立式金属罐底量容量计算的研究
立式罐容积测量中的若干问题探讨
立式罐容积测量中的若干问题探讨
李铭;梁琦;吴宇
【期刊名称】《计量与测试技术》
【年(卷),期】2018(045)004
【摘要】立式金属罐广泛应用于石油、化工、粮油等行业的仓储、贸易交接、过程工艺等方面,也是大容量计量的重点工作内容,由于立式金属罐结构多样复杂,内外附件繁多,在对其进行容量计量检定工作中常常会遇到各种各样的复杂情况,对检定工作的开展有着或多或少的影响,需要检定员一一克服,尽可能将数据采集完整同时又要保证数据的准确性.本文结合笔者在工作中遇到的一些问题提出解决方法供同行交流探讨.
【总页数】2页(P117-118)
【作者】李铭;梁琦;吴宇
【作者单位】广西壮族自治区计量检测研究院,广西南宁530007;广西壮族自治区计量检测研究院,广西南宁530007;广西壮族自治区计量检测研究院,广西南宁530007
【正文语种】中文
【中图分类】TB938.3
【相关文献】
1.立式罐原油体积计量中的若干问题探讨 [J], 李红梅
2.循环水冷却塔及重力式无阀过滤罐设计若干问题探讨 [J], 邢六占
3.《JJG168-2018立式金属罐检定规程》中几何法罐底底量的计算方法 [J], 王松武
4.我国立式罐容量标定的若干问题 [J], 刘焕桥
5.立式罐原油体积计量的若干问题 [J], 刘焕桥;窦景琪
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立式金属油罐容积表的准确性验证
立式金属油罐容积表的准确性验证摘要：利用全站仪和计算机的一些立式金属罐计算程序，可以简便快捷地测量立式金属油罐的容量并得出其容量表，但无法验证其容量表中数据的准确性和可靠性。
现运用一元线性回归方程反推立式金属罐的平均直径，验证金属罐检定结果的准确性。
关键字：立式金属罐；一元线性方程；容量表数据；准确性和可靠性立式金属罐被国内外广泛用于石油、化工等液体产品贸易结算的计量器具，而且是动态计量的检测标准和依据。
为准确计量液体的数据，通常在线性动态计量同立式罐容量进行比较，以验证计量是否准确可信。
对立式金属罐容量的准确计量，关系到企业的经营决策、生产计划、原料供应、成本核算、产品销售、经济效益和企业信誉等等。
因此，加强立式金属罐容量表真确性的验证非常重要。
立式金属罐检定程序，我单位是使用全站仪和其他计量器具对被检定金属罐进行内测法，测量现场检定金属罐的各圈板直径、板高、径向偏差、各种附件的体积、底量和各标尺高度等数据完整地输入计算机，经过程序的运行计算，自动生成计量金属罐的容量表，从而得到立式金属罐的容量。
利用全站仪和计算机的一些立式金属罐计算程序，可以简便快捷地得到立式罐的容量，但无法验证计算程序的准确性和可靠性。
因此，我们在这里试运用一元线性回归方程反推立式金属罐的平均直径的方法，与罐容量表进行比较，验证容量表是否准确，保证检定结果的准确性。
我单位之前为我市某储运公司的60多个立式金属罐进行计量检定工作，其金属罐的容量为（500～5000）m?，用这些立罐进行贸易结算时，由量油尺量出输出或输入前后的液位高度，查看我单位所测量计算出的立罐容量表，计算输出或输入量。
因此，容量表是贸易结算的重要依据，它的准确性和可靠性与企业的经济效益密切相关。
首先，在现场利用全站仪和其他计量器具测量并采集金属罐的各种数据；然后，把各种采集的数据输入计算机，经由计算程序算出立罐容量表；之后，根据容量表的数据，运用一元线性回归方程反推立罐的平均直径，将计算出来的直径和测得的直径比较，观察是否满足要求。
立式金属罐罐底容量的近似计算方法
水准仪读出标尺的读数 ， 修约到毫米 ， 并记录得到各
维普资讯
第３ ２卷第 ５ 期
刘宪英 ： 立式金属罐罐底 容量的近似计算方法
