专利名称：受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测量受限空间内储油罐失稳变形的方法，特别涉及一种受限空间内的立式钢制油罐顶部变形测量方法。
背景技术：
油库的储油罐因温度急剧变化、油罐呼吸口失灵等原因引起罐内负压造成圆筒形油罐失稳，罐顶会产生较大面积的凹瘪。为了确定油罐变形后的修复方案，需要掌握变形部位的几何尺寸，因此需要对变形部位进行测量。目前常用的罐顶凹瘪测量最常见的方法是光电法。光电法测量罐顶变形一般采用全站仪。全站仪是集测距、测角、处理和记录于一身的设备。仪器的测量原理是仪器发射一个光束到被测点，记录下光束从发射到反射回来的时间差T，通过公式D = CT/2计算出被测点到仪器的距离，同时仪器自带的测角装置能测出仪器自起始坐标转过的水平角和竖直角，从而通过距离和转角计算出被测点相对于起始坐标的坐标值，并记录下来。因此利用光电法测量油罐变形十分方便，只需把全站仪架设在能观测到整个罐壁的位置，然后从罐壁抽取一些有代表性的点，按一定顺序进行测量即可。虽然光电法中全站仪的使用能为测量提供很大的便利，但是他也对测量条件提出了很高的要求因为一般电器设备及电子仪器在使用时会产生电火花、电弧，油罐库区通常是油蒸汽密集的场所，防火防爆要求很高， 因此在使用全站仪测量时应注意选择符合罐区防爆要求的防爆型全站仪，即使采用防爆型全站仪测量，一般也是在环境空旷的地面上油库罐区使用，对于在室内和洞内的油库罐区， 因空间受限，处于相对密闭的空间内，场所的油蒸汽比地面更加密集，浓度更高，往往慎用全站仪测量进行测量，一旦出现事故，将造成极大的危害。而且，使用全站仪进行测量，仪器必须架设在能观测到整个罐顶的位置，但在室内库，特别是洞库内，因空间有限，很难找到这样的位置；尤其是全站仪底部有一个支座，需要有一定的安装高度，但是洞库室内空间陕小，仪器难以展开到要求高度。因此，用全站仪测量受限空间内钢制油罐顶部变形既不安全，也难以达到技术要求。怎样用一种简单、方便，而且又安全的方法测量受限空间内的立式钢制油罐顶部变形，一直是人们尚未解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法。它采用标杆、软尺、垂尺、量角器等简单测量工具在油罐顶部测量区域建立空间直角坐标系进行测量，按步骤根据三角函数关系求出坐标值，根据得到的罐顶表面测量部分各点坐标值，绘制出油罐顶部变形区域三维网格图，即可在受限空间内测量出立式钢制油罐顶部失衡变形的形状。本发明的目的是这样实现的本受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法包括以下步骤I)通过油罐资料或实地测量获取被测油罐直径；
2)在油iil顶部中心区域确定Iv基点O,在油iip顶部圆周上确定弟一固定点Α,从该基点O起至第一固定点A建立第一径向测量线0Α，使第一径向测量线OA位于灌顶变形部位的一边缘上方；从第一固定点A引出一条水平线至基点O的投影点O'，构成第一径向测量线OA的投影水平线AO'，测量第一径向测量线OA的长度L1,以及由第一径向测量线OA 与投影水平线AO'的夹角Z OAO'的角度Q1，并记录；3)在第一径向测量线OA上等间距的依次设置若干测量点，测量各测量点到罐顶表面投影点的垂直距离，以及到第一固定点A的距离，并依次记录；4)以第一固定点A为起点，沿逆时针方向在油罐顶部圆周依次间距相等的设置第二至第N个固定点，该间距为弧长，并依次建立从基点O至第二及第N个固定点B的第二径向测量线0Β，基点O至第N个固定点的第二径向测量线位于灌顶变形部位的另一边缘上方， 从各固定点B引出水平线至基点O的投影点O'，构成投影水平面，依次测量各条径向测量线OB的长度L2，以及各条径向测量线与投影水平面的夹角Z