全站仪检测立式金属罐容量方法的探索

肖 翀 汤志彪 何 勇

1.中国石化销售有限公司江西分公司，南昌 330029 2.江西省计量测试研究院，南昌 330002

全站仪检测立式金属罐容量方法的探索

肖 翀1汤志彪2何 勇2

1.中国石化销售有限公司江西分公司，南昌 330029 2.江西省计量测试研究院，南昌 330002

全站仪法测量立式金属罐有两种方法，即内测法和外测法。本文主要论述这两种方法原理与测量的基本过程，在同一立式金属罐，以两种测量法得到的半径与容量实验数据进行比对，从而来说明全站仪测量立式金属罐方法重复性较好，且实验数据结果达到了国家检定规程的要求。

立式金属罐；全站仪；内测；外测；容量

立式金属罐是石油原油和成品油储存并进行贸易结算的重要计量器具，其容量检测结果的准确性涉及贸易结算的金额巨大。但立式金属罐容量传统检测方法工作量大，而且危险性较高，多年来给检测人员带来不便，甚至有的金属罐容量无法检测。

近年来，随着光电测距法的发展，为检测立式金属罐容量提供了新的解决方案。全站仪是智能化光电测距的典型产品，通过开发相关控制软件，使检测过程自动化程度高，可做到从数据采集、传输和处理的全程数字化，有利于减轻工作强度，提高整个检测过程的效率，比传统方法可减员1半以上。同时，全站仪法解决了传统方法的局限，提高了对立式金属罐容量检测的覆盖率，其结果的准确性也确保了企业和消费者的合法权益。

全站仪检测立式金属罐容量，其主要有外测和内测两种方法，前者跟传统径向偏差法的测量仪原理一样，后者原理是通过全站仪在罐内扫描同一水平面不同的点，然后通过软件根据各个点的坐标，拟合成圆，得到圆的直径即为该罐某平面的一个直径。

1 全站仪内测法的原理及程序

用内测法对金属立式罐进行容量检测时，理论上可将全站仪放置金属罐罐内的任何地方，但为了提高测量速度，一般尽量把仪器置于罐的中央。在任一角度设立个起始方向，这样可以每隔一定的水平角度或距离来采集金属罐内壁相关点的坐标，在机载软件的控制下，各圈板水平断面测量时，全站仪自动调整测点高度，保证断面上各测点在规定的水平限差之内，各点的坐标自动记录在仪器内存中。采集的测量点越密集，其计算出来的半径就愈接近金属罐的实际半径，其采集简图如图1所示：

图1 全站仪内测法简图

规定一个方向为X方向，垂直X的方向为Y方向，竖直方向为Z方向，在此坐标系下，设罐中心坐标为（A，B），如图1所示：

开始时，令A0=0，B0=0，按下列迭代公式进行计算，

Am、Bm为 m步的罐中心坐标X、Y的坐标。

上面计算中第m步和第m-1步计算的金属罐半径Rm和Rm-1之差小于0.1mm，即＜0.1mm，R为最终的半径。

2 外测法的原理及方法

外测法原理与光学垂直线法原理一样，都是测量相对基圆的径向偏差，所以又称全站仪径差法，主要是基圆围尺测量和多测站径差测量相结合，每一个测站架设后，切取立式罐的两侧夹角，然后把仪器定为该夹角的一半处，此时全站仪前方正对方向为径向偏差方向，示意图见图2所示：

图2 全站仪相切法径差方向简图

根据规程，测存每圈板的1/4与3/4处的数据，软件就自动转化为各圈板的平距与基圆平距，最后相比较，来测量径向偏差的大小，其简图如图3所示：

图3 全站仪外测法简图

3 内外测法半径对比

内测法主要是测出相对于全站仪所处的坐标的相对位置，测得数据存储下来，经过软件处理后，自动倒出各圈板的内径；外测法是测量全站仪的中心位置与立式金属罐的各圈板的平距。两种方法各有其优点，但内测法必须进罐体内才能进行测量，而外测法可以避之，即使在罐体装载油料的情况下亦能进行测量。外测法关键是全站仪中心点与罐体间平距需要一定的间距，且测量仰角不能太大（50o仰角范围内误差可以忽略），激光点必须得穿过圆心的特点，对于立式金属保温罐，外测显得无能为力了。与传统的光学垂准线测量法等比较，全站仪法还是有其相当大的优势的。

为了实际检验全站仪立式油罐容量标定测量系统的性能，2015年元月初，在江西石化某油库，利用“全站仪立式油罐容量标定测量系统”内测法获取容量标定结果，并与外测法容量标定结果进行全面比对。

该石化基地新建圆筒立式油罐10多个，其中2000立方米对接内浮拱顶罐3个。表1、2分别列出了罐号为2001#的2000立方米油罐容量标定比对结果。从表中可以看出，全站仪容量标定的结果，无论是其2次重复性，还是与外测法容量标定结果的比较，其相对较差精度基本上比国标中要求的1/1000高一个数量级。

表1 2001#罐全站仪内测法容量标定重复性结果

表2 2001#罐全站仪内外测容量标定的对比结果

4 总结

全站仪检测立式金属罐容量法目前已得到广泛的应用，根据国家检定规程，编制相对应的数据处理运算软件，使得金属罐的罐容表计算以及证书都一次性完成。全站仪法测量立式罐容量有着准确度较高、效率高和兼容性好等独特优点，渐渐得到客户的信赖。除检测立式金属罐容量外，全站仪还可以检测球罐与各种不规则的油罐容量等，在此不赘述。