立式金属罐大容量计量

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1、 容量是指容器内所容纳物质（液体、气体和固体微粒）数量（体积或质量）的多少。容量计量是指研究物质体积或质量的计量专业学科。容量计量工作是一项基础性的法制计量工作，它关系到石油化工、医疗卫生、交通、商业、贸易等系统中许多企业的经营管理、产品质量、成本核算以及经济与社会效益问题。在古代“度、量、衡”中的“量”即指“容量”容量是导出量，容量计量技术涉及到质量、密度、长度、温度等计量技术，是一门综合性的计量专业。1、容器可容纳物质（液体、气体或固体微粒）的器 具。2、容量容器内在一定条件下可容纳物质的数 量（体积或质量）。3、容积容器内可容纳物质的空间体积。4、量器具有一定容积并可作为计量器具的容器。

2、5、标准量器结构满足一定要求，可作为容量国家量 值传递标准的量器。标准量器分标准玻 璃量器和标准金属量器。6、标称容量根据量器的容量大小，在量器上所标注 的容量值。7、容量允差对不同等级量器规定的容量最 大允许误差。8、检定介质量器检定时所使用的液体。9、罐壁温度量器的器壁平均温度。10、液体温度量器内的液体平均温度。11、容量表量器内高度和容量对应关系的表格。12、静压力容积修正值表在液体静压力作用 下，液体高度与容积增大值的对应表。13、装满系数部分容纳物质的容积与总容积 之间的比值。14、附件体积影响罐容积的附件所占体积。当其体积使罐的有效容量增加时，称为正体积；当其体积使罐的有效容量减

3、少时，称为负体积。15、最小测量容量为了保证罐容量计量达到 规定的不确定度，在收发 作业时，所排出或注入的 最少液体体积。16 底 量罐底板最高点水平面一下的容量。17、死量下计量基准点水平面一下的容量。18、工作量器具有一定容积，作为工作中使 用的量器。19、立式金属罐竖直安装的圆筒形金属罐。容量计量的方法主要有：“衡量法”、“容量比较法”和“几何测量法”。大容量测量包括：立式金属罐、卧式金属罐、球形金属罐、铁路罐车、船舶舱等容积的检测，主要采用的是“几何测量法”，其基本原理是：通过测量容器的几何尺寸、内部附件体积等，计算其容积。该方法要求环境条件不高，可以在常温下测量。主要使用的仪器设备有

4、：钢卷尺、套管尺、经纬仪（全站仪）、水准仪、移动式（光学）径向偏差测量仪、垂准仪、量油尺、温度计、测厚仪等。辅助设备有：盒尺、钢板尺、塔尺、磁性表座、拉力计、试油膏等。一、容量法定计量单位 根据我国法定计量单位的规定，容量计量单位包括两种：第一种是国际单位制（SI），容积的单位是立方米，符号 为m3，其分数单位为“立法分米”和“立方厘米”，符 号分别为：dm3和cm3。第二种是国家选定的非国际单位制单位，容积的单位是“升”，符号为“L”，其分数单位为“毫升”和“微升”，符号 分别为：mL和L 换算关系：1 m3=1000dm3=1000000cm3 1 L=1000mL=1000000L 二、

5、容量非法定计量单位换算 1立方米（m3）英加仑（UKgal）美加仑(USgal)桶（美）（barrel）1英加仑（UKgal）升（L）1美加仑(USgal升（L）1桶（美）（barrel）升（L）=42美加仑（Usgal）同一量器在不同的温度下，其容积是不一样的，温度升高容积增大；温度降低容积减小。所以只有在特定的温度下量器的容积才有意义。量器受到热胀冷缩的影响而引起的容积变化量，在检定和使用中必须考虑和修正。某一量器，其材料的体膨胀系数为，温度由 t1变化到t2，则量器容积将由V1变化到V2，其计算公式为：V2=V1(1+(t2-t1)为了统一量器的容积值，必须规定量器的标准温度。我国采用2

6、0为标准温度，所以在检测量器时给出的量器的容积都是20时的容量。要检定立式金属罐，首先要对立式金属罐有一个基本的认识，下面做一个简要的介绍：立式金属罐的构造：立式金属罐是由若干层圈板焊接而成，竖直安装的圆筒形金属罐，一般由罐底、罐壁(罐体)、罐顶或浮顶（浮盘）、计量板、计量口、进出管线及其它附件组成。立式金属罐的罐顶有计量口，并有下尺槽；在计量口下部的罐底板上安装有计量板，计量基准点位于计量板上。立式金属罐罐体上有人孔、进出管线、消防管线、通气孔、热电偶等。罐底上主要是加热管线、出水管等。立式金属罐的分类 立式金属罐按照其顶部结构、焊接形式及外表面的不同，分为不同类型：按顶部结构分类：拱顶罐、

