立式金属罐浮顶与罐底检定方法的研究

　　立式金属罐浮顶与罐底在长期使用过程中存在严重的变形问题， 对立式罐计量的准确性有较大的影响。而浮顶罐容量计量往往只凭借经验数据， 准确度较差，会造成对内对外贸易计量交接数据混乱。传统的浮顶质量测量方法(几何测量法、容量比较法、浸液深度法、图纸法)和底量测量方法(几何法、倒液法、双液法)均是离线测量，在对大型浮顶罐进行周期检定，用已标定的金属罐盛装油品， 测量被检罐浮顶质量和底量时发现，用相同的测量和计算方法，测得的浮顶质量和底量与首次检定时相差较大。 针对上述问题，本文提出了基于压力变送器的在线浮顶质量测量方法和基于投入式液位计的在线底量测量方法。

　　一、基本原理及计算方法

　　由于立式金属罐的浮顶与底面均是圆形，在不考虑形变的情况下，几何图形基本相同，所以在设计思路上有很强的相似性。

　　立式金属罐测量原理如图1所示， 测量点的确定如图2所示。 将油罐底面按照一定的方式划分成若干个等面积图形，在合适的点上安装投入式液位计，测量每一点的液位值， 从而求出罐底突起部分每一点的高度，进而求出底量。测量点是在罐底上确定同心圆(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、……、m)和半径(0-1、0-2、……、0-n)的交点的位置。 测量点的数目由底量测量所需准确度和它的凹凸不平的程度确定。 各同心圆的半径，按照所分圆环(中间是圆)面积相等的原则决定，即中间圆的面积和各圆环面积均等于πR2/m，由此各同心圆的半径参照公式为

　　如图1、图2所示，将底面阴影部分高度(分别为ha7、hb7、ha6、hb6)所围区域为ABCD，视为平均高度为(ha7+hb+ha6+hb6)/4 的一段环状体， 其底面积为πR2/(mn)(R———罐底半径;n———所分的半径根数;m———圆环数)。 因此，ABCD这段环状体的体积为

　　将各段的体积相加，便可求出整个罐底凸起部分所占体积。 其计算公式如下：

　　油罐底一般设计成中间高四周低的圆锥形，这时油罐底量为

　　取m=n=8，则

　　同理，根据浮顶的结构将浮顶底面按照一定的方式划分成若干个等面积图形，在合适的点上安装压力变送器，以某几点上的浮力值的平均值代表某一面积上任意一点的浮力值，将这个平均值乘以该面积，就可得到该面积上所受到的浮力。 将这些面积上的浮力值相加，则可得到整个浮顶所受浮力，从而求出浮顶质量。

　　根据底量计算方法，得出浮顶浮力的计算公式如下：

　　取m=n=8，则上式简化为

　　通过注、抽油，让浮顶作升降运动，当浮顶匀速运动时可采集到由压力变送器测得的浮力信号，通过计算可以分别求出浮顶在受到向下和向上两个方向的摩擦力时所受的浮力Fj和Fj+1，由此，可求出浮顶的质量M(变送器的质量不计)，即