TCCS油罐容积标定系统(全站仪内测法)

1 问题重述通常加油站都有若干个储存燃油的地下储油罐，并且一般都有与之配套的“油位计量管理系统”，采用流量计和油位计来测量进/出油量与罐内油位高度等数据，通过预先标定的罐容表（即罐内油位高度与储油量的对应关系）进行实时计算，以得到罐内油位高度和储油量的变化情况。

许多储油罐在使用一段时间后，由于地基变形等原因，使罐体的位置会发生纵向倾斜和横向偏转等变化（以下称为变位），从而导致罐容表发生改变。

按照有关规定，需要定期对罐容表进行重新标定。

附图给出了生产实际所用的储油罐的形状示意图及储油罐尺寸、罐体纵向倾斜变位的示意图以及罐体横向偏转变位的截面示意图。

附件1和2给出了实验所需要的数据。

根据上述所述，求解下列问题：问题一：为了掌握罐体变位后对罐容表的影响，利用小椭圆型储油罐（两端平头的椭圆柱体），分别对罐体无变位和倾斜角为α=4.1°的纵向变位两种情况做了实验，实验数据如附件1所示。

请建立数学模型研究罐体变位后对罐容表的影响，并给出罐体变位后油位高度间隔为1cm的罐容表标定值。

问题二：对于实际储油罐，试建立罐体变位后标定罐容表的数学模型，即罐内储油量与油位高度及变位参数（纵向倾斜角度α和横向偏转角度β）之间的一般关系。

请利用罐体变位后在进/出油过程中的实际检测数据，根据你们所建立的数学模型确定变位参数，并给出罐体变位后油位高度间隔为10cm的罐容表标定值。

进一步利用实际检测数据来分析检验你们模型的正确性与方法的可靠性。

2 模型的假设(1)不考虑储油罐内外温度的变化；(2)油位探针的压力传感器在最下端；(3)出油管等管的体积忽略不计；(4)储油罐在进油后没有其他外在的抽油，即进油后的总量与刚开始出油时等量；(5)忽略油罐内总油量由于非进出油因素引起的总油量的变化(6)油罐里的油质均匀(7) 在较短时间内纵向和横向倾角可认为不变(8)假设附件中给定的数据真实可靠；3 符号说明a=0.89 小椭圆型罐体截面椭圆的长半轴b=0.6 小椭圆型罐体截面椭圆的短半轴α纵向倾斜角度β横向偏转角度L 小椭圆型罐体长度h 对于小椭圆形罐体中油量探针所探测到的油面高度，对于实际储油罐中油量探针所探测到的油面高度所转换成在以圆形球心为原点所建立的坐标体系下的坐标高度值H 只考虑纵向倾斜α时实际储油罐中油量探针所探测到的油面高度，以及考虑横向倾斜β时，实际储油罐中过油探子的正横截面的实际油面高度h0考虑横向倾斜β时罐容表的读数V 小椭圆型罐体或实际储油罐中油量体积r 球冠横截面圆半径R 球冠半径实际储油罐纵向倾斜时下部球冠体中油量体积V1实际储油罐中部圆柱体油量体积V2实际储油罐纵向倾斜时上部球冠体中油量体积V3H1 实际储油罐纵向倾斜时下部球冠体中与中部想接截面的实际油高H2 实际储油罐纵向倾斜时上部球冠体中与中部想接截面的实际油高S1油罐体的底面积l 2 油罐体最左侧到油位探针之间的距离l1摊位指针到油罐体最右侧的距离4 问题分析4.1 问题一的分析问题一要求我们建立数学模型研究罐体变位后对罐容表的影响. 首先我们了解到罐容表能够反映出罐内油位高度h 与储油量V 之间的关系. 对与问题一，我们需要从罐体无变位和倾斜角为α=4.10的纵向变位这两大情况去分析，从而得到罐体变位后对罐容表的影响.由题意可知，上底面和下底面均相等且均为椭圆的一部分，首先考虑罐体无变位的情况并建立起罐体无变位积分模型. 利用该模型对椭圆的方程求定积分,再将所得到的底面积与已知的卧式油罐体平行于地面的高L 相乘，即得到了油罐体中的储油量V . 