儲油罐罐容表標定問題研究【畢業(yè)設計】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設計</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　儲油罐罐容表標定問題研究</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 數學與應用數學

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘　要</b></p>

3、<p>　　【摘要】研究解決儲油罐的變位識別與罐容表標定的問題，就是研究儲油罐儲油量與液面高度的問題。</p><p>　　典型的儲油罐由筒體和封頭(平頂/球缺頂)組成。在研究過程中，為方便計算我們將儲油罐分為筒體和封頭分別研究。在無變位的情況下，根據體積計算公式得出模型。在縱向（橫向）變位時，用填補法和體積計算公式得出模型。取一組實際測量數據檢驗模型準確性，用MATLAB擬合出誤差曲線，根據原始模型

4、和誤差曲線，改進得到修正模型。再次用附件所給的實際測量數據檢驗模型正確性。</p><p>　　【關鍵詞】圓柱形臥式儲油罐；積分；函數擬合；等面積；數學建模。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　【ABSTRACT】Studying the relationship of sloped storage ta

5、nk and calibration curves is researching volume and liquid level. </p><p>　　Typical storage tank consists of a cylinder and two sealing head (flat topping or half ball). During the study, for the convenience

6、 of calculation, we will study cylinder and sealing head separately. In the case of horizontal, make the model, according to the volume formula. When it tilts longitudinal (or crosswise), establish the model with volume

7、method. Taking a group of practical data tests the accuracy of the model, fitted the error curve with MATLAB, and establishes the improved curve acco</p><p>　　【KEYWORDS】Storage Tanks；Integral；Fitting；Mathema

8、tical Modeling；area。</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘　要I</b></p><p>　　AbstractI</p><p><b>　　目　錄II</b></p><p><b&

9、gt;　　1緒論1</b></p><p>　　1.1研究背景1</p><p>　　1.1.1戰(zhàn)略背景1</p><p>　　1.1.2商業(yè)背景1</p><p>　　1.2研究內容1</p><p>　　1.3研究方法與論文框架3</p><p>　　1.

10、3.1研究方法3</p><p>　　1.3.2論文框架3</p><p><b>　　2理論綜述4</b></p><p>　　2.1儲油罐介紹4</p><p>　　2.2儲油罐容積校正技術規(guī)定4</p><p>　　2.3油罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)5</p>&

11、lt;p>　　3模型假設和問題分析5</p><p>　　3.1模型假設5</p><p>　　3.2符號說明6</p><p>　　3.3問題分析7</p><p>　　4簡易模型建立7</p><p>　　4.1平頂圓柱形儲油罐7</p><p>　　4.2球

12、缺頂圓柱形儲油罐9</p><p><b>　　5復雜模型12</b></p><p>　　5.1平頂傾斜圓柱形儲油罐12</p><p>　　5.1.1縱向傾斜12</p><p>　　5.1.2橫向傾斜13</p><p>　　5.2球缺頂傾斜圓柱形儲油罐14</p

13、><p>　　5.2.1縱向傾斜14</p><p>　　5.2.2橫向傾斜16</p><p>　　6模型檢驗和改進16</p><p>　　6.1無變位情況16</p><p>　　6.1.1無變位模型檢驗16</p><p>　　6.1.2無變位模型改進17</p

14、><p>　　6.2傾斜變位情況19</p><p>　　6.2.1傾斜變位模型檢驗19</p><p>　　6.2.2傾斜變位模型檢驗20</p><p><b>　　7總結23</b></p><p>　　7.1研究結論和展望23</p><p><

15、;b>　　參考文獻24</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附錄25</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　研究背景</b></p><p>&l

16、t;b>　　戰(zhàn)略背景</b></p><p>　　隨著國民經濟的持續(xù)快速發(fā)展，我國已成為石油消費大國，石油進口量逐漸加大，對外依存度不斷提高。當今世界能源結構決定了石油是最重要的能源之一，它不僅是一個國家經濟發(fā)展的命脈，而且還是關鍵的國防戰(zhàn)略儲備。所有的發(fā)達國家都在建立自己的石油戰(zhàn)略儲備，美國的儲備量是世界上最大的，超過一億噸。</p><p>　　2003年起，我國也開

17、始籌建石油儲備基地。初步規(guī)劃用15年時間分三期完成油庫等硬件設施建設。2006年10月首個國家石油儲備基地——鎮(zhèn)海基地建成交付使用。除鎮(zhèn)海外，列入國家一期規(guī)劃的還有舟山、黃島、大連項目。在建設國家石油戰(zhàn)略儲備的同時，我國還鼓勵企業(yè)開展商業(yè)儲備。在舟山國家石油儲備基地旁邊，中化集團興中公司的商業(yè)石油儲備也正在建設之中。</p><p>　　歷史經驗和事實表明，建立國家戰(zhàn)略石油儲備體系勢在必行。</p>

18、<p><b>　　商業(yè)背景</b></p><p>　　隨著國內外大型儲油區(qū)的不斷出現，有越來越多的公司投入到灌區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)的研發(fā)中。維德路特公司就是其中之一，它的系統(tǒng)監(jiān)測著全美及歐洲許多國家的成千上萬儲油罐，并為各種形狀、型號以及各種環(huán)境中的油罐建立了一個巨大的信息數據庫。我國正星科技有限公司也為此研發(fā)出了“油罐校準系統(tǒng)”，但其技術還停留在初級階段。</p>

