外浮顶储罐变形检测方法技术

本发明专利技术涉及一种外浮顶储罐变形检测方法，包括：S1，测量外浮顶储罐外侧的基准点的坐标，建立标准坐标系；S2，在浮顶的上部和储罐底部布置扫描点；S3，测量基准点与外部扫描点相对于控制点的位置；S4，使用三维激光扫描仪扫描所述储罐的内壁、浮顶和底板，得到扫描数据；S6，计算外部扫描点在标准坐标系中的坐标；S7，将扫描数据的坐标转换到标准坐标系中，并进行数据处理得到整个所述外浮顶储罐的变形情况。本发明专利技术通过在外浮顶储罐的外部设置基准点，并在储罐顶部设置控制点，通过控制点将三维激光扫描的储罐坐标转换成基准点的标准坐标，可以实现对外浮顶储罐整体几何变形安全状况的连续的精确的检测。

【技术实现步骤摘要】
外浮顶储罐变形检测方法
本专利技术涉及储罐安全管理及测量
，尤其是涉及一种大型外浮顶储罐变形检测方法。
技术介绍
大型储罐是石化及管道企业常用设备之一，属于常压容器、薄壁结构范畴。外浮顶储罐是大型储罐的一种常见形式，其特点是不但具有储存油品蒸发损耗小，而且罐顶自重受储液支承，使其受力均匀，故大型储罐多采用此种形式。但与其他形式的储罐相比，浮顶储罐的缺点也是显而易见的，就是易产生几何形体变形，严重时会影响安全生产。外浮顶储罐几何形体变形的大小一般随储罐投用时间的增加而增加，在使用一段时间后，由于罐内液位的升降、地基变形、大风和日照等因素，储罐发生一定的变形也在所难免。罐体局部凹凸、椭圆度、最大倾斜度，基础沉降等几何尺寸是很重要的指标，如果这些指标过大，会使得储罐发生应力集中失效而不能完全利用或根本无法使用；此外变形过大将导致储罐浮顶密封圈密封不严，引起油气浓度偏高，不仅会造成油气损耗增大，还极易成为火灾爆炸的源头，对生产和人员造成安全隐患，因此精确掌握外浮顶储罐几何变形并加以安全评估是十分必要的。目前对在役大型储罐变形采用大修离线检定方式，即将储罐清空，对罐内彻底清扫、防腐处理之后进行检定。外浮顶储罐安全检测通常使用光学参比法和光电法对储罐变形进行测量。光学参比法需要使用光学垂准仪、水平直尺、移动式磁性标尺仪等，但这种基于单点测量的方式在罐壁变形复杂时，会产生较大的测量误差。光电法测量储罐变形一般采用全站仪和GPS等，该方法依然属于单点式测量，也就是只能以点观测而获取较少观测点的形变数据进而推断整体变形情况，无法获取局部和整体精确的变形细节，并且设备现场安装难度较大，测量时间比较长，因此对环境的稳定性要求很高，其测量精度和稳定性往往受到较大影响，因而检测效率和精度都无法得到有效保障，不能满足实际生产需求。CN104296668A公开了一种储罐基础沉降外部测量方法，该方法采用全站仪测量储罐基础点坐标的高度完成沉降点坐标的测量，依然属于单点式测量，同时也未建立相应的变形评判指标。另外，现有技术需要测量的几何参数多，操作复杂，人员劳动强度大，而且测量过程中受人为因素影响较大，在测量变形大的罐体时误差较大。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术提出一种外浮顶储罐的变形检测方法，通过在外浮顶储罐的外部设置基准点，并在储罐顶部设置控制点，通过控制点将三维激光扫描的坐标转换成基准点的标准坐标，可以实现对外浮顶储罐整体几何变形安全状况的连续的精确的检测。