利用全站仪法测量卧式金属罐容量

【摘要】在测量卧式金属罐容量时，几何测量法是一种常用的测量方法。本文深入研究了JJG 266—2018《卧式金属罐容量》检定规程中规定的检定方法，并结合实际情况，介绍了一种新的测量方法——全站仪法，并对这两种方法进行了详尽分析和比较，尤其对全站仪法进行了重点探讨。研究结果表明，在对测量精度有较高要求的应用场景中，采用全站仪法能够有效降低测量误差，从而提升油品存储的科学化计量管理水平。

【关键词】卧式金属罐；计量；全站仪

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.05.069

Measuring the Capacity of Horizontal Metal Tanks by Total Station Method

WANG Bin， TAO Chuankai， YAN Guofeng

（Petrochina Dalian Petrochemical Company， Dalian 116033， China）

Abstract：Geometric measurement method is a commonly used method for measuring the capacity of horizontal metal cans. This article delves into the calibration methods specified in the JJG 266—2018 Horizontal Metal Tank Capacity calibration regulation， and introduces a new measurement method - the total station method， based on actual situations. A detailed analysis and comparison of these two methods are conducted， with a focus on the total station method. The research results indicate that in application scenarios with high requirements for measurement accuracy， the use of total station method can effectively reduce measurement errors， thereby improving the scientific measurement management level of oil storage.

Keywords：horizontal metal can； measurement； total station

0引言

石油工业是我国经济的重要支柱产业之一。每年，我国都需要生产并进口大量的石油及其衍生产品。卧式金属罐（以下简称“卧式罐”）作为液体储存和计量的关键设备，已广泛应用于化工、石油等行业的生产与运输环节。加油站的地下储油罐是卧式罐最典型的应用场景。由于加油站提供多种油品，如汽油、柴油，因而通常在地下配备多个储油罐。石油销售公司要依据储油罐的容量进行油品库存盘点、成本评估、节能指标考核以及内部核算等工作。然而，由于卧式罐特定的摆放姿态以及受罐体变形等因素影响，对其容积进行准确测量始终是一项技术上的难题。

1卧式罐的结构

卧式罐是广泛应用于石油化工等行业中作为贸易计量和储存液体的计量器具。卧式罐是水平安装的圆筒形金属罐，由筒体和封头（顶板）、计量口、计量管、人孔、进出管线及其他附件组成。按照筒体焊接形式的不同，卧式罐一般分为对接式罐（见图1）、搭接式罐（见图2）、螺旋式罐（见图3）。按封头类型一般分为弧形顶、半椭球顶、球缺顶、平顶、圆台顶和圆锥顶。

2卧式罐容量测量的技术条件

在进行卧式罐容量测量时，必须遵循检定规程的要求，确保卧式罐的外形、结构及材料等均符合相关标准要求。卧式罐的铭牌内容必须准确无误且完整。卧式罐的壁面应无明显的凹凸不平或变形。

卧式罐应尽可能保持水平状态，以满足精度要求。对于有特殊要求的罐体，安装倾斜比应控制在0.08以内，确保计量口下尺点位于筒体长度的中部。此外，卧式罐的地基安装必须稳固，以防止罐底座发生严重变形。

在检定和校准卧式罐时，应保证测量结果的不确定度不超过0.4%。对于新建造、大修或重新安装的卧式罐，应在3天后进行校准和检定。对于在用卧式罐进行校准时，应确保校准和检验工作的正常进行，不受干扰。

若卧式罐已加装保温层，且只能从内部测量时，必须确保罐内清洁，并且有毒及易燃气体的浓度应符合安全规范要求，以保障测量过程的安全。

3卧式罐容量测量方法分析

3.1几何测量法

依据JJG 266—2018《卧式金属罐容量》检定规程，目前测量卧式金属罐容积一般都采用几何测量法。几何测量法又分为光电几何测量法和手动几何测量法。光电几何测量法是采用光电内测距法及自动水平横断面扫描测量各规定高度内水平横截面面积；手动几何测量法是采用手动法测量卧式罐的圈板直径、圈板长度、罐总长、圈板厚度、封头高度、过渡曲线体半径、检尺点内竖直径、倾斜角度等数据。

