立式罐不但是國(guó)內(nèi)外通用的石油化工產(chǎn)品貿(mào)易結(jié)算的強(qiáng)檢計(jì)量器具，而且是在線動(dòng)態(tài)計(jì)量(流量計(jì)量)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。為準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)液體原料或產(chǎn)品的數(shù)量，通常將在線動(dòng)態(tài)計(jì)量同立式罐容量進(jìn)行比較，以驗(yàn)證計(jì)量是否準(zhǔn)確可信。
隨著我國(guó)石油與化工工業(yè)的迅速發(fā)展，能夠顯示出原料或產(chǎn)品貿(mào)易交接或存儲(chǔ)數(shù)量的油罐用途廣泛。對(duì)立式油罐容量的準(zhǔn)確計(jì)量，不僅關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)營(yíng)決策、生產(chǎn)計(jì)劃、原料供應(yīng)、成本核算、產(chǎn)品銷售和經(jīng)濟(jì)效益，而且也關(guān)系到企業(yè)乃至國(guó)家的經(jīng)濟(jì)利益和計(jì)量信譽(yù)。因此，加強(qiáng)立式油罐容量表準(zhǔn)確性的研究非常必要。
常見(jiàn)的立式油罐均由若干板材焊接而成，是垂直于地面且有相當(dāng)容量的圓筒形金屬罐，如圖1所示。
<CTSM>圖1立式油罐剖面</CTSM>
南方地區(qū)的油罐無(wú)防凍防凝設(shè)施，可以應(yīng)用外圍尺法直接檢定其容量。而北方地區(qū)冬季嚴(yán)寒，罐內(nèi)油品易凍易凝，所以罐壁和罐頂均須敷設(shè)不同厚度的保溫材料，內(nèi)部須安裝加熱器等附件，還須設(shè)有入孔。由于罐內(nèi)尤其是罐底不規(guī)則，造成檢測(cè)計(jì)算復(fù)雜，易導(dǎo)致容量檢定結(jié)果有較大誤差，需要進(jìn)行一定的驗(yàn)證工作。
立式金屬罐檢定程序根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢定的各圈板的內(nèi)直徑和板高、徑向偏差、入孔和加熱器體積、底量、檢尺高度等數(shù)據(jù)完整地輸入“立式金屬罐檢定程序”，經(jīng)過(guò)程序的運(yùn)行計(jì)算，可以自動(dòng)生成計(jì)量金屬罐的容量表，從而得到立式罐的容積。油罐容量表來(lái)得似乎簡(jiǎn)單容易，但可信度卻令人置疑。
因?yàn)槔贸绦蛴?jì)算雖簡(jiǎn)便快捷，但是無(wú)法驗(yàn)證計(jì)算程序的準(zhǔn)確性和可靠性。這一直是檢定大罐容量的一個(gè)技術(shù)難題?，F(xiàn)在，我們研究了一種新的驗(yàn)證方法，即運(yùn)用一元線性回歸方程反推立式金屬罐的“平均直徑”，與罐容量表進(jìn)行比較分析此罐表是否準(zhǔn)確，保證了罐容量檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
我公司有200多個(gè)油罐，容量大多為(5000～10000)m3，最大的達(dá)到40000m3。用這些罐進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算時(shí)，由石油尺測(cè)量輸出產(chǎn)品前后的液位高度，查看罐容量表，計(jì)算輸出量，因此罐容量表是貿(mào)易結(jié)算的重要依據(jù)，它的準(zhǔn)確性、可靠性與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。
一、流程的驗(yàn)證及其方法
1.應(yīng)用線性回歸方程驗(yàn)證前后的流程對(duì)照
油罐容量檢定是個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，需要采集近千個(gè)數(shù)據(jù)，然后輸入計(jì)算機(jī)。這個(gè)過(guò)程很容易出現(xiàn)失誤。一個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)影響到整個(gè)計(jì)算過(guò)程，乃至最終的貿(mào)易結(jié)算。上千個(gè)數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)過(guò)于繁瑣，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用線性回歸方程來(lái)驗(yàn)證容量表的準(zhǔn)確性，不但可靠，而且簡(jiǎn)便、快捷。
(1)驗(yàn)證前的檢定
首先，在現(xiàn)場(chǎng)采集近千個(gè)數(shù)據(jù)，包括罐周長(zhǎng)(直徑)、徑向偏差、底量、附件等；其次，把采集回來(lái)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)程序，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算出油罐容量表；第三，發(fā)給使用單位用于貿(mào)易結(jié)算。這樣的過(guò)程沒(méi)有驗(yàn)證我們計(jì)量部門所發(fā)出的油罐容量表是否正確，增加了出錯(cuò)的概率。檢定流程如圖2所示。
<CTSM>圖2驗(yàn)證前的檢定流程</CTSM>
(2)應(yīng)用線性回歸方程驗(yàn)證后進(jìn)行檢定