５ ３
测量点的标高 Ｂ ， 如图 ２ 所示 。
：
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中 图 分 类 号 ：Ｈ １ ． Ｔ ７５ ３ 文 献 标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６２４ ８ （０６ ０一 ） —３ １７ － ４ ２０ ｝５Ｉ５ ０ ９ Ｘ２
Ａｐｐ ｏ ｉ ａｅ ｃ ｍｐ ａｔｏ ｆ ｖ ｒｉａ ｔ ｌｃ ｂ ｔｏ ｏ ｕ ｒ ｘｍ ｔ ｏ ｕｔ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔｃ ｌｍｅａｌ ｏ ｔｍ ｖ ｌ ｍｅ ｉ
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点 是在 油罐 标定 中 ， 有 的测量 ， 油罐 内附 件起止 所 如
３
７
高度、 罐底测量 、 编制容积表等都 以这一点为基准 。 标高是 由水准仪和标尺测得的内附件或罐底某点到 参照水平面的高度。起点标高是罐 内某附件的最低 点 标高 ， 止 点 标 高 是 罐 内某 附件 的 最 高 点 标 高 。 而 油罐 的罐 底 测 量 可 以采 用 液 体标 定 法 和 几 何 测 量
立式金属罐容量带液检定测量的探讨
ｔ， 器 里 油 液 高 度 为 ｈ， 应 的 量 器 在 ２ ℃下 的 标 准 量 对 ０
容 积 舯 （ — ０ｘ ｘ ０ ＋ ｈ ｈ） ｄ ｌ （） ３
９ ． １４ ８ ． ７２
２８１ ．５ １ １ ．２
二 等 二 等
式中 ： 厂
标 准 金 属量 器 的标 称 值 ， ； Ｌ
Ｊ １８ ２ ０ 《 式 金 属罐 容 量 》 Ｊ ６ — ０ ５立 Ｇ 检定 规 程 的要 求 ， 年 每４
检定 １ ． 次 特别是 针对 新建 的大 型 油罐 ． 检定 时 间 要求 更
为拱 顶 罐 和浮 顶罐 。其 中 。 顶 罐 分为 保 温 罐 和非 保温 拱 罐； 浮顶 罐分 为 内浮 顶罐 和外 浮顶 罐 。
现 以外 浮顶 罐 的带 液 检定 测 量方 法 为例 进行 说 明
１外 浮顶 立 式金 属罐 的检 定 内容 ．
短 ， 为两 年 一 次 。 照 常规 做 法 ， 定测 量 工作 应 在刷 仅 按 检
罐后 进 行 ． 在 实 际 工 作 中 ． 但 由于 石化 行 业 的 连续 生 产
作业 、 品周转 困难等 各 种 原 因 。 往 不 能按 期 刷罐 ： 油 往 即 便 能 按期 刷罐 ， 需花 费 较 多 的人 力 物力 ， 用 大 、 时 也 费 耗 多、 成本 高 。 这些 不 利 因素 造 成 了油 罐不 能按 期 检定 ． 影 响 了油罐 计 量 的准确 性 、 时性 。 及
周 长 和各 圈板 的径 向偏 差 及其 板 厚 ． 由此 换 算得 各 圈板 在 带液 状 态下 的 内半 径 ． 内半 径 减 去其 相 应 的静 压 力修 正值 ． 即可得 到 空罐 状态 下 的 各 圈板 的 内半径
立式金属罐容量标定系统
立式金属罐容量标定系统一、目前常用的检测方法及优缺点概述容量计量的方法通常有三种，即：1、衡量法。
即通过测量其容纳介质（通常为水）的质量、密度、温度求其容积的方法。
此方法要求在恒温的实验室环境中进行，一般用于容量基准和标准量器的标定。
2、容量比较法。
即通过标定介质水，用高精度的标准量器量入或量出的方法，与被标定量器直接比较，经温度修正求其容积。
此方法要求在实验室的环境中进行，环境温度与水的温度差不能超过±5°C，一般用于对精度要求较高的中小型容器的标定。
3、几何测量法。
即通过测量容器的几何尺寸、内部附件体积等，计算其容积的方法。
