投入式液位计在立式罐底量增量测量中的应用

　　立式金属罐是国际间石油化工产品贸易结算的主要计量器具之一，也是我国国内贸易结算的重要计量器具，对其容量的准确计量，直接关系到我国对内、对外贸易的经济利益。而要准确地计量立式罐容量，给出液位 H 与相应的容量 V(H)之间的关系，必须涉及到罐底量增量的测量与计算问题。

　　1 立式罐底量测量的基本原理

　　1.1 立式罐底量的形成

　　立式金属罐一般都是在现场焊接安装，底板直接铺在油罐基础上。底板受到罐内油料压力和罐基础支撑力，所受合力为零。油罐基础是油罐壳体本身和所储油品重量的直接承载物，并将这些载荷传递给地基土壤。油罐装油后，基础将发生下沉，随地基土壤空隙的不同，基础沉陷量也不同，严重时沉陷量可达数 10cm，甚至更多。立式罐罐底呈不规则形状，罐底量指罐底最高点平面以下的罐底容量，如图 1 阴影部分所示。

　　1.2 立式罐底量测量的基本方法

　　现有的测量方法有容量比较法和几何测量法。

　　1.2.1 容量比较法

　　容量比较法是将水或石油产品从标准罐注入到被检定罐内，直至液体将罐底最高突起部分恰好浸没为止，这时罐底的底量就等于从标准罐中注入被检定罐中的液体之体积。

　　1.2.2 几何测量法

　　根据立式金属罐容量试行检定规程，把圆锥体底圆分成 M 个同心圆，根据所分圆环面积相等条件决定半径。圆锥体分为一个小圆锥和多个圆台。在每个圆心圆周测 N 个点，即测 N 个点到罐底中心的高度。底量测量原理见图 2。罐底不规则圆锥体体积见式(1)。

　　式中：

　　K=M · N;

　　R 为罐底的半径;

　　H0为罐底中心高度;

　　HI为圆周(I)上测点高度;

　　HM-1为圆周(M-1)上测点高度。

　　M 和 N 由精度确定。通常取 M=N=8，则此时底部变形量为

　　在容量比较法中标准罐本身就存在误差，而几何测量法是在空罐的情况下测量的，装液后罐底量一定会有不同程度的沉降，所以要对其作进一步的修正。这就要求能在线测量罐底量随液位高度增加引起的变化。为此，本文提出了一种新的实时测量方法：投入式液位计法。

　　2投入式液位计法

　　2.1测量方案及系统硬件构成

　　测量系统构成如图3所示。

　　将投入式液位计逐一安放于各测量点、罐底中心点、下计量基准点和参照点上(如图 1 和图 2)，这样各点的液位高度被投入式液位计转换成 4~20mA电流信号，经模拟量测量模块转换成 RS-485 电平后，再通过 RS-485 总线实时传入计算机，并根据JJG168-2002 检定规程中给出的立式罐底量计算公式算出不同液位修正量，形成底量增量的修正表，与原有的罐容表形成完整的罐容表，从而建立了新的立式罐计量检定系统。