壓力容器檢驗檢測誤差的影響因素及對策

王子健 白前程 郭鑫

國家鐵路罐車容積計量站錦州分站 遼寧錦州 121000

在鐵路罐車計量操作過程中，受各種外界和內在因素的影響，如介質狀態、器具的不確定度、操作人員的熟練程度等因素，造成測量值的不準確，影響計量數據的準確性而產生計量誤差。在上述誤差因素中，有些是無規律難以定量的，為提高計量準確性除必須嚴格遵守操作規程和國家相關計量標準操作外，還應注意參與油量計算的每個參數的影響，以及該參數產生誤差的大小和方向，在計量操作和油量計算過程中發現問題并及時采取預防措施和解決辦法。

1 我國鐵路罐車容積檢定技術簡介

我國內陸地區成品油運輸多采用鐵路運輸，特別是油品接收方在接卸油品時大多采用容器計量。容器計量主要是對鐵路罐車、汽車罐車、船舶或各類油品儲罐進行人工計量操作。各類容器的計量原理和計量方法基本相同，不同之處在于被測介質、容器形式和使用場合等。靜態計量的操作方法和工作程序也基本一致，以鐵路罐車為例，對車內油品進行手工檢尺測出油高并結合罐車容積表計算出油品體積，然后測量油溫對體積進行修正，最后測量油品密度并根據油量計算公式算出油品質量。

鐵路罐車容積檢定機構作為國家質檢總局依法授權的法定計量檢定機構，其組織、管理、質量保證體系、資源配置、檢定、質量改進等方面均按照JJF1069-2012《法定計量檢定機構考核規范》的有關要求進行建立、健全和不斷完善。鐵路罐車容積檢定結果是貿易結算和裝車作業的依據，其準確與否直接關系著罐車企業的經濟利益，同時也與鐵路罐車的運輸安全息息相關，因此加強鐵路罐車容積檢定質量控制就顯得尤為重要。

2 鐵路罐車檢定流程

鐵路罐車檢定工作涉及到人物、設備和數據處理等方面，如參加檢定工作的人員身體健康狀態、安全防護用品的穿戴、測量設備合格與否，填寫數據的各種記錄表等是否齊全等。以往這些方面都依賴于檢定人員的責任心和專業素養，管理較為隨意。在實際當中，由于檢定工作的單一性和重復性，時間長后檢定人員容易思想松懈，從而出現檢定工具丟三落四、檢定數據填寫錯誤以及記錄表格沒有帶全等現象，浪費了人力和物力，給檢定工作造成阻礙。為此，包頭分站通過學習精益管理中的精細化管理，根據檢定流程，細化每一步的操作和管理要求，實現鐵路罐車檢定管理的規范化和制度化。鐵路罐車檢定主要流程有接到車輛段檢車通知、分配人員、檢定前的準備工作、現場罐體外觀查看、罐體檢測、數據處理和出具檢定證書等。

3 鐵路罐車容積檢定技術分析

3.1 幾何測量法

幾何測量法通過建立罐體的數學模型，測量罐體的幾何特征尺寸，再經計算得到容積表。幾何測量法分為罐內測量法和罐外測量法，通過鐵路罐車容積檢定裝置實施。檢定裝置主要由套管尺、鋼卷尺、測深鋼卷尺、超聲波測厚儀以及處理軟件等組成。

3.2 容量比較法

容量比較法主要是使用準確度等級較高的標準金屬量器向罐車中注水，通過溫度、體膨脹系數等修正，計算注入罐車中水的體積，同時采用磁致伸縮液位計測量罐車中水的液位；如此循環，得到鐵路罐車容積表[1]。

另外還探索了標準流量計法，即采用準確度等級較高的流量計連續向罐車中注水，通過壓力、溫度、體膨脹系數等修正，累計注入罐車中水的體積，同時采用磁致伸縮液位計實時測量罐車中水的液位，得出容積表。標準流量計法從廣義來說也可算一種容量比較法。

兩種方法中，前者的準確度、重復性遠優于后者。采用容量比較法，鐵路罐車容積的測量不確定度不大于2×10-3（k=2）。

3.3 基于計算機視覺的照相測量技術

計算機視覺是一種基于圖像識別的空間建模技術。該測量方法基于計算機視覺，分析罐體照片，獲得罐體的形狀。測量系統由數碼相機、編碼點、標識點、標尺、處理軟件等組成。

在鐵路罐車罐體外表面特征位置處粘貼編碼點、標識點，并水平緊貼一標尺。用數碼相機從不同方向對罐體照相，獲得大量罐體照片。基于計算機視覺技術，利用編碼點信息對照片進行自動圖像匹配、合成。識別圖像中的標識點，并參照標尺數據，獲取各個標識點的坐標，這些標識點代表罐體外壁特征位置處的幾何形狀。將這些點擬合成曲面，即可在計算機中建立罐體模型。最后，采用分層累積方式計算罐體的容積值，得到容積表。

基于計算機視覺的照相測量技術，鐵路罐車容積的測量不確定度為3×10-3（k=2）。

3．4 三維激光掃描測量技術

鐵路罐車三維激光掃描測量系統由安裝模塊、三維激光掃描儀模塊和軟件模塊等組成。系統采用精密激光測距技術和精密分度技術，利用激光對鐵路罐車進行快速、全方位空間掃描，快速、準確、完整地獲得罐體表面幾何形狀。三維激光掃描測量原理如圖1所示。

采用三維激光掃描法，激光掃描儀可以倒置在人孔下方進行測量，檢定人員不用進入罐體內。測量不確定度為3×10-3（k＝2）。

總之，通過對鐵路罐車進行容積檢定，得到罐體的容積表（液位和對應容積值的數據表格或函數關系）和準裝高度范圍值（允許裝載液體液位的范圍）。容積表是企業間進行貿易結算的依據，準確的容積值保障鐵路罐車貿易的順利進行；準裝高度范圍值是鐵路罐車裝載的技術依據，按準裝高度范圍值進行裝運是鐵路罐車安全運輸的保障。