此方法对实验环境条件要求不高，可在常温下测量，适用于对几何形状规则的大型容器如立式罐、卧式罐、球形罐等的检测。
在国内，目前立式油罐的容积标定通常采用悬垂吊线径向偏差法。
该方法用钢卷尺、径向偏差测量仪、水准仪等对立式金属罐容量进行检测，设备相对简单，易于学习掌握，但存在野外作业、劳动强度大、安全性差等问题。
在国外，立式金属罐容积检测的通用方法如下表（摘自新的《立式金属罐》容量检定规程起根据前面的介绍，容量比较法适用于小型容器，速度比较慢；围尺法是立式罐容积检测的基准方法，但一般不具备检测条件（需要搭高空脚手架），很少使用；光学垂准线法（也叫光学参比线法）精度较高，易于掌握，但仍然为人工作业，速度较慢；光学三角法采用两台仪器交会的原理，需要比较大的测量空间，不太实用；全站仪的方法具有测量速度快、适用范围广等特点，代表立式罐内测自动化的发展方向。
二、全站仪立式罐容积标定方法简介全站仪是全站仪型电子速测仪（Electronic Total Station）的简称，它是由电子测角、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、计算和存贮，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。
全站仪用于立式金属圆筒罐的容积标定，就是利用全站仪的三维坐标测量功能。
如下图，在圆筒罐的内部选一合适的位置（不一定要求在圆心上）架设全站仪，全站仪在机载软件的控制下按一定的水平角或距离步进量（保证测点间距不大于3米的规程要求），在某圈板的1/4或3/4截面圆上采集目标点三维坐标，在测量过程中，全站仪在机载软件的控制下，自动调整垂直角，保证所有的测点在一个水平圆误差允许的范围之内。
提高立式金属罐容量检测准确度的方法之我见--压力修正
51πD 2L413H K DH K DH K D14H K3DH K4D2H KD18h D D2124HD2HD2HD HD Hd 2H D1+2H/D )-(H/D )21-(2H/D )D2h D D2124HD2H D2H DH dH D2HD1+2(H/D )-(H/D )21-(2H/D )液面低端液高:H D =H G -L 1t g β当液高D cos β-L G sin β<H ≤Dcos β+(L 1-L G )sin β时:V 大圆筒=-D 3ct g β{[-+()2]-()2-(-)cos -1(1-)}×10-6液面低端空高:H K =D -H D3.V 圆台:起点:(L 1-L G )sin β止点:(L 1-L G )sin β+D体积:可以把圆台处理为两个圆锥体组合而成。
而圆锥的体积公式为:当液体高度为:0≤H ≤时V 圆锥=[sin-1-()2+4(-1)-()2+(1-)31n ]×10-6当液体高度为:<H ≤D 时V 圆锥=[π-sin -1-()2+4(-1)-()2+(1-)31n]×10-6当高度0≤H ≤(D -d )/2时,圆台的体积可以用圆锥公式来计算。
h D =h 圆台/[1-(d/D )]当高度(D -d )/2<H ≤D 时,圆台的体积可用大圆锥体积减去小圆锥体积来计算。
