1、收稿日期：2010-09-17 ；修回日期：2011-01-28作者简介：廖 嘉（1978） ，女，天津人，讲师，. 储油罐的变位识别与罐容表的标定 廖 嘉，谢中华，刘寅立（天津科技大学理学院，天津 300457）摘 要：加油站的地下埋罐在使用过一段时间后，由于地基的 变形会导致无法根据预先标定的罐容表计算储油罐内油量容积。研究了如何 识别储油罐 变位以及对罐容表的重新标定的问题。得到了 储油罐的总油量与油标高度、纵向偏转角、横向偏转角之 间的关系模型。利用该模型可根据加油站的出油量以及 对应的油标高度来识别储油罐的变位，同时给出变位后的罐容表。 关键词：变位识别；罐容表标定；储油罐中图分类号
2、：B06 文献标志码：A 文章编号：1672-6510（2011）04-0000-00Confirmation of Oil Tank Shift and Calibration Calculation of Oil Tank VolumeLIAO Jia，XIE Zhong-hua，LIU Y in-li （ Collage of Science,Tianjin University of Science & Technology,Tianjin 300457,China）Abstract：An oil tank shift because of the foundation deforma
3、tion.So the calculation of oil tank volume must be calibrated periodically.In this paper,the fuction relation between oil volume,altitude,direction deflection angle,transverse direction deflection angle is given out.The shift parameter can be found with the model and data of oil volume.The new calcu
4、lation of oil tank volume can be firmed after tank shiftKeywords：shift confirm ；calibration calculation of volume；oil tank 储油罐是储存油品的容器，通常加油站通常都有若干个储存燃油的地下储油罐，并且一般都有与之配套的“油位计量管理系统”，利用流量计和油位计来测量进/出油量与罐内油位高度等数据，通过预先标定的罐容表（即罐内油位高度与储油量的对应关系）进行实时计算，就可以得知罐内油位高度和储油量的变化情况，从而决定是否添加油 1。地下储油罐多为卧式储油罐，其主体大致为方形、圆柱
5、形和椭圆柱形，其顶板大致分为：平顶、锥顶、球缺顶等 2,3，其中方形主体和平顶、锥顶的油罐其体积较易计算。本文主要讨论更为实用的主体为圆柱体，两端为球冠体的储油罐。罐体没有变位之前，油位探针测得的油位高度为各个截面的实际高度，通过罐体外标注的罐容表就可以得出罐内油量的容积（见图1） 。许多储油罐在使用一段时间后，由于地基变形等原因，使罐体的位置会发生纵向倾斜和横向偏转等变化，罐内油位的高度在不同的截面具有不同的高度。此时再利用油位探针测得的油位高度就无法估量出罐内油量的真实容积（见图2） 。从而导致罐容表发生改变。无法根据原来标定的罐容表进行正确的估计，因此需要重新建立数学模型，定期对罐容表进
6、行重新标定 4,5。图 1 储油罐正面示意图Fig.1 positive of the oil tank图 2 储 油 罐 纵 向 倾 斜 变 位 后 示 意 图 地 平 线 水 平 线 图2 储油罐纵向倾斜变位后示意图Fig.2 longitudinal deflection本文将倾斜后罐体内的油量分为罐左（球冠）Vl、罐中（柱体）V m、罐右（球冠）V r三部分考虑，分割情况见图4。在空间直角坐标系中，建立曲面方程，利用微元法求出各部分油的体积，然后再考虑横向偏转对测量高度的影响。最后得到储罐的总油量V 与油标高度h、纵向偏转角、横向偏转角之间的关系模型V= V (h, , )。 图 3
7、储 油 罐 截 面 示 意 图 （ a） 无 偏 转 倾 斜 的 正 截 面 图 油 位 探 针 地 平 线 H（ b） 横 向 偏 转 倾 斜 后 正 截 面 图 地 平 线 地 平 线 垂 直 线 油 位 探 针 图 3 储 油 罐 截 面 示 意 图 （ a） 无 偏 转 倾 斜 的 正 截 面 图 油 位 探 针地 平 线 （ b） 横 向 偏 转 倾 斜 后 正 截 面 图 地 平 线 地 平 线 垂 直 线 油 位 探 针（a）无偏转倾斜 （b）横向偏转倾斜图 3 储油罐截面示意图Fig.3 section of the oil tank 水 平 线 lVrVm图 4 储油罐分割示
