储油罐的变位罐容表标定模型的建立与分析储油罐的变位罐容表标定模型的建立与分析
- 格式:docx
- 大小:9.57 KB
- 文档页数:4
摘要为解决加油站的地下储油罐在使用一段时间后,由于地基的变形会导致无法根据预先标定的罐容表计算储油罐内油量容积的问题,研究如何识别储油罐变位以及对罐容表的重新标定的问题.得到储油罐的总油量与油标高度、纵向偏转角、横向偏转角之间的关系模型.利用该模型可根据加油站的出油量以及对应的油标高度来识别储油罐的变位,通过建立优化模型, 搜索算法和MATLAB软件求解出了所识别的变位的变位角度, 并利用实验数据对求解结果进行了检验; 最后利用得到的油量表达式给出了两个储油罐的罐容表.为了得到变位参数的有效估计,对进出油实测数据建立非线性的最小二乘回归模型,在数值求解中,采用截面积的微元方法,有效减少了复杂的体积积分计算,从而完成罐容表的修正标定。
关键词:MATLAB 变位标识罐容表标定储油罐ABSTRACTIn order to solve the problem that the calculation of oil tank volume must be calibrated periodically because an oil tank shift for the foundation deformation,the fuction relation between oil volume,altitude,direction deflection angle,transverse direction deflection angle is given out.The shift parameter Can be found with the model and data of oil volume.The new calculation of oil tank volume can be finned after tank shift.a1.Further more,we have gained the displacement angle by developing a optimization model, gradually decrease interval search algorithm and Matlab software, and then apply the experimental data to verify our solved results.We develop the non—linear of least squared regression model to estimate the parameters of position change.In particular,the differential element method of the sectional area is proposed to effectively reduce the complex numerical computation of integral.Therefore,the volume table is readjusted by the estimation of parameters of position change.Keywords:MATLAB;shift confirm ;calibration calculation of volume;oil tank第一章绪论1.1 储油罐问题的背景由来储油罐是储存油品的容器,在我们周边加油站是普遍存在的,一般加油站都有若干个储存燃油的地下储油罐,并且一般都有与之配套的“油位计量管理系统”,先通过流量计和油位计来测量进/出油量与罐内油位高度等数据,再通过预先标定的罐容表(即罐内油位高度与储油量的对应关系)进行实时计算,使地面上的人很容易了解罐内油位高度和储油量的变化情况。
储油罐的变位识别与罐容表标定摘要罐容表是用于实时精确测定罐存油品的重要依照之一,地基的变化造成储油罐位使得罐内的油位探测装置无法正确的测量出油量所对应的油位高度。