7、浮顶罐（外浮 顶罐和内浮顶罐）。按焊接形式分类：搭接罐、对接罐。按是否保温分类：保温罐、非保温罐。另外还有地下罐、地上罐、山洞罐等。常见的立式金属罐有：外浮顶立式金属罐 内浮顶立式金属罐 拱 顶立式金属罐分别如下图所示:三、立式金属罐的附件 附件 包括：人孔、透光孔、量油孔、清扫孔、进出油短管、放水管、排污孔、胀油管（泄压管），加热管、量油导向管等。1、人孔直径通常为600mm，便于工作人员在安 装、清洗、维修时进出油罐和通风。2、透光孔设在罐顶部，用于油罐安装和清洗时采 光和通风。3、量油孔用于测量油面高度、取样和测温度。4、进出油短管在第一圈板上，外侧与进出油管线 上的阀门相连。5、放水管

8、排放油罐底部的水。6、清扫孔为清除罐底部沉淀物。7、排污孔设在油罐底板下面，在法兰盖上附设放水管，平时可以排出底部水，清洗油罐时可以清扫处污泥。8、胀油管（泄压管）由于管道内油品受热膨胀后会产生很高的压力而有可能造成管路泄漏，胀油管就是用来保证管路和阀门安全。9、加热管防止润滑油、重柴油、原油、锅炉 燃料油等低温时发生凝固。10、浮 顶有效减少油品蒸发损耗。从材料上分有钢制浮盘和铝制浮盘，从形状上 分有单盘浮顶和双层浮顶。在其上 有支 柱、密封装置，排水管、人孔等。11、量油导向管除了罐内油品的计量、取样 外，还有防止浮盘水平漂移和限制浮 盘 只能 沿管道上下浮动等导向作用。另外，罐顶部还有呼

9、吸阀、安全阀，罐体周围有消防管道，内浮顶罐上部还有罐壁通气孔等。附件图1 附件图2、3 附件图4 附件图5 附件图6、7 附件图8 附件图9 附件图10 附件图11 附件图12 一、检测原理 立式金属罐大容量检测主要采用几何测量法，即测量出立式金属罐每圈板的直径（半径、径向偏差）、圈板高度、圈板厚度、底量、附件等几何尺寸，计算出立式金属罐的容量。根据测量直径方法的不同，几何测量法又分为：围尺法、径向差测量法。理想状态下，立式金属罐的罐体应是一直圆筒，分为若干层，从下至上依次称为第一圈板，第二圈板第n圈板，每圈板容量Vi为：（2-1）式中：di 第i 圈板内直径，hi 第i 圈板内高度，；i=1

10、,2,3,为圈板序号；iiihdV24 若考虑液体静压力引起的罐壁弹性变形的修正值、罐内附件体积、罐底容量和罐体的倾斜修正等，则罐的总容量V为：（2-2）式中：VP液体静压力容积修正值；VA罐内附件的体积，当该体积使罐的有效 容量增加时，为正值；反之，为负值；VB罐底容量；Vt 罐体倾斜的修正值。tBApniiVVVVVV1 静压力修正图 二、我国立式金属罐检定发展过程 大家从前面的容量计算公式中可以看出，要确定一个立式罐的容量，其实就是要知道它的直径和高度，高度测量比较简单，剩下的主要就是直径测量问题，因此大容量检测发展过程，一直围绕着如何测量直径这一问题展开的。（1）、围尺法 围尺法是最早

11、也是最基本的方法，就是用标准钢卷尺测量每一圈板的周长，然后求出每一圈板的直径，由于罐体高度一般都在10米以上，测量时就必须在罐外或罐内搭脚手架，费时费力，效率很低，又是高空作业，危险性大。因此，该方法主要是作为大罐容量计量方法对比的基准，在日常容量计量检定中很少采用（2）、带垂线滑车测量 首先，在第一圈板罐壁上标出基圆位置，通过外侧围尺或内侧铺尺法确定出基圆的半径。然后，通过径向差测量仪测量各圈板相对基圆内半径的径向差，测量原理如图所示：径向差外测示意图1 径向查内测示意图2 径向差测量仪示意图3 通过定向滑轮有两根定向导线，将其中的一根作为基准线，在其下端连接一适当重量的重锤，使基准线尽量保

12、持不摆动，同时在第一圈板高度3/4处下方的罐壁法线方向上设置一毫米分度的刻度尺，根据基准线在刻度尺上相对位置的变化来确定所求的径向差。这种方法的主要缺点是读数基准线易受风力影响，误差大。滑车难以保持在同一条母线上滑行，左右偏移量较大，高空作业，有危险性，劳动强度大，目前此种方法已被淘汰。（3）、为克服带线滑车测量读数不准的问题，采用了光学垂准线法，其中有水准铅直仪法和激光垂准仪法，主要是用光线代替了吊线，另外滚动滑轮由磁性小爬车代替，测量精度有所提高。测量原理如图所示：激光垂准仪法测量径向偏差示意图：这种方法同上一方法一样，还存在劳动强度大，高空作业，需要人员多，通过罐壁加强圈以及旋梯时难以操

