容量比較法檢測立式金屬罐罐容底量方法的探討

曹兵(國家大容量第一計(jì)量站,遼寧 撫順 113000)

儲(chǔ)罐作為液態(tài)貨物的儲(chǔ)存設(shè)備，又是重要貨物交接收發(fā)的計(jì)量器具。對于儲(chǔ)罐計(jì)量時(shí)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到貿(mào)易雙方利益。為此如何發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)罐存在差量的原因并加以解決，是事關(guān)重要的工作。

現(xiàn)在我們對立式金屬罐罐容的檢測主要是依據(jù)國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG168—2003《立式金屬罐容量》的規(guī)定。采用的方法主要是以幾何測量法為主，容量比較法作為傳統(tǒng)的方法被保留了。幾何測量法技術(shù)設(shè)備先進(jìn)，工作時(shí)間要短，參與工作人員要少，存在很大的優(yōu)勢，現(xiàn)階段為普遍采用。但是，在立式金屬罐容量測量當(dāng)中，罐底部分的變形一直制約著測量精度，采用容量比較法還是有他的合理性。

1 利用容量比較法進(jìn)行容量測量的原因

1.1 基礎(chǔ)沉降是對罐容計(jì)量造成誤差的主要原因

目前對于我國的建罐現(xiàn)狀，在內(nèi)陸建造的儲(chǔ)罐主要以軟基礎(chǔ)為主，大多數(shù)采取環(huán)墻（梁）式結(jié)構(gòu)。在地質(zhì)條件較差及沿海港口填海造田建造的罐，一般采取樁基礎(chǔ)（硬基礎(chǔ)）。

作為基礎(chǔ)沉降對罐容計(jì)量造成誤差的原因，首先要從水沉降試驗(yàn)進(jìn)行分析。儲(chǔ)罐在進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，在高液水位的重力作用下，對罐底產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)，儲(chǔ)罐的地基要產(chǎn)生整體沉降和局部沉降。無論是硬基礎(chǔ)還是軟基礎(chǔ)，這種沉降都要發(fā)生，只是沉降量大小不同而已。一般情況下罐基礎(chǔ)在進(jìn)行整體沉降的同時(shí)，罐的中心沉降量相對加大（不包括外環(huán)梁軟基礎(chǔ)），因?yàn)樵诠薜装宓倪叢渴墉h(huán)梁的約束，其環(huán)梁承載強(qiáng)度和承載面積都比較大，從而罐底邊部(罐壁板處)受約束力就大。并且罐底板邊部的邊緣板厚度相對要厚，承載能力相對也較強(qiáng)。而罐底中部區(qū)間罐底板下面地基是由瀝青砂、沙碎石、素土等組成的，罐底板中部區(qū)間的中幅板厚度相對邊緣板要薄的很多。為此，一般情況下基礎(chǔ)沉降往往是罐底中部區(qū)間沉降要大于邊部沉降。

罐底基礎(chǔ)水壓試驗(yàn)時(shí)在重力作用下，產(chǎn)生的沉降是由即瞬時(shí)沉降（初始沉降）、固結(jié)沉降、次固結(jié)沉降（次壓縮沉降）等組成。這幾種沉降那些占主導(dǎo)地位，主要取決于地基的土質(zhì)狀況、基礎(chǔ)的施工工藝及施工質(zhì)量好壞而定。地基的土質(zhì)狀況、基礎(chǔ)的施工工藝及及施工質(zhì)量好的，罐底沉降量就小；地基的土質(zhì)狀況、基礎(chǔ)的施工工藝及施工質(zhì)量較差的，罐底沉降量就大。

對于罐底鋼板，在水壓試驗(yàn)時(shí)也要隨地基沉降而變形，由于罐底鋼板的物理特性決定，這種變形一部分是塑性變形，一部分是彈性變形。塑性變形隨地基變形而不恢復(fù)，而彈性變形就要根據(jù)外力作用下的情況而變化。一種變化是當(dāng)液位在某個(gè)高度重力下罐底板隨地基整體下沉；一種變化是當(dāng)空罐時(shí)或液位較低時(shí)罐底板彈起，這時(shí)基礎(chǔ)同罐底板形成一個(gè)空隙。這一空隙就好像罐底板多了個(gè)夾層或暗艙，在高液位時(shí)（一般液面高度為1-3m左右以上）將儲(chǔ)罐的液態(tài)貨物藏在這一夾層或暗艙，造成液體貨物的液面降低一個(gè)高度△h。低液位時(shí)（在0.5-1.0m左右），罐底板又彈起恢復(fù)原形狀，這時(shí)把藏在夾層或暗艙的液體貨物又放出來，罐體液面升高一個(gè)高度△h。