为了掌握实际罐体变位后对罐容表的影响,本文先分析无变位和纵向倾斜α=4.10时,小椭圆型储油罐油位高度与部分容积的关系,由于储油罐在发生纵向和横向变位后,计算罐容表的方法已经发生变化,建立实际储油罐体变位后标定罐容表的数学模型。
首先,对于理想的小椭圆型油罐,根据已知的示意图,建立油罐无变位模型和油罐纵向倾斜模型,用二重积分思想,求得任意油位高度时油平面的面积,将此面积对高度积分,得到储油量计算值与油位高度的对应关系,计算出无变位以及纵向倾角为α时罐容表,比较储油量计算值与真实值的大小,无变位时得到平均相对误差为0.0337,纵向发生倾斜时为0.0223。
分析变位前后的罐容表,发现在相同高度下,变位后的储油量总是小于变位前的储油量,对罐容表进行重新标定具有实际意义。
接着,由小椭圆型油罐数学模型推广到实际储油罐的数学模型,同样用二重积分的数学思想。
由于实际的储油罐的两端是球冠体,所求的油量体积是两端的球冠体内油量体积与中间柱体的油量体积之和。
变位分为纵向倾斜和横向倾斜,而横向倾斜不改变油在储油罐中的形状,只改变了测量高度。
但纵向倾斜会改变油在储油罐中的形状,使测量高度不能再真实的反应储油量。
根据不同的油位高度,本文分析了5种可能的情况,得出不同情况下的油位高度与油量,变位参数α的关系式。
再考虑横向偏转对模型的影响,利用几何关系,得到考虑横向偏转前后油位高度之间的转化关系,将只存在纵向倾斜变位时的油位高度代换为考虑横向偏转后的油位高度,得到综合得到油位高度与油量,变位参数α、β的关系式。
代入实测数据,借助MATLAB,得到该模型的变位参数纵向倾斜角1.442度和横向倾斜角5.8643度。
然后得出罐体变位后油位高度间隔为10cm的罐容表标定值。
储油罐的变位识别与罐容表标定摘要许多储油罐在使用一段时间后,由于地基变形等原因,使油罐发生纵向倾斜或者横向偏转,从而导致罐容表发生改变。
据此,我们用微积分与数据拟合的方法建立储油罐的变位识别与罐容表标定的模型。
通过对问题的分析,将问题化成若干个小问题,从而建立了五个数学模型。
其中模型一、二主要针对的是一问提出的,模型三、四、五针对的是二问提出的。
模型一通过用微积分知识确定了无变位时罐内油量与油位高度的关系式,并通过编写MATLAB程序对模型进行了求解。
模型二考虑变位时罐内油量与油位高度的关系,通过附件1中给的数据,拟合出了罐内油量的理论值与实验值之差v∆与油位高度h的关系式,通过v∆与h的关系式可以将倾斜角度α拟合进去,从而得到v∆与h、α的函数关系式,再根据v v v=-∆理实确定出v实的表达式。
模型三考虑的是无变位时储油量与油位高度的关系,与模型一不同的是储油罐的形状不同,通过二重积分求得储油量与油位高度的关系式,最后通过编写MATLAB程序对模型进行了求解。
模型四考虑的也是无变位时储油量与油位高度的关系,只是研究方法与模型三不同,即模型三和模型四是研究同一问题的不同方法。
模型四是将罐子看成一个卧式的圆柱体,求其体积,进而分析误差,并求出误差,最后也可得到较为精确的罐内油量与油位高度的关系式,最后通过编写MATLAB程序对模型进行了求解。
模型五考虑了横向和纵向的倾斜角度的变化,通过对附件2显示油高和显示油量容积两列数据的拟合确定油位高度为0时的罐内油量,即常数L,然后根据新建立的关系式和模型四来确定纵向倾斜角α和横向偏转角β,最终得到了存在倾斜角α和横向偏转角β罐内油量与油位高度的关系式。
应用以上五个模型可以很好的解决题中的两个问题,即模型一、二解决一问,模型三、四、五解决二问。
关键词:微积分数据拟合储油罐油位高度罐容表1 基本假设1)储油罐的形状是规则的2)油位高度为0时,罐内油量为常数L2 符号说明1) h ——油位高度2) l ——小椭圆形储油罐的长度3) a ——小椭圆形储油罐横截面椭圆的长半轴长 4) b ——小椭圆形储油罐横截面椭圆的短半轴长3 模型的建立、求解与应用3.1模型一3.1.1模型的建立对于(1)问,首先考虑储油罐无变位的情况,其横截面积如图:其阴影部分的面积2hs xdy =⎰ ,其中x =则 2v sl =理,其中v 理表示无变位罐内的油量。
