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摘要:立式金属罐是当前国际上用于石油、液体石油产品以及其他液体货物的贸易结算、收发交接的重要计量器具。检测立式金属罐的容量是一件非常重要的工作,容量计算的准确性和企业与国家的利益息息相关,是保证我国经济利益不受损失的重要工作,立式金属罐被列为实施强制管理的计量器具目录。在实际操作的过程中,检定工作往往不能够达到预想的精确程度,使得计算容量的时候非常容易出现误差。本文将从五个方面入手,针对可能影响立式金属罐容量计算精度的影响要素进行分析,使得在日后计算容量的过程中可以排除干扰因素,获得更加精确的容量计算数据,这对立式金属罐使用中的标定工作具有非常重要的指导意义。
关键词:立式金属罐;容量计量;影响因素;计算要点
在当前国际贸易进行液体货物计量的时候,通常都会将立式金属罐的容量计量作为通用的方法。针对立式金属罐的容量计量,我国有专门规定的检定方法与规程,我国原国家计量局颁布的JJG168-1987就是专门用于测量金属储罐容量的,使用该方法和规程计算出的精确程度非常高,误差率仅为0.02%~0.08%。但是是实际生产中对立式金属储罐进行容量计算的时候,却经常难以到达预期理想的精度要求,造成这样情况的主要原因在于使用计算方法和规程的时候缺乏系统性和完整性,并且在计算过程中没能将一些影响因素进行修正,这就导致了计算出来的容量误差较大。以下将针对对立式金属储罐容量有影响的因素进行展开讨论,探索在检定立式金属储罐容量过程中,提高检定准确度的方法。
一、盛液品质
通常对立式金属罐进行罐容表计算都需要在空罐的状态下进行,如果罐内存放有液体的时候,罐体就会发生一定的弹性变形,使得液体静压力修正值产生变化。由此可见,盛液品质对立式金属罐容量计量的影响主要是通过静压力修正值造成的。立式金属罐检定规章JJG 168-2005中对于修正液体静压力值有理想的表达式,但是在实际进行计算的过程中,对静压力值修正产生影响的因素种类还有非常多。
在罐底拉引力的作用下,管壁向着直径放线的位移会减小,这就造成了静压力修正值发生了不确定性的变化,好在其影响程度较小;罐壁偏离正圆柱体会对静压力修正值造成一定的影响,主要是由于测量时候母线选取的数量较少,测量的过程中选择的母线竖向越多,静压力修正值受到的影响就会越小;加强圈会对静压力修正值产生较为明显的影响,根据大量的实验数据表明,在具有加强圈的圈板内如果不进行静压力的修正,测量出的结果反而会更加准确[1]。除了以上因素之外,罐壁的平均板厚、液位测量等各种因素都会对静压力修正值造成一定的影响,但是由于造成的误差相对较小,因此可以不对其进行考虑。
二、罐底板和压实基础间隙
当前对立式金属罐容量计量的准确度要求约在0.2%,对容量计量产生最大影响的就在于罐底部的容量测量的时候仅仅考虑了在立式金属储罐空罐情况下罐底的不平度,当罐体装满液体后,罐底会发生形变,这个时候计算油量就会出现一定的误差。
罐底板对立式金属罐容量计算产生影响的问题相对复杂。其主要原因在于空罐状态和满罐状态下罐底板发生的形变非常大。由于大部分立式金属罐的基础通常都是软基础,缺乏对罐底板的承托能力,并且罐底板通常也比较薄,缺乏足够的承压能力。在立式金属罐使用过一段时间之后,罐底板和基础之间就会出现的一定的缝隙,这些就会影响到容积表的精准度。
可以想象当罐底板和基础之间出现缝隙的时候,罐内承装液体达到一定质量后,罐底板就会发生变性,空罐的形状就此发生改变,而产生的计量零点也会随着底板一同下降,造成了罐底板形状被扣除的体积有所减小,这就会是容积表中的液位出现误差[2]。
通过大量的实验数据可以得出结论,罐底板下方出现的缝隙,其容积大约为整体立式金属储罐的0.2%左右,而国际上要求立式金属储罐容量计量准确度在0.2%之内,显然这样的误差是不能够被忽视的。
三、罐壁温度修正
在常温的条件下,立式金属罐不会发生太大的温度变化。通常温度每变化10℃,对罐容积的影响值大约在0.03%左右,由于罐内的液体温度也相对稳定,因此这个影响都可以忽略不计。如果罐内承装的液体温度较高的时候,罐壁温度对罐体容积造成的影响就不可以忽视了,对这时的罐壁平均温度应该通过计算加权平均数得知,不能简单的计算算术平均值。此外罐壁温度修正结果一定要是在罐装过后36小时之后才可以进行计算。一定需要注意现阶段常见的立式金属罐材质多为碳钢和容器钢,也有采用不锈钢和铝来建罐,而钢卷尺一般为碳钢和不锈钢,同种材质之间计算圆周时无需进行线膨胀系数的修正,不同材质的线膨胀系数差别则较大,即使是不锈钢,在不同品种之间的线膨胀系数的差距也很大。所以当测量时的温度偏离标准温度较大时,比如-20℃或40℃等情况,将对直径的影响会达到万分之二以上。
