一种卧式储罐容量标定控制方法及系统与流程

本发明涉及罐体测量，尤其是涉及一种卧式储罐容量标定控制方法及系统。

背景技术：

1、卧式储罐一般以金属作为材质（也称为卧式金属罐），安装于地面或地下，用来储存汽油、柴油、煤油等燃料或其它化工品，也用于计量用量。计量用量是通过查询卧式储罐的罐容表来实现的，为了准确获知卧式储罐内不同液位高度对应的液体容量，需要对储罐进行容量标定，以获得罐容表。容量标定主要依据jjg 266-2018《卧式金属罐容量检定规程》进行。规程规定的标定方法有容量比较法、手动几何测量法、光电几何测量法等，分别由不同的控制系统来实现。

2、其中，容量比较按标定介质不同可分为水标法和油标法，法具有准确度高、可忽略罐体变形影响、罐底量标定准确、工作安全性好等优点；但存在操作控制复杂、标定时间过长等问题，工作效率往往不能满足客户需要。手动几何测量法简称尺寸法，对于埋地或半埋地罐一般需要操作人员下到罐内进行测量，具有测量速度快的优点；但存在准确度偏低、罐防爆工艺限制、人员安全等问题。光电几何测量法简称光标法，具有测量速度快、准确度适中、罐底有少量储液不影响标定等优点；但存在罐底量（一般为罐体总高h的3%以下对应的容量）拟合误差较大、罐内障碍物较多时罐容准确度降低等问题。目前各种标定方法的控制系统都是根据各自标定方法而设，所用硬件组件、工作原理、工作过程、计算原理、操作软件完全不同，因此各种标定方法之间无法交叉和兼容，对卧式储罐标定业务的适应性较差。

3、由于卧式储罐底部不平的原因，罐体不同位置测量到的储罐坚直径是不同的，因此储罐液位高度应以卧式储罐的计量基准点位置的液位数据为准。然而多数标定方法控制系统并不对测量的液位高度进行液位修正，从而造成罐容数据偏差，准确度难以保证。

4、另外，现有水标法控制系统未考虑清罐问题，在标定完成后，留存在罐内的水不能及时清理，影响储罐的后续使用；如果直接排出至罐外，还会污染周边环境。

技术实现思路

1、本发明主要是解决现有技术中各种标定系统之间差异大，无法进行交叉和兼容，对卧式储罐标定业务适应性差的问题；现有标定系统未考虑对测量液位高度进行液位修正，造成容量数据偏差，准确度难以保证的问题；以及采用水标法控制系统未考虑清罐部件，标定后罐内水不能及时清理，影响后续使用，且直接排放会造成环境污染的问题，提供了一种卧式储罐容量标定控制方法及系统。

2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种卧式储罐容量标定控制方法，包括以下过程：

3、分别对光标法和水标法液位高度进行修正；

4、设定第一标定法和第二标定法，根据控制对储罐采用单一标定法或交叉标定法进行储罐容量标定；根据光标法和水标法来设定第一标定法和第二标定法，第一标定法可以设定为光标法或水标法，第二标定法对应的可以设定为水标法或光标法。

5、其中交叉标定法包括，将储罐高度至少分成两个测量段，交叉使用第一标定法和第二标定法分别对测量段进行容量标定，将每个测量段容量数据组合得到储罐容量。其中将储罐高度分成两个测量段，则采用局部替代标定方法，即使用某种标定法得到容量数据，局部替换成另一种标定法得到的容量数据。将储罐高度分成大于或等于两个的多个测量段，则采用交替合成标定方法，即在多个测量段上交替使用不同标定法获得容量数据，再将各测量段容量数据合成一份完整容量数据。

6、本发明实现了光标法和水标法液位高度修正，使得检测的容量数据准确度更高。能根据情况选择单一或交叉标定法进行容量标定，能够满足不同标定需求，且解决了光标法与水标法控制兼容性问题。采用交叉标定法，将光标法和水标法数据进行替代或合成获得容量数据，解决了光标法与水标法准确度与工作效率无法兼顾，无法协同开展标定的问题，有利于开展各标定方法之间的比较或满足标定工作的特定需求。

7、作为一种优选方案，所述的光标法液位高度修正包括：

8、通过光标法分别获取第一高度和第二高度的液位测量值；

9、获取在第一高度和第二高度的激光束图像，图像包括激光点和液位计刻度线，通过光标器激光点中心做垂直于液位计刻度线的直线，直线与刻度线交叉位置的值，作为第一高度和第二高度的液位计算值；

