基本信息
- 项目名称：
- 储油罐的变位识别与罐容表标定
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 加油站由于地基变形等原因，使得灌容表标定值产生偏差，因此需要对罐容表进行重新标定。本文应用实验数据拟合，以及微元法研究了储油罐发生纵向变位、横向旋转时对罐容表的影响，通过采集的数据对储油罐进行变位识别，实时计算实现罐容表的重新标定。
- 详细介绍：
- 问题1对于小椭圆油罐仅考虑倾斜角4.1度的纵向变位对罐容表的影响。首先，利用微元法建立起无变位时小椭圆形罐的罐容与油面高度的定积分模型，解得罐容与油面高度的函数关系式。然后，运用等效的数学思想将倾斜角4.1度的纵向变位的状态下的油位高度等效为无变位状态下的油位高度，通过求解水平放置储油罐中的液体体积，得出倾斜放置时的液体体积，从而使复杂的问题简单化。利用附表1中提供的实验数据，用数值拟合求出实验中小椭圆形储油罐罐容与油位高度的关系，并且用最小二乘法限制误差。通过分析得到：在油面高度小于1200mm时，倾斜变位后的进油量变小，当油面高度小于46.33mm时，倾斜变位后的出油量变大，油面高度介于46.33mm和1200mm之间时，倾斜变位后的出油量变小。最后，通过理论公式的计算和拟合的结果进行对比发现计算结果误差小，符合实际，据此得出当油位高度间隔为1cm的罐容表标定值（见附表）。 问题2综合考虑纵向变位和横向变位对罐容表的影响。结合问题1的结论对实际储油罐的容积采用微元法计算，同时对于倾斜部分的体积采用割补法进行修正，得到实际储油罐的容积与油位高度的含有参数倾斜角的函数关系式。并且得到罐体变位后油位高度间隔为10cm的罐容量标定值。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 加油站由于地基变形等原因，使得灌容表标定值产生偏差，因此需要对罐容表进行重新标定。本文应用实验数据拟合，以及微元法研究了储油罐发生纵向变位、横向旋转时对罐容表的影响，通过采集的数据对储油罐进行变位识别，实时计算实现罐容表的重新标定。
科学性、先进性及独特之处
- 本文利用转化的思想将实际问题转化为数学模型，利用数学软件进行模拟、求解
应用价值和现实意义
- 广泛应于各大加油站，进行油罐的定期定容检测，使进油出油更加精确。
学术论文摘要
- 加油站由于地基变形等原因，使得灌容表标定值产生偏差，因此需要对罐容表进行重新标定。本文应用实验数据拟合，以及微元法研究了储油罐发生纵向变位、横向旋转时对罐容表的影响，通过采集的数据对储油罐进行变位识别，实时计算实现罐容表的重新标定。 问题1对于小椭圆油罐仅考虑倾斜角4.1度的纵向变位对罐容表的影响。首先，利用微元法建立无变位时小椭圆形罐的罐容与油面高度定积分模型。然后，运用等效数学思想将倾斜角4.1度的纵向变位状态下的油位高度等效为无变位状态下的油位高度，得出倾斜放置时的液体体积。通过分析：在油面高度小于1200mm时，倾斜变位后的进油量变小，当油面高度小于46.33mm时，倾斜变位后的出油量变大，油面高度介于46.33mm和1200mm之间时，倾斜变位后的出油量变小。 问题2综合考虑纵向变位和横向变位对罐容表的影响。结合问题1的结论对实际储油罐的容积采用微元法计算，同时对于倾斜部分的体积采用割补法进行修正，得到实际储油罐的容积与油位高度的含有参数倾斜角的函数关系式。并且得到罐体变位后油位高度间隔为10cm的罐容量标定值。
获奖情况
- 本论文在全国大学生数学建模竞赛中获得黑龙江省一等奖
鉴定结果
- 此项作品为2010年之创作，真实
参考文献
- [1] 谢兆鸿，范正森，王艮远，数学建模技术，北京：中国水利水电出版社，2003. [2] 梁国业, 廖建平，数学建模，北京：冶金工业出版社, 2004. [3] 白凤山, 么焕民, 李春玲, 沈继红, 施久玉，数学建模，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 2003. [4] 田铁军，倾斜卧式罐直圆筒部分的容积计算，现代计量测试，1999.5：32-35,1999. [5] 韩中庚，实用运筹学[M]，北京：北京清华大学出版社, 2007.
同类课题研究水平概述
- 液位测量主要是对储油罐中油品的液位、体积和重量等参数进行直接或间接测量。早期液位测量大多采用机械原理。近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化方向发展，并且发展了许多新的测量原理，在传统原理中也参透了电子技术及微机技术，结构上和功能上都有很大提高。目前我国的储油罐液位测量技术还比较落后，储油罐液位测量方法存在较多的问题和弊端，有的虽安装了自动化测量系统，但测量精度普遍不高。若从国外进口高精度液位仪，价格又太高。因此，分析当前国内外储油罐液位测量技术现状与发展趋势，并在此基础上研究出合适我国国情的液位测量技术就显得非常重要。针对储油罐的液位测量技术归纳起来主要有以下几种： 1、人工检尺 2、浮体式液位测量仪表 3、伺服式液位测量仪表 4、磁致伸缩液位仪 5、差压式液位测量仪表 6、超声波液位测量仪表 7、激光液位仪 8、光纤液位测量仪表 9、核辐射式液位测量仪表