储油罐的变位识别与罐容表标定的数学模型储油罐的变位识别与罐容表标定的数学模型摘要本文解决了储油罐罐容表变位后标定的问题。
通过把实际的储油罐抽象成直角坐标系下的几何柱体,然后从区分不同的油面高度入手建立了几何柱体体积的积分模型。
再通过合理运用所给数据进行数据拟合,得出了油量体积与油面高度之间的函数关系,进而进行理论与实际体积之间的误差分析和模型可行性分析。
针对问题一,首先对于无变位的小椭圆柱体建立了直角坐标系下的容积积分模型(见第4页)。
通过Minitab15软件对实验数据进行曲线拟合,得出一个油量作为高度的函数关系。
利用这个函数关系计算出相应罐容表高度的实际油量容积,对比理论积分模型的容积值,计算出误差值(见表3和表5)。
观察知误差属于正常范围内,则得出通过理论模型来标定的标准罐容表(见第7页表6)。
然后当只有纵向倾斜的变位时,根据柱体内的倾斜油面将柱体容积分为三个部分,分段计算出相对应部分中的容积积分,建立了变位后的分段容积积分模型,通过Matlab7.0编程得出容积积分函数(见第9页)。
而这个模型是与纵向倾斜角度和油高两个因素有关的。
当倾斜角一定时,代入条件数据进行拟合对比,得出模型是合理有效的,从而得出变位后的罐容表(见第12页表7)。
最后将每变化0.01m的油量变化量与标准罐容表作比,得出比例系数。
针对问题二,将储油罐分割成两个球冠和一个圆柱三部分,并将其截面放入平面直角坐标系下建立容积积分模型,分别求出各个部分的油量容积,再相加求总容积(见第15页)。
而当纵向倾斜和横向偏转都存在时,考虑将空间直角坐标系作一个相应变换,即把轴乘以相应的三角函数得到新的坐标系,此时积分模型得出的是关于两个倾斜角度和高度的函数。
然后根据所给数据作拟合计算出实际油量,且分别选取两个倾斜角度的合理范围,固定高度后代入容积积分函数,将得到的油量与拟合出的实际油量作比较,利用最小二乘的方法从两边逐步逼近,最终得出最优的倾斜角度(见第17页)和倾斜后的罐容表(见第17页表8)。
储油罐的变位识别与罐容表标定摘要本文主要探讨了储油罐的变位识别与罐容表标定的问题。
本文通过建立合适的坐标系,使用二重积分的方法和近似积分、坐标变换等技巧,求解了小椭圆储油罐和实际储油罐在发生变位时储油量与油高变化的函数关系,从而分析了罐体变位后对罐容表的影响,并对数据结果和误差进行了详实的分析。
本文在模型的建立与求解的过程中始终遵循化繁为简的原则,最先考虑简化的基本模型,再通过变换推导出实际的模型。
在第一问中,我们首先假设油罐壁的厚度为零,并通过二重积分的计算了小椭圆储油罐在无变位情况下的理论储油量。
其次我们通过运用几何原理通过坐标变换利用现有模型计算了小椭圆储油罐在纵向倾斜后的理论储油量。
在进行误差分析时,我们发现误差非线性,且误差数量级较大,得出油罐壁的厚度应不为零的结论,且经过理论分析油量3()V O d =,故我们用三次多项式拟合误差曲线()f H ,并通过'()()()V H V H f H =-修正了油量的计算公式。
经检验,修正后模型的计算值与实际值十分吻合,模型准确度很高。
并且,我们用修正后的模型V'(H)对油罐进行了标定。
在第二问中,我们利用了问题一中的模型求解罐身中的油量体积,并通过二重积分给出了油罐凸头部分油量的计算公式,其中,在油罐发生纵向倾斜时,我们队凸头部分的油量进行了合理的近似计算。
并且,我们通过坐标变换,给出了211()((,,((),))V H f f H f H αββα==))的变位参数修正形式。
在求解变为参数α、β时,我们通过最小二乘法拟合()V H ,求出了 2.1258, 4.6814αβ︒︒==。
将此变位参数代入模型中进行检验,得出理论计算值与实际值的相对误差限为5.006%,平均相对误差为0.029%,模型准确可靠。
最后我们用所得模型对油罐进行了标定。