OBO'的角度θ2，并记录；5)按步骤3)在第一径向测量线OA上依次设置的各测量点的间隔距离，在第二径向测量线OB上等间距依次设置若干测量点，测量各条径向测量线上各测量点C到罐顶表面投影点C'的垂直距离h，以及这些测量点到本径向测量线固定点B的距离，并依次记录；6)以第一径向测量线OA的第一固定点A为坐标原点，投影水平线AO'为X轴的负方向，X轴的正半轴逆时针方向为Y轴的正方向，竖直向上为Z轴正方向，建立第一空间直角坐标系；7)根据前面步骤测量得到的数据，通过计算求出所述第一空间直角坐标系中原点 A与第二及第N个固定点中任一固定点B间的距离AB及角Z 0ΑΒ，根据三角函数关系求出任一固定点B相对于原点A的坐标值；8)以第一空间直角坐标系中的任一固定点B为原点,建立与第一空间直角坐标系平行的第二空间直角坐标系，根据测量得到的数据，通过计算求出角Z BO' A，根据三角函数关系求出第二空间直角坐标系原点B所位于的这条径向测量线OB上任一测量点C相对于原点B的坐标值；9)将步骤5)测量获得的任一测量点到罐顶表面投影点之间的垂直距离h的值代入，根据三角函数关系计算出该测量点在罐顶表面的投影点相对于固定点的坐标值；10)重复步骤7)、步骤8)和步骤9)，计算各条第二径向测量线OB上第η测量点C 相对于固定点B的距离的坐标值，第η测量点C的投影点C'在局部坐标系中的坐标值；11)通过空间坐标换算公式计算出测量点C在罐顶表面上的投影点C'在以第一固定点A为坐标原点的坐标系中坐标值；12)根据得到的罐顶表面测量部分各点坐标值，绘制出油罐顶部变形区域三维网格图。步骤7)根据三角函数关系求出任一固定点B相对于原点A的坐标值运用下式求出
权利要求
1.一种受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法，其特征在于油罐顶部变形测量， 包括以下步骤1)通过油罐资料或实地测量获取被测油罐直径；2)在油罐顶部中心区域确定一个基点0，在油罐顶部圆周上确定第一固定点A，从该基点O起至第一固定点A建立第一径向测量线0A，使第一径向测量线OA位于罐顶变形部位的一边缘上方；从第一固定点A引出一条水平线至基点O的投影点O'，构成第一径向测量线 OA的投影水平线AO'，测量第一径向测量线OA的长度L1,以及由第一径向测量线OA与投影水平线AO'的夹角Z OAO'的角度Θ i，并记录；3)在第一径向测量线OA上等间距的依次设置若干测量点，测量各测量点到罐顶表面投影点的垂直距离，以及到第一固定点A的距离，并依次记录；4)以第一固定点A为起点，沿逆时针方向在油罐顶部圆周依次间距相等的设置第二至第N个固定点，该间距为弧长，并依次建立从基点O至第二及第N个固定点B的第二径向测量线0B，基点O至第N个固定点的第二径向测量线位于灌顶变形部位的另一边缘上方，从各固定点B引出水平线至基点O的投影点O'，构成投影水平面，依次测量各条径向测量线OB 的长度L2，以及各条径向测量线与投影水平面的夹角Z OBO'的角度θ2，并记录；5)按步骤3)在第一径向测量线OA上依次设置的各测量点的间隔距离，在第二径向测量线OB上等间距依次设置若干测量点，测量各条径向测量线上各测量点C到罐顶表面投影点C'的垂直距离h，以及这些测量点到本径向测量线固定点B的距离，并依次记录；6)以第一径向测量线OA的第一固定点A为坐标原点，投影水平线AO'为X轴的负方向，X轴的正半轴逆时针方向为Y轴的正方向，竖直向上为Z轴正方向，建立第一空间直角坐标系；7)根据前面步骤测量得到的数据，通过计算求出所述第一空间直角坐标系中原点A与第二及第N个固定点中任一固定点B间的距离AB及角Z 0ΑΒ，根据三角函数关系求出任一固定点B相对于原点A的坐标值；8)以第一空间直角坐标系中的任一固定点B为原点,建立与第一空间直角坐标系平行的第二空间直角坐标系，根据测量得到的数据，通过计算求出角Z BO' A，根据三角函数关系求出第二空间直角坐标系原点B所位于的这条径向测量线OB上任一测量点C相对于原点B的坐标值；9)将步骤5)测量获得的任一测量点到罐顶表面投影点之间的垂直距离h的值代入，根据三角函数关系计算出该测量点在罐顶表面的投影点相对于固定点的坐标值；10)重复步骤7)、步骤8)和步骤9)，计算各条第二径向测量线OB上第η测量点C相对于固定点B的距离的坐标值，第η测量点C的投影点C'在局部坐标系中的坐标值；11)通过空间坐标换算公式计算出测量点C在罐顶表面上的投影点C'在以第一固定点A为坐标原点的坐标系中坐标值；12)根据得到的罐顶表面测量部分各点坐标值，绘制出油罐顶部变形区域三维网格图。