手动几何测量法分为外测法和内测法两种。外测法一般用于地面卧式罐的容量测量；内测法一般用于地埋卧式罐或半地埋卧式罐的容量测量。外侧法通过使用钢卷尺等测量各圈板的外周长，大、小圈板长度，搭接长度，圈板厚度，顶板的外高，罐体倾斜，检尺点距液面高端的距离，量油口外高等数据，通过计算得到容量表。内测法通过使用套管尺等测量各圈板的水平内直径，竖向内直径，大小圈板长度，顶板的内高、罐体倾斜，检尺点距液面高端的距离，量油口外高，附件等数据，通过计算得到容量表。

采用几何测量法测量各圈板圆筒部分的直径时，如果测量两次后，其结果均比规定允差要大，那么应该继续测量，要持续到连续两次测量结果都与规定的允差相符为止，取两次测量的均值作为这个位置的直径长。

3.2全站仪法

全站仪法是一种新兴的卧式罐容积测量技术，它依赖于全站仪这一高精度测量设备。测量开始前，将全站仪稳固地安装在罐体中心附近的位置。在安全区域内设置角度间隔、垂直步长、有效行程（即支撑立柱顶端至下限位开关上表面的垂直距离）和测量最大高度等参数。

利用卧式罐的内径等基础数据，从立柱的最低段开始，逐段向上拼接支撑立柱，直至形成一体。立柱拼接完成后，根据设定的有效行程，固定立柱上的上下限位开关，并连接电源盒与检测仪的供电线路，随后启动电源。

接下来，调整全站仪至水平状态，在罐体每个圈板的1/4和3/4位置测量坐标数据。通过处理这些数据，可以计算出与罐壁垂直的半径长度。运用AUTOCAD软件，可以将核算后的数据绘制成矢量图形，确立固定圆心，使用样条曲线连接各半径的终点，形成闭合的面域，具体见图4。

AUTOCAD软件具备强大的计算功能，能够精确计算出不规则闭合图形的周长和面积，精度高达小数点后四位。基于此，可以得到该不规则几何图形的面积和周长，然后与板高相乘，即可精确计算出该层板高的体积。

3.3具体实例应用分析

以某石油销售公司加油站设计容量为50 m3卧式金属罐为例。该卧式罐筒体长度为6575 mm，由5圈板对接而成，L1’圈板的高度为1815 mm，封头高度为650 mm。

按照规程规定选取测量位置，使用钢卷尺测量净直径为2，991.1 mm。通过传统测量方式得出9，396.8 mm是其内周长，7，026，705.4 mm2是其面积，然后再与板高相乘，得出L1’圈板的体积为12，753.5 L。

通过全站仪法并与AUTOCAD结合，得出9，401.1 mm是其内周长，而7，018，155.1 mm2是其具体面积，再与板高相乘，得出12，737.9 L是层圈板的体积。

通过数据分析可以明显发现，利用全站仪的方法测得的数据经过计算后得到的周长，比钢卷尺测得的数据通过圆的计算公式算出的结果大4.3 mm，体积却比利用圆的公式计算出来的体积小了15.519 L。因此，使用全站仪法测量更接近实际的使用情况，避免了套用圆的计算公式带入的系统误差，并且结合CAD图形后更加明显，可HdbP8d/Iss1oYUUPo4zaaXxpVrNQSd0INX/4AcZxNCo=以近似地看到筒体部分的变形程度。

4卧式金属罐容量测量不确定度评定

4.1数学模型

4.2不确定度分量

卧式金属罐容量测量不确定度的引入分量包括：大圆筒直径测量引起的相对标准不确定度，大圆筒长度测量引起的相对标准不确定度，两端伸长部分直径测量引起的相对标准不确定度，两端伸长部分长度测量引起的相对标准不确定度，两端顶板内高测量引起的相对标准不确定度，附件体积的测量引起的相对标准不确定度。

4.3合成相对标准不确定度

5结束语

本文依据JJG 266—2018《卧式金属罐容量》，采用全站仪对卧式罐进行测量，并与传统几何测量法进行比对。相比传统方法，全站仪法不仅在提高效率的同时，节省了大量的人力，还可以通过AUTOCAD建模更直观真实地反映罐壁的变形情况。全站仪法满足JJG 266—2018《卧式金属罐容量》国家计量检定规程的要求。

【参考文献】

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【作者简介】

王彬，男，1978年出生，工程师，学士，研究方向为企业计量检定管理。

（编辑：李加鹏）