关键词:储油罐 油量 倾斜 标定问题的重述与分析1、问题重述通常加油站都有若干个储存燃油的地下储油罐,并且一般都有与之配套的“油位计量管理系统”,采用流量计和油位计来测量进/出油量与罐内油位高度等数据,通过预先标定的罐容表(即罐内油位高度与储油量的对应关系)进行实时计算,以得到罐内油位高度和储油量的变化情况。
优秀论文《储油罐的变位识别与罐容表标定》破解一、队号:第58组队员:刘春博戚亮生吴章明二、摘要阅读2.1模型的数学归类:该论文建立的模型主要是根据储油罐在水平放置和变位情况下确立的储油量V 与油位高度h 及变位参数(纵向倾斜角度α和横向偏转角度β)之间的函数关系。
2.2建模思路及模型求解、分析:首先,对于问题一中椭圆形的储油罐,应该建立笛卡尔坐标系(直角坐标系和斜角坐标系的统称),利用截面法和微元法给出它在水平放置情况下的理论储油量V 与油位高度h 的计算公式,然后将理论值与实际值进行误差分析。
问题二先考虑得出储油罐水平卧放时储油量与浮油子高度的函数关系;再考虑在油罐处于变位时,分别考虑横向变位(0α︒=)和纵向变位(0β︒=)的情况,利用投影法、截面法对油位高度进行细致的具体分类,作者将油位高度分为三类进行研究,利用实际数据估算变位参数,将变位参数代入求得的分类公式,得出修正后的罐容表标定值。
模型的求解过程运用了微元法对储油量进行求解。
最后,在模型的改进过程中,利用实际检测数据和建立的函数模型的理论数值进行比对和误差分析,判断误差所服从的分布并利用相对误差就可以检验模型的正确性和方法的可靠性。
2.3主要结果:经过对问题一的研究分析,由上述得到储油罐发生变位时实际体积V 关于h 的公式,并给出罐体变位后油位高度间隔为1cm 的罐容表标定值(即进/出油量与罐内油位高度的表格)。
经过对问题二的分析,得到了每一种情形下储油罐发生变位时实际体积关于h 的公式,并给出罐体变位后油位高度间隔为10cm 的罐容表标定值。
三、问题的分析及准备3.1该论文的目的:该论文建立储油罐的变位识别与罐容表标定模型,旨在处理一些加油站部分储油罐在使用一段时间后,由于地基变形等原因,罐体的位置发生纵向倾斜和横向偏转等变化而导致罐容表发生改变,对罐容表进行重新标定。
3.2建立模型要具体解决以下两个问题:a.为了掌握罐体变位后对罐容表的影响,利用椭圆型储油罐(两端平头的椭圆柱体),分别对罐体无变位和倾斜角 4.1α︒=的纵向变位两种情况做了实验,建立数学模型研究罐体变位后对罐容表的影响,并给出罐体变位后油位高度间隔为1cm 的罐容表标定值。
储油罐的变位识别与罐容表的标定摘要本文针对储油罐变位后,“油位计量管理系统”失真的情况下,根据微积分原理,建立⎰⎰⎰V的模型,得出在倾斜情况下油液高度与储油罐(=dxdydzf)x,y,z内油容积的正确关系,即对倾斜储油罐的油容表进行有效修正。
模型一中,对两端平头的椭圆型储油罐进行变位建模,分析计算了油容计显示的各个油位高度下所对应的油液容积,对罐容表进行了标定并分析了变位角对容积产生的影响。
模型二中,对两端球冠体的圆柱型储油罐进行变位建模,通过分析附录二中数据,由实际流出油液体积和储油罐油容表显示容积之差的不相等关系,利用体积微元原理,找到了液面实际变化差值,油容表显示差值,倾斜后罐内某一高度下的液面面积,正常情况下罐内某一高度下液面面积四者对油容表误差值所造成α和的值,并对油容表进行修正。
本的影响,同时确定了附录2中的变位参数β文中的模型可以解决适当范围内任一变位后的油容表的修正问题,其模型的正确性与方法的可靠性良好。
关键词:微分原理修正液面变化差值容积变化差值液面面积1.问题重述加油站通常有两端平头的椭圆型储油罐和两端球冠体的圆柱型储油罐及其与之配套的“油位计量管理系统”。
统计流量计和油位计来测量进/出油量与罐内油位高度等数据。
通过预先标定的罐容表(罐内油位高度与储油量的对应关系)进行实时计算,得到罐内油位高度和储油量的变化情况。
实际中,由于地基变形等原因,使罐体的位置发生纵向倾斜和横向倾斜,从而导致罐容表发生改变,需要定期对罐容表进行重新调定。
本文主要解决以下问题:问题一:两端为平头的椭圆型储油罐纵向倾斜o 1.4=α后,建立相应数学模型,研究纵向倾斜程度对罐容表的影响。
