本发明专利技术提供一种立式圆筒形金属储罐罐壁失稳变形的测量工具和测量方法，测量方法包括以下步骤：１）布置第一条测量线；２）建立测量线的局部坐标系；３）选择第一测量点；４）计算出第一测量点在局部坐标系中坐标值；５）选择第二测量点；６）计算出第二测量点在局部坐标系中的坐标值；７）重复步骤５和步骤６，计算第ｎ测量点Ｆｎ在局部坐标系中的坐标值；８）按照步骤１布置第ｎ条测量线，计算出每条测量线对应的各个测量点在局部坐标系中坐标值；９）建立总体坐标系；１０）将每个测量点在局部坐标系中的二维值对应换算成在总体坐标系中的三维值。本方法能对失稳变形大、失稳变形复杂的立式圆筒形金属储罐罐壁进行准确的测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量金属储罐失稳变形的测量工具及测量方法，特别涉及圆筒形 金属储罐的罐壁失稳变形的测量工具及测量方法。
技术介绍
工业上用的金属储罐通常用来存储石油等液态物质，这些金属储罐体积较大，其 直径一般为数米至数十米，因温度变化、金属储罐呼吸口失灵等原因引起金属储罐内负压 造成圆筒形金属储罐的罐壁失稳，罐壁会产生较大面积的凹瘪，根据已有的统计结果，变形 位置主要集中于罐壁上部1 2圈。为了确定金属储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。在拱顶金属储罐容积标定时，需要对罐 壁进行测量。根据JJG168《立式金属罐容积量检定规程》、GB/T13235《石油和液体石油产 品-立式圆柱形金属油罐容积标定法》，主要标定方法有围尺法、光学参比法和光电内测距 法。对于罐径不足5m的金属储罐，可以使用围尺法标定其容积，对其产生的凹瘪可以 通过搭梯用围尺法测量，得到凹瘪的容积，主要采用跨越规测定凹瘪区域的弦长，这种方法 无法准确测量出大变形的罐壁凹瘪的容积。罐径大于8m的金属储罐，通常使用光学参比法标定金属储罐容积，需要使用光学 垂准仪、水平直尺、移动式磁性标尺仪等。理论上，该方法可以对大变形的罐壁进行测量，但 由于移动式磁性标尺仪的小车的轮距限制了对面积较小的凹陷无法贴拢凹陷底部，导致当 罐壁变形复杂时，测量误差太大。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，通过分式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金属储罐变形也就十分方便，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 了很高的要求首先，一般电器设备及电子仪器在使用时会产生电火花、电弧，对于金属储 油罐，罐区是油蒸汽密集的场所，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；其次，仪器必须架设在能观测到整个罐壁的位置，但在很多罐区，特别是 洞库内，很难找到这样的位置；最后，全站仪底部有一个支座，需要有一定的安装高度，但是 洞库罐室内空间陕小，仪器很难展开。从以上这些条件看来，要在测量中使用全站仪很不方 便，特别是在洞库内，想要使用光电法更加困难。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是1、提供一种结构简单、在狭小空间使用方便的立式圆筒形金属储罐罐壁失稳变形 的测量工具。2、提供一种能够对失稳变形大、失稳变形复杂的立式圆筒形金属储罐罐壁进行准 确测量的测量方法。