19、<p>　　目前，這種商品化的油罐自動計量管理系統(tǒng)主要是國外產品，其優(yōu)點是精度高、可靠性好，但價格昂貴、使用條件苛刻，在我國特別是在東北地區(qū)（冬、夏季的溫差大）無法推廣使用。因此，開發(fā)出精度高、可靠性好、價格低并且具有獨立知識產權、適合我國實際情況的液位計量管理系統(tǒng)十分必要。</p><p>　　由巨大的市場需求和市場空缺也可以看出研究此項目的經濟價值。</p><p><

20、b>　　研究內容</b></p><p>　　通常加油站都有若干個儲存燃油的地下儲油罐，并且一般都有與之配套的“油位計量管理系統(tǒng)”，采用流量計和油位計來測量進/出油量與罐內油位高度等數據，通過預先標定的罐容表（即罐內油位高度與儲油量的對應關系）進行實時計算，以得到罐內油位高度和儲油量的變化情況。</p><p>　　許多儲油罐在使用一段時間后，由于地基變形等原因，使罐體的

21、位置會發(fā)生縱向傾斜和橫向偏轉等變化（以下稱為變位），從而導致罐容表發(fā)生改變。按照有關規(guī)定，需要定期對罐容表進行重新標定。本論文的立意就在于解決儲油罐的變位識別與罐容表標定的問題。圖1是一種典型的儲油罐示意圖，其主體為圓柱體，兩端為球冠體。圖2是其罐體縱向傾斜變位的示意圖，圖3是罐體橫向偏轉變位的截面示意圖。</p><p>　　圖表1 儲油罐正面示意圖</p><p>　　圖表2 儲油罐縱

22、向傾斜變位后示意圖</p><p>　　圖3 儲油罐截面示意圖</p><p><b>　　研究方法與論文框架</b></p><p><b>　　研究方法</b></p><p>　　本研究在閱讀大量文獻的基礎上，運用數學建模方法進行模型假設、模型建立、模型檢驗及模型改進的。并最終用實際數據驗證

23、模型有效性。</p><p><b>　　論文框架</b></p><p>　　本論文共分為章，全文各章內容作如下安排：</p><p>　　第一章，緒論。主要介紹本文的研究背景、研究內容和論文框架。</p><p>　　第二章，文獻綜述。主要論述了與本論文相關的技術規(guī)定和相關理論。包括儲油罐的分類和圓柱形儲油罐的應用、

24、組成、使用條件、校正規(guī)則等。還對灌區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)進行了描述。</p><p>　　第三章，模型假設與問題分析。為下一步的建模做準備。</p><p>　　第四章，建立簡易模型。建立三種封頭（平頂、球缺頂、弧形頂）臥式圓柱形儲油罐的儲油體積計算模型。</p><p>　　第五章，建立復雜模型。建立橫向（縱向）傾斜的三種封頭（平頂、球缺頂、弧形頂）臥式圓柱形儲油罐的儲油體積

25、計算模型。</p><p>　　第六章，模型檢驗與改進。用實際檢測數據檢驗模型，并對模型不足做出改進或提出改進意見。</p><p>　　第七章，總結。對全文的研究成果進行總結，闡述其局限性，并探討未來的研究方向和工作目標。</p><p>　　圖4 本文研究框架示意圖</p><p><b>　　理論綜述</b>&l

26、t;/p><p><b>　　儲油罐介紹</b></p><p>　　儲油罐是儲存油品的容器，它是石油庫的主要設備。儲油罐按材質可分金屬油罐和非金屬油罐；按所處位置可分地下油罐、半地下油罐和地上油罐；按安裝形式可分立式、臥式；按形狀可分圓柱形、方箱形和球形。</p><p>　　臥式圓柱形儲油罐就是一種金屬、地下、臥式、圓柱形儲油罐。金屬油罐是采用

27、鋼板材料焊成的容器。地下油罐指的是罐內最高油面液位低于相鄰區(qū)域的最低標高0.2，罐頂上覆土厚度不小于0.5的油罐。</p><p>　　臥式圓柱形油罐應用極為廣泛。由于它具有承受較高的正壓和負壓的能力，有利于減少油品的蒸發(fā)損耗，也減少了發(fā)生火災的危險性。它適用于小型分配油庫、農村油庫、城市加油站、部隊野戰(zhàn)油庫或企業(yè)附屬油庫。在大型油庫中也用來作為附屬油罐使用，如放空罐和計量罐等。</p><p

28、>　　圓柱形儲油罐由筒體和頂板(封頭)組成（如圖1,2,3）。筒體為臥式圓筒形，由若干圈板焊接而成。頂板按其形狀可分為平頂、弧形頂、球缺頂等。其附屬零件還包括油位探針、游浮子、出油管、注油口和檢查口等。圖5是平頂和球缺頂兩種封頭的示意圖。</p><p>　　圖5 平頂、球缺頂示意圖</p><p>　　儲油罐容積校正技術規(guī)定</p><p>　　臥式儲油罐