2.根据权利要求I所述的受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法，其特征在于 步骤7)根据三角函数关系求出任一固定点B相对于原点A的坐标值运用下式求出
3.根据权利要求1所述的受限空间内II式钢制油_顶部变形测量万法，其特征在于 步骤8)根据三角函数关系求出第二空间直角坐标系原点B所位于的这条径向测量线0B上 任一测量点C相对于原点B的坐标值运用下式求出
4.根据权利要求1所述的受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法，其特征在于 步骤9)根据三角函数关系计算出该测量点在罐顶表面的投影点相对于固定点的坐标值运 用下式求出
5.根据权利要求1所述的受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法，其特征在于 步骤11)测量点C在罐顶表面上的投影点C在以第一固定点A为坐标原点的坐标系中坐 标值，通过空间坐标换算公式计算
6.根据权利要求I所述的受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法，其特征在于 以第一固定点A为起点，沿逆时针方向在油罐顶部圆周依次间距相等的设置第二至第N个固定点的间距为25cm弧长。
7.根据权利要求I所述的受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法，其特征在于 在径向测量线上依次设置的各测量点的间隔距离为15cm。
8.根据权利要求I所述的受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法，其特征在于 该测量方法采用的工具包括标杆、软尺、垂尺、量角器，标杆竖直设立在油罐顶部中心区域， 以标杆的顶端为基点O ;径向测量线从基点至固定点的长度，以及径向测量线上测量点至固定点的距离用软尺测量；径向测量线上测量点至罐顶表面投影点的距离用垂尺测量；两个相邻固定点之间的间距弧长用短尺测量；径向测量线与投影水平线的夹角用量角器测量。
9.根据权利要求8所述的受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法，其特征在于 所述量角器的直边镶嵌有水平尺。
10.根据权利要求8所述的受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法，其特征在于 所述垂尺连接在软尺头端，垂尺的测锤采用软金属材料或塑料材料。
全文摘要
一种受限空间内立式钢制油罐顶部变形测量方法，在油罐顶部建立径向测量线和以及投影水平线，在径向测量线上等间距的依次设置若干测量点，依次测量各条径向测量线的长度和夹角∠OBO′，以及各测量点到罐顶表面投影点的垂直距离，建立第一空间直角坐标系和与第一空间直角坐标系平行的第二空间直角坐标系，根据三角函数关系计算各点坐标值，通过空间坐标换算公式计算出测量点在罐顶表面上的投影点在以第一固定点为坐标原点的坐标系中坐标值，根据得到的罐顶表面测量部分各点坐标值，绘制出油罐顶部变形区域三维网格图。该方法能够在受限空间内测量出立式钢制油罐顶部失衡变形的形状，既简单方便、成本低，又安全。
文档编号G01B5/30GK102589400SQ20121000558
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月8日 优先权日2012年1月8日
发明者刘丽川, 刘正凡, 常向东, 束秀梅, 王乐湘, 税爱社, 舒丹, 黄磊 申请人:中国人民解放军后勤工程学院