13、作等问题限制，有时干脆避开此段不测量，造成测量分布不均匀，数据误差较大。为了克服以上三种方法的缺点，我国计量科学工作者开发研制了一种新的仪器具导轨光学径向偏差测量仪，该仪器曾获国家发明三等奖。该仪器在一个测量位置可测量左右两条母线，如图所示：4）具导轨光学径向偏差测量仪 它是一种测位移的仪器，是由基座轴系、导轨与传动以及瞄准系统三部分组成。瞄准部分（望远镜）安装在导轨上，望远镜视准轴旋转扫出的平面与导轨移动方向保持垂直。测量时移动距离通过数字化显示。测量原理：先瞄准基圆上A点，然后移动滑动导轨，转动望远镜使视准轴瞄准B点，则视准轴平行移动的距离，即为所求的径向差。该方法在全站仪没有使用之前（2

14、005年之前），是我国大容量检测的主要测量设备，目前在一些检定单位还在继续使用。该方法的不足之处是只能进行罐外测量，对于保温罐是没有办法的，还需要用前面介绍的拉滚动滑轮的方法。另外，由于加工等方面原因，仪器的稳定性差，对于变形较大的罐，不能保证所有切点在同一条母线上，使用起来具有一定的局限性。（5）全站仪测量法 时代在发展，科技在进步，在2005年立式金属罐新的检定规程中引入了一种新的智能化仪器-全站仪，它给大容量检测带来了一场革命，长期困扰大容量检测的技术问题得以解决。先介绍一下它的优点：1)不进行高空作业，具有安全性；2）可以进行内部测量，还可进行外部测量；3）带有机载软件，马达驱动，可以

15、进行自动化 测量，过去4-5人，3-4个小时的工作量，全站仪一个多小时可以搞定，效率大为提高。4)相当于一台微电脑，具有数据存储、处理、输出等功能，测量准确度高。我站目前有四台全站仪，过去使用过的仪器现在都已经封存，没有人再愿意使用。那么到底什么是全站仪呢？在经典测量中，人们把快速测量距离和方位的方法称为速测法。把快速测量距离和方位的仪器称之为速测仪。全站仪-是“全站型电子速测仪”的简称。是由电子测角、电子测距和数据自动记录等系统组成，测量结果能自动显示、计算和存储，并能与外围设备交换信息的多功能仪器。下面是全站仪照片及其进行内部测量和外部测量的示意图：徕卡全站仪 全站仪内外测示意图 外部测量

16、原理与前面讲的垂准线法是一样的，只是从全站仪上读出的是仪器到罐壁的平距（水平距离），每一个测量点同基圆的平距做比较，就可求出偏差。可人工测量，也可实现自动测量。罐内部测量，是按照角度步进或距离步进测量的，比如仪器架在罐中心时，可按角度20，那么仪器转一周就可测量18个点。若偏离中心，可按距离不超过3 米设置，目的是让测量点分布均匀。全站仪还可代替水准仪进行底量测量，这时把全站仪垂直角度设置成90或270。通过测量圈板焊缝的高差，可进行圈板高度测量。面积法 今年三月份，在桂林召开的全国容量计量技术研讨会上，我就立式金属罐容量面积测量法在会上进行了交流。基本思路是：立式金属罐不是一个理想的直圆筒，

17、存在形状误差，因此水平截面不是一个理想的圆。应采用无数个扇形面积求和的方法，计算出水平截面面积，而不是采用圆面积的方法，现在这儿同大家也进行一下交流。目前，还有用3D激光扫描技术，快速、大量的采集空间点位信息，建立罐体三维几何模型的方法，测量大罐容量，一个罐10多分钟就可搞完。3D扫描1，3D扫描2 我相信在不久的将来，会有更先进的测量仪器和测量方法在大容量检定领域得到应用。三、检定时应该注意的几个问题三、检定时应该注意的几个问题 1、径向偏差测量、径向偏差测量 根据前面所讲，大家可以体会到，大容量测根据前面所讲，大家可以体会到，大容量测量的问题，一直是围绕着如何解决径向偏差这一量的问题，一直

