摘要：通过对立式金属罐底的有限元模型的建立，提出了槽底高程校正方法和附件的修正方法，减少立式金属油罐罐底变形会影响测量的能力，提高了贸易计量的准确性。对立式金属罐容量5000立方米，分别的容量比较法和几何测量试验分析；通过槽底高程校正及配件正确测量结果的几何测量方法使用两种方法，和结果的容量比较法比较，验证两种校正方法的可靠性。
关键词：立式金属罐；罐底变形；容量计量；修正方法；试验分析
前言
立式金属罐是对中国的能源贸易交接计量测量仪器的重要强检，对其容量的测量精度直接影响国内外贸易和国家声誉测量的经济利益。目前，随着日益频繁的贸易转移和立式储罐大型化发展的趋势，较高的立式罐容量测量精度的要求，但仍有一些因素（如温度、椭圆度、倾斜，罐底变形等）影响测量的准确度，大型立式储罐罐底变形量测量精度的影响。
1立式罐罐底容量
立式罐底变形产生的原因比较复杂，涉及地质、结构、力学、热力学、材料学等学科，主要分为以下2类：
1）水压试验后的立式罐，原来的规则一样，水箱的底部具有一定的锥度为凸凹不规则的表面；
2）填充油。储罐基础不断变化，造成储罐基础不均匀沉降和罐底变形，没有规则导致储罐底部发生变化。
目前，对底量增量测量方法的条件下，4种液体存储提出了几何法、倒罐、双位法和液位计的方法，但是这些方法不能从根本上减少或消除误差的罐底罐底变形引起的体积。为了提高容量测量的精度，保证交易交接的可靠性，研究了立式罐底变形能力的修正方法。
罐的容量计算，近似于以罐底为底的圆柱的体积计算。由于罐底的实际形状与理想的圆平面存在差距，必须进行罐底测量及计算，才能在打印容量表时正确输入“罐表起点高度”、“起点高度对应的容积”等数据，得到符合准确度要求的立式金属罐容量表。因此，按要求测量出罐底数据之后，如何利用这些数据，正确进行罐底修正计算，是给出准确的容积表的基础。
2立式金属罐有限元建模及分析
基于研究的立式罐底变形的有限元分析，通过一个容量为5000m3立式储罐罐底的有限元模型的建立、仿真和测试水箱重量产生的静压力的条件下，进行立式罐底变形分析，发现和总结的罐底变形。
2.1参数设置
立式储罐参数GB50341—2003《钢制焊接油罐设计规范”的造型，罐底与地基采用面-面接触单元之间，与conta174接触单元的地面，用targe170目标单位的罐底。由于三维建模单元过大，为了便于数据处理，本文采用了半立式罐，即实体建模的10度模型。模型荷载主要由重力加速度模拟的罐体质量和三角分布的静水压力组成，从上到下呈线性增加。
2.2建模的沉降分析
在每立方米2米的高度上，在5000m3模拟罐上进行罐底沉降模拟试验，得到了不同液位高度下罐底最大沉降曲线。从图中可以得到，随着液面上升，油箱的底部承受的静压力逐渐增加，根据一定的规则和压力变化的结算：4个~8米在罐底沉降最明显的变化范围内，每间隔2米的高度约2毫米；8~16米的范围内变化趋于稳定，每2米的高度是0.8毫米；在16至20米的范围内，每2米高度约0.6毫米。与常规液体变化如图3所示的罐底，我们可以得出以下结论：
1）当水平H（0，H1）在罐底沉降的范围没有变化，当H1值达到接近罐底，突然下沉变形，产生的底部增量；
2）当水平H（H1，H2）的范围内，对罐内产生均匀的线性变形和沉降的底部；
3）当水平H（H2、H3）在罐底沉降的范围变化不大，稳定状态。
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3试验分析
根据JJG168—2005《立式金属罐容量”检定规程，对立式罐容量比较法和几何法的测量方法，因为容量比较法是从标准金属罐水或液体石油产品储罐或流量计测量，更多的液体罐的同时，需要费时，几何方法应用在日常检查。本文在仿真的基础上，采用容量比较法和几何法对立式储罐5000m3的容量进行了测量，比较了两种方法对模拟结果的准确性进行了测量，结论是在第1.2节中得出的结论。
