储油罐变位识别模型与罐容表标定方法研究

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1、储油罐变位识别模型与罐容表标定方法研究报告人：摘要本文主要给出了储油罐罐体变位前后对罐容表标定影响的数学模型，并对其进行了评价与改进。对于问题一，本文首先从几何和积分角度就罐体无变位、倾斜角为纵向变位的情况，建立储油量与高度、倾斜角的理论对应关系模型。对于纵向变位的情况，根据罐体两端有油/无油分情况讨论，其次分别计算了罐体无变位、倾斜角为4.1°时罐体理论容积，并进行了比较。第三，利用附件1所给数据分析了根据模型计算的理论容积与实际油量的误差。第四，利用最小二乘曲线拟合的方法，估计了误差函数，用其修正模型后，所计算的理论容积与实际油量的平均相对误差小于0.2%，达到较好的效果，说明了建立

2、模型的准确性。第五，利用修正的模型，针对倾斜角为4.1°纵向变位的情况给出油位高度间隔为1cm的罐容表标定值。摘要问题二的实际储油罐，首先根据罐体两端有/无油分情况讨论，对于中间圆柱体部分类似于问题一给出计算公式，对于两端球冠体部分，采用两端油面高度互相补偿以简化计算的方式给出近似解析式，建立了罐体变位后（纵向倾斜角度和横向偏转角度）标定罐容表的数学模型。其次，对变位参数识别，建立最小二乘模型：（其中根据各个时间点前后两个油位高度计算的油量改变值，为各个时间点的实际出油量），利用附件2中一次性补充进油前的实际数据，采用逐步搜索法，运行编写的MATLAB程序，求得、分别为2.13°

3、、4.71°。第三，利用附件2中一次性补充进油后的300个实际数据，分析检验了所建模型的正确性以及方法的可靠性。第四，按照=2.13°、=4.71°的角度值给出罐体变位后油位高度间隔为10cm的罐容表标定值。主要假设1、假设罐容表测量储油量V的误差影响因素来自油位探针、入油口、出油管等。2、假设倾斜角变化不大，、的范围为3、将油浮子抽象为质点，假设h即为油浮子处到油罐底面的距离。4、不考虑油罐由于地基变化后挤压造成的形变。问题1模型的建立与求解（1）无变位小椭圆型储油罐容量模型对于油在罐体内的椭圆截面面积，分h>b和h

4、横截面示意图2bh2a（a）2bh2a（b）问题1模型的建立与求解（1）无变位小椭圆型储油罐容量模型（2）纵向变位倾斜角为α时小椭圆型储油罐容量模型问题1模型的建立与求解对于图中的截面面积,有油部分面积为:下面建立储油量V与h,α的关系模型。根据罐体两端有油或无油，可分为四种情况加以考虑，且如右图所示建立空间直角坐标系问题1模型的建立与求解当时为a图情况当时为b图情况当时为c图情况图d的情况下α较大，不予讨论问题1模型的建立与求解四种情况对应体积表达式如下：a:b:c:d:不予讨论理论计算与比较分析根据无变位时的储油罐容量模型关系式，代入几何参数，应用MATLAB编写程序验证了论文中数据

5、的准确性，下表数据为根据模型理论计算的罐容表标定部分结果：因此当发生罐体纵向倾斜变位后，必须对罐容表重新标定。油位高度/cm无变位油量/L变位油量/L油位高度/cm无变位油量/L变位油量/L26656.0317461.49061164068.10863933.858127692.2104493.99671174082.77213956.055728728.8679527.14381184095.20763976.655429765.9836560.90241194104.85093995.537330803.5380595.24521204110.14574012.7449理论计算与比较

6、分析误差分析、模型修正及验证根据理论模型计算出储油容量理论值与附件1比较有一定的误差，主要是因为油位计、进出油管、罐壁沉浮物等占有体积而形成误差，下表为无变位情况下的理论与实际的对比，图中显示了误差走势油位高度/mm理论油量/L实际油量/L误差/L相对误差油位高度/mm理论油量/L实际油量/L误差/L相对误差618.092133.9514206271.95140.0337171123.994001.04923866.19134.85920.033706619.082138.26672066.1972.07670.0337081125.324003.86323868.91134.95320

7、.033706629.962185.6741211273.67410.0337081150.724052.7983916.19136.6080.033707630.962190.02952116.1973.83950.0337161152.364055.61383918.91136.70380.033707641.852237.4326216275.43260.0337141193.494107.36213968.91138.452