其中:h d =h 圆台/[(D/d )-1]———h d :以d 为直径的小圆锥高圆台体积没有做高度修正4.V 小圆筒:起点:(L 1-L G )sin β+L 圆台×sin{β+arcsin ()}止点:(L 1-L G )sin β+L 圆台×sin{β+arcsin ()}+L 2sin β+d cos β小圆筒的体积公式与大圆筒一样,因此在这里只给出该部分的起止点5.V 小封头:起点:(L 1-L G )sin β+L 圆台×sin{β+arcsin ()}+L 2cos β止点:(L 1-L G )sin β+L 圆台×sin{β+arcsin ()}+L 2cos β+d cos β高度修正:ΔH 2=-()2体积:V 小封头=(H -ΔH 2)2(3-)×10-66.V 总=V 大封头+V 大圆筒+V 圆台+V 小圆筒+V 小封头三、程序处理我站根据以上五个部分,用visual fox p ro 6.0编制了一个计算程序,只需输入原始数据,程序将每个部分生成一个表,最后将五个表合成在一起,输出一个完整的容量表和原始数据复核表,提高了出具证书合格率。
解决立式金属罐罐底变形的新方法
解 决立式 金属罐罐 底变形 的新方法
由于罐底变形对罐 容的影响 ， 以及现阶段
我 烦 。根 据 ＪＧ１８ ２０ （ Ｊ ６ — ０ ５ 立式 金属罐 容 量 》 （ 检 罐 底 容 量 测 量 方 法 中存 在 的 问 题 ， 认 为 只 是 从计量的测试 方法上改进是不足取的 ， 无法达 定 规程 以及 国家标 准 Ｇ ／ ３３ 一 １《 油 Ｂ Ｔ１２ Ｓ ９ 石
醇 和 多亚 甲基 多苯 基异 氰酸 酯组 合 ， 以其 配
他 发泡 剂 、 催化 剂发 泡而成 ， 因其 高密度 、 耐
口
得立式 金属罐 储 液后罐底 下 沉变形 ， 与实 测 温 、 耐腐 蚀 、 度强 、 性强 、 硬 韧 抗压 强 、 质轻 等
建议 在施 工过程 中将 发泡 形状有差距。 如果用空罐测量 所编制的容量 特点被 广泛应 用 。 聚氦 酯 组 合料 充 分 发泡 填 充 到钢 板 与地 基 表来确定带液时的罐底容量， 就会产生“ 少
差。只有在立式 金属罐的 建造 工艺上进行改 进， 才能从根本上解决这个问题。根 据多年的
即在钢板与砼 地基 Ｉ 司填充聚氨酯硬泡 ， 以实现 钢板与地基 密实接 触 ， 变形极小 ， 对检定 采集
环 每一 点上 ， 利用 水准仪 读取 在 同一 水平 观察和实践 ，笔者建议对罐底建造进行改 造 ， 在
加时 ， 对罐 底部 的压 力 。然 而在 立式 金属罐 建造 过程 中往 往达不 到设计 要求 ， 底板 凹 罐
灌法、 双位 法 、 激光摄 像法 。 但这几 种方法 到
凸不平 ， 这样 就造成 罐底 板与地 基之 间产 生 不等位置 不等 高度的 间隙 。
大型立式储罐计算
大型立式储罐计算1.结构设计：2.承载能力计算：大型立式储罐承受的力主要有罐内液体压力、风载荷、地震力等。
液体压力是主要的载荷，在计算时需要考虑罐壁和罐底的强度和稳定性。
风载荷是罐体受到的风压力，在计算时需要考虑罐体表面积、风速和风压系数。
地震力是由地震产生的水平力，在计算时需要考虑地震加速度和罐体的地震反应。
3.容积计算：大型立式储罐的容积取决于其结构形状和尺寸。
对于圆筒形罐身，可以使用体积公式V=π*r^2*h计算容积，其中r为罐身半径，h为罐身高度。
对于锥形或平底罐底，需要额外考虑底部的容积。
容积计算对于储罐的使用和管理非常重要，通常需要精确计算并定期校验。
4.材料厚度计算：大型立式储罐的材料厚度是保证其结构强度和安全性的重要因素。
材料厚度计算需要考虑储罐的最大内压力、最大外压力、材料的强度参数和安全系数等。
一般来说，材料厚度计算需要满足强度条件、稳定条件和安全条件，同时也要满足相关规范和标准的要求。
5.其他计算参数：大型立式储罐还需要计算其他一些参数，如罐体温度、密封性和防腐蚀措施等。
罐体温度需要考虑储罐内液体的蒸发和凝结情况，以及外部环境温度的影响。
密封性是为了保证储罐内外压力不会互相干扰和泄漏，需要考虑密封材料和结构的选择。
防腐蚀措施是为了延长储罐的使用寿命，需要选择合适的防腐蚀涂层和防腐蚀材料。
综上所述，大型立式储罐计算涉及结构设计、承载能力、容积、厚度等多个方面。
