立式金属罐容量

关键词：

立式金属罐容量（精选三篇）

立式金属罐容量 篇1

1 几何法测量所选用的工具设备

自动安平水准仪 (1～50) m最大允许误差3″, 带刻度的标尺 (0～2) m最大允许误差±1mm, 防爆手电 (符合防爆要求) 。

2 测量点的确定

先将第一圈板圆周周长度分成 (8或16) 等份的圆弧, 再将罐底的面积, 以同一圆心把面积分成 (8或16) 相等面积的圆环, 圆心到圆弧的距离与各圆环交点就是测量点。各圆环到圆心距离按下面公式计算:

式中:R———第一圈板圆周半径, mm, m———圆环的数量。

根据JJG168-2005《立式金属罐容量检定规程》的要求, 罐底测量点数如下:

3 测量点的标高测量

将水准仪架设在罐底中心附近稳定的地方, 用标高尺逐一直立与各测点, 罐底中心及下计量基准点上。用水准仪读出在同一水平线下的数值, 记录各测量的数值。而在罐容表的实际应用时, 随着金属罐液位的升高, 金属罐的基础会因受压而在达到某一液位高度时产生弹性下沉, 罐底变形导致在静态空罐时几何测量法测量的罐底容量增大。这时会出现差量, 这个差量是几何测量法测量不到的。因此在贸易交接时给客户带来了不必要的经济损失。下面以大连港油品码头公司V-109罐底容量测量为例, 比较测量结果如下。1) 静态空罐时的几何测量法现场采集罐底数据:

计量单位:mm

根据上述检定数据, 按照JJG168-2005《立式金属罐容量检定规程》中的计算公式:

式中:△VB———罐底容量, 为高度hd的函数, dm3;hd———编制地量容量表的高度 (区间为下计量基准点至罐底最高点) , mm;d———第一圈半内直径, mm;B0, j, B1, j…Bm, j———各测量点标高, mm;F hΣd, Bm, j, B基Σ———自定义函数, 定义如下:

计算结果为罐底量是V=42207L, 制表高度是147mm。

2) 在每个罐底测量点上安装液位高度数据传感器, 当金属罐液位达到某一液位之后, 液位高度数据传感器产生突变之后, 变化趋于平缓稳定减弱时, 采集罐底数据如下:

计量单位:mm

根据上述计算公式:V=33535L, 制表高度:109 mm。这时液位高度6635mm时, 罐容表所对应容量与实际注入到罐里的液体容量出现了差量, 差量为2650升。

4 结论

由于罐底随液位高度增加而产生弹性沉降, 导致采用几何测量法测量罐底容量产生不可避免的差量是一种普遍现象, 而罐底产生弹性沉降的原因有两个:地质结构和施工方法。因此笔者认为同一区域、同一建筑罐体基础施工人员、同一型号规格的罐体由于沉降导致的差量是可以近似一致的, 因此用上述第二种方法实际测量出同一规格中的一台罐的差量, 在计算同一规格的罐容表时, 在该液位高度加上一次性差量, 能够较好的解决此类问题。

摘要：在检定规程中对计量罐底的检定方法有两种;第一种是容量比较法, 第二种是几何测量法。由于容量比较法受制约的因素较多 (比如电源、水泵、水源及水的温度测量等) , 导致作业耗费的时间较多、费用较高, 因此目前罐底检定方法主要选用的是几何测量法。

立式金属罐容量 篇2

立式金属罐计量检定数据的处理和容量表编制一般均使用计算机软件处理,智能化程度较高,基本的检定数据采集录入后,就会自动编制容量表。大大减少了人工计算的工作强度,工作效率也大幅提高。但如不仔细检查核对人工录入数据,出现差错就会对最终的容量值及修正值产生误差。这种误差往往隐含在容量表中,不易使人发现,最终给计量交接双方造成计量纠纷或损失。

1 静压力容量修正值的计算公式

按照JJG 168-2005《立式金属罐容量》国家计量检定规程,立式金属罐静压力容量修正值的计算公式为:

式中

ΔVp—液体充到h高度时静压力容量修正值,m3;

h—编制容量表的高度,m;

g—重力加速度,g=9.80665m/s2;

ρ—罐内液体的平均密度,编制液体为水的静压力容量修正表时,ρ=1.0g/cm3;

d—罐的基圆直径,mm;

E—圈板钢材的弹性模量,E=2.06×107N/cm2;

δ—罐壁的平均板厚,mm。

式中hi—第i圈板的内高,mm;