29、必須按照國家規(guī)范制造，其結構、外形、材料強度等均應符合規(guī)定要求。臥式罐銘牌內容應齊全、準確。</p><p>　　罐壁表面不應有明顯的變形及凹凸現象。</p><p>　　罐體應盡量安裝成水平狀態(tài)。特殊要求的罐，可按設計安裝，但其傾斜比不得大0.08。油位探針的出口應在圓筒截面的中垂線上，并盡可能位于圓筒長度中間（注：對于傾斜比大于0.08的臥式罐，可采用容量比較法或其它相應的方法進行容積

30、檢定）。</p><p>　　臥式儲油罐應安裝于堅固的地基上，以使罐的底座不隨時間產生較大的變形。</p><p>　　讀數允差：用鋼圍尺測量圓周長時，應讀準并記錄到0.5mm；測量主圓筒長度、封頭總長、封頭直邊長度、傾斜等時，應讀準并記錄到0.5 mm；測量過渡曲線半徑時，應讀準并記錄到0.2 mm；測量球缺半徑時，應讀準并記錄到0.2 mm；溫度值應讀準并記錄到0.2C；測量油罐板厚時

31、，應讀準并記錄到0.7mm；測量罐內附件時應讀準并記錄到1mm。</p><p>　　油罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)　　</p><p>　　油罐區(qū)進、銷、存數據采集、監(jiān)控、管理系統(tǒng)，是集成了網絡信息管理技術而設計開發(fā)的針對不同應用場合的油品儲運計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)，它通過信息的集成和網絡化管理實現了對油品進、銷、存的自動化監(jiān)控和管理。</p><p><b>　　模型

32、假設和問題分析</b></p><p><b>　　模型假設</b></p><p>　　儲油罐位于地下，周邊溫度相對穩(wěn)定。</p><p>　　儲油罐內油面基本保持平穩(wěn)狀態(tài)。</p><p>　　不考慮罐體因自身變形（如表面受擠壓產生凹凸等）而產生的影響。</p><p>　　不考慮

33、罐內‘憋壓’對容積表標定的影響。</p><p>　　不考慮儲油罐的壁厚問題。</p><p>　　儲油罐內部裝置如油浮子、進出油管等的體積，油液的附著與沉淀，管壁的腐蝕等對結果影響相對不大。</p><p>　　儲油罐變位是長年累月地基緩慢變動的結果，不會因為短期進出油量的改變而隨之大幅度改變。</p><p>　　忽略實驗數據中給出的進/

34、出油量及液位高度的系統(tǒng)誤差。</p><p><b>　　符號說明</b></p><p>　　在建模過程中用到的符號如下表所示：</p><p><b>　　表1 符號說明</b></p><p><b>　　問題分析</b></p><p>　　在儲

35、油罐注油或抽油時總是一次性連續(xù)進行的，且數量已知，但根據現實情況知罐內總會有一定的剩余油量。油罐內儲油量的“理論值”與顯示值總是有一定的偏差。理論值等于注入量減去出油量。顯示值則是通過油浮子的高度和油罐的形狀尺寸計算出來的，即管理系統(tǒng)中顯示的剩余油量。實際中，計量顯示值大于（或小于）理論值，而且往往會超出正常誤差容許范圍，隨著時間的增長誤差會越來越大。</p><p>　　分析可知其主要原因是罐體的變位。罐體變位

36、導致油浮子顯示的油位高度不準確，即比正常位置升高或降低使得系統(tǒng)產生的計算誤差，從而使得油罐的罐容表發(fā)生了變化，這就需要判斷識別罐體的變位情況，來重新標定罐容表。</p><p>　　因此研究目標就是通過建模來分析修正這個計量誤差。</p><p><b>　　簡易模型建立</b></p><p><b>　　平頂圓柱形儲油罐</

37、b></p><p>　　平頂封頭臥式圓柱形儲油罐的示意圖如下，</p><p>　　圖6 平頂封頭臥式圓柱形儲油罐截面示意圖</p><p>　　當儲油罐儲油量少于半罐時，即油位高度時，平頂封頭臥式圓柱形儲油罐橫截面示意圖如下，</p><p>　　圖7 平頂封頭臥式圓柱形儲油罐截面示意圖（低油位）</p><p&

38、gt;　　其中儲油罐橫截面圓心為，圓心角為，陰影部分表示儲油部分，則油截面面積為</p><p>　　由扇形面積公式為，三角形面積公式為，又因為為變量，故根據可將其表示為，所以</p><p>　　根據，可求得儲油量為</p><p>　　當儲油罐儲油量大于半罐時，即油位高度時，平頂封頭臥式圓柱形儲油罐橫截面示意圖如下</p><p>　　圖

39、8 平頂封頭臥式圓柱形儲油罐截面示意圖（高油位）</p><p>　　其中儲油罐截面圓心為，圓心角為，陰影部分表示裝油部分，則油截面為</p><p>　　由扇形面積公式為，三角形面積公式為，又因為為變量，故根據可將其表示為，所以</p><p>　　根據，可求得儲油量為</p><p>　　綜上，平頂封頭臥式圓柱形儲油罐的儲油量模型如下&l

40、t;/p><p><b>　　球缺頂圓柱形儲油罐</b></p><p>　　球缺封頭臥式圓柱形儲油罐的示意圖如下，</p><p>　　圖9 球缺頂封頭臥式圓柱形儲油罐縱截面示意圖</p><p>　　除去兩端封頭部分，筒體部分儲油量的計算同4.1中的計算?，F計算封頭部分儲油量，建立笛卡爾坐標系。封頭上任意處截面的示意圖如

