基于積分法的儲(chǔ)油罐位置與油位高度對(duì)應(yīng)關(guān)系研究

基于積分法的儲(chǔ)油罐位置與油位高度對(duì)應(yīng)關(guān)系研究

對(duì)于儲(chǔ)油罐不發(fā)生變化的情況，采用積分法計(jì)算儲(chǔ)油高度和儲(chǔ)量的適當(dāng)關(guān)系，并使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證和改進(jìn)。然后，在傾斜角=4.1的垂直變水平角的情況下，在五個(gè)步驟中確定儲(chǔ)油量和油位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定所有關(guān)系的性質(zhì)，最終得到符合實(shí)際情況的模型。1.罐容表的標(biāo)定對(duì)于加油站中的地下儲(chǔ)油罐,需要采用流量計(jì)和油位計(jì)來(lái)測(cè)量進(jìn)、出油量與罐內(nèi)油位高度等數(shù)據(jù)如圖1所示,并通過(guò)預(yù)先標(biāo)定的罐容表進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)而得到罐內(nèi)油位高度和儲(chǔ)油量的變化情況[1~3]。由于許多儲(chǔ)油罐在使用一段時(shí)間后,罐體的位置發(fā)生變化如圖2所示,從而導(dǎo)致罐容表發(fā)生改變?nèi)鐖D3所示[4~5]。為便于分析假設(shè)儲(chǔ)油罐位置變化后不會(huì)發(fā)生形變,注油口和出油管的體積忽略不計(jì),不考慮溫度、壓強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)油量容積的影響,將儲(chǔ)油罐兩端視為平底如圖2所示。2.小橢圓油罐內(nèi)油位高度與儲(chǔ)油量對(duì)應(yīng)關(guān)系2.1將儲(chǔ)油罐傾斜液高H變換為垂直罐底的液高H1,再將H1轉(zhuǎn)換為水平狀態(tài)下的液高H2。(1)罐內(nèi)油位高度與儲(chǔ)油量對(duì)應(yīng)關(guān)系模型由圖4和圖5可知,小橢圓油罐總?cè)莘e為:通過(guò)積分運(yùn)算得小橢圓油罐內(nèi)油位高度與儲(chǔ)油量的對(duì)應(yīng)關(guān)系式為:D2表示小橢圓油罐截面的長(zhǎng)軸長(zhǎng);L表示小橢圓油罐長(zhǎng)度;H表示小橢圓油罐內(nèi)的油位高度;2.3小橢圓型儲(chǔ)油罐罐體傾斜角為α=4.1°的縱向變位(1)罐內(nèi)油位高度與儲(chǔ)油量對(duì)應(yīng)關(guān)系模型第一階段:液面未觸及油浮子由于油位高度H=0,最大儲(chǔ)油量為0.008m3,可以忽略不計(jì)。因此,不考慮此階段油位高度與儲(chǔ)油量對(duì)應(yīng)關(guān)系。第二階段:液面觸及油浮子,但未沒(méi)過(guò)罐底該階段油位高度H的范圍為0≤H≤0.18,將(2)式代入(3)式,通過(guò)積分運(yùn)算得到小橢圓油罐內(nèi)油位高度與儲(chǔ)油量的對(duì)應(yīng)關(guān)系式為:式中,D1表示小橢圓油罐截面的長(zhǎng)軸長(zhǎng);L表示小橢圓油罐長(zhǎng)度;V表示小橢圓油罐車內(nèi)的儲(chǔ)油量;H2表示在同等儲(chǔ)油量的條件下罐體由傾斜狀態(tài)轉(zhuǎn)換為水平狀態(tài)后的油位高度;第三階段:液面沒(méi)過(guò)罐底,但未觸及罐頂由圖11可知,BE=H,OK=x,GK=h。