从而我们得出罐体无变位的情况下罐内油位高度h 与储油量V 对应的函数关系式.为了验证我们所建模型的准确性，我们将附表1中的罐内油位高度代入罐体无变位的情况下罐内油位高度h与储油量V的对应函数关系式中，得到对应油位高度下的储油量. 同时，我们对模型所计算得到的储油量与实验测量所得的储油量进行比较，分析发现两者之间存在着一定的误差. 为了更好地分析误差，我们用MATLAB绘制出了两者之间的误差值与油位高度之间的曲线. 经过分析，我们发现所得的罐内油位高度h和储油量V 之间的关系式未考虑油位探针、进油管和出油管的体积对油位高度和储油量的影响.经过修正，我们得到罐内油位高度h 与油位探针、进油管和出油管三个管子的总体积之间的关系式.接着我们考虑倾斜角为α=4.10的纵向变位的情况，建立罐体纵向变位积分模型. 在所建立的模型中，我们分析发现，随着油位高度的不同，其体积表达式也是不同的. 因此，我们需要从五个不同油位高度分析其体积的表达式. 五种不同的油位高度情况如下图所示：1）h=0 ，2）0＜h＜l1tanα，3）l1tanα＜h＜2b-l2tanα ，4）2b-l2tanα＜h＜2b，5）h＞2b .图 1 五种情况示意图然后建立空间直角坐标系，我们从油罐体左侧分析问题，将与地面平行的方向设为z 轴，椭圆的短半轴所在的轴为x 轴，椭圆的长半轴所在的轴为y 轴. 我们分别对这五种情况进行讨论，先对椭圆方程求积分得到曲面面积，再对曲面面积求积分，得到储油量V 与油位高度h 的函数关系式. 我们结合罐体无变位情况下罐内油位高度h 与油位探针、进油管和出油管三个管子的总体积之间的关系式，得到修正后五种情况下储油量V与油位高度h 的关系式，再将附表1中的罐内油位高度代入这五种情况下修正后的关系式中，得到对应油位高度下的储油量，再与实验测量的储油量进行比较，并对其进行误差分析，最后在合理的误差范围内得到罐体变位后油位高度间隔为1cm的罐容表标定值.4.2 问题二的分析问题二要求对于实际储油罐，建立罐体变位后标定罐容表的数学模型，并根据实际检测数据确定变位参数。

油罐容积表自动生成（校正）系统工作流程
)
注意事项：
1.被校罐必须是空罐
2.油必须达到油罐总容量的80%以上
3.加油机平均流速为：柴油140L/分,汽油110L/分
4.电脑采集加油机流量数据及被测油罐液位高度数据，经过软件处理后，求出
被测油罐容积与高度的关系表。

5.电脑——采集加油机流量数据及被测油罐液位高度数据，
加油机——指专用大流量加油机，液位仪——自动计量油高，
被校罐——指要编制容积表的油罐，储油罐——指提供油源的油罐
说明事项：
因公司没有给加油站配备打油泵，因此到加油站校罐时必须要用专用大流量加油机把油罐打空，这样倒去倒来就需要两次（假如一个30立方米的罐约需要8小时）
工作状态演示图。

石油库与加油站第3〇卷第2期总第m期2〇2丨年4月出版 数质量管理OIL DEPOT AND GAS STATION VOL. 30 NO. 2 NO. 174 totally Apr 20, 2021 Q U A N IT T Y A N D Q U A L IT Y M A N A G E M E N T全站仪在立式油罐容积表编制中的应用张恒〔军需能源质量监督总站济南质量监督站〕摘要：依据油罐容积表编制原理，比较详细地介绍了全站仪的工作原理以及通过建立数学模型和使用全站仪测量和编制立式油罐容积表的方法和步骤，提出了测量和编制过程中应当注意的问题和减小误差的对策。