通过合理计算和分析这些参数，可以确保储罐的安全性、可靠性和经济性。
当进行大型立式储罐计算时，需要仔细考虑并遵守相关规范和标准，以确保储罐的设计和使用符合行业要求和安全要求。
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立式金属罐底量容量计算的研究
摘要：通过对立式金属罐底的有限元模型的建立，提出了槽底高程校正方法和附件的修正方法，减少立式金属油罐罐底变形会影响测量的能力，提高了贸易计量的准确性。
对立式金属罐容量5000立方米，分别的容量比较法和几何测量试验分析；通过槽底高程校正及配件正确测量结果的几何测量方法使用两种方法，和结果的容量比较法比较，验证两种校正方法的可靠性。
关键词：立式金属罐；罐底变形；容量计量；修正方法；试验分析
前言
立式金属罐是对中国的能源贸易交接计量测量仪器的重要强检，对其容量的测量精度直接影响国内外贸易和国家声誉测量的经济利益。
目前，随着日益频繁的贸易转移和立式储罐大型化发展的趋势，较高的立式罐容量测量精度的要求，但仍有一些因素（如温度、椭圆度、倾斜，罐底变形等）影响测量的准确度，大型立式储罐罐底变形量测量精度的影响。
1立式罐罐底容量
立式罐底变形产生的原因比较复杂，涉及地质、结构、力学、热力学、材料学等学科，主要分为以下2类：
1）水压试验后的立式罐，原来的规则一样，水箱的底部具有一定的锥度为凸凹不规则的表面；
2）填充油。
储罐基础不断变化，造成储罐基础不均匀沉降和罐底变形，没有规则导致储罐底部发生变化。
目前，对底量增量测量方法的条件下，4种液体存储提出了几何法、倒罐、双位法和液位计的方法，但是这些方法不能从根本上减少或消除误差的罐底罐底变形引起的体积。
为了提高容量测量的精度，保证交易交接的可靠性，研究了立式罐底变形能力的修正方法。
罐的容量计算，近似于以罐底为底的圆柱的体积计算。
由于罐底的实际形状与理想的圆平面存在差距，必须进行罐底测量及计算，才能在打印容量表时正确输入“罐表起点高度”、“起点高度对应的容积”等数据，得到符合准确度要求的立式金属罐容量表。
因此，按要求测量出罐底数据之后，如何利用这些数据，正确进行罐底修正计算，是给出准确的容积表的基础。
2立式金属罐有限元建模及分析
基于研究的立式罐底变形的有限元分析，通过一个容量为5000m3立式储罐罐底的有限元模型的建立、仿真和测试水箱重量产生的静压力的条件下，进行立式罐底变形分析，发现和总结的罐底变形。
2.1参数设置
立式储罐参数GB50341—2003《钢制焊接油罐设计规范”的造型，罐底与地基采用面-面接触单元之间，与conta174接触单元的地面，用targe170目标单位的罐底。
由于三维建模单元过大，为了便于数据处理，本文采用了半立式罐，即实体建模的10度模型。
模型荷载主要由重力加速度模拟的罐体质量和三角分布的静水压力组成，从上到下呈线性增加。
2.2建模的沉降分析
在每立方米2米的高度上，在5000m3模拟罐上进行罐底沉降模拟试验，得到了不同液位高度下罐底最大沉降曲线。
从图中可以得到，随着液面上升，油箱的底部承受的静压力逐渐增加，根据一定的规则和压力变化的结算：4个~8米在
罐底沉降最明显的变化范围内，每间隔2米的高度约2毫米；8~16米的范围内变化趋于稳定，每2米的高度是0.8毫米；在16至20米的范围内，每2米高度约0.6毫米。
与常规液体变化如图3所示的罐底，我们可以得出以下结论：
1）当水平H（0，H1）在罐底沉降的范围没有变化，当H1值达到接近罐底，突然下沉变形，产生的底部增量；
2）当水平H（H1，H2）的范围内，对罐内产生均匀的线性变形和沉降的底部；
3）当水平H（H2、H3）在罐底沉降的范围变化不大，稳定状态。
3试验分析