建立变位后正确的油位高度间隔为1厘米的罐容表定值。
问题二:两端球冠体的圆柱型储油罐纵向倾斜α度,横向倾斜β度,建立变位后的数学模型,利用题目附件2中的数据,确定所建模型的变位参数,给出罐体变位后油位高度间隔为10厘米的罐容表标定值,并进一步利用题目附件2中的实际检测数据来分析检验模型的正确性与方法的可靠性。
地下储油罐的变位分析与罐容表标定摘要加油站地下储油罐在使用一段时间后,由于地基变形等原因会发生纵向倾斜及横向偏转,导致与之配套的“油位计量管理系统”受到影响,必须重新标定罐容表。
本文即针对储油罐的变位时罐容表标定的问题建立了相应的数学模型。
首先从简单的小椭圆型储油罐入手,研究变位对罐容表的影响。
在无变位、纵向变位的情况下分别建立空间直角坐标系,在忽略罐壁厚度等细微影响下,运用积分的方法求出储油量和测量油位高度的关系。
将计算结果与实际测量数据在同一个坐标系中作图,经计算得误差均保持在3.5%以内。
纵向变位中,要分三种情况来进行求解,然后将三段的结果综合在一起与变位前作比较,可以得到变位对罐容表的影响。
通过计算,具体列表给出了罐体变位后油位高度间隔为1cm 的罐容表标定值。
进一步考虑实际储油罐,两端为球冠体顶。
把储油罐分成中间的圆柱体和两边的球冠体分别求解。
中间的圆柱体求解类似于第一问,要分为三种情况。
在计算球冠内储油量时为简化计算,将其内油面看做垂直于圆柱底面。
根据几何关系,可以得到如下几个变量之间的关系:测量的油位高度0h 实际的油位高度h 计算体积所需的高度H于是得到罐内储油量与油位高度及变位参数(纵向倾斜角度α和横向偏转角度β )之间的一般关系。
再利用附表2中的数据列方程组寻找α与β最准确的取值。
αβ一、问题重述通常加油站都有若干个储存燃油的地下储油罐,并且一般都有与之配套的“油位计量管理系统”,采用流量计和油位计来测量进/出油量与罐内油位高度等数据,通过预先标定的罐容表(即罐内油位高度与储油量的对应关系)进行实时计算,以得到罐内油位高度和储油量的变化情况。
许多储油罐在使用一段时间后,由于地基变形等原因,使罐体的位置会发生纵向倾斜和横向偏转等变化(以下称为变位),从而导致罐容表发生改变。
按照有关规定,需要定期对罐容表进行重新标定。
题目给出了一种典型的储油罐尺寸及形状示意图,其主体为圆柱体,两端为球冠体。
储油罐的变位识别与罐容表的标定摘要本文运用定积分、重积分,数理统计等知识研究储油罐变位后对罐容表的影响。
观测油罐探针的变化,分情况讨论变位油罐进/出油的罐内油液体积。
采用图形结合建立数学模型。
用定积分求解椭圆面积,进而求出油位高对应储油罐(无变位)的油容量的对应关系,利用数理统计与Excel 2003对数据分析并绘制图形,建立当前最优的实验储油罐无变位模型(模型一)。
模型二即是实验储油罐纵向倾斜(固定角)的数学模型。
对模型一、二两组数据进行对比,估算出油位高度相同时不变位以及变位后储油罐内油容量,再将两部分的油容量相减可算出油位高度和油容量的函数,得出罐体变位后油位高度间隔为1厘米的罐容表的标度。
模型四采用大量图形分析和数学知识,建立空间直角坐标系,将问题分出四种情况讨论。
建立当前最优的实际储油罐无变位模型(模型三),并与模型四进行对比可得关于油位高度和油容量的函数,那么将相隔10cm油位高的油容量代入模型即求得。
关键词:定积分重积分数理统计图形结合一、问题重述加油站的储油罐是大家非常熟悉的一种储油罐,就目前世界各地来看,它不能脱离我们的现实生活。
所以我们有必要对储油罐进行彻底的了解。
根据我们所学的知识,用数学模型方法研究解决储油罐的变位识别与罐容表标定的问题。
通常加油站的储油罐都有与之配套的“油位计量管理系统”,采用专业的测量仪器测出罐内的储油体积与罐内油位高度,通过预先标定的罐容表(罐内油位高度与储油量的对应关系)进行实时计算,以得到罐内油位高度和储油量的变化情况。
但是,许多储油罐在使用一段时间后,罐体的位置会地基变形发生纵向倾斜和横向偏转等变化(称为变位),从而导致罐容表发生改变。