那么BF=BEcosα=Hcosα,EF=BEsinα=Hsinα,EF=2.04-EF-OK=2.04-Hsinα-x,GK=BF-EFtanα=Hcosα-2.04tanα-Hsinαtanα-xtanα通過(guò)積分運(yùn)算得傾斜角為α=4.1°的縱向變位的儲(chǔ)油罐內(nèi)的油量的裝載容積公式為式中,α表示小橢圓型儲(chǔ)油罐的傾斜角。第四階段:液面觸及罐頂,但油浮子未達(dá)到最高點(diǎn)由于油位高度H的范圍為1.17≤H≤1.2,最大相對(duì)儲(chǔ)油量為0.007m3,可以忽略不計(jì)。因此,不考慮此階段油位高度與儲(chǔ)油量對(duì)應(yīng)關(guān)系。第五階段:油浮子達(dá)到最高點(diǎn)之后該階段油位高度為H=1.2,由于該階段與第二階段互補(bǔ),故用總儲(chǔ)油量減去第二階段中的儲(chǔ)油量,即可得到該階段的小橢圓油罐內(nèi)油位高度與儲(chǔ)油量的對(duì)應(yīng)關(guān)系式為:式中,D1表示小橢圓油罐截面的長(zhǎng)軸長(zhǎng);D2表示小橢圓油罐截面的長(zhǎng)軸長(zhǎng);α表示小橢圓型儲(chǔ)油罐的傾斜角;H2表示在同等儲(chǔ)油量的條件下罐體由傾斜狀態(tài)轉(zhuǎn)換為水平狀態(tài)后的油位高度;V表示小橢圓油罐車內(nèi)的儲(chǔ)油量。3.模型的計(jì)算和校正3.1小橢圓儲(chǔ)油罐穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)根據(jù)所建立的模型,容易得到某一油位高度所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)油量的理論值,并與小橢圓儲(chǔ)油罐無(wú)變位的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作比較,得到相對(duì)誤差量,結(jié)果如表一所示:由表1可知,最大相對(duì)誤差量為0.066011,這表明理論值與實(shí)際值相差很少,在誤差允許的范圍內(nèi)是可以接受的。3.2表中的測(cè)量根據(jù)所建立的模型,計(jì)算得出罐體變位后油位高度間隔為1cm的罐容表標(biāo)定值,具體結(jié)果如表二所示:4.儲(chǔ)油罐無(wú)變位角度的修正利用矩形面積等于梯形面積,可以得出:將其代入(1)中,得到:2.2小橢圓型儲(chǔ)油罐罐體無(wú)變位模型建立小橢圓型儲(chǔ)油罐罐體相當(dāng)于一個(gè)橢圓柱體,示意圖如下所示:由圖8知,橢圓公式為式中,D1表示小橢圓油罐截面的長(zhǎng)軸長(zhǎng);V表示小橢圓油罐車內(nèi)的儲(chǔ)油量;k表示乘法因子,取0.978。D2表示小橢圓油罐截面的長(zhǎng)軸長(zhǎng);k表示乘法因子。H表示小橢圓油罐內(nèi)的油位高度;V表示小橢圓油罐車內(nèi)的儲(chǔ)油量;D1表示小橢圓油罐截面的長(zhǎng)軸長(zhǎng);D2表示小橢圓油罐截面的長(zhǎng)軸長(zhǎng);k表示乘法因子;本文對(duì)于儲(chǔ)油罐無(wú)變位的情況,運(yùn)用積分法推導(dǎo)出油位高度與儲(chǔ)油量的對(duì)應(yīng)關(guān)系式;然后,對(duì)于罐體傾斜角為α=4.1°的縱向變位的情況,從五個(gè)階段分別建立油位高度與儲(chǔ)油量的對(duì)應(yīng)關(guān)系式,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)所建立的所有關(guān)系式進(jìn)行檢驗(yàn)和改進(jìn),最終得到符合實(shí)際情況的模型。對(duì)于儲(chǔ)油罐變位識(shí)別