本专利技术的技术方案是为解决技术问题1 本专利技术提供一种立式圆筒形金属储罐罐壁失稳变形的测量工 具，包括一长硬尺、一短硬尺和一软尺，所述长硬尺的一端和短硬尺的一端铰接在一起，长 硬尺上设有一标记点，所述软尺的一端连接在长硬尺的标记点位置。进一步，所述软尺的长度大于或等于所述长硬尺标记点到长硬尺铰接点的距离与 所述短硬尺长度之和。进一步，所述短硬尺的自由端设置有一个用于将短硬尺可拆卸固定在金属储罐上 方的固定部件。进一步，所述长硬尺为U形槽形状，所述短硬尺可旋转收折到长硬尺的U形凹槽 内。进一步，所述软尺的一端通过一个U形叉块铰接在长硬尺的标记点位置。为解决技术问题2 :本专利技术提供一种运用检测立式圆筒形金属储罐罐壁失稳变形的测量方法，其关键 在于包括以下步骤1)、布置第一条测量线将一根铅垂线的一端固定在圆筒形金属储罐顶部的护栏 上并竖直悬下铅锤，此时与圆筒形金属储罐的变形部位相交的铅垂线部分即为测量线；2)、建立测量线的局部坐标系将铅垂线与圆筒形金属储罐顶部边沿圆周上相交 的点设为局部坐标原点，通过该局部坐标原点的竖直线为y轴，以圆筒形金属储罐的罐壁 上局部坐标原点所在的外法线方向为χ轴；3)、在圆筒形金属储罐变形部位选择第一测量点将测量工具的短硬尺自由端的 固定部件固定在圆筒形金属储罐顶部的护栏上，旋转长硬尺，使长硬尺的测量端沿测量线 贴于圆筒形金属储罐的变形部位上的一点，该点即为第一测量点，并将软尺拉直至短硬尺 的自由端，此时保持长硬尺和短硬尺均位于局部坐标系所在的竖直面上；4)、运用三角函数关系计算出上一步中所述的第一测量点在局部坐标系中的xF 值、yF值；5)、在圆筒形金属储罐变形部位选择第二测量点保持短硬尺自由端的位置，旋转 长硬尺，调整长硬尺与短硬尺之间的夹角，使长硬尺的测量端沿测量线贴于圆筒形金属储 罐的变形部位上的另一点，该点即为第二测量点，此时保持长硬尺和短硬尺均位于局部坐 标系所在的竖直面上；6)、重复步骤4计算出第二测量点F2在局部坐标系中的xF值、yF值；7)、重复步骤5和步骤6，计算第η测量点Fn在局部坐标系中的xF值、yF值；8)、按照步骤1布置第η条测量线，相邻测量线之间均留有横向间隙距离，并按照 步骤2 7计算出每条测量线对应的各个测量点在局部坐标系中的xF值、yF值；9)、建立总体坐标系以圆筒形金属储罐底面圆的中心为总体坐标原点，以所建立 的最后一个局部坐标系的X轴正方向为总体坐标系的Y轴正方向，局部坐标系竖直向上的y轴正方向为总体坐标系的Z轴正方向，最后按照右手坐标系原则确定总体坐标系的X轴正 方向；10)将每个测量点在局部坐标系中的二维值对应换算成在总体坐标系中的三维 值首先测出圆筒形金属储罐的罐壁高度、罐壁直径和当前测量点对应的测量线到最后一 个测量线之间的罐壁顶部的弧长，然后按下列计算公式即可将测量点的局部坐标换算成总 体坐标τ, / D、. 2S MX = (xF+ —)sin -—-L “，τ, / D 2S MY = (xF+ —) COS ——L “，Z = yF+L,式中X—测量点在总体坐标系中的X值； Y——测量点在总体坐标系中的Y值；Z——测量点在总体坐标系中的Z值；xF——测量点在局部坐标系中的χ值；yF——测量点在局部坐标系中的y值；D——圆筒形金属储罐的罐壁直径；SN——测量点对应的测量线到最后一个测量线之间的罐壁顶部的弧长；L——罐壁高度。进一步，位于金属储罐罐壁变形大或变形复杂部位的数根测量线之间的间隙距 离，比位于金属储罐罐壁变形小或变形简单部位的数根测量线之间的间隙距离小。进一步，测量线之间的间隙距离值为5cm 20cm。