与传 统的围尺法和注水法标注立式油罐容积表方法相比，利 用全站仪编制油罐容积表具有省时省力、自动化程度高；准确度较高，重复性误差小以及用工成本较低，工作效率高的特点，为油罐测量和编制容积表提供了参考。

关键词：石油库油罐全站仪测量编制容积表方法介绍立式油罐是大型油库最为常见的一种储油容 器。

立式油罐容积表准确与否对于油库日常管理 至关重要。

随着新建或大修油罐的逐年增多，编 制立式油罐容积表任务越来越重。

传统编制油罐 容积表方法多采用围尺法或注水法，费时费力，特 别是对于10 000 m3以上储油罐，传统方法已不能 满足需要。

近年来，全站仪内测法测量立式油罐 容积正逐步推广应用。

与传统方法相比，工作效 率和准确性明显提高。

1全站仪测量立式油罐容积的原理及方法1.1全站仪全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测 量仪器，具有角度测量、距离（斜距、平距、高差）测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和 放样测量等多种用途，已广泛应用于工程施工测 量中。

在立式油罐测量时，可以通过激光反射原 理测量立式油罐各圈板的半径和径向偏差以及底 板各点的标局。

1.2 歲立几何棋型利用全站仪测定油罐容积表，一般采用几何 测量法，分为底量和圆柱体量两部分，分别建立不 同的数学模型，再将两者之和相加。

立式油罐计量系统技术方案(按Viva TS15M 2″R400编制)1.总体设计立式金属罐作为石油及液体石油产品以及液态货物的主要储存设备，又作为交接收发、贸易结算的计量器具，在静态计量中起着重要作用。

使用全站仪进行立式金属罐容量标定，主要是可以使标定时精度更高、时间更短、操作更简便、标定人员人身安全能得以保障、标定方法更加多样、标定结果可靠性更高。

2.1设计原则和依据设计依据：JJG168-2005立式金属罐容量规程立式圆筒形金属油罐容积标定的主要工作就是确定各圈板的半径。

基本原理：全站仪内测法：用全站仪内测法进行立式油罐容积标定时，理论上可将全站仪置于油罐内的任意地方（如可能，尽量置于油罐中央，以便提高测量速度)，设定一个起始方向，可以每隔一定的水平角度或距离来采集油罐内壁相关点的坐标，在机载软件的控制下，通过调整垂直角，保证全站仪扫描一圈为水平面，各点的坐标自动记录在仪器内存中。

点位采集的越密，其计算出来的半径就愈接近油罐的实际半径，测量数据的获取（内测）参见左图。

全站仪外测法：在架设全站仪后，切准油罐的左右两侧，读取夹角，然后将仪器定位到1/2的夹角处，即为径向方向。

瞄准各圈板的1/4和3/4位置，全站仪即可自动测出到各圈板的径向距离（平距），并与到基圆的平距进行比较，即可实现径向偏差法的测量要求。

（外测）参见左图2.2技术架构内测系统和外测系统各自独立，现场按最优方案确定使用内测系统还是外测系统。

2.3目标功能确定油罐各圈板的半径，并在后处理软件中生成容量表。

2.4技术资料，主要技术指标徕卡TS15M 2″R4002″——指测角精度为2″，无棱镜测距精度2 mm + 2 ppmR400——指无棱镜测距为400米（激光反射强度为90%）TS15M——马达驱动+无棱镜测距功能由于大容量油罐的测量仪器比较昂贵,从用户的角度考虑,我们所推荐仪器基本上是从以下几方面考虑,即:●满足国家相关标准的要求，同时有一定的超前性，未来一段时期内不会落后；●考虑到将来计量规程的标准的提高的问题；●在满足使用要求的基础上，考虑一定的经济性。