8、意图Fig.4 segmentation of the oil tank1 纵向偏转首先考虑只有纵向偏转角 时，储油罐的总油量 V 与油标高度 h、纵向偏转角 之间的关系模型V=V (h, )。1.1 中间圆柱形罐体的油量建立空间直角坐标系， 平面如图 5(a)所示，xOy轴垂直于 平面并满足右手系法则。罐体中间zxOy部分为一圆柱面，其方程为 。224Hyz当油量适中时（ ） ，tantanChB在任意一点 处（ ）对应的油面高度x0为 ，在该点处用垂直于()()thB轴的平面截该部分罐体所得图形见图 5(b)。因此罐中部分油量。 22()tan204BChxBmHVdyd（1）(a) 纵向
9、截面图(b)横向截面图图 5 储油罐中间部分示意图Fig.5 middle part of the oil tank当油量过少时（ ） ，修改 1 式0tanhC外层积分的积分上限，此时罐中部分油量（见图6(a)）。 22cot()tan1004hhxBmHVdyd（2）同理，当油量过多时（ ） ，tanHBh罐中部分油量（见图 6(b)）（323 22()tan()cot044mBChxBHhVdyd）(a) 油量过少情况(b) 油量过多情况图 6 油量过少、极多情况示意图Fig.6 too little or too much oil in the tank1.2 两端球冠形罐体的油量将原
10、空间直角坐标系的 平面绕 轴顺时xOyz针旋转 角，如图 7(a)所示， 轴垂直于 平面zxy并满足右手系法则。由球冠尺寸可得球面半径，球心在 平面内的坐标为28AHRxy，因此球0cosin(,)(,)i2xy面方程为 。原2200(xyzR平面在新坐标系下方程为 。yOz cotx(a) 纵向截面图 (b) 横向截面图图 7 储油罐左球冠部分示意图Fig.7 left ball crown of the oil tank在任意一点 处（ ）用垂直y0cosH于 轴的平面截该部分罐体所得图形见图 7(b)。因y此左球冠罐部分油量 （4）2200cosin0ta 2200()hBlyxRyVd
11、xydx同理，将原空间直角坐标系原点 沿 轴向O右平移 ，再将 平面绕 轴顺时针旋转BCz角，如图 8 所示， 轴垂直于 平面并满足右zxy手系法则。因此右球冠罐部分油量2200cosin() 2200tanhCrxRyVdxydx（5）图 8 储油罐右球冠部分示意图Fig.8 right ball crown of the oil tank图 9 横向变位示意图Fig.9 transverse deflection2 横向偏转下面考虑横向偏转角 对油位计读数的影响。记有横向偏转角 时油位计读数为 ，无横向偏转h时油位计读数为 。如图 9 所示。显然有h，因此2cosH。 ()2h（6）将 6
12、 式代入到 1 至 5 式中，得到的即是同时考虑横向偏转与纵向偏转的储油量与油位高度及变位参数之间关系的数学模型。3 储油罐总油量模型当油量过少时（ ） ，0tanhC；1lmV当油量适中时（ ） ，ttHB；2lr当油量过多时（ ） ，tanh。3lmrV从上述模型中可以看出，给出油罐的尺寸后，储油罐总油量 即为油标高度 、纵向偏转角 、横向偏转角 的函数。加油站只需记录各个时刻的进（出）油量和对应的油标高度，即可利用该模型计算出 与实际进（出）油量拟合得到变位参数V。进一步由该模型在参数 下给出新的(,)(,)罐容表。4 结 语加油站的地下储油罐一般都有与之配套的“油位计量管理系统” ，利
13、用流量计和油位计来测量进（出）油量与罐内油位高度等数据。罐体没有变位之前，油位探针测得的油位高度为各个截面的实际高度，通过罐体外标注的罐容表就可以得出罐内油量的容积。当储油罐位置会发生纵向倾斜和横向偏转等变化时再利用油位探针测得的油位高度就无法估量出罐内油量的真实容积。本文对常见储油罐的油量建立了数学模型，得到了储油罐的总油量与油标高度、纵向偏转角、横向偏转角之间的关系。利用测量到的进（出）油量与罐内油位高度等数据可以检测出油罐是否发生了变位，同时给出变位参数，定期对罐容表进行重新标定。参考文献：1 付昶林，倾斜油罐容量的计算，黑龙江八一农垦大学学报，1981(2):43-52.2 孙发金，卧式油罐容积检定计算疑难点的探讨，石油商技，2000，18(5):20-24.3 李致荣，椭圆柱型卧式油罐容积的计算，数学实践与应用，1977(2):17-26.4 夏伟伟，王国栋，埋地油罐容积标定系统的设计与应用，临沂师范学院学报，2007(3):31-33.5 王乃和，卧式筒形罐容积表的编制，石油工程建设，1994(2):53-55.
