全站儀檢測立式金屬罐容量方法的探索

肖 翀 湯志彪 何 勇

1.中國石化銷售有限公司江西分公司，南昌 330029 2.江西省計量測試研究院，南昌 330002

全站儀檢測立式金屬罐容量方法的探索

肖 翀1湯志彪2何 勇2

1.中國石化銷售有限公司江西分公司，南昌 330029 2.江西省計量測試研究院，南昌 330002

全站儀法測量立式金屬罐有兩種方法，即內測法和外測法。本文主要論述這兩種方法原理與測量的基本過程，在同一立式金屬罐，以兩種測量法得到的半徑與容量實驗數據進行比對，從而來說明全站儀測量立式金屬罐方法重復性較好，且實驗數據結果達到了國家檢定規程的要求。

立式金屬罐；全站儀；內測；外測；容量

立式金屬罐是石油原油和成品油儲存并進行貿易結算的重要計量器具，其容量檢測結果的準確性涉及貿易結算的金額巨大。但立式金屬罐容量傳統檢測方法工作量大，而且危險性較高，多年來給檢測人員帶來不便，甚至有的金屬罐容量無法檢測。

近年來，隨著光電測距法的發展，為檢測立式金屬罐容量提供了新的解決方案。全站儀是智能化光電測距的典型產品，通過開發相關控制軟件，使檢測過程自動化程度高，可做到從數據采集、傳輸和處理的全程數字化，有利于減輕工作強度，提高整個檢測過程的效率，比傳統方法可減員1半以上。同時，全站儀法解決了傳統方法的局限，提高了對立式金屬罐容量檢測的覆蓋率，其結果的準確性也確保了企業和消費者的合法權益。

全站儀檢測立式金屬罐容量，其主要有外測和內測兩種方法，前者跟傳統徑向偏差法的測量儀原理一樣，后者原理是通過全站儀在罐內掃描同一水平面不同的點，然后通過軟件根據各個點的坐標，擬合成圓，得到圓的直徑即為該罐某平面的一個直徑。

1 全站儀內測法的原理及程序

用內測法對金屬立式罐進行容量檢測時，理論上可將全站儀放置金屬罐罐內的任何地方，但為了提高測量速度，一般盡量把儀器置于罐的中央。在任一角度設立個起始方向，這樣可以每隔一定的水平角度或距離來采集金屬罐內壁相關點的坐標，在機載軟件的控制下，各圈板水平斷面測量時，全站儀自動調整測點高度，保證斷面上各測點在規定的水平限差之內，各點的坐標自動記錄在儀器內存中。采集的測量點越密集，其計算出來的半徑就愈接近金屬罐的實際半徑，其采集簡圖如圖1所示：

圖1 全站儀內測法簡圖

規定一個方向為X方向，垂直X的方向為Y方向，豎直方向為Z方向，在此坐標系下，設罐中心坐標為（A，B），如圖1所示：

開始時，令A0=0，B0=0，按下列迭代公式進行計算，

Am、Bm為 m步的罐中心坐標X、Y的坐標。

上面計算中第m步和第m-1步計算的金屬罐半徑Rm和Rm-1之差小于0.1mm，即＜0.1mm，R為最終的半徑。

2 外測法的原理及方法

外測法原理與光學垂直線法原理一樣，都是測量相對基圓的徑向偏差，所以又稱全站儀徑差法，主要是基圓圍尺測量和多測站徑差測量相結合，每一個測站架設后，切取立式罐的兩側夾角，然后把儀器定為該夾角的一半處，此時全站儀前方正對方向為徑向偏差方向，示意圖見圖2所示：

圖2 全站儀相切法徑差方向簡圖

根據規程，測存每圈板的1/4與3/4處的數據，軟件就自動轉化為各圈板的平距與基圓平距，最后相比較，來測量徑向偏差的大小，其簡圖如圖3所示：

圖3 全站儀外測法簡圖

3 內外測法半徑對比

內測法主要是測出相對于全站儀所處的坐標的相對位置，測得數據存儲下來，經過軟件處理后，自動倒出各圈板的內徑；外測法是測量全站儀的中心位置與立式金屬罐的各圈板的平距。兩種方法各有其優點，但內測法必須進罐體內才能進行測量，而外測法可以避之，即使在罐體裝載油料的情況下亦能進行測量。外測法關鍵是全站儀中心點與罐體間平距需要一定的間距，且測量仰角不能太大（50o仰角范圍內誤差可以忽略），激光點必須得穿過圓心的特點，對于立式金屬保溫罐，外測顯得無能為力了。與傳統的光學垂準線測量法等比較，全站儀法還是有其相當大的優勢的。

為了實際檢驗全站儀立式油罐容量標定測量系統的性能，2015年元月初，在江西石化某油庫，利用“全站儀立式油罐容量標定測量系統”內測法獲取容量標定結果，并與外測法容量標定結果進行全面比對。

該石化基地新建圓筒立式油罐10多個，其中2000立方米對接內浮拱頂罐3個。表1、2分別列出了罐號為2001#的2000立方米油罐容量標定比對結果。從表中可以看出，全站儀容量標定的結果，無論是其2次重復性，還是與外測法容量標定結果的比較，其相對較差精度基本上比國標中要求的1/1000高一個數量級。

表1 2001#罐全站儀內測法容量標定重復性結果

表2 2001#罐全站儀內外測容量標定的對比結果

4 總結

全站儀檢測立式金屬罐容量法目前已得到廣泛的應用，根據國家檢定規程，編制相對應的數據處理運算軟件，使得金屬罐的罐容表計算以及證書都一次性完成。全站儀法測量立式罐容量有著準確度較高、效率高和兼容性好等獨特優點，漸漸得到客戶的信賴。除檢測立式金屬罐容量外，全站儀還可以檢測球罐與各種不規則的油罐容量等，在此不贅述。