3.1试验条件和方法
3.1.1容量比较法
采用容量比较法的标准为MonteRoss质量流量计，精度为0.1级，通过线性拟合，其准确度可达到0.05%；钢卷尺测量精度I级，试验介质采用水沉淀法进行水槽测试。在高水精华液位置预测的试纸条，在用计量罐口朝下的投资规模，测量液位高度。注射点：第一点，对罐底的最高点，也可以适当以外，每2米一个点后；试验结果流约70吨/小时，在23摄氏度的两水箱温度、密度的计算根据水的密度表。
3.1.2几何量测量
用于几何量测量的标准仪器是徕卡tcrm1200+全站仪。准确度为二级。水平是徕卡na728，和精确程度是dsz3。精度级别的钢卷尺和测深钢卷尺是I类试验下进行空罐根据JJG168—2005检定规程。
3.2立式罐体积数据比较
底部部分的高度为0.2，0.5，1米，分别。每2米后，比较的体积比较法和几何测量方法的测量结果进行比较的罐容量。
可以看出，两种方法得到的一些变化的油箱容量，主要有以下4点：0~0.2米高度范围内，底部的变化率-0.102m3；0.2~0.5米高度范围内，0.61m3突变体，在0.5M的解决底；0.5~8m高度范围底部，随着高度的增加呈线性变化；8~15米范围内，底部增量逐渐稳定。得出的结论类似于仿真结果。
4 罐底变形修正方法
根据JJG168—2005检定规程的要求，几何测量原理的罐底是一个圆，根据罐的大小来确定油箱底部的同心圆（I，II，III），…（M）和半径（O-1，O-2），…是，N，半径测量系数）的交叉点和测点，在稳定点的罐底中心水平，用脚抬高的追逐已经站在每个测量点，罐底中心与基准点下，在[7]水平升高读表读数，各测点的记录。根据模拟数据和实测数据，结合立式储罐检定规程中底量计算模型，修正了几何测量法得到的井底体积数据。基于5000立方米容量的立式罐仿真，注满水的情况下，对结算中心底部是12毫米，边缘的沉降为1.5毫米，其余各点按线性处理，通过罐底中心点H0修饰，上的每一点圆周边缘点hm-8，槽底高程法和容量法测量能力的比较，如表2所示。从表中可以得出，从6米开始向上流动，几何方法和容量比较法之前的最大相对误差修正的能力是0.106%，而对最大相对误差高程修正容量比较法的坦克几何测量和容量的底部是唯一的0.006%、修正是理想的；但在0.5~液体高6米的范围内，特别是在0.5米，罐的几何测量法和容量比较法修改标高容量相对误差为0.848%的底部，比修订前的0.435%，而在液体高1~4米位置，修正的能力逐渐减少的相对误差，这是因为TANK底高程校正方法低水平时的容量修正效果不明显，导致油罐底部产生突变，对动态校正的油箱容量不同的层次；校正效果6m高于能力水平比较好的，这种方法适用于进行高液位贸易通贸易，精度更高。
结语：
由于每个立式罐罐底填充材料、罐底材料、地基和使用情况等不同，造成的沉降量和罐容变化大不相同，在此基础上还需进一步研究，通过测试各个型号不同地基、材料的立式罐，获取更加详尽的测试数据，为寻找更加准确可靠的修正方法，继而提高容量计量贸易交接准确性以及确保油罐正常安全使用提供帮助。
参考文献：
[1] 苏彩山 郭宏杰 刘社恩等.立式罐底量流量计测量方法探讨[J].中国计量.2015（01）
[2] 郝华东.大型立式罐容量计量中三维激光扫描方法研究[J].中国测试.2014（02）
论文作者:李军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：容量论文; 测量论文; 比较法论文; 金属罐论文; 几何论文; 方法论文; 范围内论文; 《基层建设》2017年第14期论文;