41、下，</p><p>　　圖10 球缺頂封頭臥式圓柱形儲油罐橫截面示意圖</p><p>　　由球缺形封頭弧線符合圓的方程，因此截面半徑可表示為，圓心角可表示為。則陰影部分面積為，封頭儲油量為</p><p>　　當儲油罐儲油量少于半罐時，即油位高度時，油截面面積為</p><p>　　其中扇形面積公式為，三角形面積公式為。又因為為變量，故根

42、據可將其表示為，繼而。得到</p><p>　　積分后可求得封頭儲油量為</p><p><b>　　故儲油罐儲油量為</b></p><p><b>　　其中</b></p><p>　　當儲油罐儲油量大于半罐時，即油位高度時，油截面面積為</p><p>　　其中圓形面積

43、公式為，扇形面積公式為，三角形面積公式為。又因為為變量，故根據可將其表示為，繼而。得到</p><p>　　積分后可求得封頭儲油量為</p><p><b>　　故儲油罐儲油量為</b></p><p><b>　　其中</b></p><p>　　綜上，平頂封頭臥式圓柱形儲油罐的儲油量模型如下&l

44、t;/p><p><b>　　復雜模型</b></p><p>　　平頂傾斜圓柱形儲油罐</p><p><b>　　縱向傾斜</b></p><p>　　平頂圓柱形儲油罐在縱向變位時的示意圖如下，</p><p>　　圖11 平頂封頭臥式圓柱形儲油罐縱向變位示意圖</p&

45、gt;<p>　　油位探針所測油位高度所對應的液體體積已于真實液體體積不符，為讀出真實液體體積，需用等體積法將變位后油位高度變換成真實油位高度，平頂圓柱形儲油罐在縱向變位時的截面示意圖如下，</p><p>　　圖12 平頂封頭臥式圓柱形儲油罐縱向變位截面示意圖</p><p>　　由圖，在液面升高的過程中先到達B點，再到達C點，再到達G點，再到達F點。故可分五種情況進行討論

46、，</p><p>　　當液面在B點以下時，油位高度；</p><p>　　當液面在B、C點之間時，由面積相等 ，得到變位后油位高度為；</p><p>　　當液面在C、G點之間時，由面積相等 ，得到變位后油位高度為；</p><p>　　當液面在G、F點之間時，由面積相等 ，得到變位后油位高度為；</p><p>　

47、　當液面在F點以上時，油位高度；</p><p>　　綜上，縱向變位平頂封頭臥式圓柱形儲油罐的儲油量模型如下，</p><p><b>　　橫向傾斜</b></p><p>　　平頂圓柱形儲油罐在橫向變位時的截面示意圖如下，</p><p>　　圖13 平頂封頭臥式圓柱形儲油罐橫向變位截面示意圖</p>&

48、lt;p>　　據上圖，當時，油位探針讀數小于真實油位高度（如上圖左，）；當時，油位探針讀數大于真實油位高度（如上圖右，）。則變位后油位高度</p><p>　　故，橫向變位平頂封頭臥式圓柱形儲油罐的儲油量模型如下</p><p>　　球缺頂傾斜圓柱形儲油罐</p><p><b>　　縱向傾斜</b></p><p&g

49、t;　　球缺頂圓柱形儲油罐在縱向變位時的示意圖如下，</p><p>　　圖14 球缺頂封頭臥式圓柱形儲油罐縱向變位示意圖</p><p>　　已知筒體部分液體體積的計算同5.1.1。又罐體發(fā)生縱向變位的原因是地基變形，推測知其傾斜角度很小。在傾斜角度很小的情況下封頭部分的體積近似等于無變位情況下封頭部分體積，因此引用4.2模型。球缺頂圓柱形儲油罐在縱向變位時的示意圖如下</p>

50、;<p>　　圖15 球缺頂封頭臥式圓柱形儲油罐縱向變位截面示意圖</p><p>　　由圖，兩個封頭液面高度可分五種情況進行討論，</p><p>　　當液面在B點以下時，；</p><p>　　當液面在B、C點之間時，，；</p><p>　　當液面在C、G點之間時，，；</p><p>　　當液面在

51、G、F點之間時，，；</p><p>　　當液面在F點以上時，；</p><p>　　綜上，縱向變位球缺頂封頭臥式圓柱形儲油罐的儲油量模型如下</p><p><b>　　其中，</b></p><p><b>　　橫向傾斜</b></p><p>　　橫向變位球缺頂封頭臥式

52、圓柱形儲油罐的計算同5.1.2，故</p><p><b>　　其中，</b></p><p><b>　　模型檢驗和改進</b></p><p><b>　　無變位情況</b></p><p><b>　　無變位模型檢驗</b></p>&

53、lt;p>　　取一組平頂圓柱形儲油罐模型的檢測數據做模型檢驗。已知，，，分別對罐體無變位和傾斜角為的縱向變位兩種情況做了實驗，實驗數據如附件1所示。</p><p>　　將所給數據“無變位進油—油位高度”代入平頂圓柱形儲油罐罐體無變位模型，用MATLAB計算得到一組儲油量預測值。無變位進油時儲油罐內油量與油位高度的函數圖如下</p><p>　　圖16 平頂圓柱形儲油罐無變位進油油量