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种外浮顶储罐变形检测方法，其特征在于，所述方法包括：S1，测量外浮顶储罐外侧的预设的基准点的坐标，并根据所述基准点的坐标建立标准坐标系；S2，在所述外浮顶储罐的浮顶上部布置至少一个外部扫描点，测量所述外部扫描点的坐标，并在所述浮顶上部的外部扫描点对应的浮顶下部的储罐底板上设置内部扫描点；S3，在所述外浮顶储罐的顶部预设的控制点使用全站仪测量所述基准点与所述外部扫描点相对于所述控制点的位置；S4，使用三维激光扫描仪在所述外部扫描点扫描所述外浮顶储罐的浮顶上方的内壁及浮顶上表面，并扫描预设在所述外浮顶上的扫描标靶组，得到所述外浮顶储罐的浮顶上方的第一扫描数据；S5，使用所述三维激光扫描仪在所述内部扫描点扫描所述外浮顶储罐的浮顶下方的罐壁、浮顶下表面以及储罐底板，得到所述外浮顶储罐的浮顶下方的第二扫描数据；S6，对所述基准点坐标、外部扫描点坐标和所述全站仪测量的数据进行处理，得到所述外部扫描点在所述标准坐标系中的坐标；S7，将所述第一扫描数据和第二扫描数据的坐标转换到所述标准坐标系中的坐标，并进行数据处理得到所述外浮顶储罐的整体变形情况。其中，所述步骤S1中，使用GPS测量装置测量所述基准点的坐标，并且在所述步骤S2中，使用GPS测量装置测量所述测量点的坐标。其中，所述步骤S3中，通过测量所述基准点和控制点的方位角和边长来确定所述基准点与控制点的相对位置，通过测量所述控制点与外部扫描点的方位角和边长来确定所述控制点与所述外部扫描点的相对位置。其中，所述基准点至少为2个，并且所述基准点与所述外浮顶储罐的水平距离至少为所述储罐直径的一半。其中，所述控制点至少为一个，并且在每个所述控制点能够观察到至少两个基准点的位置。其中，所述外部扫描点具有多个，并且至少一个外部扫描点位于所述外浮顶上部的中心位置；所述扫描标靶组位于所述外浮顶上部的相邻的两个外部扫描点之间。其中，所述扫描标靶至少为一组，并且每组所述扫描标靶组至少包括三个标靶点，并且所述每个扫描标靶组中的各个标靶点排列成除直线外的其他形式。其中，所述标靶点为标靶球。其中，所述步骤S7具体包括：去除所述第一扫描数据和第二扫描数据中的噪声后进行数据拼接，得到所述外浮顶储罐内壁整体的点云数据文件；将所述点云数据文件的坐标转换到所述标准坐标系下的坐标，得到标准坐标系下的点云数据文件；对所述标准坐标系下的点云数据文件进行三维空间建模；根据建立的三维空间模型，分析所述外浮顶储罐的变形情况。其中，所述根据建立的三维空间模型，分析所述外浮顶储罐的变形情况，具体包括：对所述外浮顶储罐的三维空间模型的不同高度的壁板采用截面圆心拟合和切面处理方法计算所述外浮顶储罐的罐壁内半径、局部凸凹变形值和椭圆度；采用数据差值方法计算罐壁倾斜度和沉降量；基于所述罐壁内半径、局部凸凹变形值、椭圆度、罐壁倾斜度和沉降量，对所述外浮顶储罐罐壁的凹凸、罐体椭圆变形和罐体倾斜沉降变形进行分析；根据所述外浮顶储罐的三维空间模型和所述储罐的罐体参数，对所述外浮顶储罐的三维空间模型建立有限元模型，并计算所述外浮顶储罐变形结构失稳的临界载荷，并根据所述临界载荷确定所述外浮顶储罐确定是否需要维修。本专利技术的外浮顶储罐的变形检测方法，利用激光测距原理可以全方位、快速、连续、自动地获取目标数据，具有高精度、高密度、高效率和低成本的优点；同时，通过在外浮顶储罐的外部设置基准点，在储罐的顶部设置控制点，将三维激光扫描的数据的坐标转换成基准点的标准坐标，从而可以避免测绘点的坐标变化引起的扫描数据的误差增大，从而可以真实描述立式储罐的整体结构及形态特性。另外，通过在外浮顶储罐的浮顶上方和下方均进行扫描并分析，可以建立外浮顶储罐的整体的三维模型，得到外浮顶储罐的不同方位和角度的几何参数值，实现对外浮顶储罐的整体检测，有效避免了传统变形检测手段基于点数据进行变形分析造成的局部性和片面性。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1示出了本专利技术的实施例的外浮顶储罐进行变形检测的方法的流程图。图2示出了本专利技术实施例的对外浮顶储罐变形进行检测的装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的实施例进行详细描述。图1示出了本专利技术的实施例的外浮顶储罐进行变形检测的方法的流程图。