四、参照高度
当前国际上默认立式金属罐的参考高度是恒定的,但这个观念显然是适应实际情况。经过大量的实验数据分析,在立式金属储罐储存液體后或者在长期使用之后,其参考高度都会发生一定的变化,调查显示,七成以上的罐参照高度会在罐体使用后发生一定的变化,增大和减小都有可能发生[3]。参照高度的变化一般不会对立式金属罐罐体的容积产生影响。但是通过大量的研究数据表明,立式金属罐参照高度的变化是由于罐底板发生形变,致使计量零点产生了垂直位移。在计算立式金属罐容量的时候,空罐和罐装之后的参考高度有很大的可能性出现变化,因此,计算的时候必须将参考高度进行实测,了解变化量后在计算容量。
五、浮顶摩擦力
现阶段利用立式金属浮顶罐进行油品提及测量的时候,通常情况下会用到外浮顶罐和内浮顶罐,在实际测量的过程中,会受到各种因素的影响,其中浮顶摩擦力的影响最为突出。当前国际上普遍认为立式金属罐浮顶是一个自由浮体,也就是说浮顶的升降会随着液位的升降同步出现运动。但是在近些年的研究中发现,浮顶密封件和罐壁之间是存在着一定的摩擦力的,这会使得浮顶的运动受到了约束,不再能够同步进行活动。如果浮顶升降浮动变成了出现间断现象的跃动,这种修正方法就会失去准确性。当前我国正在研究怎么样通过实测浮顶的沉没深度来确定浮顶摩擦力造成的影响,从而确定浮顶的影响量,这种方法就会让立式金属罐容量的测量更加准确,也更加符合实际测量的情况。当前所采取的方法主要是通过多次实验尽可能减小误差的出现,让数据更加准确。
结束语:
精确计量立式金属罐的容量是一项非常重要的工作,它能保证国家在跨国液体货物贸易的过程中占据主动,避免由于计算精度不足导致的国际、企业经济受到损失。然而当前在计算立式金属罐容量的时候仍然存在精准程度不足的问题,这就需要我国相关部门和技术机构必须要提高对其重视程度,积极更新算法,将对容量产生影响的因素进行考虑,设定准确的修正值,只有这样才能保证罐体容量计量更加准确,让我国在跨国液体贸易中具有更充足的底气。
参考文献
[1]赵瑾,陈正茂.立式金属罐容量计量期间核查条件分析研究[J].中国计量,2015(06):67-68.
[2]刘苏荣.对立式金属罐容积表使用难点的说明[J].计量与测试技术,2015,42(03):34-35+38.
[3]赵瑾,张兴党,刘亚丽.立式金属罐容量计量期间核查条件分析研究[J].工业计量,2014,24(01):55-56+58.
关键词:立式金属罐;容量计量;影响因素;计算要点
在当前国际贸易进行液体货物计量的时候,通常都会将立式金属罐的容量计量作为通用的方法。针对立式金属罐的容量计量,我国有专门规定的检定方法与规程,我国原国家计量局颁布的JJG168-1987就是专门用于测量金属储罐容量的,使用该方法和规程计算出的精确程度非常高,误差率仅为0.02%~0.08%。但是是实际生产中对立式金属储罐进行容量计算的时候,却经常难以到达预期理想的精度要求,造成这样情况的主要原因在于使用计算方法和规程的时候缺乏系统性和完整性,并且在计算过程中没能将一些影响因素进行修正,这就导致了计算出来的容量误差较大。以下将针对对立式金属储罐容量有影响的因素进行展开讨论,探索在检定立式金属储罐容量过程中,提高检定准确度的方法。
一、盛液品质
通常对立式金属罐进行罐容表计算都需要在空罐的状态下进行,如果罐内存放有液体的时候,罐体就会发生一定的弹性变形,使得液体静压力修正值产生变化。由此可见,盛液品质对立式金属罐容量计量的影响主要是通过静压力修正值造成的。立式金属罐检定规章JJG 168-2005中对于修正液体静压力值有理想的表达式,但是在实际进行计算的过程中,对静压力值修正产生影响的因素种类还有非常多。
在罐底拉引力的作用下,管壁向着直径放线的位移会减小,这就造成了静压力修正值发生了不确定性的变化,好在其影响程度较小;罐壁偏离正圆柱体会对静压力修正值造成一定的影响,主要是由于测量时候母线选取的数量较少,测量的过程中选择的母线竖向越多,静压力修正值受到的影响就会越小;加强圈会对静压力修正值产生较为明显的影响,根据大量的实验数据表明,在具有加强圈的圈板内如果不进行静压力的修正,测量出的结果反而会更加准确[1]。除了以上因素之外,罐壁的平均板厚、液位测量等各种因素都会对静压力修正值造成一定的影响,但是由于造成的误差相对较小,因此可以不对其进行考虑。