δi—第i圈板平均板厚,mm。

2 静压力容量修正值分析计算

由公式(1)不难看出,影响静压力容量修正值主要变量参数有3个:(1)罐壁的平均板厚;(2)编制容量表的高度;(3)罐的基圆直径。

对于一具已测量的罐来讲,编制容量表的高度h和罐的基圆直径d是2个十分重要的参数,在计量检定数据录入计算机软件处理时,编制容量表的高度h和罐的基圆直径d 2个参数录入出现一点错误,容量表就会表观出来,而且数据录入员十分关注这2个参数,一般会重点核对。故这里将h、d作为定量,只讨论罐壁的平均板厚δ变化对静压力容量修正值的分析计算。

以长庆油田一具10 000m3为例,我们分别计算平均板厚δ分别从1mm变化到10mm时,罐高为10m处静压力修正值的变化量(如表1所示)。

分析表1不难看出,静压力修正值在平均板厚不断变化时变化量很大:

当δ1=1mm时,ΔVP1=43.291m3;

当δ2=10mm时,ΔVP2=4.329m3;

求其变化量:

按照JJG 168-2005《立式金属罐容量》国家计量检定规程检定结果不确定度要求,10 000m3金属罐检定后总容量的扩展不确定度为0.1%,ΔV=0.39%>0.10%,假设数据录入员将罐壁的平均板厚10mm误录入为1mm,就罐壁的平均板厚的变化量带来的容量不确定度分量就大大超出了计量检定规程规定的要求。

目前长庆油田所建的10 000m3的大罐罐壁的平均板厚标称值为10mm,不考虑计量检定规程规定扩展不确定度的要求。假设数据录入员将罐壁的平均板厚10mm误录入为1mm,将产生的绝对误差为:ΔV=43.291-4.329=38.962m3,也就是说每交一罐原油,接方将损失38.962m3。按长庆油田年产原油2 000万t计算,假设均用此大罐进行计量交接,每次装液10m,约交接2 000次,就可产生38.962m3次×2 000次=77 924m3≈65 456t,以5 000元/t计算,有可能损失32 728万元,给企业造成巨大的经济损失。

3 建议或措施

(1)建议计量检定机构在大罐检定中,按照JJG168-2005《立式金属罐容量》国家计量检定规程要求认真实测每一圈板的板厚,不得参照设计图纸,以图纸板厚取代罐壁的实际板厚。

(2)按检定周期送检超声波测厚仪,确保超声波测厚仪测量数据准确有效。

(3)在数据处理和容量表编制过程中,数据录入员录入数据后,应仔细检查核对录入数据,确保录入数据准确无误。同时,容量表编制完成后,审核人员应认真核查每一录入数据,检查复算无异议后方可签字。

参考文献

立式金属罐容量 篇3

立式金属罐是石油、化工等行业油品储运的重要计量器具, 因此对其容量计量的准确度高低, 不仅直接关系到企业的经营管理, 成本核算和经济利益, 而且直接关系到国家对外贸易的经济利益和国家计量信誉。

目前, 对金属罐容量的计量检定多靠人工的方法, 该方法存在以下两方面缺点。

(1) 对于操作者劳动强度大, 操作危险, 且效率低。

(2) 由于罐体高, 圆板直径、板高、板厚及保温罐内径向偏差等人工无法测量, 而导致计量失准。

随着现代科技和石化工业的迅速发展, 企业对检测技术的要求也越来越高。因此, 研制一种爬壁机器人携带测量仪器, 使其按检测油罐容积需求的运动轨迹移动, 并在相应的检测点停留, 以便检测人员做相应的测量, 测量的安全性将得到改善, 测量精度也将得到提高[1]。

1爬壁机器人总体设计

设计的爬壁机器人的本体采用四轮驱动的移动方式和永磁吸附的吸附方式。而爬壁机器人的控制系统采用二级计算机控制, 以保证机器人既可实现自主作业, 又可人工进行干预, 从而提高它的实用性和可靠性。

上位机位于油罐底部, 能够实现人机界面交互, 具有环境初始值输入、爬壁机器人状态显示、爬壁机器人辅助系统的动作协调等项功能;下位机采用AT89C 51单片机系统, 是实现爬壁机器人运动控制的核心。它根据上位机 (控制键盘部分) 传送的初始化参数和动作指令进行路径规划, 驱动四个直流电机, 控制爬壁机器人的运动;二者通过RS-485总线进行通讯[2]。爬壁机器人控制系统结构框图如图1所示。

2硬件设计

立式金属罐爬壁机器人的下位机的硬件部分主要有电源模块、处理器模块、驱动模块、倾角检测模块、速度检测模块、通信模块几部分组成, 下面就几个主要部分做详细介绍。

2.1驱动模块

下位机选用的电机驱动模块由光电耦合器配合固态继电器, 实现爬壁机器人驱动电机控制, 其结构如图2所示。爬壁机器人采用四轮驱动结构, 也就是有四个驱动模块, 每个模块都由两个TL817光电耦合器和两个JQX-14FC-2C型固态继电器组成。通过控制AT89C 51中的P1.6、P2.1、P2.2、P2.3等四个管脚来控制继电器的打开与闭合, 以实现对电机的通断控制和电机的PWM调制[3], 从而达到对爬壁机器人电机转速的控制;同时利用P2.4、P2.5、P2.6、P2.7等四个管脚控制继电器的通断来控制电机的换向功能, 从而实现机器人的差速转向。