在儲(chǔ)罐投入正常使用后，對于罐底基礎(chǔ)土質(zhì)及施工質(zhì)量較差的地基，由于進(jìn)行頻繁的收發(fā)交接，使罐內(nèi)液態(tài)貨物在高液位和低液位之間頻繁交替發(fā)生，液態(tài)貨物的重力作用于罐底板和基礎(chǔ)，使其基礎(chǔ)沉降還要逐漸加大，從而罐底板的變形也要加大，嚴(yán)重時(shí)罐底有可能形成鍋底狀，這一變形的過程，少著幾年多著十幾年。

1.2 罐底下計(jì)量基準(zhǔn)點(diǎn)對罐容量的影響

針對罐底基礎(chǔ)變形，在空罐時(shí)和帶液時(shí)罐底狀態(tài)不一，導(dǎo)致儲(chǔ)罐容量表失準(zhǔn)，造成液態(tài)貨物交接時(shí)的差量。目前，我們國家對立式金屬罐的計(jì)量檢定，是按照國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG168-2005《立式金屬罐容量》進(jìn)行的，采用方法為幾何測量法經(jīng)過計(jì)算得到容積的。容量表的編制則是以參照高度為標(biāo)尺，下計(jì)量基準(zhǔn)點(diǎn)為零點(diǎn)進(jìn)行制表，編制成容量表就是在空罐時(shí)的檢定狀態(tài)出具的容量表。對于檢定證書及容量表、底量表是在空罐時(shí)的檢定狀態(tài)出具的。為此儲(chǔ)罐在投入正常使用后，罐體狀態(tài)同空罐時(shí)不同，容量表要發(fā)生一定的失準(zhǔn)。這一失準(zhǔn)是由于儲(chǔ)罐使用時(shí)裝入液態(tài)貨物后，由于罐底板發(fā)生沉降，并且這一沉降是不規(guī)則的，這一失準(zhǔn)造成差量的大小，是與罐底基礎(chǔ)沉降情況而定的。對于以上存在這些差量，都與計(jì)量板有關(guān)。為此，裝入液態(tài)貨物后，罐底板下沉，罐底量表就要發(fā)生變化，其變化的主要原因就是罐底板變形引起的。

使用儲(chǔ)油罐進(jìn)行計(jì)量時(shí)，要根據(jù)容量表的高度對應(yīng)的體積量進(jìn)行。要涉及參照高度（上計(jì)量基準(zhǔn)點(diǎn)與下計(jì)量基準(zhǔn)點(diǎn)之間的垂直距離）。

2 利用容量比較法測量立式金屬罐容量的檢定步驟

將兩座已經(jīng)經(jīng)過檢定的立式金屬罐，分別作為標(biāo)準(zhǔn)罐和被測罐，其中作標(biāo)準(zhǔn)罐的一座應(yīng)在高液位時(shí)罐底不再發(fā)生變形的情況下，以高液位時(shí)筒體部分作為標(biāo)準(zhǔn)容量，并且液面檢尺高度以罐頂檢尺點(diǎn)為基準(zhǔn)（防止下計(jì)量基準(zhǔn)點(diǎn)局部變化而影響液位高度），將標(biāo)準(zhǔn)容量段的液體分批注入被測量罐進(jìn)行容積比較，從而找出被測罐的罐底變形引起的差量。

首先將標(biāo)準(zhǔn)罐的液體向被測罐注入，待注入液體恰好浸沒被測罐底中心最高點(diǎn)時(shí)停止注水，以比對被測罐底量以幾何測量法和容量比較法的誤差。而后繼續(xù)向被測罐注液測量，通過標(biāo)準(zhǔn)罐和被測罐容量表數(shù)據(jù)，比較找出罐底板突變或漸變的臨界液高或漸變規(guī)律。

立式金屬罐筒體部分的準(zhǔn)確度（不確定度不大于0.03%），大大高于整體罐的準(zhǔn)確度（不確定度不大于0.1%），將此部分作為標(biāo)準(zhǔn)罐看待，完全滿足測量的精度要求。

根據(jù)測量數(shù)據(jù)，編制容量表。