倾斜对汽车罐车液位测量的影响及修正
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摘 要：本文通过对汽车罐车罐体倾斜度影响液位测量的因素进行研究，得出倾斜状态下液位修正的方法，并在此基础上开发出相应的计算机软件，配合罐车容积表使用，极大地减少了汽车罐车计量误差和计量纠纷现象。
汽车罐车作为液体化工产品终端运输工具应用十分广泛。对于罐内所装液体产品进行计量的主要方法有汽车衡称重法，流量计计量法以及人工检尺计量法[1]。多数情况下采用准确度较高的前两种方式计量，然而在有些情况下，比如需要临时对前两种方法的计量结果进行验证[2]，或者在缺少更好的计量手段的情况下，需要采用人工检尺计量的办法来计量。人工检尺计量的准确性主要受液位、密度、温度测量结果以及罐车容积表准确度的影响，本文主要研究液位测量对计量结果的影响及修正。
一、影响液位测量准确性的因素分析
1.汽车罐车结构
汽车罐车罐体是一筒状结构，横向固定在车辆底盘上，罐体上设有灌装口（帽口，计量口），放油阀，还有一些辅助设施如安全阀，呼吸阀等。罐体容积从几立方米到几十立方米不等，垂直截面一般为圆形、椭圆形、方圆形、梯形以及一些其它形状，以椭圆和方圆形较为常见，截面形状分别如图1（a）～（d）所示。
2.汽车罐车人工液位测量存在问题分析
人工测量汽车罐车液位使用的是量油尺或丁字尺，操作时必须在规定的计量口处测量。使用量油尺测量时尺带与液面呈垂直状态，而使用丁字尺测量时，其刻度尺与量油孔上边缘平面呈垂直状态。可以看出，只有严格使量油孔上平面与液面平行，即罐体水平，才能确保量油尺和丁字尺测量结果一致[3]。另外，量油孔一般不在罐体中部，因此当罐体倾斜时，在量油孔处测得液位与罐体水平时不同，且倾斜度越大误差越大，标准规定测量罐车液位时地面坡度不应大于5‰。
3.产生倾斜的原因
3.1地面平整度不够存在坡度，地基不够结实出现下沉；
3.2汽车胎压不平衡，造成汽车罐体倾斜；
3.3罐体支撑鞍座高度发生改变，在上面两点得到保证的情况下，罐体不能保持水平。
后两点一般是人为因素造成，其目的是为了干扰计量准确性，谋取利益。罐体倾斜度一般可以使用水平仪在计量口上边缘处沿横向和纵向两个垂直的方向进行测量或在罐体上部的前、后各选一个点测量计算后获得，可用于修正计量误差。
二、倾斜引起误差的修正
1.倾斜状态下液体体积计算
以图1（a）所示圆形截面罐体为例，设圆形截面半径为R，罐体长度为H，倾斜角度为θ，h为液面到地面的距离，则罐体倾斜时液位状况主要有四种，分别见图2（a）～（d）所示。
一般情况下，为了保证运输安全灌装液体液位不应超规定上限，而为了经济性，液位应接近上限，所以，当罐体倾斜度较大时第一种情况可能出现，第二种情况较常出现，后两种情况基本上不会出现。
如图3所示，垂直于罐体中心线截取距左断面距离为x的一个截面，设此截面面积为S(x)，则液体计算体积V计为
其中，S(x)是与x相关的函数。
图2(c)可以通过沿液面中点做截面然后模拟拼成一个圆柱体的办法来计算，其它几种情况需要积分计算。在此以较简单的图2(d)为例，说明其计算过程。图2(a)可以用圆柱体总体积减去2(d)体积获得；图2(b)可以采取延长左端面到页面同罐体上边线相交的地方，计算两部分体积之差得出。
将S(x)在区间
上积分，即可得到液体的体积。
上面的积分计算可以分两部分计算。对于第一部分
令
，则f(x)在 上的积分转化为p(t)在区间
上的积分
化作标准积分表中有的形式
。后边计算略。
对于第二部分
令t＝x－Rctgθ，则
g(x)在
上的积分转化为g(t)在区间 上的
积分
化作标准积分表中有的形式
，后边计算略。
h可以通过测量检尺口距罐边距离d、在检尺口处测得液位高度h’，以及罐体一些几何参数后计算出来，如图3所示
h=h’/cosθ-d·tgθ+2Rtg2θ。
2.真实液体体积的换算
得到罐内液体计算体积后，可以利用平放时（θ=0）罐体体积公式反算出平放时罐内液位高度，并以此修正高度查罐车容积表得出表载体积，按照标准规定算法算出修正后的油量。
三、解决实际问题举例
1.应用情况
达西石化产品批发站的计量方式为体积流量计计量，每车装完后客户常采取人工计量的方式比对流量计结果，在没有运用倾斜度修正方法前经常发生计量纠纷并且导致不必要的油量赔付，给管理带来困难，也给企业效益带来一定损失。
软件研究人员按照上述油高误差修正的思路得出各类截面罐体倾斜时的体积计算公式，并编制出汽车罐车油高测量修正软件，作为客户对体积流量计交接计量结果的监控依据，取得了较好的效果。
2.应用结果标定
选取一辆装满柴油的截面如图1(c)所示方圆型单桥汽车罐车进行标定。罐长5.7m，高1.28m，宽2.07m，有效容积12.57m3，检尺口距罐体后部1.5m。利用将车前轮开上固定斜坡来产生不同程度的倾斜，人工测量罐体倾斜度、罐内液位高度，然后利用软件修正，结果如表1所示。
从表1可看出修正结果基本同0倾斜度时液位高度一致，说明软件运算正常。另外还可看出，倾斜度越大，重量误差越大，5‰的地面坡度产生的重量百分比误差已经超过出厂级流量计0.2%的精度要求，接近轻质油汽车发运栈桥总误差不超过0.35%的要求，因此在利用人工检尺比对流量计计量结果时应尽量使罐体倾斜度接近0，在作业场地无法满足该条件时应利用软件进行修正。
四、结论
采用数学计算方法计算罐体倾斜时罐内液体体积并编制计算机软件对误差进行修正在轻质油汽车罐车计量交接或监测中取得了较好的效果，适合在同类企业中应用。实际应用中发现由于罐内有隔板，前后封头多为弧面而非平面等因素未考虑，对软件运算准确性有些影响，需进一步研究改进。
参考文献
[1]薛荣. 石油计量交接方式与计量技术的现状和展望 [J]. 石油商技,2007,(5):42-46.
[2]贺晖. 计量比对是监控计量数据的重要手段 [J]. 数字石油和化工,2009,(3):42-44.
[3]连琴;丁遵义.油品铁路罐车计量中的误差分析 [J].中国高新技术企业,2008,(13):100-101.
作者简历：徐绍勇，19??-，男，甘肃兰州人，助理工程师，工程硕士。
郑卫东，1971-，男，陕西户县人，高级工程师，工程硕士；