本专利技术的有益效果是1、由于立式圆筒形金属储罐罐壁失稳变形的测量工具，包括一长硬尺、一短硬尺 和一软尺，长硬尺的一端和短硬尺的一端铰接在一起，通过改变长硬尺和短硬尺之间的夹 角来改变长硬尺测量端的位移，长硬尺上设有一标记点，软尺的一端连接在长硬尺的标记 点位置，可以方便的利用软尺进行数据测量；短硬尺长度由金属储罐周边空间确定，如对于 隐蔽金属储罐，则短硬尺长度小于金属储罐罐壁到罐室壁的距离，便于在狭小空间操作。本 测量工具结构简单、在狭小空间使用方便。2、本专利技术采用的测量方法通过在立式圆筒形金属储罐罐壁的失稳变形部位布置 多条测量线，然后在利用每条测量线选择本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种立式圆筒形金属储罐罐壁失稳变形的测量工具，其特征在于：包括一长硬尺（１）、一短硬尺（２）和一软尺（３），所述长硬尺（１）的一端和短硬尺（２）的一端铰接在一起，长硬尺（１）上设有一标记点（Ｄ），所述软尺（３）的一端连接在长硬尺的标记点（Ｄ）位置。
【技术特征摘要】
一种立式圆筒形金属储罐罐壁失稳变形的测量工具，其特征在于包括一长硬尺(1)、一短硬尺(2)和一软尺(3)，所述长硬尺(1)的一端和短硬尺(2)的一端铰接在一起，长硬尺(1)上设有一标记点(D)，所述软尺(3)的一端连接在长硬尺的标记点(D)位置。2.按照权利要求1所述的立式圆筒形金属储罐罐壁失稳变形的测量工具，其特征在 于所述软尺(3)的长度大于或等于所述长硬尺标记点(D)到长硬尺铰接点(C)的距离与 所述短硬尺(2)长度之和。3.按照权利要求1所述的立式圆筒形金属储罐罐壁失稳变形的测量工具，其特征在 于所述短硬尺(2)的自由端(E)设置有一个用于将短硬尺(2)可拆卸固定在金属储罐上 方的固定部件(4)。4.按照权利要求1所述的立式圆筒形金属储罐罐壁失稳变形的测量工具，其特征在 于所述长硬尺(1)为U形槽形状，所述短硬尺(2)可旋转收折到长硬尺(1)的U形凹槽 (Ia)内。5.按照权利要求1所述的立式圆筒形金属储罐罐壁失稳变形的测量工具，其特征在 于所述软尺(3)的一端通过一个U形叉块(5)铰接在长硬尺的标记点(D)位置。6.一种运用权利要求1至5任一项所述的测量工具来检测立式圆筒形金属储罐罐壁失 稳变形的测量方法，其特征在于包括以下步骤1)、布置第一条测量线将一根铅垂线(6)的一端固定在圆筒形金属储罐(7)顶部的护 栏(8)上并竖直悬下铅锤，此时与圆筒形金属储罐的变形部位(7a)相交的铅垂线(6)部分 即为测量线；2)、建立测量线的局部坐标系将铅垂线(6)与圆筒形金属储罐(7)顶部边沿圆周上相 交的点设为局部坐标原点(0)，通过该局部坐标原点(0)的竖直线为y轴，以圆筒形金属储 罐的罐壁上局部坐标原点(0)所在的外法线方向为χ轴；3)、在圆筒形金属储罐变形部位选择第一测量点(Fl)将测量工具的短硬尺自由端 (E)处的固定部件(4)固定在圆筒形金属储罐顶部的护栏(8)上，旋转长硬尺(1)，使长硬 尺(1)的测量端(F)沿测量线贴于圆筒形金属储罐的变形部位(7a)上的一点，该点即为第 一测量点(Fl)，并将软尺(3)拉直至短硬尺的自由端(E)，此时保持长硬尺(1)和短硬尺(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽川，刘瑬，杨继平，
申请(专利权)人：中国人民解放军后勤工程学院，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]
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