54、與油位高度的函數圖</p><p>　　根據計算得到的預測值和附件給出的實際值相減可以得到一組相對誤差。平頂圓柱形儲油罐罐體無變位模型誤差如下</p><p>　　圖17 平頂圓柱形儲油罐罐體無變位模型誤差</p><p><b>　　無變位模型改進</b></p><p>　　由“平頂圓柱形儲油罐罐體無變位模型誤差”易

55、見預測值與實際值的誤差與油位高度近似成正相關。查閱相關資料知，此誤差是由油浮子、出油管、油位探針等附屬物所占體積造成，這些附屬物又受到侵蝕、溫度變化等各種影響，體積會發(fā)生改變。其中，有些油位探針成圓臺形，上大下小。在此，我們只考慮油位高度對于誤差的影響。用MATLAB擬合誤差曲線，也就是油位高度關于附屬物體積的函數曲線，得到 “附屬物無變位體積模型”如下</p><p><b>　　其中，</b&

56、gt;</p><p>　　由方差、決定系數等可見擬合出的誤差曲線效果很好。根據擬合得到的“附屬物無變位體積模型”，得到“修正的小橢圓型儲油罐罐體無變位模型”</p><p>　　將附件一所給數據“無變位進油—油位高度”代入“修正的平頂圓柱形儲油罐罐體無變位模型”，用MATLAB計算得到一組儲油量預測值。改進后的無變位進油時儲油罐內油量與油位高度的函數圖如下</p><

57、p>　　圖18 平頂圓柱形儲油罐罐體無變位改進模型誤差</p><p>　　將附件一所給數據“無變位出油—油位高度”代入“修正的平頂圓柱形儲油罐罐體無變位模型”，用MATLAB計算得到一組儲油量預測值，并可得到一組出油量的預測值。并將其與實際的出油值進行比較，可知相對誤差為,所以可以得知該模型可以接受且很準確。</p><p><b>　　傾斜變位情況</b>&

58、lt;/p><p><b>　　傾斜變位模型檢驗</b></p><p>　　將所給數據“傾斜變位進油—油位高度”代入平頂圓柱形儲油罐罐體傾斜變位模型，用MATLAB計算得到一組儲油量預測值。縱向變位進油時儲油罐內油量與油位高度的函數圖如下</p><p>　　圖19 平頂圓柱形儲油罐縱向變位進油油量與油位高度的函數圖</p><

59、;p>　　根據計算得到的預測值和附件給出的實際值相減可以得到一組相對誤差。平頂圓柱形儲油罐罐體縱向變位模型誤差如下</p><p>　　圖20 平頂圓柱形儲油罐罐體縱向變位模型誤差</p><p><b>　　傾斜變位模型檢驗</b></p><p>　　用MATLAB擬合誤差曲線，也就是油位高度關于附屬物體積的函數曲線，得到 “附屬物無

60、變位體積模型”如下</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　根據方差、決定系數等可見擬合出的誤差曲線效果很好。</p><p>　　在縱向變位情況下，儲油罐中附件所占體積與傾斜角度也有關系，因此不能直接采用，而應該用線性插值法。已知和，經分析對線性插值可得，</p><p><b>　　

61、，</b></p><p>　　用以上方法可以準確的計算不同傾斜度時的。</p><p>　　根據擬合得到的“附屬物無變位體積模型”，得到“修正的平頂圓柱形儲油罐罐體縱向變位模型”，</p><p>　　將附件一所給數據“傾斜變位進油—油位高度”代入“修正的平頂圓柱形儲油罐罐體縱向變位模型”，用MATLAB計算得到一組儲油量預測值?？v向變位進油時儲油罐內

62、油量與油位高度的改進函數圖如下</p><p>　　圖21 平頂圓柱形儲油罐罐體縱向變位改進模型誤差</p><p>　　將附件一所給數據“傾斜變位出油—油位高度”代入“修正的小橢圓型儲油罐罐體傾斜變位模型”，用MATLAB計算得到一組儲油量預測值，并可得到一組出油量的預測值。并將其與實際的出油值進行比較，可知相對誤差在,所以可以得知該模型可以接受且很準確。</p><

63、p>　　用MATLAB計算區(qū)間上，從0開始且間隔為1cm的每個點的預測值，共120個。結果如下</p><p><b>　　表2 罐容表</b></p><p>　　根據“修正的平頂圓柱形儲油罐罐體傾斜變位模型”和實際值作圖如下</p><p>　　圖22 平頂圓柱形儲油罐罐體縱向變位改進模型</p><p>&l

64、t;b>　　總結</b></p><p><b>　　研究結論和展望</b></p><p>　　經過一系列的研究，建立了無變位平頂（球缺頂）圓柱形儲油罐模型和縱向（橫向）變位平頂（球缺頂）圓柱形儲油罐模型。由實際測量數據檢驗，模型具有一定的合理性和可行性，是可以推廣和繼續(xù)改善的。結論模型可以在理想條件下很好的服務于加油站、油罐區(qū)等地，但是就復雜的現

