論使用全站儀測(cè)量立式金屬罐底量

【摘 要】 立式金屬罐一直以來都是石油產(chǎn)品儲(chǔ)備的主要計(jì)量器具，此文針對(duì)立式金屬罐容量檢測(cè)中使用全站儀檢測(cè)罐底的新方法可行性進(jìn)行論述。通過對(duì)同一立式金屬罐使用不同檢測(cè)方法證明，使用全站儀檢測(cè)罐底不僅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且大幅提高了工作效率。

【關(guān)鍵詞】 計(jì)量 立式金屬罐 全站儀 幾何測(cè)量 罐底

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.04.016

在石油產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的今天，立式金屬罐已經(jīng)成為石油、液體石油產(chǎn)品以及其他液體貨物貿(mào)易結(jié)算、收發(fā)交接的重要計(jì)量器具之一。立式金屬罐容量檢測(cè)的主要方法有“容量比較法”和“幾何測(cè)量法”。本文主要針對(duì)使用全站儀幾何測(cè)量立式金屬罐罐底量進(jìn)行論述。

立式金屬罐（見圖1）是由若干圈板焊接而成，豎直安裝的圓筒形金屬罐。由罐底、罐壁、罐頂或浮頂（盤）、計(jì)量口、進(jìn)出管線及其他附件所組成。

圖1 拱頂立式金屬罐示意圖

罐底即為立式金屬罐的金屬底板，由若干塊金屬板焊接而成。下面簡(jiǎn)單介紹下國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG 168-2005《立式金屬罐容量》罐底量幾何測(cè)量法。

（1）測(cè)量點(diǎn)的確定

測(cè)量點(diǎn)是在罐底上確定同心圓（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ…、m）和半徑（O-1，O-2，…O-n，n為半徑測(cè)量系數(shù)）的交點(diǎn)位置[見圖2（a）]測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目由罐的標(biāo)稱容量和它凹凸不平的程度確定，一般情況下測(cè)量點(diǎn)數(shù)（見表1），同心圓到罐底中心距離按照所分圓環(huán)面積相等的條件來確定，各圓環(huán)的半徑按下面公式計(jì)算。

同心圓環(huán)至中心距離：

[RⅠ][=R1/m]；[RⅡ][=R1/m]；[Rm-1][=R（m-1）/m]；

[Rm][=R]

式中：[R]—第一圈板內(nèi)直徑，mm；[m]—等分圓環(huán)的數(shù)量。

（2）測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)高測(cè)量

將水準(zhǔn)儀架設(shè)在罐底靠近中心的穩(wěn)點(diǎn)上，用標(biāo)高尺逐一直立于各測(cè)量點(diǎn)、罐底中心點(diǎn)和下計(jì)量基準(zhǔn)點(diǎn)上，由水準(zhǔn)儀讀出標(biāo)尺的讀數(shù)，記錄各測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)高[見圖2（b）]。

表1 罐底測(cè)量點(diǎn)數(shù)量

a罐底量測(cè)量點(diǎn)分布示意圖 b罐底量水準(zhǔn)儀測(cè)量標(biāo)高示意圖

圖2

根據(jù)檢定規(guī)程JJG 168-2005《立式金屬罐容量》，罐底測(cè)量點(diǎn)標(biāo)高由水準(zhǔn)儀測(cè)量而得。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，全站儀在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用愈加普遍。全站儀即全站型電子速測(cè)儀（Electronic Total Station），是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。用全站儀代替水準(zhǔn)儀測(cè)量標(biāo)高將大幅提高工作效率，減小工作強(qiáng)度。

（3）全站儀測(cè)量罐底測(cè)量點(diǎn)標(biāo)高

將全站儀架設(shè)在罐底中心位置，開啟全站儀指示激光。根據(jù)測(cè)量點(diǎn)距罐壁距離確定第一個(gè)測(cè)量點(diǎn)位置，把指示激光點(diǎn)指向測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量（全站儀自帶系統(tǒng)測(cè)量高程功能）并記錄。測(cè)得標(biāo)高數(shù)據(jù)后保持全站儀鏡頭角度不變，依照測(cè)量點(diǎn)方向數(shù)以某一固定角度順時(shí)針（或逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)全站儀，從而得到一個(gè)環(huán)上的數(shù)據(jù)。依此方法逐一得到各環(huán)上測(cè)量點(diǎn)標(biāo)高數(shù)據(jù)（見圖3）。

為了驗(yàn)證全站儀測(cè)量罐底標(biāo)高的可行性，先以容量比較法對(duì)一個(gè)1000m3的立式金屬罐底量進(jìn)行測(cè)量，得到底量為3621L死量為1021L；又以水準(zhǔn)儀對(duì)此立式金屬罐底量進(jìn)行幾何測(cè)量，得到底量為3594L死量為1015L；再以全站儀對(duì)此立式金屬罐底量進(jìn)行幾何測(cè)量，得到底量為3605L死量為1017L。結(jié)果顯示，全站儀測(cè)量法測(cè)量結(jié)果符合JJG 168-2005《立式金屬罐容量》檢定結(jié)果擴(kuò)展不確定度要求，1000m3擴(kuò)展不確定度為0.1%（k=2）]，并比水準(zhǔn)儀測(cè)量法更加貼近約定真值。其間兩名檢定員用水準(zhǔn)儀測(cè)量法用時(shí)19min，一名檢定員使用全站儀測(cè)量法用時(shí)7min。通過實(shí)踐歸納了幾點(diǎn)使用全站儀幾何測(cè)量立式金屬罐底量比水準(zhǔn)儀測(cè)量立式金屬罐底量所具有的優(yōu)勢(shì)：

（1）避免人工立尺傾斜所產(chǎn)生的誤差；

（2）避免人工水平儀讀數(shù)視差；

（3）計(jì)量基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高可以直接取得下尺點(diǎn)的位置（有導(dǎo)向管的立式金屬罐立尺無法落在下尺點(diǎn)上）；

（4）減少人工分方向不均勻所產(chǎn)生的誤差；

（5）減少測(cè)量時(shí)間，提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

綜上所述，全站儀測(cè)量立式金屬罐罐底容量具有可行性。若在這種方法的使用中編配數(shù)據(jù)記錄程序，省卻手工記錄數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)，則可避免記錄錯(cuò)誤所產(chǎn)生的誤差。不僅提高了測(cè)量準(zhǔn)確度，還大幅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。無疑將成為一種先進(jìn)簡(jiǎn)潔的新工作方法。

作者簡(jiǎn)介

張卓，本科，現(xiàn)就職于遼寧省大容量計(jì)量站（原國(guó)家大容量第一計(jì)量站）任計(jì)量檢定員，從事油品計(jì)量檢定工作。

（責(zé)任編輯：張曉明）