基本信息
- 项目名称：
- 基于储液化气罐的变位识别与罐容表标定问题的研究
- 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：
- 通常化工厂都有若干个储液化气罐，通过预先标定的罐容表进行实时计算，以得到罐内液化气位高度和储液化气量的变化情况。 液化气罐在进液化气和出液化气时，由于罐内压强改变，导致液化气有气体和液体两种状态的转变，此时，用仪表量得的液化气高度（液体部分）就会相应的变化。我们通过推导计算研究这种变化关系，有利于工厂的管理及资源的合理配置。
- 详细介绍：
- 通常化工厂都有若干个储液化气罐，并且一般都有与之配套的“液化气位计量管理系统”，采用流量计和液化气位计来测量进/出液化气量与罐内液化气位高度等数据，通过预先标定的罐容表（即罐内液化气位高度与储液化气量的对应关系）进行实时计算，以得到罐内液化气位高度和储液化气量的变化情况。 液化气罐在进液化气和出液化气时，由于罐内压强改变，导致液化气有气体和液体两种状态的转变，此时，用仪表量得的液化气高度（液体部分）就会相应的变化。我们通过推导计算研究这种变化关系，有利于工厂的管理及资源的合理配置。 许多储液化气罐在使用一段时间后，由于车体长期运营车位变形车身磨损等原因，使罐体的位置会发生纵向倾斜和横向偏转等变化，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，以提高储液化气罐的计量精度和自动化管理水平，具有极其重要的现实意义。 我们特用数学建模方法研究储液化气罐的变位识别与罐容表标定的问题。 为了掌握罐体变位后对罐容表的影响，利用小椭圆型储液化气罐（两端平头的椭圆柱体），分别对罐体无变位和有倾斜角的纵向变位两种情况做了实验。建立了数学模型研究罐体变位后对罐容表的影响，并给出了罐体变位后液化气位高度间隔为1cm的罐容表标定值。 （2）对于实际储液化气罐，建立了罐体变位后标定罐容表的数学模型，即罐内储液化气量与液化气位高度及变位参数之间的一般关系。利用罐体变位后在进/出液化气过程中的实际检测数据，根据所建立的数学模型确定出了变位参数，并给出了罐体变位后液化气位高度间隔为10cm的罐容表标定值。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 我们研究储液化气罐问题的目的是想通过建立一种新的模型，便于工厂的管理及资源的配置。 液化气罐在进液化气和出液化气时，由于罐内压强改变，导致液化气有气体和液体两种状态的转变，此时，用仪表量得的液化气高度（液体部分）就会相应的变化。我们通过推导计算研究这种变化关系，有利于工厂的管理及资源的合理配置。
科学性、先进性及独特之处
- 我们的问题是基于实际情况来研究的，有很强的现实性和可操作性，并且为化工厂的分析带来了便利。通过编程得到了无变位和有变位两种情况下液化气罐的储液化气量和液化气高度的关系并绘制出了关系图像，并用最小二乘法算出了在实际情况允许内的误差大小。我们研究的独到之处在于对于影响问题理论研究的因素做出了可靠性和可行性的假设，并且做出了模型优化与改进。我们运用了数学中的微积分理论，将数学应用于实际。
应用价值和现实意义
- 因为此问题是基于实际问题研究的，所以数据来源真实可靠，并且通过已知数据拟合出未来的发展走势，具有预见性。我们建立的模型可以应用在化工厂液化气罐的分析中，通过仪表测量出液化气的高度，即可得知罐内的液体与气体的比例，以及液体的体积。对于有变位时的情况，同样可得出类似结论，即可以通过我们建立的模型得出的计算公式，算出所需数据，节约了工厂的仪器成本，使工厂的操作步入现代化和科学化的轨道。
学术论文摘要
- 本文介绍了储液化气量 与液化气面高度 的函数关系 。其中研究的储液化气罐分两种类型，一种为小椭圆型储液化气罐，另外一种为实际生产中的储液化气罐。 问题一：对于小椭圆型储液化气罐，分两种情况分析，第一，储液化气罐无变位时，应用微元法，通过对液化气面与截面椭圆相交得到的弓形面积求积分，得到其储液化气量与液化气面高度的关系。然后作出此时的函数图像，再根据附录中给出储液化气罐的无变位时的进出液化气关系，画出液化气面高度与储液化气量间的散点图。算出同一液化气面高度时，实际测量值与理论值之间的平均绝对误差与平均相对误差。并由平均绝对误差与罐体总容积的比值可知，误差小于5%，符合实际情况，验证了我们所建立的积分方程模型的正确性。第二储液化气罐发生变位倾斜时，也用微元法，对液化气面与截面椭圆所围的面积积分，亦可得储液化气量与液化气面高度的关系。然后作出此时的函数图像 ，再根据附录1中，给出储液化气罐发生变位倾斜时的进出液化气关系，画出液化气面高度与储液化气量间的散点图。算出同一液化气面高度时，实际测量值与理论值之间的平均绝对误差与平均相对误差。
获奖情况
- 2010年于天津师范大学获得教育部高等教育司与中国工业与应用数学学会联合举办的“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛本科组二等奖。
鉴定结果
- 通过学院和学校相关老师的鉴定，该组同学完成的论文确实是真实可信的，有较强的可操作性。从我国目前的研究现状，本课题具有一定的研究价值和研究空间，特予以批准完成。
参考文献
- [1].战景林 王春平 王喜忠，倾斜椭平顶卧式罐容积的计算，中国计量，2006年第4期 [2]管冀年 赵海，品体积标定的实用方法 [3]李志荣，椭圆柱型卧式液化气罐容积的计算 [4] 孙志刚 许克军，大型储液化气罐有限元分析即优化设计 [5] 宗卫峰 顾建华，固定式液化气体储存容器装量系数的确定
同类课题研究水平概述
- 据考证，国内同类课题研究处于初级阶段，在理论与实践的结合上缺少比较充分的论证。