65、實情況而言還具有局限性。</p><p>　　未來課題的發(fā)展方向是方法多樣化、標定精確化、研究細致化。隨著基礎方法的計算特性逐步顯現，人們一定會向著克服基礎方法缺陷的方面去努力，比如積分法太復雜、編程計算效率低等?，F在的計算方法精確程度還不夠高，監(jiān)測數據受溫度、壓力、液體密度等因素影響，罐容表標定曲線同樣受其影響。除此以外，儲油罐變位或變形也會使標定誤差增大，例如，當儲油罐出現傾斜變位時，量油計的測量范圍并不能包

66、括所有的油位高度。因此，對于變位或形變情況下儲油罐的進一步探索也是此項課題研究的趨勢。同時，隨著大型儲油區(qū)的相繼建立，包含各項數據檢測、變位識別、罐容表標定等功能的灌區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)也極具研發(fā)價值。對于這種涵蓋監(jiān)控、管理、運轉等為一體的全方位的綜合系統(tǒng)的研究也是未來的一個發(fā)展趨勢，且具有相當的經濟價值。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　

67、田鐵軍.傾斜臥式罐直圓筒部分的容積計算[D] .現代計量測試，1999年第五期</p><p>　　田鐵軍.傾斜臥式罐橢直圓筒部分容積的近似計算[D] .現代測量與實驗室理，2004年第一期 </p><p>　　夏惠芳，湯景峰，張維智.臥式罐的標定及數據處理方法[D] .石油庫與加油站，2007年第四期</p><p>　　蔣心亞，宗光.各種形狀封頭的圓筒形臥式容

68、器在不同液面高度時液體體積計算的統(tǒng)一表達式[D] .化工設備與管道，2002年第五期</p><p>　　胡國清，趙宏偉.臥式容器任意液位高度下液體容積的計算[D] .化工設備設計，1999年第三期</p><p>　　張兆義.臥式金屬罐人工計量誤差分析[D] .計量測試，2000年第四期</p><p>　　付昶林.傾斜油罐容量的計算[D] .黑龍江八一農墾大學學

69、報，1981年第二期</p><p>　　臥式金屬罐容積[R] .中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程，1996年3月15日發(fā)布</p><p>　　潘孝光.傾斜臥式油罐容積測量與計算[D] .油氣儲運，1987年第六期</p><p>　　劉龍利.臥式圓筒形容器內液體體積的計算公式推導過程[D] .國外金屬礦選礦，2006年第八期</p><p>

70、;　　Pam Littleton，David A. Sanchez. Dipsticks for Cylindrical Storage Tanks-Exact and Approximate[D] .The College Mathematics Journal，Vol. 32，No.5，2001</p><p>　　V. V. Nosach，B. M. Belyaev. Programs and Algori

71、thms for Calculating the Calibration Curves of Storage Tanks[D] .Measurement Techniques，Vol. 44，No.7，2001</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　圖目錄</b></p><p>　　圖1

72、儲油罐正面示意圖</p><p>　　圖2 儲油罐縱向傾斜變位后示意圖</p><p>　　圖3 儲油罐截面示意圖</p><p>　　圖4 本文研究框架示意圖</p><p>　　圖5 平頂、弧形頂示意圖</p><p>　　圖6 平頂封頭臥式圓柱形儲油罐截面示意圖</p><p>　　

73、圖7 平頂封頭臥式圓柱形儲油罐截面示意圖（低油位）</p><p>　　圖8 平頂封頭臥式圓柱形儲油罐截面示意圖（高油位）</p><p>　　圖9 球缺頂封頭臥式圓柱形儲油罐縱截面示意圖</p><p>　　圖10 球缺頂封頭臥式圓柱形儲油罐橫截面示意圖</p><p>　　圖11 平頂封頭臥式圓柱形儲油罐縱向變位示意圖</p>

74、<p>　　圖12 平頂封頭臥式圓柱形儲油罐縱向變位截面示意圖</p><p>　　圖13 平頂封頭臥式圓柱形儲油罐橫向變位截面示意圖</p><p>　　圖14 球缺頂封頭臥式圓柱形儲油罐縱向變位示意圖</p><p>　　圖15 球缺頂封頭臥式圓柱形儲油罐縱向變位截面示意圖</p><p>　　圖16 平頂圓柱形儲油罐無變位

75、進油油量與油位高度的函數圖</p><p>　　圖17 平頂圓柱形儲油罐罐體無變位模型誤差</p><p>　　圖18 平頂圓柱形儲油罐罐體無變位改進模型誤差</p><p>　　圖19 平頂圓柱形儲油罐縱向變位進油油量與油位高度的函數圖</p><p>　　圖20 平頂圓柱形儲油罐罐體縱向變位模型誤差</p><p>

76、;　　圖21 平頂圓柱形儲油罐罐體縱向變位改進模型誤差</p><p>　　圖22 平頂圓柱形儲油罐罐體縱向變位改進模型</p><p><b>　　表目錄</b></p><p><b>　　表1 符號說明</b></p><p><b>　　表2 罐容表</b></p

77、><p><b>　　程序</b></p><p>　　1：y=2.45*(0.6*0.89*asin(sqrt(h.*(1.2-h))/0.6)+0.89*(h-0.6).*sqrt(h.*(1.2-h))/0.6) h<0.6</p><p>　　y=2.45*(pi*0.89*0.6-0.6*0.89*asin(sqrt((1.2-h

