卧式罐容量测量方法研究

尹鑫昊 周艳 朱宁 胡振波 黄俊

【摘要】本文介绍了一种快速测量卧式罐容量的方法，用以解决传统容量比较法和几何测量法在检测时存在的问题。该方法通过使用高精度电子秤和双路并行等手段，实现了对检测介质的快速称重和对卧式罐内液位的自动读取。相较于传统方法，该方法显著提高了检测效率、降低了劳动强度，并在使用场景上具备灵活性，适用于各种环境条件。该方法具有检测效率高、对罐体变形容忍度高等特点，可为工业生产提供更为便捷、高效、可靠的卧式罐容量测量手段，为该领域带来了创新性的解决方案。

【关键词】卧式罐；容量测量；电子秤；罐体变形容忍度

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.03.063

【基金项目】自然科学基金-科市联合项目（2022JJ90015）：便携式卧式罐容积快速检测方法的研究。

Research on a Horizontal Tank Volume Detection Method

YIN Xinhao， ZHOU Yan*， ZHU Ning， HU Zhenbo， HUANG Jun

（Hunan institute of metrology and testing， Changsha 410014， China）

Abstract： This article introduces a horizontal tank capacity measurement method to solve the problems existing in traditional volume comparison methods and geometric measurement methods during testing. The method uses high-precision electronic scales and dualchannel parallel methods to achieve rapid weighing of the detection medium and automatic reading of the liquid level in the horizontal tank. Compared to traditional methods， this method significantly improves detection efficiency， reduces labor intensity， and is flexible in use scenarios， suitable for various environmental conditions. The method has the characteristics of high detection efficiency and high tolerance to tank volume changes， providing a more convenient， efficient， and reliable horizontal tank capacity measurement method for industrial production， bringing innovative solutions to this field.

Keywords： horizontal tank； capacity measurement； electronic scale； can body changes describe endurance

0引言

在石油、化工等领域，卧式罐作为固定储罐的重要组成部分，被广泛用于贸易计量。传统的卧式罐容量测量方法包括容量比较法和几何测量法。但这两种方法存在诸多问题，如运输不便、劳动强度大、测量不准确等。这些问题对贸易计量产生了一定的影响。

为解决这些问题，本文提出了一种新的卧式罐容量快速测量方法，以应对传统测量方法存在的问题。该方法结合了容量比较法和几何测量法的优点，通过应用高精度电子秤、双路并行等创新技术，实现了对检测介质的快速称重，以及对被测卧式罐内液位的自动读取。在确保检测准确度的同时，本方法还能显著提高检测效率，大幅降低检定人员的劳动强度。

1传统卧式罐容量测量方法的局限性

1.1容量比较法的局限

卧式罐容量测量一直是石油、化工等行业中一个重要的环节。传统的容量比较法存在着一系列的限制，给测量过程带来了诸多困扰。在运输方面，传统的容量比较法依赖于多个不同规格的标准金属量器组，而这些标准金属量器组的体积较大，给运输带来了挑战。在运载过程中，1000 L和2000 L的标准金属量器会使运输车辆超载，面临安全风险，也影响测量任务的顺利进行。容量比较法在现场测量中也存在问题。使用该测量方法需要测量人员在标准金属量器组的多个量器之间切换进水、放水。繁琐的操作不仅增加了测量人员的劳动强度，还容易引起控制失误，进而影响测量的准确性[1]。尤其是进水和放水这两个关键步骤不能同时进行，使得测量时间被大幅拉长，增加了现场作业的不确定性。这些运输和操作上的困难，直接影响了容量比较法在卧式罐容量测量中的实际可行性[2]。

1.2几何测量法的局限

许多加油站为了加强安全管理，常常在卧式罐内部安装防爆网，用以防止火灾等意外事故的发生。几何测量法要求测量人员手动测量卧式罐的几何尺寸，而防爆网对这种测量方式产生了阻碍[3]。使用场合的限制使得几何测量法无法适用于那些现代化的、对安全性要求较高的工业场所[4]。卧式罐通常配备有液位计等设备，而这些设备的存在会对测量产生影响。手动几何测量法依赖于人工测量卧式罐的各项数据，如圈板直径、长度、罐总长等，然而这些测量过程容易受罐内附件的干扰，需要进行大量的补偿和修正。同样，采用光电内测距法时，卧式罐内的液位计等设备也可能导致测量结果出现误差。这些干扰因素都会使几何测量法的测量结果受到外界条件的干扰，难以保证测量结果的准确性。

2卧式罐容量快速测量方法介绍

2.1基本原理

卧式罐容量快速测量方法以高精度电子秤作为主要标准器。高精度电子秤的可靠性和准确性，使其成为一种理想的质量测量工具。将被测介质放入电子秤，能够迅速获得介质的质量数据。测量介质质量是快速容积检测方法的基础，通过测量介质质量换算成相应的体积，实现质量与体积的对应关系。

另外，在进行介质质量测量的同时引入了双路并行技术。这一技术创新允许检测介质连续不间断地注入两个称量容器，实时温度读取将检测介质的质量转化为相应体积。这种并行方式确保了介质的流入不中断，实时温度测量的引入保证了换算体积的精确性。考虑到温度对于介质密度有影响，检定人员通过实时监测温度来进行体积修正，从而提高测量的准确性。这一创新的方法为卧式罐容量测量带来了新的可能性，有望推动该领域的技术发展。

