基本信息
- 項目名稱：
- 基于儲液化氣罐的變位識別與罐容表標定問題的研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 通常化工廠都有若干個儲液化氣罐，通過預(yù)先標定的罐容表進行實時計算，以得到罐內(nèi)液化氣位高度和儲液化氣量的變化情況。 液化氣罐在進液化氣和出液化氣時，由于罐內(nèi)壓強改變，導致液化氣有氣體和液體兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，此時，用儀表量得的液化氣高度（液體部分）就會相應(yīng)的變化。我們通過推導計算研究這種變化關(guān)系，有利于工廠的管理及資源的合理配置。
- 詳細介紹：
- 通?；S都有若干個儲液化氣罐，并且一般都有與之配套的“液化氣位計量管理系統(tǒng)”，采用流量計和液化氣位計來測量進/出液化氣量與罐內(nèi)液化氣位高度等數(shù)據(jù)，通過預(yù)先標定的罐容表（即罐內(nèi)液化氣位高度與儲液化氣量的對應(yīng)關(guān)系）進行實時計算，以得到罐內(nèi)液化氣位高度和儲液化氣量的變化情況。 液化氣罐在進液化氣和出液化氣時，由于罐內(nèi)壓強改變，導致液化氣有氣體和液體兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，此時，用儀表量得的液化氣高度（液體部分）就會相應(yīng)的變化。我們通過推導計算研究這種變化關(guān)系，有利于工廠的管理及資源的合理配置。 許多儲液化氣罐在使用一段時間后，由于車體長期運營車位變形車身磨損等原因，使罐體的位置會發(fā)生縱向傾斜和橫向偏轉(zhuǎn)等變化，從而導致罐容表發(fā)生改變。按照有關(guān)規(guī)定，需要定期對罐容表進行重新標定，以提高儲液化氣罐的計量精度和自動化管理水平，具有極其重要的現(xiàn)實意義。 我們特用數(shù)學建模方法研究儲液化氣罐的變位識別與罐容表標定的問題。 為了掌握罐體變位后對罐容表的影響，利用小橢圓型儲液化氣罐（兩端平頭的橢圓柱體），分別對罐體無變位和有傾斜角的縱向變位兩種情況做了實驗。建立了數(shù)學模型研究罐體變位后對罐容表的影響，并給出了罐體變位后液化氣位高度間隔為1cm的罐容表標定值。 （2）對于實際儲液化氣罐，建立了罐體變位后標定罐容表的數(shù)學模型，即罐內(nèi)儲液化氣量與液化氣位高度及變位參數(shù)之間的一般關(guān)系。利用罐體變位后在進/出液化氣過程中的實際檢測數(shù)據(jù)，根據(jù)所建立的數(shù)學模型確定出了變位參數(shù)，并給出了罐體變位后液化氣位高度間隔為10cm的罐容表標定值。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 我們研究儲液化氣罐問題的目的是想通過建立一種新的模型，便于工廠的管理及資源的配置。 液化氣罐在進液化氣和出液化氣時，由于罐內(nèi)壓強改變，導致液化氣有氣體和液體兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，此時，用儀表量得的液化氣高度（液體部分）就會相應(yīng)的變化。我們通過推導計算研究這種變化關(guān)系，有利于工廠的管理及資源的合理配置。
科學性、先進性及獨特之處
- 我們的問題是基于實際情況來研究的，有很強的現(xiàn)實性和可操作性，并且為化工廠的分析帶來了便利。通過編程得到了無變位和有變位兩種情況下液化氣罐的儲液化氣量和液化氣高度的關(guān)系并繪制出了關(guān)系圖像，并用最小二乘法算出了在實際情況允許內(nèi)的誤差大小。我們研究的獨到之處在于對于影響問題理論研究的因素做出了可靠性和可行性的假設(shè)，并且做出了模型優(yōu)化與改進。我們運用了數(shù)學中的微積分理論，將數(shù)學應(yīng)用于實際。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 因為此問題是基于實際問題研究的，所以數(shù)據(jù)來源真實可靠，并且通過已知數(shù)據(jù)擬合出未來的發(fā)展走勢，具有預(yù)見性。我們建立的模型可以應(yīng)用在化工廠液化氣罐的分析中，通過儀表測量出液化氣的高度，即可得知罐內(nèi)的液體與氣體的比例，以及液體的體積。對于有變位時的情況，同樣可得出類似結(jié)論，即可以通過我們建立的模型得出的計算公式，算出所需數(shù)據(jù)，節(jié)約了工廠的儀器成本，使工廠的操作步入現(xiàn)代化和科學化的軌道。
學術(shù)論文摘要
- 本文介紹了儲液化氣量 與液化氣面高度 的函數(shù)關(guān)系 。其中研究的儲液化氣罐分兩種類型，一種為小橢圓型儲液化氣罐，另外一種為實際生產(chǎn)中的儲液化氣罐。 問題一：對于小橢圓型儲液化氣罐，分兩種情況分析，第一，儲液化氣罐無變位時，應(yīng)用微元法，通過對液化氣面與截面橢圓相交得到的弓形面積求積分，得到其儲液化氣量與液化氣面高度的關(guān)系。然后作出此時的函數(shù)圖像，再根據(jù)附錄中給出儲液化氣罐的無變位時的進出液化氣關(guān)系，畫出液化氣面高度與儲液化氣量間的散點圖。算出同一液化氣面高度時，實際測量值與理論值之間的平均絕對誤差與平均相對誤差。并由平均絕對誤差與罐體總?cè)莘e的比值可知，誤差小于5%，符合實際情況，驗證了我們所建立的積分方程模型的正確性。第二儲液化氣罐發(fā)生變位傾斜時，也用微元法，對液化氣面與截面橢圓所圍的面積積分，亦可得儲液化氣量與液化氣面高度的關(guān)系。然后作出此時的函數(shù)圖像 ，再根據(jù)附錄1中，給出儲液化氣罐發(fā)生變位傾斜時的進出液化氣關(guān)系，畫出液化氣面高度與儲液化氣量間的散點圖。算出同一液化氣面高度時，實際測量值與理論值之間的平均絕對誤差與平均相對誤差。
獲獎情況
- 2010年于天津師范大學獲得教育部高等教育司與中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學學會聯(lián)合舉辦的“高教社杯”全國大學生數(shù)學建模競賽本科組二等獎。
鑒定結(jié)果
- 通過學院和學校相關(guān)老師的鑒定，該組同學完成的論文確實是真實可信的，有較強的可操作性。從我國目前的研究現(xiàn)狀，本課題具有一定的研究價值和研究空間，特予以批準完成。
參考文獻
- [1].戰(zhàn)景林 王春平 王喜忠，傾斜橢平頂臥式罐容積的計算，中國計量，2006年第4期 [2]管冀年 趙海，品體積標定的實用方法 [3]李志榮，橢圓柱型臥式液化氣罐容積的計算 [4] 孫志剛 許克軍，大型儲液化氣罐有限元分析即優(yōu)化設(shè)計 [5] 宗衛(wèi)峰 顧建華，固定式液化氣體儲存容器裝量系數(shù)的確定
同類課題研究水平概述
- 據(jù)考證，國內(nèi)同類課題研究處于初級階段，在理論與實踐的結(jié)合上缺少比較充分的論證。