根据以上的情况,为了掌握罐体变位后对罐容体的影响,利用小椭圆型储油罐(两端平头的圆柱体)做了罐体无变位和倾斜角为一定角的纵向变位两种情况的实验,且得到了实验数据。
在实验图形的基础上,我们深入了实际油罐的变位分析。
储油罐的变位识别和罐容表标定随着科学技术和社会经济的发展,目前业界公认的油站有液位测量设备磁制伸缩型液位仪因其在测量精度及灵敏度为其他测量方法无法比拟而在油品零售行业普遍使用。
而通常的加油站都有若干储存燃油的储油罐。
可是,由于储油罐的地基变形等原因,使罐体的位置发生变化,从而导致罐容表发生改变。
因此,我们针对解决储油罐的变为识别与罐容表标定问题建立相关数学模型,并进行了分析讨论。
对于问题一,要掌握罐体变位后对罐容表的影响,序言将罐体的变位前后罐内油高测值代入罐容表查得相应的油高罐容值,以确定罐中油品的体积量变化情况,得到合理的评价变位后罐容表影响的体系。
我们从罐体的位置没发生变化和发生变化后两个方面进行考虑,利用数学方法中的微积分通过计算得到罐体变化后罐中油品的体积量,再与原罐中油品的体积量对比、核对。
两种情况下,油品的体积量误差越小,模型拟合精度越高,同时,由于罐容标定是每隔1cm 确定一个容积值,这样罐容表中只有整厘米数油高具有对应地容积值,当油高介于整厘米数之间时就需要通过内插法来求取对应的容积值。
对于问题二,要根据实际储油罐,建立罐体变位后表达罐容表罐内储油量与油位高度及实位参数间的关系的数学模型来确定定位参数,也即是一个标准的参数识别问题,那么最小二乘法拟合是解决此类问题的工具。
同理,要得知罐体变位后油位高度间隔为10的罐容表标定值,也需要利内插法求取相应的容积值。
关键词:应用 罐容表 模型拟合 内插法 最小二乘法拟合 容积值椭圆筒的部分容积计算: 椭圆方程为:2222121x y R R += 即y = 液高为2H(CD =2H ) 即 12()y R H =-- 亦即为直线AB 方程将1y 代入椭圆方程得1x =12()y R H =--液体截面面积为:()1210x S H R dx ⎡=-+⎢⎣⎰2211121)]sin H R R H R R -=-+-由图212.05t 0.40H α--⎰⎰知, WP H = 1QO L = QG D = 0C O L = 1()cos FW Q H α=- FP =cos D αWP FD FW =-=1()cos cos D D H αα-- 则1()cos cos D H D H αα=--,整理得:21tan cos H H D αα=- AB 为倾斜时的液面,矩形面积 2SEKOC H L = 在梯形ABOC 中,11tan BO H L α=+ tan AC BO L α=- t a n A C B O L α=- 梯形的面积1()2ABOC S BO AC L =+ 令 11tan N N L α=+则 1(tan )2ABOC S N N Lg L α=+- 1(2tan )2N L L α=- 因ECOK ABOC S S =则21(tan )2H L N L L α=- 即2tan 2L H N α=- (1) 将:2111tan tan tan cos H N H L D L αααα=+=-+ 代入(1)得:221tan ()tan cos 2H L H D L ααα=-+- 若液面降至如图1 的1CM 以下,利用矩形面积等于直角三角形面积的方法导出2H 与H 的系,这时,矩形底长小于L ,矩形和三角形底长均为tan N α,矩形面积2S H Nlot α= 直角三角形的面积21cot 2S N α=12.05tan 0.40H α--⎰⎰。
储油罐的变位识别与罐容表标定摘要:加油站、燃油生产厂一般都用储油罐来储存燃油,并通过预先标定的罐容表(即罐内油位高度与储油量的对应关系)进行实时计算,以得到罐内油位高度和储油量的变化情况。
但许多储油罐在使用一段时间后,罐体位置会因地基变形等原因发生变化,从而导致罐容表发生改变,故需定期对罐容表进行重新标定。