二、罐底板和压实基础间隙
当前对立式金属罐容量计量的准确度要求约在0.2%,对容量计量产生最大影响的就在于罐底部的容量测量的时候仅仅考虑了在立式金属储罐空罐情况下罐底的不平度,当罐体装满液体后,罐底会发生形变,这个时候计算油量就会出现一定的误差。
罐底板对立式金属罐容量计算产生影响的问题相对复杂。其主要原因在于空罐状态和满罐状态下罐底板发生的形变非常大。由于大部分立式金属罐的基础通常都是软基础,缺乏对罐底板的承托能力,并且罐底板通常也比较薄,缺乏足够的承压能力。在立式金属罐使用过一段时间之后,罐底板和基础之间就会出现的一定的缝隙,这些就会影响到容积表的精准度。
可以想象当罐底板和基础之间出现缝隙的时候,罐内承装液体达到一定质量后,罐底板就会发生变性,空罐的形状就此发生改变,而产生的计量零点也会随着底板一同下降,造成了罐底板形状被扣除的体积有所减小,这就会是容积表中的液位出现误差[2]。
通过大量的实验数据可以得出结论,罐底板下方出现的缝隙,其容积大约为整体立式金属储罐的0.2%左右,而国际上要求立式金属储罐容量计量准确度在0.2%之内,显然这样的误差是不能够被忽视的。
三、罐壁温度修正
在常温的条件下,立式金属罐不会发生太大的温度变化。通常温度每变化10℃,对罐容积的影响值大约在0.03%左右,由于罐内的液体温度也相对稳定,因此这个影响都可以忽略不计。如果罐内承装的液体温度较高的时候,罐壁温度对罐体容积造成的影响就不可以忽视了,对这时的罐壁平均温度应该通过计算加权平均数得知,不能简单的计算算术平均值。此外罐壁温度修正结果一定要是在罐装过后36小时之后才可以进行计算。一定需要注意现阶段常见的立式金属罐材质多为碳钢和容器钢,也有采用不锈钢和铝来建罐,而钢卷尺一般为碳钢和不锈钢,同种材质之间计算圆周时无需进行线膨胀系数的修正,不同材质的线膨胀系数差别则较大,即使是不锈钢,在不同品种之间的线膨胀系数的差距也很大。所以当测量时的温度偏离标准温度较大时,比如-20℃或40℃等情况,将对直径的影响会达到万分之二以上。
四、参照高度
当前国际上默认立式金属罐的参考高度是恒定的,但这个观念显然是适应实际情况。经过大量的实验数据分析,在立式金属储罐储存液體后或者在长期使用之后,其参考高度都会发生一定的变化,调查显示,七成以上的罐参照高度会在罐体使用后发生一定的变化,增大和减小都有可能发生[3]。参照高度的变化一般不会对立式金属罐罐体的容积产生影响。但是通过大量的研究数据表明,立式金属罐参照高度的变化是由于罐底板发生形变,致使计量零点产生了垂直位移。在计算立式金属罐容量的时候,空罐和罐装之后的参考高度有很大的可能性出现变化,因此,计算的时候必须将参考高度进行实测,了解变化量后在计算容量。
五、浮顶摩擦力
现阶段利用立式金属浮顶罐进行油品提及测量的时候,通常情况下会用到外浮顶罐和内浮顶罐,在实际测量的过程中,会受到各种因素的影响,其中浮顶摩擦力的影响最为突出。当前国际上普遍认为立式金属罐浮顶是一个自由浮体,也就是说浮顶的升降会随着液位的升降同步出现运动。但是在近些年的研究中发现,浮顶密封件和罐壁之间是存在着一定的摩擦力的,这会使得浮顶的运动受到了约束,不再能够同步进行活动。如果浮顶升降浮动变成了出现间断现象的跃动,这种修正方法就会失去准确性。当前我国正在研究怎么样通过实测浮顶的沉没深度来确定浮顶摩擦力造成的影响,从而确定浮顶的影响量,这种方法就会让立式金属罐容量的测量更加准确,也更加符合实际测量的情况。当前所采取的方法主要是通过多次实验尽可能减小误差的出现,让数据更加准确。
结束语:
精确计量立式金属罐的容量是一项非常重要的工作,它能保证国家在跨国液体货物贸易的过程中占据主动,避免由于计算精度不足导致的国际、企业经济受到损失。然而当前在计算立式金属罐容量的时候仍然存在精准程度不足的问题,这就需要我国相关部门和技术机构必须要提高对其重视程度,积极更新算法,将对容量产生影响的因素进行考虑,设定准确的修正值,只有这样才能保证罐体容量计量更加准确,让我国在跨国液体贸易中具有更充足的底气。
参考文献
[1]赵瑾,陈正茂.立式金属罐容量计量期间核查条件分析研究[J].中国计量,2015(06):67-68.
[2]刘苏荣.对立式金属罐容积表使用难点的说明[J].计量与测试技术,2015,42(03):34-35+38.
[3]赵瑾,张兴党,刘亚丽.立式金属罐容量计量期间核查条件分析研究[J].工业计量,2014,24(01):55-56+58.