2.2倾角检测模块

爬壁机器人完成对油罐壁检测任务的前提是准确地跟踪预先规划的路径, 而该机器人在作业过程中要机器人沿油罐母线竖直向上运动, 要求四轮的运动速度相等, 但由于电机的转速、驱动轮尺寸等的误差以及“打滑”现象, 造成两侧车轮运动速度不等, 而使得本体运动方向偏离母线越来越多, 进而使机器人的爬行路径偏斜。

为了更准确地实现规划姿态和路径, 还需要设计姿态闭环控制系统, 即实时检测机器人姿态参数, 并根据其与规划姿态之间的偏差值来自动调节两侧电机的转速、不断减小姿态偏差。因此, 为机器人配备了能够实时检测自身姿态角的传感器, 也即倾角传感器[4]。倾角电路图如图3所示。

2.3通信模块

上位计算机和下位机主控制单片机采用串行通讯口进行通讯, 可采用RS232/RS485转换接口实现远距离的传输。操作时可以使用上位计算机直接控制, 也可以通过操作盒进行控制。机器人控制各子系统控制模块均位于机器人本体上, 因相距很远, 选用串行RS485通讯的方式传递命令和数据信息。遥控操作盒与计算机之间进行串行通讯用于实现计算机对机器人的直接控制, 同时也可使用操作盒上的按钮对机器人遥控操作。

在系统中将RS485设计成半双工形式, 选用了MAX 485芯片[5]。为了使电路更加可靠, 降低相互之间的干扰, 在MAX 485和单片机之间采用光电隔离器件TL817, 电路如图4所示。

2.4电源模块

整个系统采用外部24V蓄电池供电, 来提供系统驱动部分的24V电源和控制电路部分的5V电源。为了保证系统有良好的电磁兼容性, 要将驱动和控制两部分分离, 即这两个部分要分别供电。驱动部分通过24V电源来驱动直流电机, 该24V电源由外部蓄电池直接提供。控制部分的5V电源由MC34063系列稳压器提供[6], 电路中电源模块如下图5所示。

3软件设计

下位机控制系统软件主程序流程图如图6所示。上位机给出控制命令, 通过串行总线传送给下位机, 下位机读取通信缓冲区的命令字, 判断是否有按键命令, 然后进行功能键判断, 再执行相应的按键命令;并且下位机控制系统读取倾角传感器信号通过运动姿态控制算法, 输出姿态调整信号来调整机器人的运行姿态, 并将采集到的光电编码信号返馈给电机驱动模块, 从而实现机器人的闭环控制。同时下位机把实时数据传送给上位机, 上位机根据下位机信号做出实时控制决策[7]。

4结论

在爬壁机器人系统设计中, 控制系统的设计是非常关键的环节。着重阐述了爬壁机器人控制系统的设计, 构建了控制系统的硬件, 编制了相应的软件, 实现了对爬壁机器人方向、速度的控制。经现场试验证明该爬壁机器人具有运动灵活及操纵性好、对工作面适应性好、安全稳定的特点。

摘要：介绍了一种用于立式金属罐容积检定的爬壁机器人控制系统设计方案。爬壁机器人采用了非接触永磁吸附结合四轮驱动的方式实现壁面运动。其控制系统由上下位机组成, 上位机控制系统主要完成爬壁机器人控制系统的管理、运动轨迹的规划、工作状态的实时显示、系统的安全诊断保护、运行、停止等;下位机控制系统则实现对运动的控制, 由AT89C51微控制器为核心构成直流电机驱动电路、倾角检测电路、电源电路等模块组成。现场实验表明:该机器人不但运动灵活, 而且解决了爬壁机器人运动偏斜的缺点。

关键词：爬壁机器人,倾角传感器,电源模块,通信模块

参考文献

[1] 文怀海, 佟仕忠, 付贵曾, 等.立式金属罐容积检定爬壁机器人的研制. 自动化仪表, 2007;28 (8) :45—47

[2] 田兰图.油罐检测爬壁机器人技术及系统研究. 清华大学, 2004:88—90

[3] 王晓明. 电动机的单片机控制. 北京:北京航天航空大学出版社, 2002:125—135

[4] 李朝青.单片机原理及接口技术.北京:北京航天航空大学出版社, 1999:201

[5] 周凯, 郭黎利.基于MAX485实现PC机与单片机通信的程序设计. 信息技术, 2005;4:10—12

[6] 李真芳, 李世雄. MC34063在嵌入式电源设计中的应用.国外电子元器件, 2005;6:73—74