[发明专利]大型立式储罐结构变形在线检测与适用性评估系统及方法

说明书

本发明公开了大型立式储罐结构变形在线检测与适用性评估系统及方法，性评估系统包括储罐结构变形检测模块，储罐几何结构数据分析模块和储罐结构变形适用性评价模块；储罐结构变形检测模块包括三维激光扫描单元和数据处理单元；储罐几何结构数据分析模块用以对统一坐标系下储罐点云数据文件进行三维空间建模，并对储罐结构变形关键指标量分析计算；储罐结构变形适用性评价模块用于根据立式储罐几何变形指标数据及安全阈值条件评断储罐是否满足安全运行要求。本发明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。

技术领域

本发明涉及储罐安全管理及测量技术领域，尤其是涉及一种大型立式储罐结构变形的在线检测与适用性评估方法与系统。

背景技术

大型石油储备设施能够有效降低石油储备成本，但设备的大型化也带来更大的风险。大型储罐在服役过程中，由于地质条件、外部环境、运行状况等发生变化，以及材料和施工质量等的影响，可能发生基础沉降、罐体倾斜、局部变形等结构变形方式。储罐结构变形会导致罐体提离、结构失稳、局部接连失效、底板或罐壁变形，这些变形不仅破坏了储罐的结构完整性，还增加了储罐的破坏风险。由于储存介质的特殊性，储罐一旦发生泄漏，会引起火灾、爆炸等严重事故，造成环境污染、人员伤亡等恶劣后果。因此对立式储罐，特别是大型立式储罐的结构变形进行准确有效的检测以及适用性评估是十分必要的。

目前，国内外对于大型储罐结构变形的检测和评价主要基于对储罐基础沉降的分布点式测量，通过测量点数据进行相关的曲线拟合得到储罐的不均匀沉降量而进行储罐的结构变形判断，但分布点式坐标测量拟合解算变形量存在一定的近似性，而相应的评价标准又存在保守性，不利于充分掌握储罐的安全状况和高效发挥储罐的存储能力。另外，对大型立式储罐变形检定仍处于离线状态，即需要将储罐清空，对罐内彻底清扫、防腐处理之后进行检定，对新建的大型立式储罐经过水试压沉降后，在空罐状态下检定。然而，在实际使用中，由于储罐使用频繁，需要连续生产作业、油品周转等客观因素，致使油库往往不能按期实施清罐检查，特别是原油储罐，清罐周期长达六、七年甚至十年以上。同时大型储罐清罐检修也需要花费大量的人力物力，耗时且成本较高。因此，目前采用的方法在检测效率和精度上都无法得到有效保障，不能满足实际生产需求。

发明内容

基于上述问题，本发明提出一种大型立式储罐结构变形在线检测及适用性评估方法，通过在采用三维激光扫描的方式获取立式储罐的全尺寸形体坐标，从而实现对立式储罐整体几何变形状况的在线精确检测并获取储罐结构变形关键指标量，通过基于储罐结构变形关键指标量进行储罐结构应力计算和强度评价，从而对储罐结构变形的适用性进行评价，可以评估大型立式储罐的安全状态。

本发明按以下技术方案实现：

本发明提供一种大型立式储罐结构变形在线检测及适用性评估方法。

一方面，本发明提供了一种大型立式储罐结构变形在线检测及适用性评估系统，包括：储罐结构变形检测模块，储罐几何结构数据分析模块，储罐结构变形适用性评价模块。

储罐结构变形检测模块包括三维激光扫描单元、数据处理单元；三维激光扫描单元，用于扫描所述待测储罐的表面和所述标靶组，得到所述待测储罐表面的储罐点云数据和所述标靶组中标靶的标靶点云数据。

三维激光扫描单元，包括至少三个三维激光扫描点位和三组标靶组，其中，扫描区域相交的任意两个三维激光扫描点位的扫描仪能扫描到至少一个相同的标靶组；所述标靶组包括至少三个标靶，所述标靶布设于待检测储罐表面；标靶组中至少有三个标靶不排布在同一条直线上。

三维激光扫描单元，还包括扫描测绘桩；扫描测绘桩至少为三个，并沿待测储罐四周环向排布，三维激光扫描仪扫描工作时固定在扫描测绘桩上。

数据处理单元，用于根据三维激光扫描单元测量数据，生成所述待测储罐的几何变形指标数据。数据处理单元包括：数据存储子单元、去噪拼接子单元、坐标转换子单元。