储油罐可能发生纵向倾斜和横向偏转,故需从这两方面研究罐体变位后的标定问题,即罐内储油量与油位高度及变位参数(纵向倾斜角度和横向偏转角度)之间的一般关系,进而对罐容表进行重新标定。
针对上述问题,本文在第二节分别用解析几何法和拟合--插值法研究了两端平头的小椭圆形储油罐在无变位时储油量和油面高度的关系以及发生纵向倾斜时储油量和油面高度及纵向倾斜角度的关系,并做了罐容表重新标定。
得出结论为公式(8)、公式(12),并录入数据(附录Ⅰ、附录Ⅱ、附录Ⅲ)说明此情况。
第三节进一步研究了两端为球冠体的实际储油罐在无变位、发生纵向倾斜变位、横向偏转变位、以及两种变位同时发生等四种情况时罐内储油量与油位高度及变位参数之间的一般关系并对实际罐容表容量重新标定。
得出结论为公式(25)、公式(29)、公式(33)、公式(35),并录入数据(附录Ⅳ)说明此情况。
关键词:储油罐变位重新标定几何法拟合--插值法一、前言作为加油站最重要的产品-燃料油,其储量、损耗将直接关系到加油站的经济利益,而储油罐又是燃料油进行贸易交接的重要收发计量器具。
储油罐按材质可分金属油罐和非金属油罐;按所处位置可分地下油罐、半地下油罐和地上油罐;按安装形式可分立式、卧式;按形状可分圆柱形、方箱形和球形。
但无论何种储油罐都有预先标定的罐容表来进行实时计算油位高度与罐内储油量的变化情况,其罐容表的精确与否直接决定了加油站是否可以进行完善的进销存控制。
国内油站当前使用的储油罐,多为一次性埋放且长期使用,在运行过程中不可避免的产生变位现象,从而使油罐容积表与出厂时存在一定的误差。
储油罐的变位识别与罐容表标定的建模求解
贾跃;刘远征;车秉正;吴子龙
【期刊名称】《电子世界》
【年(卷),期】2017(0)10
【摘要】在实际生活中,由于时间原因,长期使用的设备会逐渐产生微小误差,这对许多大型设备,尤其需要高精度测量的设备产生了越来越大的影响,本文以储油罐的变位识别与罐容表标定为例,解决并分析微小变化所带来的影响.文中采用各种线、面的积分求出所需测量的储油量体积,将大量计算交由计算机完成,建立了一个较为宏观合理的应用数学模型,并根据实验数据得出变位后的罐容表函数,从而解决微小误差宏观化的相关问题.
【总页数】3页(P7-9)
【作者】贾跃;刘远征;车秉正;吴子龙
【作者单位】大连东软信息学院软件工程系;大连东软信息学院软件工程系;大连东软信息学院软件工程系;大连东软信息学院软件工程系
【正文语种】中文
【相关文献】
1.储油罐的变位识别与罐容表标定的模型研究 [J], 邵树琴
2.储油罐的变位识别与罐容表标定之建模与分析 [J], 董春芳
3.储油罐变位识别与罐容表标定的数学建模 [J], 于永志;申婷婷;周克元
4.基于标定模型的储油罐变位识别与罐容表标定研究 [J], 张格格;覃太贵;佐权雄;
何岱宗
5.储油罐的变位识别与罐容表标定 [J], 尤子铭
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
储油罐的变位罐容表标定模型的建立与分析储油罐的变位罐容表标定模型的建立与分析
作者:暂无
来源:《中国储运》 2014年第9期
文/刘斯琦
摘要:本文对于储油罐变位识别与罐容表标定问题,运用积分法推导出储油罐内油位高度与储油量的对应关系式,同时依据实验数据进行验证和改进,分析得到罐体变位前后罐容表的数学模型,并利用数值积分的方法求解模型。
关键词:储油罐;变位;标定;模型
对于储油罐无变位的情况,运用积分法推导出油位高度与储油量的对应关系式,并利用实验数据进行验证和改进;然后,对于罐体倾斜角为α = 4.1ο的纵向变位的情况,从五个阶段分别建立油位高度与储油量的对应关系式,并根据实验数据对所建立的所有关系式进行检验和改进,最终得到符合实际情况的模型。
1.问题的描述与假设
对于加油站中的地下储油罐,需要采用流量计和油位计来测量进、出油量与罐内油位高度等数据如图1所示,并通过预先标定的罐容表进行计算,进而得到罐内油位高度和储油量的变化情况[1~3]。
