文档介绍：储油罐的变位识别与罐容表标定
摘要
本文解决了储油罐的变位识别与罐容表标定问题。影响储油量的因素有油面高度,纵向倾斜变位角,横向倾斜变位角,和待定的误差修正函数,为此,我们建立了储油量的完整数学模型:。
对于问题一:研究对象为平顶型椭圆柱储油罐,利用微分法,确定无变位时储油量的模型:。考虑罐体纵向倾斜后储油量的模型: 。然后对实测值与计算值进行误差分析,发现误差在3%左右,为了减少误差,得到修正后的储油量模型:,经过检验,%。以此模型为依据,确定了罐体变位后油位高度间隔为的罐容表标定值,并分析了罐体变位对罐容表的影响。部分数据列表如下:
进油表
标定高度/mm
400
410
…
800
810
…
标定
标定油量/L
…
…
出油表
标定高度/mm
1100
1090
…
700
690
…
标定
标定油量/L
…
2220
…
对于问题二:研究对象为球缺顶卧式储油罐,首先我们沿储油罐的中心为原点建立三维坐标,并确定了考虑纵向变位的理论储油量。然后通过位置变换关系确定了测量高度与变位参数的关系式,得到变位后的储油量模型。利用所给数据与模型,计算出理论出油量,并与实测量进行比较,建立了二轮优化模型。第一轮以理论出油量与实测出油量的残差平方和最小为目标函数,确立变位参数、;第二轮,以计算储油量和实际测量储油量,两者残差平方和最小为目标的函数,确立了误差修正函数的表达式。题给数据进行了两次出油实验,利用题给第一组实验数据,求得变位参数,,及误差修正函数,再利用第二组出油实验数据,%范围内,在误差允许范围内,我们认为该模型正确的,求解方法是可靠的。由此,确定修正后的储油罐中储油量模型,并给出了油位高度间隔为的罐容表标定值。列表如下:
罐体表
油高/mm
2900
2800
…
1400
1300
…
标定值
油量容积/L
…
...
关键词:罐容表标定最小二乘法误差修正函数二轮优化
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。
储油罐的变位:
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。图1是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。图2是其罐体纵向倾斜变位的示意图,图3是罐体横向偏转变位的截面示意图。
本文需要解决的问题:
(1)为了掌握罐体变位后对罐容表的影响,利用如图4的小椭圆型储油罐(两端平头的椭圆柱体),分别对罐体无变位和倾斜角为的纵向变位两种情况做了实验,实验数据如附件1所示。请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。
(2)对于图1所示的实际储油罐,试建立罐体变位后标定罐容表的数学模型,即罐内储油量与油位高度及变位参数(纵向倾斜角度a和横向偏转角度b )之间的一般关系。请利用罐体变位后在进/出油过程中的实际检测数据(附件2),根据你们所建立的数学模型确定变位参数,并给出罐体变位后油位高度间隔为10cm的罐容表标定值。进一步利用附件2中的实际检测数据来分析检验你们模型的正确性与方法的可靠性。
2. 模型的假设与符号说明
假设1:在数据统计时间内储油罐的位置不发生变化,即不变位;
假设2:储油罐的形状是规则的;
假设3:在检测液面时,液面是平稳的;
假设4:不考虑检测数据的测量误差;
假设5:由图(1),图(3)所示可知,题中所给的数据均为罐体内侧数据;
储油罐纵向倾斜角度
储油罐横向偏转角度
罐内油品体积
罐内油品液面高度(标定高度)
为油罐椭圆柱体部分的长度
,
为椭球面的长、短半轴
为圆柱体截面圆的半径
球罐体的球心到坐标原点的距离
为油罐两端的球罐体的体半径
为球罐体的球心到坐标原点的距离
表示所取的流水号个数
表示第流水线发生横向偏转倾斜后液面的储油量
表示第流水线变位后的出油量
3. 问题分析
此题研究的是储油罐的变位识别与罐容表的标定问题。储油罐一般都有与之配套