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储油罐的变位识别与罐容表标定模型 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： 储油罐的变位识别与罐容表标定模型 摘要 本文针对储油罐的油位计量问题，采用机理分析法，以积分求体积法建立数学模型，求解得到了罐体变位后对罐容表的影响，并重新标定了罐容表；同时利用附件提供的实际检测数据，根据所建数学模型，采用最小二乘法拟合[1]相应的变位参数，完整地解决了问题。最后以误差分析法分析检验了所建模型的正确性和可靠性。 对于问题〔1〕，为了研究罐体变位后对罐容表的影响，分别建立了罐体区变位和纵向变位两种情况的罐容表模型。建立罐体变位后罐容表模型时，以探针所测油面高度处横截面面积为基准，利用几何关系确定任一油面高度处横截面的面积，利用变面积的线积分求体积方法，对罐内油面可能存在的三种位置情况进展分段积分，确立了罐容表模型。根据所建模型，重新标定了罐容表(见表4.1)。将其与无变位罐容表相比拟，在同一测量油面高度，如题目所示的纵向变位后的小椭圆油罐储油量低于无变位时储油量。最后根据小椭圆储油罐的实验数据对罐容表模型进展了误差分析，无变位模型最大误差为0.14%，纵向变位后最大误差误差为0.5879%。 对于问题〔2〕，罐体实际储油罐为一个两端为球冠形封头的圆柱体，与问题〔1〕相比，罐体形状有所改变，但仍可利用问题〔1〕所建模型思想，只是要增加两端冠形封头中油体积的计算。实际储油罐除需要考虑纵向变位外，还需要考虑横向变位。在建模过程中，首先假定横向变位为零，只考虑纵向变位产生的影响，建立罐容表模型，然后再引入横向变位对纵向油位探针测量油位高度的影响，最后得到基于测量油面高度和、变位参数的罐容表模型。根据所建立模型，利用实际检测数据，采用最小二乘法拟合出变位参数°，°，并重新标定了罐容表〔见表4.2〕。 通过对上述模型分析及检验可知，在实际运营过程中，罐体产生的某一倾斜状态，会对储油量的计量造成误差，罐容表必须进展修正。储油罐的变位识别与罐容表标定模型有重要的工种应用价值。 关键词：油面高度，储油量，变位参数，最小二乘法 1. 问题重述 通常加油站都有假设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〕进展实时计算，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，储油罐使用一定时间后需要定期对罐容表进展重新标定。附图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。附图2是其罐体纵向倾斜变位的示意图，附图3是罐体横向偏转变位的截面示意图。 需要解决的问题： 〔1〕为了掌握罐体变位后对罐容表的影响，利用如附图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。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〕对于附图1所示的实际储油罐，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。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。并利用附件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。 2. 模型的假设与符号说明 2.1 模型的假设 〔1〕不考虑油位探针、进出油管等构件容积对储油量计算的影响。 〔2〕储油罐变位较小，即变位参数?、?为较小值。 〔3〕由于探测管的约束，油位探针始终保持和罐底垂直。 〔4〕油浮子完全飘浮在油面上。 〔5〕油位探针足够细。 〔6〕储油罐罐壁均匀且较薄，忽略其对储油量计算的影响。 2.2 符号的说明 H表示储油罐罐体高度； h表示油面高度； h0表示油位探针所测油位高度； L 表示储油罐长度； a表示小椭圆型储油罐截面长半轴； b表示小椭圆型储油罐截面短半轴。 其他局部符号在引用时将给出具体说明。 3. 问题的分析 题目给定的油位探测装置是一种浮子式液位计[2]，当储油罐中的油位升降时，油位探测装置中探测管上的油浮子也随之升降，利用油位探针显示油浮子与油罐底部的高度即油面高度，通过罐内油位高度与储油量的对应关系可进展计算，得到预先标定的罐容表。加油站在日常运营中，可利用此罐容表实时掌握储油罐内储油量的变化情况，实现油量计量管理。在实际运营过程