10、分别对第一高度、第二高度的液位计算值与测量值做差，作差后相加求平均，获得光标法液位高度修正值；

11、将光标法获得的液位高度值加上修正值作为修正后液位高度值。

12、本方案通过对光标法测量的液位高度进行液位修正，使得测量的储罐容量数据准确度更高。

13、作为一种优选方案，所述的水标法液位高度修正包括：

14、通过两个液位计分别获取第一高度和第二高度的液位测量值；

15、根据第一高度和第二高度分别将两个液位测量值作差，获得第一高度液位高度修正值和第二高度液位高度修正值；

16、将第一高度液位高度修正值和第二高度液位高度修正值相加求平均，获得水标法液位高度修正值；

17、将水标法获得的液位高度值加上修正值作为修正后液位高度值。

18、本方案通过对水标法测量的液位高度进行液位修正，使得测量的储罐容量数据准确度更高。

19、作为一种优选方案，所述的交叉标定法具体包括：

20、将储罐高度分成两个测量段；

21、采用第一标定法对储罐进行容量标定，采用第二标定法对包括其中一个测量段在内的最大测量范围进行容量标定；

22、从第二标定法测量的数据中获取其中测量段的容量数据，将第一标定法对应测量段测量的容量数据替换成第二标定法对该测量段测量的容量数据，获得最终储罐容量数据。

23、本方案为采用局部替代方法进行容量标定，采用第一标定法得到储罐容量数据，将其中一个测量段替换成第二标定法得到的容量数据。第一标定法可以为光标法或水标法，第二标定法为对应的水标法或光标法。

24、作为一种优选方案，所述的交叉标定法具体包括：

25、将储罐高度分别多个测量段，测量段数量大于或等于两个；

26、交替使用第一标定法和第二标定法依次对测量段进行容量标定，获得每个测量段的容量数据，将各个测量段容量数据合成最终储罐容量数据。

27、本方案为采用交替合成方法进行容量标定，交替采用两种标定方法依次对测量段容量进行测量，最后将分段的容量数据合成一份完整的储罐容量数据。

28、作为一种优选方案，采用单一光标法进行储罐容量标定还包括跟随验证步骤，其过程包括：

29、设定第一液位和第二液位，对第一液位和第二液位之间范围采用光标法和水标法进行容量标定；

30、分别获得光标法、水标法在第一液位和第二液位之间范围的容量值数据列；

31、设定验证阈值，将同一液位高度处的每个水标法容量数据减去对应的光标法容量数据，差值除以容量最大值后的绝对值，与验证阈值比较，在不大于验证阈值的情况下，判定光标法跟随验证通过。本方案通过水标法跟随光标法标定，即时验证光标法标定的准确性。

32、一种卧式储罐容量标定控制系统，包括光标部件、水标部件、第一液位计、第二液位计和控制器，光标部件、第一液位计、第二液位计分别通过连接器升降设置在储罐内，所述水标部件包括进水通道和排水通道，光标部件、水标部件、第一液位计、第二液位计分别与控制器控制相连。

33、本发明通过控制来切换光标部件或水标部件来对储罐容量进行标定，实现多种测量方法，能够适应不同的标定需求，解决了光标法和水标法的控制兼容问题。本发明通过第一液位计、第二液位计、光标器的设计实现光标法和水标法液位高度修正。具备排水通道，实现了无污染清罐操作。连接器位于地面，连接器由支撑柱、可伸缩夹件、驱动电机、固定装置组成，支撑柱用于将连接器可靠支撑于地面上，可伸缩夹件能夹持部件，由驱动电机控制进行伸缩，将部件伸入或退出储罐，并通过固定装置进行固定，连接器可设置一个或多个。第一液位计主体为一根测深钢卷尺，用于测量储罐计量基准点位置的液位高度，并用于修正光标法或水标法测量过程中的液位高度数据。控制器采集个部件状态信息，控制各部件动作，完成整个储罐容量标定过程。