2.2测量装置主要组成部分

卧式罐容量快速测量方法所使用的测量装置由一系列先进的设备组成（见图1），确保整个测量装置在卧式罐容量测量中可以高效运行。该装置的主要组成部分如下。

1）油罐车（介质源）：一般介质为清洁水，有时也可为成品油。将检测介质装载至油罐车后，通过滞流或泵输送至后续组件。

2）减压装置：采用304不锈钢材质，具备常规减压阀，通过减压筒和多孔薄钢板降低介质的流速，实现减压的目的。

3）换向器：为常规开叉式短裤形结构，采用304不锈钢材质，通过气动执行机构进行介质换向，实现介质在两个电子秤称量容器之间的来回切换。

4）称量容器：采用304不锈钢材质，置于电子秤上，用于储存每次需称量的介质。容器内含有高精度温度传感器，误差为±0.1℃，用于实时测量容器中的介质温度，实现体积修正。

5）高精度电子秤：具备不低于Ⅲ级的准确度，量程不超过150 kg，检定分度值不超过15 g，作为主要标准器，保证质量测量的准确性。

6）排液阀：为常规电控气动球阀或蝶阀，用于控制向罐内排放介质的通断。

7）汇流管：采用304不锈钢材质，用于介质的汇集与缓冲，确保介质在进入下一流程时可以平稳流动。

8）均流管：由薄壁防静电塑胶材料制作，用于防止介质排液时发生喷溅，保证液面的平稳，确保液位计读数准确。

9）高精度磁致伸缩液位计：具备±0.1 mm的误差范围，长度不超过3 m，用于实时测量被测罐中的液位高度。液位计同时包含高精度温度传感器，误差为±0.1℃，用于实时测量被测罐中的介质温度，以实现体积修正。

10）被测卧式罐：作为容量测量的目标对象。

11）控制系统：包含平板电脑、PLC、数据采集卡等，用于实现整个装置的自动控制。

上面这些组成部分协同工作，构成了一个完整的卧式罐容量测量系统。每个组件的设计和使用都充分考虑了装置在实际工业环境中的适用性和稳定性，确保整个检测装置能够高效而可靠的运行。

3卧式罐容量快速测量方法的优势

3.1提升了检测效率

卧式罐容量快速测量方法使用高精度电子秤进行介质质量称量，克服了原有测量方法对于大型标准金属量器的依赖，大幅降低了运输成本和运载风险。通过双路并行方式，实现了介质的连续注入和实时读取，优化了传统测量方法中繁琐的进水与放水流程，高效的检测方式在实际应用中能够显著减轻检定人员的劳动强度，使得卧式罐容量测量更加便捷、迅速。该方法基于质量测量的原理，以高精度电子秤为主标准器，通过测量介质质量获得相应体积，并通过实时温度测量进行体积修正。通过实时监测介质的温度，检定人员能够及时了解介质密度的变化，进而对体积进行准确修正。这一步骤的引入，有效提高了测量的准确性，避免了温度变化对测量结果的影响。这种全面、多层次的测量机制，使得该方法在检测效率和测量准确性上均表现出了独特的优势，为相关行业提供了一种更为可靠、高效的容量测量解决方案。

3.2提高了罐体变形容忍度

在实际工业场景中，为了提高安全性，卧式罐内部通常会设置防爆网，以防止意外火灾等危险情况的发生。与几何测量法相比，卧式罐容量快速测量方法无须进入罐内进行测量，不会因罐内防爆网的限制而无法进行容量测量，为实际工业生产提供了更为便捷的容量测量解决方案。卧式罐容量快速测量方法对于卧式罐体变形具有良好的容忍度。在实际运输和使用中，卧式罐体可能会因各种原因发生倾斜、变形或充液引起的弹性变形等情况。相比于传统几何测量法，卧式罐容量快速测量方法通过测量介质液位高度变化来反映罐体内部的变形情况，不需要额外的复杂修正和补偿。这使得在面对各种卧式罐的实际工况时，卧式罐容量快速测量方法都能够保持测量的准确性和可靠性。这一特点为工业生产中常见的卧式罐体变形情况提供了有效的解决方案，提高了方法的实用性和适应性。

4结束语

卧式罐容量快速测量方法及装置为卧式罐容量测量领域引入了一种创新性的解决方案。通过高精度电子秤和双路并行等手段实现了对检测介质的快速称重和对卧式罐内液位的自动读取，提高了检测效率、降低了劳动强度，并在使用场景上具备灵活性，适用于各种环境条件和卧式罐的不同工况。这一创新性的测量方法为工业生产提供了更为便捷、高效、可靠的容量测量手段，为卧式罐容量测量领域注入新的活力。

【参考文献】

[1]耿芳.基于极坐标法测量的卧式罐容积自动化检定系统[D].北京：北京林业大学，2011.

[2]李志刚，杨荣淇，王勋，等.基于三维扫描的卧式罐容量计量方法[J].船舶设计通讯，2023（1）：131-136.

[3]杨荣淇，李玉广，范百兴.带状扫描测量技术在容量计量领域的应用[J].船舶设计通讯，2013（1）：50-53.

[4]王劲松，蒋宁.计量卧式罐容量的测量结果不确定度评定[J].工业计量，2004（5）：26-30.

[5]乔艳芳，蒋丹凤，赖森豪.卧式罐校准技术分析与新方法研究的探讨[J].质量与市场，2023（17）：1-3.

【作者简介】

尹鑫昊，男，1985年出生，工程师，学士，研究方向为流量、容量。

通信作者：周艳，女，1983年出生，高级工程师，学士，研究方向为流量、容量、风量计量技术研究。yan0715@163.com。

（编辑：李加鹏）