18、是围绕着如何解决径向偏差这一问题来展开的，有些同志讲，是否可以不测，围问题来展开的，有些同志讲，是否可以不测，围一下周长，测一下高度就可以了，如果真是这样一下周长，测一下高度就可以了，如果真是这样的话，大容量检定工作那就太简单了，我们搞容的话，大容量检定工作那就太简单了，我们搞容量检测其不是意义不大了吗？人家按设计图纸就量检测其不是意义不大了吗？人家按设计图纸就可以计算出容量。国内外有很多科技工作者，长可以计算出容量。国内外有很多科技工作者，长期以来绞尽脑汁，想尽各种办法，改进测量仪器，期以来绞尽脑汁，想尽各种办法，改进测量仪器，岂不是白费功夫吗？径向偏差测量必不可少。岂不是白费功夫吗？径向偏

19、差测量必不可少。随着测量仪器和测量方法的不断改进，容量随着测量仪器和测量方法的不断改进，容量检定误差将会越来越小。检定误差将会越来越小。由公式（2-1）：可得出：例如，一个10000m金属油罐，其直径d=34.2m,高度H=15m，假如存在10偏差，那么 =8.054（m）仅此一项误差就接近千分之一，数量是相当可观的。因此，在检定工作中，这一项是必不可少的。2009年国家举行的容量比对，也主要是针对径向偏差这一测量项目，可见其重要程度。我们进行大容量检测目的，就是不断改进测量仪器和完善测量方法，将误差减少到最小程度。iiihdV24ihddV2ihddV2 2、浮顶质量测量问题 由于浮顶上有好

20、多配件，比较零散，有好多地方不规则，给浮顶质量测量带来了困难，一般在现场是参照竣工图纸,这时要注意浮顶上的扶梯的质量只能按一半来计算，这是由于梯子上支点在罐壁上；起浮高度可在做完水压试验后，测量浮船上留下的水印。由于油比水的密度小，还有就是油品的密度常常发生变化，因此要把这一高度加上50，做为最终的起浮高度。如果要准确测量浮顶的质量，可采用规程上讲的容量比较法，使用标准器或流量计，根据注入体积与查罐容表的体积差，求出浸没容积，然后乘以介质的密度，求出浮顶质量。3、底量测量问题 经常看到有些单位出的容量表，要么是0高度对应0容积，要么是300高度对应一个容积，并且同类型的罐，对应的容积是相同的，

21、显然是没有对罐底的底量部分进行测量。他们认为，在罐进出油口一下部分可当作死量，在日常计量交接中是没有影响的，这似乎有一定道理，其实不然。160020 如上图，若第一圈板高度1600，下基准点与罐底边缘高差20，如果没有做底量测量，误认为下基准点和罐底边缘在同一个水平高度，那么每次测量完液体高度，然后查罐容量表，就存在一个误差，也就是说测量的液体高度同容量表对应的不是同一个高度，发生了高度错位现象。如果平时进行的是部分交接，误差会小一点，如果是作为整罐交接，那影响就很大了，而且是罐越大，误差越大，相当于差一个20高度的直圆筒容积。同时，因为没有扣除排量部分占的体积，会造成虚假盈亏。我们曾在油库遇

22、到过这种情况，油库同清罐方谈好，100以下油底子归清罐方，不再给另外补助，查罐容表还有3000L油，结果当实际清完罐，不到2000L油。后来双方就发生了口角。底量对首次进油和清洗油罐进行盘库影响最大，在平时计量检定中不能省略，最少也得测罐壁周围均匀分布的8个点，一个基准点和中心点。4、容量表使用时应注意的几个问题 立式金属罐类型有：保温罐和非保温罐，拱顶罐和浮顶罐，和其相对应的容量表在使用时要注意是哪一类型。否则，容易搞错。1）、保温罐和非保温罐，容量计算公式不同，公式中的温度计算也不同 保温罐：因油温和罐壁温度近似相等，可以油温t代替罐壁温度。若油温为t，则罐内t时的液体体积为：式中：V20

23、罐内液位高度所对应的20时的容量值；罐材的线膨胀系数。t-罐壁温度（油品温度），。)20(31 20tVVt 非保温罐：由于罐壁温度是罐内液体温度和罐外空气温度的函数，也就是说液体温度不等于罐壁温度，所以此时罐的实际容量按下式计算：式中：t-罐壁温度：ty-罐内液体温度，。tq-罐外四周空气温度的平均值，。)20(21 20tVVt 87qyttt 2）、拱顶罐和浮顶罐 对于浮顶罐，在油品计量交接时，一定要避开非计量区间。这是因为在这一区间内，浮顶在油罐中的状态似浮非浮，难以确定浮顶在油罐中排开液体的体积和质量。一般情况下，当浮顶完全起浮时，计算油量时采取扣除浮顶质量的方法，而不扣除浮顶的排油体积。因为当油温变化时油的密度和体积都有变化，所以浮顶的排油体积也有改变。但是浮顶的排油质量是不变的，始终等于浮顶的质量。谢谢大家