34、作为一种优选方案，所述水标部件包括水标器、第一三通管、第二三通管、第三三通管、流量阀、消气整流器、水泵、过滤器、液源器，所述进水通道结构包括水标器出口连接第一三通管第一接口，第一三通管第三接口连接水管，水管通过连接器升降设置在储罐内，水标器入口连接流量阀出口，流量阀入口连接消气整流器出口，消气整流器入口连接第二三通管第一接口，第二三通管第三接口连接水泵出口，水泵入口连接过滤器出口，过滤器入口连接第三三通管第三接口，第三三通管第一接口连接液源器输出端；排水通道结构包括水管连接第一三通管第三接口，第一三通管第二接口连接第三三通管第二接口，第三三通管第三接口连接过滤器入口，过滤器出口连接水泵入口，水泵出口连接第二三通管第三接口，第二三通管第二接口连接液源器输入端。三通管包括三个端口，其中在两个端口上设置有电磁阀，通过控制两个电磁阀开闭来变换通路，本方案中第一接口和第二接口设置电磁阀。进水、排水通道中提到的三通管两个端口连接，表示三通管在两个端口之间形成流通路线。通过控制第三三通管第一接口阀开、第二接口阀关，第二三通管第一接口阀开、第二接口阀关，第一三通管第一接口阀开、第二接口阀关，控制连接器将水管下端降下直到到达储罐底部。此时形成进水通道，启动水泵，水介质从液源器流经第三三通管、过滤器、水泵、第二三通管、消气整流器、流量阀、水标器，经水标器计量后通过第一三通管进入储罐。在测量完毕后对储罐进行清罐操作，通过控制第三三通管第一接口阀关、第二接口阀开，第二三通管第一接口阀关、第二接口阀开，第一三通管第一接口阀关、第二接口阀开，此时形成排水通道，启动水泵，水介质从储罐流经第一三通管、第三三通管、过滤器、水泵、第二三通管到达液源器，连续抽水直到储罐里水全部清理完成。第一三通管、第二三通管、第三三通管、流量阀、消气整流器、水泵、过滤器均由控制器控制进行工作。本方案水标器部件结构还具备排水功能，能够对储罐内水及时进行清理，不会影响储罐后续使用，排出的水进入液源器后可以通过车辆运输至专门地点进行处理，或通过专用污水处理系统无害化后进行排放或再利用。本方案结合进水和排水共同设置了管路结构，采用一台水泵完成容量标定和清罐过程，结构简单合理，制作成本低。过滤器用于过滤介质中的杂质。消气整流器用于整流、消气，减少流场紊乱及气液两相流对水标器测量准确度影响。流量阀用于调节标定流量。液源器作为标定介质的临时存储和清罐用的收集容器，可以是车载容器、现场固定容器或具备类似功能的其他容器。

35、作为一种优选方案，所述光标部件包括光标器、导杆、照相机，光标器通过电机驱动移动连接在导杆上，照相机设置在光标器上；所述第一液位计包括刻度尺，在刻度尺上设定高度范围（称为核查位置）内安装有激光成像板。本方案中光标器为光标部件核心，光标器自带激光发射头，通过激光测距及光栅测角原理获得储罐内部各几何参量；导杆为竖直金属杆，工作时其下端顶点位于储罐底测量点处；光标器可通过自带电机作用下在导杆方向上下移动，光标器内具有数据存储器，用于存储光标测量数据，并能传回控制器；照相机安装在光标器激光发射头附近，照相机分辨率不低于1000w像素，能对第一液位计核查位置进行拍照，以反映测量点液位高度与计量基准点液位高度的差别。导杆设置在连接器上，可升降进入储罐内。第一液位计上设置激光成像板，用于接收来自光标器的激光点并成像。

36、作为一种优选方案，还包括第一温度计、第二温度计、第三液位计，第一温度计设置在储罐内，第二温度计设置在水标器内，第三液位计设置在液源器内。第一温度计用于测量储罐内空气温度或水介质温度，第二温度计用于测量水标器液温。第三液位计位于液源器内壁顶端，用于指示液源器的液位高度，在液位达到上限阈值时，系统会发出报警，提示液源器已满。

37、因此，本发明的优点是：实现了光标法和水标法液位高度修正，使得检测的容量数据偏差小，准确度更高。能根据情况选择单一或交叉标定法进行容量标定，能够满足不同标定需求，且解决了光标法与水标法控制兼容性问题。采用交叉标定法，将光标法和水标法数据进行替代或合成获得容量数据，解决了光标法与水标法准确度与工作效率无法兼顾，无法协同开展标定的问题。