐底容量检定。

测量点的确定：在罐底上确定同心圆(m个)，在围绕圆心的360度内确定以圆心为起点的n条射线，相邻射线之间的夹角均相等(如图4所示中，n＝8，根据不同的应用场合，可以选择不同条数的射线)，则多条射线与同心圆的交点为测量点。

同心圆到罐底中心的距离按照所分圆环面积相等的条件来确定，各圆环的半径按以下公式计算：

各同心圆环至中心距离：

$R_1=R\sqrt{1/m}$

$R_{\mathrm{II}}=R\sqrt{2/m}$

.

.

.

$R_{m-1}=R\sqrt{(m-1)/m}$

R_m＝R

式中：R：第一圈板内半径；

m：等分圆环的数量。

测量点的罐底边部标高测量和罐底标高测量：即获得罐底边部标高测量值和罐底标高测量值，其中，罐底边部标高测量值可以利用本发明所提供的带液罐底边部标高测量方法进行测量获得，罐底标高测量可以利用检定规程JJG168-2005中描述的对罐底标高的测量方法获得，还可以利用CN1664498A中描述的罐底标高测量方法获得。

用几何测量法测量罐底，罐底容量(罐底最高点以下容量ΔV_B)按下式计算：

其中：ΔV_B——罐底容量，为高度h_d的函数；

h_d——编制底量容量表的高度；

d——第一圈板内直径；

B_0，i、B_1，i、……B_m，i——各测量点标高；

B_基——下计量基准点标高；

F(h_d，B_m，n，B_基)——自定义函数，定义如下：

在这里，下测量基准点是指：通过上计量基准点的自由下垂线与计量板表面的相交点，称为下计量基准点，也称为零点。(计量板：位于计量口正下方，检尺时承住量油尺锤的水平金属板，是下计量基准点的定位板。)编制底量容量表的高度是指：此区间为下计量基准点至罐底最高点，此区间的容量称为底量。下计量基准点标高是指：由标高尺所测量的下计量基准点到参照水平面的高度。

以上描述了本发明所提供的一种用于外浮顶立式金属罐的带液罐底边部标高测量方法和罐底检定方法。本领域技术人员应该知道，对于外浮顶立式金属罐的检定还包括对各圈板直径的检测、对金属罐罐体径向偏差的检测、倾斜度的检测以及对检测获得的数据的处理等方面，但是本发明主要涉及对罐底的边部标高的检测方面的内容。因此，对于外浮顶立式金属罐的其他方面的检测，可以参考现行的国家计量检定规程JJG168-2005中的相关规定来进行。例如，对于罐内附件的测量，如果是复检金属罐，则罐内附件的数据可参考上一周期的原始测量数据，如果没有上一周期原始数据，可以通过查阅罐施工图纸所记录的罐内各附件的形状、几何尺寸以及起止点等数据。

虽然以上对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但本领域技术人员应该明白，以上对本发明具体实施方式的描述仅为示例性的或描述性的，本发明并不限于此，上述各个特征、步骤和/或方法能够在本领域技术人员所理解的合理范围内以单独和/或组合的任意方式而加以使用，本发明的保护范围由权利要求书来限定。

Claims (7)

1.一种带液罐底边部标高测量方法，该带液罐底边部标高测量方法用于外浮顶立式金属罐，所述方法包括如下步骤：

在所述金属罐(1)的浮顶(2)以上的圈板中确定基础圈板(3)，并围绕该基础圈板(3)的圆周均匀地设置多个测量点；

利用水准仪(4)确定水准平面(S)；

在每个测量点，沿垂直于所述水准平面(S)的方向将罐底边部标高尺(5)插入所述浮顶(2)的边缘与所述金属罐(1)内壁之间的间隙中直至该罐底边部标高尺(5)的底端接触罐底边部，所述罐底边部标高尺(5)的顶端高于所述水准平面(S)；

获得每个所述测量点处的罐底边部标高测量值。

2.根据权利要求1所述的带液罐底边部标高测量方法，其中，在每个所述测量点处，所述罐底边部标高尺(5)与所述水准平面(S)的交点与所述罐底边部标高尺(5)的底端之间的距离为该测量点处的罐底边部标高测量值。

3.根据权利要求1或2所述的带液罐底边部标高测量方法，其中，所述基础圈板(3)为与所述浮顶(2)相接触的圈板，或者所述基础圈板(3)为与所述浮顶(2)相接触的圈板的上方相邻圈板。

4.根据权利要求3所述的带液罐底边部标高测量方法，其中，所述金属罐(1)还包括围绕该浮顶(2)边缘的密封圈(10)，在将罐底边部标高尺(5)插入所述浮顶(2)的边缘与所述金属罐(1)内壁之间的间隙之前，将所述密封圈(10)撑开以形成所述浮顶(2)的边缘与所述金属罐(1)内壁之间的间隙。

5.根据权利要求1所述的带液罐底边部标高测量方法，其中，所述罐底边部标高尺(5)的长度不小于3米。

6.根据权利要求5所述的带液罐底边部标高测量方法，其中，所述罐底边部标高尺的长度为3米至3.5米。

7.一种罐底容量检定方法，该罐底容量检定方法用于外浮顶立式金属罐，所述方法包括：罐底边部标高测量和罐底标高测量，根据所述罐底边部标高测量和罐底标高测量获得的罐底边部标高测量值和罐底标高测量值计算罐底的容量，其中，所述罐底边部标高测量为利用权利要求1-6中任意一项所述的带液罐底边部标高测量方法进行。

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