78、).*h)/0.6)-0.89/0.6*(0.6-h).*sqrt(h.*(1.2-h))) h>0.6</p><p>　　2：q=tan(4.1/180*pi);</p><p>　　for g=1:1:53</p><p>　　n=h1(g)/1000+0.4*q;</p><p>　　if n<=2.45*q</p&

79、gt;<p>　　h=n/2;l=n/q;s(g)=l*(0.6*0.89*asin(sqrt(h*(1.2-h))/0.6)+0.89*(h-0.6)*sqrt(h*(1.2-h))/0.6)-(-0.08407*h^3+0.1507*h^2+0.05815*h-0.001694);</p><p>　　elseif n<=0.6+2.45/2*q</p><p>　

80、　h=n-0.5*2.45*q;s(g)=2.45*(0.6*0.89*asin(sqrt(h*(1.2-h))/0.6)+0.89*(h-0.6)*sqrt(h*(1.2-h))/0.6)-(-0.08407*h^3+0.1507*h^2+0.05815*h-0.001694);</p><p>　　elseif n<=1.2</p><p>　　h=n-0.5*2.45*q;s(

81、g)=2.45*(pi*0.89*0.6-0.6*0.89*asin(sqrt((1.2-h)*h)/0.6)-0.89/0.6*(0.6-h)*sqrt(h*(1.2-h)))-(-0.08407*h^3+0.1507*h^2+0.05815*h-0.001694);</p><p>　　elseif n<=1.2+0.4*q</p><p>　　n=1.2-h1+2.05*q;h

82、=0.5*n;l=n/q;</p><p>　　s(g)=pi*0.6*0.89*2.45-n/q*(0.89/0.6*sqrt((1.2-h)*h)+0.6*0.89*asin(sqrt((1.2-h)*h)/0.6))-(-0.08407*h^3+0.1507*h^2+0.05815*h-0.001694);</p><p>　　else s(g)=0</p><p

83、><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　s</b></p><p>　　3：q=tan(4.1/180*pi);</p><p>　　for g=1:1:120</p><p>　　h1

84、=g/100;n=h1+0.4*q;</p><p>　　if n<=2.45*q</p><p>　　h=n/2;l=n/q;s(g)=l*(0.6*0.89*asin(sqrt(h*(1.2-h))/0.6)+0.89*(h-0.6)*sqrt(h*(1.2-h))/0.6)-(-0.08407*h^3+0.1507*h^2+0.05815*h-0.001694);</p&

85、gt;<p>　　elseif n<=0.6+2.45/2*q</p><p>　　h=n-0.5*2.45*q;s(g)=2.45*(0.6*0.89*asin(sqrt(h*(1.2-h))/0.6)+0.89*(h-0.6)*sqrt(h*(1.2-h))/0.6)-(-0.08407*h^3+0.1507*h^2+0.05815*h-0.001694);</p><

86、p>　　elseif n<=1.2</p><p>　　h=n-0.5*2.45*q;s(g)=2.45*(pi*0.89*0.6-0.6*0.89*asin(sqrt((1.2-h)*h)/0.6)-0.89/0.6*(0.6-h)*sqrt(h*(1.2-h)))-(-0.08407*h^3+0.1507*h^2+0.05815*h-0.001694);</p><p>　

87、　elseif n<=1.2+0.4*q</p><p>　　n=1.2-h1+2.05*q;h=0.5*n;l=n/q;</p><p>　　s(g)=pi*0.6*0.89*2.45-n/q*(0.89/0.6*sqrt((1.2-h)*h)*(h-0.6)+0.6*0.89*asin(sqrt((1.2-h)*h)/0.6))-(-0.08407*h^3+0.1507*h^2+

88、0.05815*h-0.001694);</p><p>　　else s(g)=0</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　s</b></p><p>　　4： q=tan(

89、4.1/180*pi);</p><p>　　for g=1:1:53</p><p>　　n=h1(g)/1000+0.4*q;</p><p>　　if n<=2.45*q</p><p>　　h=n/2;l=n/q;s(g)=l*(0.6*0.89*asin(sqrt(h*(1.2-h))/0.6)+0.89*(h-0.6)*sq

90、rt(h*(1.2-h))/0.6)-(-0.08407*h^3+0.1507*h^2+0.05815*h-0.001694);</p><p>　　elseif n<=0.6+2.45/2*q</p><p>　　h=n-0.5*2.45*q;s(g)=2.45*(0.6*0.89*asin(sqrt(h*(1.2-h))/0.6)+0.89*(h-0.6)*sqrt(h*(1.2

91、-h))/0.6)-(-0.08407*h^3+0.1507*h^2+0.05815*h-0.001694);</p><p>　　elseif n<=1.2</p><p>　　h=n-0.5*2.45*q;s(g)=2.45*(pi*0.89*0.6-0.6*0.89*asin(sqrt((1.2-h)*h)/0.6)-0.89/0.6*(0.6-h)*sqrt(h*(1.2-h

92、)))-(-0.08407*h^3+0.1507*h^2+0.05815*h-0.001694);</p><p>　　elseif n<=1.2+0.4*q</p><p>　　n=1.2-h1+2.05*q;h=0.5*n;l=n/q;</p><p>　　s(g)=pi*0.6*0.89*2.45-n/q*(0.89/0.6*sqrt((1.2-h)*h