根据JJG168—2005《立式金属罐容量”检定规程，对立式罐容量比较法和几何
法的测量方法，因为容量比较法是从标准金属罐水或液体石油产品储罐或流量计
测量，更多的液体罐的同时，需要费时，几何方法应用在日常检查。
本文在仿真
的基础上，采用容量比较法和几何法对立式储罐5000m3的容量进行了测量，比
较了两种方法对模拟结果的准确性进行了测量，结论是在第 1.2节中得出的结论。
3.1试验条件和方法
3.1.1容量比较法
采用容量比较法的标准为MonteRoss质量流量计，精度为0.1级，通过线性
拟合，其准确度可达到0.05%；钢卷尺测量精度I级，试验介质采用水沉淀法进
行水槽测试。
在高水精华液位置预测的试纸条，在用计量罐口朝下的投资规模，
测量液位高度。
注射点：第一点，对罐底的最高点，也可以适当以外，每2米一
个点后；试验结果流约70吨/小时，在23摄氏度的两水箱温度、密度的计算根
据水的密度表。
3.1.2几何量测量
用于几何量测量的标准仪器是徕卡tcrm1200+全站仪。
准确度为二级。
水平
是徕卡na728，和精确程度是dsz3。
精度级别的钢卷尺和测深钢卷尺是I类试验
下进行空罐根据JJG168—2005检定规程。
3.2立式罐体积数据比较
底部部分的高度为0.2，0.5，1米，分别。
每2米后，比较的体积比较法和几何测量方法的测量结果进行比较的罐容量。
可以看出，两种方法得到的一些变化的油箱容量，主要有以下4点：0~0.2米高度范围内，底部的变化率-0.102m3；0.2~0.5米高度范围内，0.61m3突变体，
在0.5M的解决底；0.5~8m高度范围底部，随着高度的增加呈线性变化；8~15米
范围内，底部增量逐渐稳定。
得出的结论类似于仿真结果。
4 罐底变形修正方法
根据JJG168—2005检定规程的要求，几何测量原理的罐底是一个圆，根据罐
的大小来确定油箱底部的同心圆（I，II，III），…（M）和半径（O-1，O-2），…是，N，半径测量系数）的交叉点和测点，在稳定点的罐底中心水平，用脚抬高
的追逐已经站在每个测量点，罐底中心与基准点下，在[7]水平升高读表读数，各
测点的记录。
根据模拟数据和实测数据，结合立式储罐检定规程中底量计算模型，修正了几何测量法得到的井底体积数据。
基于5000立方米容量的立式罐仿真，
注满水的情况下，对结算中心底部是12毫米，边缘的沉降为1.5毫米，其余各点
按线性处理，通过罐底中心点H0修饰，上的每一点圆周边缘点hm-8，槽底高程
法和容量法测量能力的比较，如表2所示。
从表中可以得出，从6米开始向上流动，几何方法和容量比较法之前的最大相对误差修正的能力是0.106%，而对最大
相对误差高程修正容量比较法的坦克几何测量和容量的底部是唯一的0.006%、修正是理想的；但在0.5~液体高6米的范围内，特别是在0.5米，罐的几何测量法和容量比较法修改标高容量相对误差为0.848%的底部，比修订前的0.435%，而在液体高1~4米位置，修正的能力逐渐减少的相对误差，这是因为TANK底高程校正方法低水平时的容量修正效果不明显，导致油罐底部产生突变，对动态校正的油箱容量不同的层次；校正效果6m高于能力水平比较好的，这种方法适用于进行高液位贸易通贸易，精度更高。
结语：
由于每个立式罐罐底填充材料、罐底材料、地基和使用情况等不同，造成的沉降量和罐容变化大不相同，在此基础上还需进一步研究，通过测试各个型号不同地基、材料的立式罐，获取更加详尽的测试数据，为寻找更加准确可靠的修正方法，继而提高容量计量贸易交接准确性以及确保油罐正常安全使用提供帮助。
参考文献：
[1] 苏彩山郭宏杰刘社恩等.立式罐底量流量计测量方法探讨[J].中国计量.2015（01）
[2] 郝华东.大型立式罐容量计量中三维激光扫描方法研究[J].中国测试.2014（02）。