增强基准线罐校准方法及装置的制造方法
【专利说明】増强基准线罐校准方法及装置
[0001]发明人:小詹姆斯.C.哈塞尔(James C.HASSEL, Jr.)
技术领域
[0002]本技术涉及储存罐的校准。特别地，本技术涉及通过测量罐壁相对于竖向激光基准线的水平偏移来进行储存罐的校准。
【背景技术】
[0003]随时间推移，油气产品价格增长。结果是，储存器中油气的精确测量变得日益重要。典型地，油气可以储存在罐中，许多罐都非常大(例如，容积高达约2，000, 000桶以上)。这些罐的容积的精确获知是重要的，使得所有者能够保持关于罐中油气量的精确信息。
[0004]存在多种校准或测量这些大罐的容积的方法。例如，一种方法是填充罐，然后随着罐被排空而对液体进行计量来确定罐的容量。然而，该方法非常耗时，并且由于罐的尺寸而导致成本会很高。正常情况下，避免该方法，除非不能通过罐参数的物理测量来用几何法确定罐容积。
[0005]另一种用于校准罐的方法称为光学基准线方法(ORLM)。ORLM通过测量一个基准周长，随后在罐上的不同高度水平确定其余的周长来提供筒状罐的校准。其余的周长是通过从竖向光学基准线处测量罐壁的水平偏移来确定的。基于壁厚来校正这些周长，从而计算出真正的内周长，然后将这些内周长相加以确定罐容积。
[0006]在图1中示出了 ORLM方法的实例，其中示出了罐2、磁性推车4、光学装置6以及附接到磁性推车(或推车)4上的水平刻度尺8。光学装置6产生了向上且平行于罐壁12的光线10。磁性推车4通常由位于罐2顶部上的操作者11来控制，操作者11握住附接到磁性推车上的绳索13。操作者11通过操纵绳索13来使磁性推车4顺着罐壁12提升和降低。
[0007]为测量罐2的容积，首先测量基准周长C。基准周长是利用主带(master tape)(未示出)来测量的，并且通常靠近罐2的底部来测量。在基准周长已知的情况下，推车4能够借助绳索13沿着罐壁12提升或降低到各竖向测点或预定测点。在大多数系统中，竖向测点位于罐上的焊缝之间。在图1中，两个竖向测点由线V指示。在每个竖向测点V处，利用水平刻度尺8来记录罐壁12与光线10之间的水平偏移。一旦在竖向测点V进行了一系列的测量，则通过将光学装置6旋转180度来重复测量从而验证精度。此后，利用该测量来确定在各个竖向测点处罐的周长(利用基准周长作为基准点)，并且能够估计出罐的容积。当计算容积时，还可以考虑额外的因素，例如罐壁12的温度。该温度通常是基于罐内的温度和环境温度来得到的。
[0008]虽然图1所示的ORLM方法在一些方面比如上所述的填充罐且计量流体的方法更佳，但是仍具有明显的问题。例如，仅在几个选定的竖向测点V处测量推车4相对于光线10的水平偏移，提供了能够测量罐周长的相对少的数据点。虽然该数据能够用来推知并估计罐的容积，但是这种推知可能不总是精确。另外，图1的方法要求操作者11位于罐顶部，这会有危险。此外，使用光线10和水平刻度尺8来测量罐壁12的水平偏移缺乏计算精确罐容积所需的精度。这是因为，操作者必须经常从一定距离处读取处于各个水平偏移的水平刻度尺8。
[0009]当储存罐具有从罐壁沿径向向外延伸的凸起部15 (在图2中示出，凸起部15是经常出现的)时，已知的ORLM方法会出现另外的问题。在该实例中，操作者11将推车4提升到罐2顶部的能力受到限制，因为绳索13不得不绕过凸起部。当这种情况发生时，在罐顶部不能进行水平偏移测量，在一些实例中，通过错误的测量而引入的容积计算的不精确度可能足够大而使得ORLM校准方法不可靠。
[0010]因此，所需要的是一种克服已知系统的缺点的罐校准系统。
【发明内容】
[0011]本技术的一个实施例提供了一种用于测量罐的容积的系统。该系统包括:光学装置，其发射与罐的表面基本平行的激光竖向基准线；以及磁性推车，其能够选择性地沿着罐的表面移动且构造为由操作者远程控制。磁性推车包括线性位置传感器，线性位置传感器与激光竖向基准线通信以在磁性推车沿着罐的表面移动时确定磁性推车相对于激光竖向基准线的位置。系统还包括数据处理器，数据处理器与线性位置传感器通信以至少部分地基于由线性位置传感器采集的位置数据来计算罐的至少一部分的容积。