卧式金属罐容积检定结果(内测法)测量不确定度评定
刘国华
【期刊名称】《现代测量与实验室管理》
【年(卷),期】2005(013)002
【摘要】根据<JJG266-96卧式金属罐容积检定规程>,对卧式金属罐容积检定结果(内测法)的测量不确定度进行评定.
【总页数】4页(P22-25)
【作者】刘国华
【作者单位】中国石化销售有限公司计量管理站,天津,300041
【正文语种】中文
【中图分类】TB938.3
【相关文献】
1.用全站仪内测法标定立式金属罐容积的研究 [J], 康赫男;纪红刚;吴朝晖
2.用容积比较法对地埋卧式金属罐容积测量的研讨 [J], 介骏祥;廉永胜;黎锐锦
3.卧式金属罐弧形顶容积处理技巧∗ [J], 万勇;潘云飞;杨茹;陈汉松
4.卧式金属罐容积不确定度评定 [J], 佘彬杰
5.应用3D DISTO测量仪测量卧式金属罐容积 [J], 王燕;朱伟
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地下罐标定算法方案说明文档第1章引言1.1 项目背景加油站进销存管理中，由于加油机的计量误差，油罐容积表误差，油罐车配送过程偷盗油，造成加油站油品亏空。

个别加油站则利用系统断电故障、加油机故障、网络故障干扰加油数据上传，干扰加油站油品核算。

更严重的加油站买通计量部门故意调小加油量，使加油站胀库，加油站再与油罐车司机勾结将克扣油量替换出来集体分赃。

以上现象在一些加油站经常发生，如果任其发展下去不仅破坏企业声誉，更助长不法分子犯罪气焰给国家利益重大损害。

为使企业的利益不再受到侵害，昊和公司与石油销售企业多年合作不断对油品监控技术创新。

并将物联网技术应用于加油站油品计量监控管理方面，研究加油站进销存网络标定系统，是加油站进销存数据实时上传监控中心，加油站进销存数据出现误差立即报警不给不法分子偷盗机会，用科学手段维护国家利益、网络监测系统系统需要在加油站每台加油计量器上安装一套流量计量仪实时采集加油数据，还要在加油站液位仪安装一套无线油罐计量仪监测仪，实时采集油罐计量数据，加油站的加油数据和油罐进出油数据并通过4G网络不受任何干扰情况下实时将加油站每条加油枪加油数据传进销存系统监测中心，为实现系统数据准确性，需要再油罐车装防盗油系统，加强油品配送数监控、减少油品损耗、杜绝从业人员盗卖油，实时监测油罐车装卸油阀门状态通过4G将装卸油数据传进销存系统监测中心，加油站网络监测中心，通过监测加油站各个加油枪加油数据、监测加油站每个油罐进出油数据、监测油罐车装卸油阀门状态和装卸油数据。

可随时掌握加油机工作状态好坏和计量的准确性、可掌握加油站油罐进出油数量和显存数量的准确性、可掌握每台油罐车油库装油数量的准确性、可掌握每台油罐车加油站卸油数量的准确性、可掌握每台油车阀门状态司机偷放油状况。

通过网络监测中心数据可实时校对当前加油站油品进销存数据及油品损耗的真实性可靠性，评价加油机工作状态加油站油品跑冒滴漏管理水平。

油库是否克扣、判断油罐车进油准确性司机是否偷盗油。

球形金属罐容量检定规程中附录D全站仪内测法实际应用近年来随着石化行业的高速发展，需要将液化天然气及液化石油气进行大规模的运输和贮存，不仅球形金属罐的数量迅速增加，而且球罐的大型化和高參数化已成为趋势。

因贮存条件的要求，球罐需要在罐体外侧做保温，而外侧法已经不能满足球罐容积计量检测。

全站仪内测法具有操作便捷、测量条件制约小等方面的优势，主要解决具有外保温球形罐外测法检测困难、数据误差大等问题。

在数据准确性方面，从实际贮存应用考虑，本文对全站仪内侧法与围尺测量法测量数据进行了比对分析，证明了全站仪内侧法在测量精度上具有很高的可靠性。

标签：球形金属罐;全站仪内侧法;容积1 前言球罐构造一般是按照正球体形状制造，因实际建成后各个方向上直径有少许差别，通过测量球罐的赤道内径和竖向直径，进行计算得到其准确容积，为了保证球罐容积计量结果的科学准确，在球罐容积的检测过程中，检测装置和检测方法最为关键。

