cumcmA储油罐变位识别与罐容表标定研究袁占斌指导.docVIP

储油罐变位识别与罐容表标定的研究 摘要 储油罐通过预先标定的罐容表由罐内油位高度对储油量进行实时计算，而储油罐在使用一段时间后，由于地基变形等原因，罐体的位置会发生纵向倾斜和横向偏转等变位，从而需对罐容表进行重新标定。本文首先建立了储油罐的几何模型，通过严格的数学推导，尽可能用积分法来求得罐内储油量与油位高度及变位参数间的一般关系。在使用直接积分法困难的情况下，先对几何模型近似简化，并在求解之后进行误差分析、修正与讨论。 对于问题一，本文用积分方法分别建立罐体无变位和纵向变位的倾斜角为时罐内储油量与所测油位高度间的函数关系。对于罐体无变位的情况，通过理论计算值与题目所给实验数据进行比较，对理论模型进行误差修正，并结合生产实际对可能引起误差的原因进行讨论，将此修正误差引入变位后的理论模型。对于罐体纵向变位倾斜角的情况，对理论模型先后用罐体无变位时的修正项与最小二乘拟合法进行两次修正，使得修正后的理论曲线与实际曲线基本重合，相对误差小于。最后，用修正后的函数关系模型，给出了罐体纵向变位倾斜角时油位高度间隔为1cm的罐容表标定值。 对于问题二，本文沿用问题一的思路。为了对变位后的理论值进行修正，我们先建立储油罐无变位时的模型，用附件2所给显示油高、显示油量容积两组数据，对罐体无变位时储油量与油位高度间的函数关系加以修正，并将此修正误差引入变位后的理论模型。对于罐体变位后的情况，我们对理论模型用无变位时的修正项进行一次修正，用有哪些信誉好的足球投注网站法求得变位参数。然后，用修正后的储油量与测量油位高度间函数关系模型，给出了罐体纵向变位倾斜角横向偏转角时，油位高度间隔为10cm的罐容表标定值。最后再次利用题目所给实验数据对模型进行可靠性分析。 在模型建立求解过程中，本文大量使用微积分方法来推导公式，只在必要时用数值法代替。公式的推导和精炼使得由数值计算引起的误差大大减少。同时引入一些必要的近似方法来降低积分过程中的运算量。 在模型建立后，本文针对罐体变为前后理论模型进行详细的误差修正，增大了理论模型的实际应用性。其中将变位前的误差修正项引入变位后模型，从而将变位后模型的误差分为两部分进行二次修正，可以增加修正后理论值的准确度。 最后，本文还就模型的优缺点进行了客观评价，并提出了基于生产实际的改进方法，在储油罐中安装3个油位探测装置，进行变位参数的快速确定，并能够对罐容表进行实时标定。 关键词 积分法 误差修正 最小二乘拟合 有哪些信誉好的足球投注网站法 变位参数快速计算法 1.问题重述 背景 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。 问题 用数学建模方法研究解决储油罐的变位识别与罐容表标定的问题。 （1）为了掌握罐体变位后对罐容表的影响，利用简化后的小椭圆型储油罐（两端平头的椭圆柱体），分别对罐体无变位和倾斜角为(=4.10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。 （2）对于主体为圆柱体两端为球冠体的实际储油罐，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(和横向偏转角度( ）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，根据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。进一步利用题中所给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。 基本假设 储油罐罐体始终保持很好的刚性，忽略腐蚀等作用对罐体的影响。 在实验时间内，地形的下陷等因素对罐体纵向和横向偏移的影响很小，故认为在题目附件中所给实际检测数据的测定过程中，储油罐未发生变位。 储油罐具有理想的几何形状，未发生形变。 油浮子始终在油位探针上移动，且油位探针始终垂直于罐面。 罐体有较大纵向和横向偏移时（即、较大时），连接储油罐的管道会有较大变形以致油品的输出困难，故本题、均考虑在小角度范围内变化。 忽略在实验过程中温度变化对油体积的影响（考虑到数据均在八月份记录，所以可以认为温差不大）。 题目附件中所给每一次入油量与出油量的测量数据是准确的。 忽略油浮子在油位探针上下抖动对显示高度的影响。 符号说明及名词解释 符号说明 符号 意义 纵向倾斜变位的倾斜角（以逆时针倾斜为正方向） 横向偏转变位的偏转角（以逆时针偏转为正方向） 油位探针到罐