[0012]在该系统中，罐的表面可以是罐内壁或罐外壁，并且光学装置能够发射与罐壁基本平行的激光竖向基准线。该系统还可以包括红外温度传感器，红外温度传感器附接到磁性推车上且定位成接近罐壁以测量罐壁的温度，其中数据处理器与红外传感器通信且数据处理器的计算至少部分地基于由红外温度传感器采集的温度数据。磁性推车还可以具有用于测量磁性推车相对于罐底部的高度的高度传感器。高度传感器能够枢转，从而无论推车在罐壁上的定向怎样，都能够测量磁性推车的高度。
[0013]可替代地，罐的表面可以是罐底部，光学装置能够发射与罐底部基本平行的基本水平激光基准线。该光学装置能够安装到三脚架上以提高稳定性，并且能够在三轴线上进行调平以提高精度。另外，光学装置可以是窄束激光二极管，线性位置传感器可以是超线性位置传感器或位置敏感二极管。
[0014]本发明的另一实施例提供了一种用于测量罐容积的系统，包括:磁性推车，其能够选择性地沿着罐壁移动，所述磁性推车具有用于发射信号的发射器；以及高度传感器，其用于确定磁性推车在罐壁上的高度。该系统还包括:位于发射器的视线上的接入点，该接入点具有用于识别接入点的位置的全球定位接收器，并且构造为接收由发射器发射的信号；以及数据处理器，其与接入点和高度传感器通信以接收能够用于确定磁性推车在罐壁上的位置的数据，并且在多个部位确定磁性推车在罐壁上的位置以计算罐的形状和容积。
[0015]在该系统中，还包括如下特征:可以至少部分地围绕罐的周边分布的多个接入点，磁性推车可以定位在罐壁上且在罐的外部。在一些情况下，接入点的数量可以是三个，磁性推车在罐壁上的位置能够通过数据处理器利用三角测量法来确定。
[0016]可替代地，接入点可以位于罐内且在罐的中心，磁性推车能够定位在罐壁上且在罐的内部。磁性推车在罐壁上的位置可以是数据处理器基于接入点与发射器之间的距离计算罐的半径以及磁性推车的高度来确定的。在实施例中，磁性推车可以是远程控制的。
[0017]本技术的又一实施例提供了一种测量罐的容积的方法。该方法包括:沿着罐的表面推进推车，推车附接有线性位置传感器；以及用激光束来照射线性位置传感器。该方法还可以包括监测光束照射推车的位置随时间的变化以及基于监测步骤来估计罐的表面的轮廓的步骤。
[0018]在一些情况下，罐的表面是罐壁，激光束在竖向上接近罐壁定位。在这些情况下，该方法还包括:利用红外温度传感器来测量罐壁的温度，该红外温度传感器附接到推车上且接近罐的表面定位；以及分析由红外温度传感器测量的温度数据来帮助计算罐的容积。可替代地，罐的表面可以是罐底部，激光束可以水平地接近罐底部定位。
【附图说明】
[0019]在阅读下文对非限制实施例的详细说明以及参考附图后，将更好地理解本技术，在附图中:
[0020]图1是用于实施罐校准的光学基准线方法的已知系统的示意性侧视图；
[0021]图2是图1的系统的示意性侧视图，在罐顶部包含凸起部，该凸起部限制操作者将推车提升到罐顶部的能力；
[0022]图3是根据本技术的实施例的罐校准系统的示意性侧视图；
[0023]图3A是根据本技术的实施例的罐的示意性俯视图，激光二极管定位在围绕罐周长的多个位置；
[0024]图4是根据本技术的实施例的罐校准系统的示意性侧视图，其中推车定向成测量罐的基准周长；
[0025]图5是罐的示意性俯视图，示出罐底部和用于校准罐底部的基准线；
[0026]图6是用于校准罐底部的已知系统的示意性侧视图；
[0027]图7是根据本技术的实施例的用于校准罐底部的系统的示意性侧视图；
[0028]图8是利用三角测量法测量罐容积的系统的示意性俯视图；以及
[0029]图9是用于测量罐的容积的可选系统的示意性俯视图。
【具体实施方式】
[0030]当参考优选实施例和附图的以下说明来考虑时，将进一步理解本技术的前述方案、特征和优点，其中相似的附图标记表示相似的元件。在描述附图中所图示的技术的优选实施例时，将出于简明的目的，使用特定术语。然而，实施例不意在限于所使用的特定术语，应当理解的是每个特定术语包括以类似方式操纵而实现相似目的的等同术语