首先，在現(xiàn)場(chǎng)采集近千個(gè)數(shù)據(jù)(同上)；其次，把采集回來(lái)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)程序計(jì)算出油罐容量表；第三，根據(jù)容量表的數(shù)據(jù)反推油罐平均直徑，將推算出來(lái)的直徑和測(cè)得的直徑對(duì)比，看是否滿足要求。如果滿足，則發(fā)給使用單位，用于貿(mào)易結(jié)算；否則，復(fù)核原始數(shù)據(jù)，重新計(jì)算。這樣增加了一個(gè)驗(yàn)證過(guò)程，也增加了我們計(jì)量部門所發(fā)出的油罐容量表的準(zhǔn)確性和可靠性，基本不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。應(yīng)用線性方程驗(yàn)證后的檢定流程如圖3所示。
<CTSM>圖3應(yīng)用線性方程驗(yàn)證后的檢定流程</CTSM>
2.驗(yàn)證方法
(1)罐容量表的計(jì)算
容量表的計(jì)算依據(jù):立式金屬罐的罐體在理想狀態(tài)下應(yīng)是一圓筒狀，分為若干層，從下至上依次稱為第一圈板、第二圈板、……、第n圈板。計(jì)算每圈板的容量Vi為
式中:di——第i圈板的內(nèi)直徑，mm；hi——第i圈板的內(nèi)高，mm；i=1、2、3、……、n——圈板的序號(hào)。
若考慮液體靜壓力引起的罐壁彈性變形的修正值、罐內(nèi)附件體積、罐底容量和罐體的傾斜修正等，則罐的總?cè)萘?/span>V為
式中:ΔVp——液體靜壓力容量修正值；ΔVA——罐內(nèi)附件的體積，當(dāng)它的體積使罐的有效容量增加時(shí)，ΔVA為正值；反之，為負(fù)值；ΔVB——罐底容量；ΔVL——罐傾斜的修正值。
式(2)是罐容量表計(jì)算程序的理論基礎(chǔ)。其中，ΔVA、ΔVB、ΔVp、ΔVL的值極小，所以罐的主體容量都集中在式(1)中，所以，可近似把罐容積和罐高看成是線性關(guān)系，這是利用線性回歸方程驗(yàn)證罐容量表的理論依據(jù)。
(2)計(jì)算與驗(yàn)證的實(shí)例
2008年9月27日，對(duì)煉油廠立式金屬罐C407進(jìn)行檢定，檢定實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。
<CTSM>表1立式金屬罐C407檢定結(jié)果</CTSM>
將表1的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)程序計(jì)算得出立式金屬罐C407的罐容量表，其中，罐容量表的高度對(duì)應(yīng)的罐容量部分?jǐn)?shù)據(jù)如表2所示。
<CTSM>表2立式金屬罐C407罐容量</CTSM>
表2中的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，可用線性回歸方程進(jìn)行驗(yàn)證:
根據(jù)表2中罐高(0～14)m對(duì)應(yīng)的罐容量數(shù)據(jù)，在Excel表格中求出罐容量和罐高度的線性回歸方程，如圖4所示。
<CTSM>圖4罐容量與罐高度線性回歸方程</CTSM>
圖4中給出了罐容量與罐高的一元線性回歸方程:
V=227.35h+3.5
根據(jù)線性回歸方程和罐容量計(jì)算公式
，得出平均罐直徑為D=17013.8mm
罐直徑擴(kuò)展不確定度(相對(duì)偏差)
根據(jù)JJG168-2005《立式金屬罐容量》檢定規(guī)程，可知C407罐的擴(kuò)展不確定度(偏差)應(yīng)小于0.1%。通過(guò)上述線性回歸方程驗(yàn)證得到的C407罐容量表(見(jiàn)表2)的罐直徑擴(kuò)展不確定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.1%，所以，該罐容量表的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可以使用。
二、線性回歸方程驗(yàn)證方法的應(yīng)用
2008年共檢定立式金屬罐35個(gè)，對(duì)其中的10個(gè)罐容量表數(shù)據(jù)進(jìn)行了線性回歸方程驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如表3所示。
<CTSM>表3罐容量表驗(yàn)證結(jié)果</CTSM>
通過(guò)對(duì)10個(gè)罐的容量表進(jìn)行線性回歸驗(yàn)證，得出有8個(gè)罐容量表數(shù)據(jù)合格，可以使用。有2個(gè)罐容量表出現(xiàn)超差現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)重新計(jì)算和測(cè)定，確實(shí)發(fā)現(xiàn)在數(shù)據(jù)輸入過(guò)程中出現(xiàn)了錯(cuò)誤，重新計(jì)算后驗(yàn)證合格，避免了因罐容量表的計(jì)算錯(cuò)誤導(dǎo)致檢定結(jié)果的錯(cuò)誤。
三、結(jié)果與討論
1.一元線性回歸方程應(yīng)用于油罐容量計(jì)算程序驗(yàn)證是正確的，保證了檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，保證了計(jì)量數(shù)值的準(zhǔn)確傳遞和追蹤溯源。
2.罐容量表的準(zhǔn)確性的驗(yàn)證為石油化工產(chǎn)品進(jìn)出廠提供了可靠的數(shù)據(jù)保障。
3.一元線性回歸方程驗(yàn)證罐容量表技術(shù)，解決了油罐容量計(jì)算程序無(wú)法驗(yàn)證準(zhǔn)確性的難題。