本文针对外保温球形罐，研究了全站仪内侧法，弥补了传统计量方法的局限性，为球形罐的首次检定和后续检定提供了可靠的方法，提高了工作效率和计量结果的准确度。

2 全站仪内侧法装置的组成在全站仪内侧法中，主要检测设备选型仪器为全站伺服性全站仪，应具有弱反射信号显示功能和双轴自动补偿功能。

手持激光测距仪最大允许误差小于±1.5mm，测量范围不小于100m。

配套设备主要为干湿温度计，设备性能满足现行规程即可。

3 全站仪内侧法检测过程3.1竖向内直径测量用手持激光测距仪或测深钢卷尺在罐内上、下极板中心处直接测量竖向内直径。

若上、下极板中心处有障碍物无3.3罐内附件测量罐内附件一般具有规则的几何形状，测量附件的几何尺寸，即可求出其体积。

同时还需测量各附件的起点和止点高度，可用全站仪测量各附件的最低点和最高点到液位计标尺零点所在平面的高度差。

3.4罐内压力确定检定时罐内压取零，使用工作压力取球罐平均使用工作压力，可采用罐内所装液体的平均压力。

现代测量与实验室管理2005年第2期　文章编号:1005-3387(2005)02-0022-25卧式金属罐容积检定结果(内测法)测量不确定度评定刘国华(中国石化销售有限公司计量管理站,天津　300041)摘　要:根据《JJ G266-96卧式金属罐容积检定规程》,对卧式金属罐容积检定结果(内测法)的测量不确定度进行评定。

关键词:卧式金属罐;容积;不确定度中图分类号:TB93813 文献标识码:A1　测量方法根据《JJ G266-96卧式金属罐容积检定规程》,大多数卧式罐均采用几何测量法进行检定,即通过测量卧式金属罐的有关几何尺寸(内测法或外测法),经过计算求出其容积。

2　数学模型V=V1+V2+V3-V附(1)式中,V1为直圆筒或椭直圆筒部分的总容积, L;V2为伸长筒体部分的总容积,L;V3为两端顶板部分的总容积,L;V附为罐内附件体积,L。

3　各输入量的标准不确定度的评定3.1　输入量直圆筒总容积(V1)的标准不确定度u (V1)评定3.1.1　数学模型V1=(π/4)D12L1×10-6(直圆筒)(2)或　V1=(π/4)D a D b L1×10-6(椭直圆筒)(3)式中,D1为正直圆筒平均内直径,mm;L1为正直圆筒(或椭直圆筒)内总长,mm;D a为椭直圆筒平均内竖直径,mm;D b为椭直圆筒平均内横直径, mm。

3.1.2　直圆筒总容积(V1)的标准不确定度u (V1)评定由于正直圆筒与椭直圆筒的不确定度来源、评定方法等基本相同,且实际工作中正直圆筒的卧罐较为常见,故以正直圆筒的不确定度评定为例进行评定。

3.1.2.1　输入量正直圆筒平均内直径(D1)的标准不确定度u(D1)评定输入量正直圆筒平均内直径(D1)的测量不确定度来源主要包括:由套管尺示值误差引起的不确定度分量u(D101),可采用B类评定方法;由测量人员操作及读数估读误差和测量点选择差异等因素造成的误差引起的不确定度分量u(D102),可采用A 类评定方法;由温度等环境因素造成的套管尺示值误差引起的不确定度分量较小,故忽略不计。