93、)+0.6*0.89*asin(sqrt((1.2-h)*h)/0.6))-(-0.08407*h^3+0.1507*h^2+0.05815*h-0.001694);</p><p>　　else s(g)=0</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p>&

94、lt;p><b>　　s</b></p><p>　　5：for i=1:30</p><p>　　h(i)=i/10;</p><p>　　syms x y </p><p>　　r=1.5; l=8;lw=6;lq=2;</p><p>　　q=4.9*pi/180;a=2.2*pi/

95、180;</p><p><b>　　if h(i)>r</b></p><p>　　h2=r+(h(i)-r)*cos (q);</p><p>　　else h2=r-(r-h(i))*cos (q);</p><p><b>　　end</b></p><p>

96、　　if h2<=lw*tan(a)</p><p>　　hp=h2+lq*tan(a);</p><p>　　hq=h2-lw*tan(a);</p><p>　　ht=hp/2;l=h2/tan(a)+lq;</p><p><b>　　if ht<r</b></p><p>　　

97、v=l*(r^2*asin(sqrt(ht*(2*r-ht))/r)+r*(ht-r)*sqrt(ht*(2*r-ht))/r)+ int(int(sqrt(1.625^2-x^2-y^2)-0.625,-sqrt(1.5^2-y^2),sqrt(1.5^2-y^2)),y,-1.5,hp-1.5);</p><p><b>　　else</b></p><p>　　

98、v=l*(pi*r^2-r^2*asin(sqrt((2*r-ht)*ht)/r)-(r-ht)*sqrt(ht*(2*r-ht)))+ int(int(sqrt(1.625^2-x^2-y^2)-0.625,-sqrt(1.5^2-y^2),sqrt(1.5^2-y^2)),y,-1.5,hp-1.5);</p><p><b>　　end</b></p><p>

99、　　elseif h2<=2*r-lq*tan(a)</p><p>　　hp=h2+lq*tan(a);hq=h2-lw*tan(a);l=8;ht=(hp+hq)/2;</p><p><b>　　if ht<r</b></p><p>　　v=l*(r^2*asin(sqrt(ht*(2*r-ht))/r)+r*(ht-r)*

100、sqrt(ht*(2*r-ht))/r)+ int(int(sqrt(1.625^2-x^2-y^2)-0.625,-sqrt(1.5^2-y^2),sqrt(1.5^2-y^2)),y,-1.5,hp-1.5)+int(int(sqrt(1.625^2-x^2-y^2)-0.625,-sqrt(1.5^2-y^2),sqrt(1.5^2-y^2)),y,-1.5,hq-1.5);</p><p><b&g

101、t;　　else</b></p><p>　　v=l*(pi*r^2-r^2*asin(sqrt((2*r-ht)*ht)/r)-(r-ht)*sqrt(ht*(2*r-ht)))+ int(int(sqrt(1.625^2-x^2-y^2)-0.625,-sqrt(1.5^2-y^2),sqrt(1.5^2-y^2)),y,-1.5,hp-1.5)+int(int(sqrt(1.625^2-x^2-

102、y^2)-0.625,-sqrt(1.5^2-y^2),sqrt(1.5^2-y^2)),y,-1.5,hq-1.5);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　elseif h2<=r*cos(q)+r</p><p>　　hp=h2*r;hq=h2-lw*tan(a);ht=(2*r-hq)/2;l=8;<

103、;/p><p><b>　　if ht<r</b></p><p>　　v=pi*r^2*l-l*(r^2*asin(sqrt(ht*(2*r-ht))/r)+r*(ht-r)*sqrt(ht*(2*r-ht))/r)+ int(int(sqrt(1.625^2-x^2-y^2)-0.625,-sqrt(1.5^2-y^2),sqrt(1.5^2-y^2)),y,-

104、1.5,hp-1.5)+int(int(sqrt(1.625^2-x^2-y^2)-0.625,-sqrt(1.5^2-y^2),sqrt(1.5^2-y^2)),y,-1.5,hq-1.5);</p><p><b>　　else</b></p><p>　　v=pi*r^2*l-l*(pi*r^2-r^2*asin(sqrt((2*r-ht)*ht)/r)-(r-

105、ht)*sqrt(ht*(2*r-ht)))+ int(int(sqrt(1.625^2-x^2-y^2)-0.625,-sqrt(1.5^2-y^2),sqrt(1.5^2-y^2)),y,-1.5,hp-1.5)+int(int(sqrt(1.625^2-x^2-y^2)-0.625,-sqrt(1.5^2-y^2),sqrt(1.5^2-y^2)),y,-1.5,hq-1.5);</p><p><b

106、>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　s(i)=eval(v);</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　s</b></p><p>　　7：for fd=

107、3.1:0.5:5.1</p><p>　　for fg=0.1:0.5:8.1</p><p>　　vd(number,1)=fd;</p><p>　　vd(number,2)=fg;</p><p>　　for lp=1:302</p><p>　　h=hfc(lp,1);</p><p>

108、;　　jf=myda(h,fd,fg)</p><p>　　vd(number,lp+2)=jf;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　number=number+1;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>

109、　　end</b></p><p>　　for i=1:170</p><p>　　for j=1:301</p><p>　　vd(i,305)=vd(i,305)+(abs((vd(i,j+2)-vd(i,j+3))-dl(j))^2/301);</p><p><b>　　end</b></p&g