由于许多储油罐在使用一段时间后,罐体的位置发生变化如图2所示,从而导致罐容表发生改变如图3所示[4~5]。
为便于分析假设储油罐位置变化后不会发生形变,注油口和出油管的体积忽略不计,不考虑温度、压强对储油量容积的影响,将储油罐两端视为平底如图2所示。
2.模型的建立
2.1将储油罐倾斜液高H变换为垂直罐底的液高1 H ,再将1 H转换为水平状态下的液高2 H 。
利用矩形面积等于梯形面积,可以得出:
2.2小椭圆型储油罐罐体无变位模型建立
(1)罐内油位高度与储油量对应关系模型
小椭圆型储油罐罐体相当于一个椭圆柱体,示意图如下所示:
由图4和图5可知,小椭圆油罐总容积为:
通过积分运算得小椭圆油罐内油位高度与储油量的对应关系式为:
式中, 1 D 表示小椭圆油罐截面的长轴长;
2 D 表示小椭圆油罐截面的长轴长;
L表示小椭圆油罐长度;
H表示小椭圆油罐内的油位高度;
V 表示小椭圆油罐车内的储油量;
k表示乘法因子,取0.978。
2.3小椭圆型储油罐罐体倾斜角为α = 4.1ο的纵向变位(1)罐内油位高度与储油量对应关系模型
第一阶段:液面未触及油浮子
由于油位高度H=0,最大储油量为0.008m3,可以忽略不计。
因此,不考虑此阶段油位高度与储油量对应关系。
第二阶段:液面触及油浮子,但未没过罐底
该阶段油位高度H的范围为0≤H≤0.18,将(2)式代入
(3)式,通过积分运算得到小椭圆油罐内油位高度与储油量的对应关系式为:
式中, 1 D 表示小椭圆油罐截面的长轴长;
2 D 表示小椭圆油罐截面的长轴长;
L表示小椭圆油罐长度;
k表示乘法因子。
V 表示小椭圆油罐车内的储油量;
2 H 表示在同等储油量的条件下罐体由倾斜状态转换为水平状态后的油位高度;
第三阶段:液面没过罐底,但未触及罐顶
式中,α表示小椭圆型储油罐的倾斜角。
H表示小椭圆油罐内的油位高度;
V 表示小椭圆油罐车内的储油量;
1 D 表示小椭圆油罐截面的长轴长;
2 D 表示小椭圆油罐截面的长轴长;
第四阶段:液面触及罐顶,但油浮子未达到最高点
由于油位高度H的范围为1.17≤H≤1.2,最大相对储油量
为0.007m3,可以忽略不计。
因此,不考虑此阶段油位高度与储油量对应关系。
第五阶段:油浮子达到最高点之后
该阶段油位高度为H=1.2,由于该阶段与第二阶段互补,故用总储油量减去第二阶段中的储油量,即可得到该阶段的小椭圆油罐内油位高度与储油量的对应关系式为:
D 表示小椭圆油罐截面的长轴长;
k表示乘法因子;
α表示小椭圆型储油罐的倾斜角;
2 H 表示在同等储油量的条件下罐体由倾斜状态转换为水平状态后的油位高度;
V 表示小椭圆油罐车内的储油量。
3.模型的计算与标定
3.1模型的计算
根据所建立的模型,容易得到某一油位高度所对应的储油量的理论值,并与小椭圆储油罐
无变位的实验数据作比较,得到相对误差量,结果如表一所示:
由表1可知,最大相对误差量为0.066011,这表明理论值与实际值相差很少,在误差允许
的范围内是可以接受的。
3.2罐容表的标定
根据所建立的模型,计算得出罐体变位后油位高度间隔为1cm的罐容表标定值,具体结果
如表二所示:
4.小结
本文对于储油罐无变位的情况,运用积分法推导出油位高度与储油量的对应关系式;然后,对于罐体倾斜角为α = 4.1ο的纵向变位的情况,从五个阶段分别建立油位高度与储油量的对应关系式,并根据实验数据对所建立的所有关系式进行检验和改进,最终得到符合实际情况的
模型。
对于储油罐变位识别与罐容表标定问题,运用积分法推导出储油罐内油位高度与储油量
的对应关系式,分析得到罐体变位前后罐容表的数学模型,并利用数值积分的方法求解模型,
对储油罐罐容进行了标定,为研究测量罐容的准确性提供了借鉴。
(作者单位:78421部队)
参考文献:
[1] 严禹卿.椭圆型封头卧罐容积的计算[J]. 炼油设计,1981,1(4):16~20.
[2] 林成森.数值计算方法[M]. 北京:科学出版社,1981.
[3] 熊小松.椭圆型封头卧罐装载容积与液位关系的计算机实现[J].计算机应用,2004,1(1):32~45.。