专利名称：油罐容积检测系统及标定方法专利类型：发明专利
发明人：奚汉达,马培荪
申请号：CN02111232.0
申请日：20020402
公开号：CN1373349A
公开日：
20021009
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：油罐容积检测系统及标定方法属于检测技术领域。

本发明系统主要由上位机系统、下位机系统和全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统组成,标定方法如下:1、选定油罐表面若干个均匀分布的测量点;2、采用全球卫星定位系统实时动态差分定位技术测出这些测量点在三维空间中的位置坐标;3、采用曲面拟合技术构作一张油罐真实表面的拟合曲面,并以此计算油罐的容积;4、计算油罐各高度下的容积;5、编制油罐容积表。

本发明具有实质性特点和显著进步,标定误差显著减小,测量效率成倍提高,适用范围广,有利于实现容积标定过程的自动化,具有可观的经济效益和实用价值。

申请人：上海交通大学
地址：200030 上海市华山路1954号
国籍：CN
代理机构：上海交达专利事务所
代理人：王锡麟
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全站仪无棱镜自动测量大型油罐体积和容积标定的算法
黄蓉;罗铖
【期刊名称】《经贸实践》
【年(卷),期】2015(0)10X
【摘要】大型油罐的容积计算和容积标定是石化企业生产的一项重要工作。

全站仪自动观测是现代测量的一种效率较高的手段。

为了行之有效的、精确的测量大型油罐的容积及其标定,提出了一种利用全站仪无棱镜自动测量的算法,利用全站仪每次自动调整一个小角度进行计算,后将所有计算结果相加可得其容积。

【总页数】1页(P268-268)
【作者】黄蓉;罗铖
【作者单位】陕西渭南职业技术学院;陕西西安国家测绘地理信息局第一大地测量队
【正文语种】中文
【中图分类】TE972
【相关文献】
1.基于无棱镜全站仪的树冠体积算法
2.无棱镜全站仪测量技术在水利工程测量中的应用
3.无棱镜全站仪测量技术在路线横断面测量中的应用
4.无棱镜全站仪测量技术在石矿测量中的应用
5.无棱镜全站仪结合RTK测量技术在三门海游大闸地形测量中的应用
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基于全站仪内测法的20000m^3立式金属罐容量测量结果不确定度评定郝华东;施浩磊;李曙光【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2015(0)S1【摘要】立式金属罐是我国能源计量贸易交接的重要强检计量器具,其容量计量的准确与否,直接影响国内外贸易的经济利益和国家计量信誉。

立式金属罐容量测量结果不确定度的大小是其准确性的重要衡量指标。

以往全站仪对容量测量结果不确定度的评定,仅仅只考虑测距因素的影响,忽略了对测角因素的分析,对环境温度引入的不确定度分析也存在不足。

本文依据ISO7507-4-2010的技术要求,对一容量为20000m3的立式金属罐,采用全站仪内测法进行测量,并评定其测量结果的不确定度,综合分析由仪器测角测距、温度、静压力、罐底不平度、倾斜度和椭圆度引起的不确定度分量,给出了具体的计算过程。

计算结果表明,全站仪内测法用于容量计量的相对扩展不确定度为0.042%,满足JJG168——2005国家计量检定规程0.1%(k=2)的要求。

【总页数】5页(P66-70)【关键词】立式金属罐;全站仪;容量计量;不确定度评定【作者】郝华东;施浩磊;李曙光【作者单位】舟山市质量技术监督检测研究院【正文语种】中文【中图分类】TB938.3【相关文献】1.立式金属罐容量围尺法测量不确定度评定 [J], 郭立功;赵缙;王金涛;佟林;刘翔;暴雪松;郑鹤2.立式金属罐容量光学基准线法测量不确定度评定 [J], 郭立功;刘子勇;黄朝晖;王金涛;李咚林;暴雪松3.立式金属罐容量测量结果不确定度评定方法 [J], 张耀峰4.150000m3立式金属罐容量测量不确定度评定 [J], 徐添喜5.全站仪法球形金属罐容量测量不确定度评定 [J], 王涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。