参照图1，本专利技术的一个实施例的外浮顶储罐变形检测方法，包括以下步骤：S1，测量外浮顶储罐外侧的预设的基准点的坐标，并根据基准点的坐标建立标准坐标系。本实施例的基准点至少为2个，并且所述基准点与所述外浮顶储罐的水平距离至少为所述储罐直径的一半。S2，在所述外浮顶储罐的浮顶上部布置至少一个外部扫描点，测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外浮顶储罐变形检测方法，其特征在于，所述方法包括：S1，测量外浮顶储罐外侧的预设的基准点的坐标，并根据所述基准点的坐标建立标准坐标系；S2，在所述外浮顶储罐的浮顶上部布置至少一个外部扫描点，测量所述外部扫描点的坐标，并在所述浮顶上部的外部扫描点对应的浮顶下部的储罐底板上设置内部扫描点；S3，在所述外浮顶储罐的顶部预设的控制点使用全站仪测量所述基准点与所述外部扫描点相对于所述控制点的位置；S4，使用三维激光扫描仪在所述外部扫描点扫描所述外浮顶储罐的浮顶上方的内壁及浮顶上表面，并扫描预设在所述外浮顶上的扫描标靶组，得到所述外浮顶储罐的浮顶上方的第一扫描数据；S5，使用所述三维激光扫描仪在所述内部扫描点扫描所述外浮顶储罐的浮顶下方的罐壁、浮顶下表面以及储罐底板，得到所述外浮顶储罐的浮顶下方的第二扫描数据；S6，对所述基准点坐标、外部扫描点坐标和所述全站仪测量的数据进行处理，得到所述外部扫描点在所述标准坐标系中的坐标；S7，将所述第一扫描数据和第二扫描数据的坐标转换到所述标准坐标系中的坐标，并进行数据处理得到所述外浮顶储罐的整体变形情况。

【技术特征摘要】
1.一种外浮顶储罐变形检测方法，其特征在于，所述方法包括：S1，测量外浮顶储罐外侧的预设的基准点的坐标，并根据所述基准点的坐标建立标准坐标系；S2，在所述外浮顶储罐的浮顶上部布置至少一个外部扫描点，测量所述外部扫描点的坐标，并在所述浮顶上部的外部扫描点对应的浮顶下部的储罐底板上设置内部扫描点；S3，在所述外浮顶储罐的顶部预设的控制点使用全站仪测量所述基准点与所述外部扫描点相对于所述控制点的位置；S4，使用三维激光扫描仪在所述外部扫描点扫描所述外浮顶储罐的浮顶上方的内壁及浮顶上表面，并扫描预设在所述外浮顶上的扫描标靶组，得到所述外浮顶储罐的浮顶上方的第一扫描数据；S5，使用所述三维激光扫描仪在所述内部扫描点扫描所述外浮顶储罐的浮顶下方的罐壁、浮顶下表面以及储罐底板，得到所述外浮顶储罐的浮顶下方的第二扫描数据；S6，对所述基准点坐标、外部扫描点坐标和所述全站仪测量的数据进行处理，得到所述外部扫描点在所述标准坐标系中的坐标；S7，将所述第一扫描数据和第二扫描数据的坐标转换到所述标准坐标系中的坐标，并进行数据处理得到所述外浮顶储罐的整体变形情况。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，使用GPS测量装置测量所述基准点的坐标，并且在所述步骤S2中，使用GPS测量装置测量所述测量点的坐标。3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过测量所述基准点和控制点的方位角和边长来确定所述基准点与控制点的相对位置，通过测量所述控制点与外部扫描点的方位角和边长来确定所述控制点与外部扫描点的相对位置。4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述基准点至少为2个，并且所述基准点与所述外浮顶储罐的水平距离至少为所述储罐直径的一半。5.根据权利要求1所述的检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，王晓霖，赵巍，陈建磊，杨静，王勇，崔凯燕，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11