油罐車容積表的Matlab程序研發與應用

張志強，王 軍，連 潔 (中國石油天然氣集團公司華北油田分公司第四采油廠，河北 廊坊 065000)

油罐車容積表的Matlab程序研發與應用

張志強，王 軍，連 潔 (中國石油天然氣集團公司華北油田分公司第四采油廠，河北 廊坊 065000)

華北油田公司某采油廠作業大隊目前共有各式罐車7輛，當時這些車輛為了滿足油田的生產及實用性的考慮，交由改裝廠改裝。由于罐體缺乏液位深度-液體體積換算表，導致使用過程中存在諸多不便。通過對罐體尺寸進行精確測量，設計積分計算方法和Matlab編程，制作出較為準確的數據。經過實際應用后表明，此計算方法準確可靠。建議標準和非標準橢圓罐體截面2種規則罐體形狀的改裝罐車應用該程序制作液位換算表，以便準確測量罐內液體體積。

罐車；液位；容積；Matlab程序

華北油田某采油廠開發中后期開展精細化管理工作，對罐車計量工作提高了要求。標定罐車容積和“液位深度-液體體積”換算表可以輔助到一切罐車參與到的工作中去，具體體現在以下2個方面：罐車具體容積的確定有利于熱洗等工作的順利進行，利用這個表可以預先估算油井具體深度所需要的返水量，以便挑選合適的罐車，防止熱洗時發生供水不足導致熱洗中斷從而延長油井熱洗時間，影響生產；在單井拉油點拉油過程中，通過換算表可以得知罐車內精確的原油體積,防止盜竊，發揮油罐車作為計量器具的功用。下面，筆者Matlab程序制作液位換算表，以準確測量罐內液體體積。

1 罐體的測量和計算

1.1標準橢圓罐體截面

圖1 對橢圓罐體進行移位處理示意圖

適用于冀J5993X、 冀J5176X、 冀J4708X、冀J5179X、冀J5069X、冀J5069X共6輛罐車。為了方便測量， 定義a、b分別為“長軸”和“短軸”長，罐體長度為c。于是用于計算的橢圓方程變為：

為了使所有積分區域變為正值方便積分計算[1]，將標準橢圓方程向上移b/2的高度(見圖1)：

2個積分區域的面積為：

罐體現有液體的體積為：

標準橢圓截面罐車液位計算的Matlab代碼：

syms a b c h y;

a=input(’請輸入長軸長:’);

b=input(’請輸入短軸長:’);

c=input(’請輸入罐體長:’);

h=input(’請輸入液面高度:’);

f=sqrt(b*y-y.^2);f1=simple(int(f,y,0,h));

f2=(2*a*c/b)*f1;

ans=vpa(f2,6)

1.2非標準橢圓罐體截面

特殊截面罐體的積分計算適用于冀R2392X以及從華北運輸公司租用的4輛相同型號的罐車。這種罐體截面可以看成是2個重疊的橢圓在垂直方向上拉開了距離L, 為了方便測量，將此截面的“高”和“寬”分別定義為b和a。由于罐體形狀的復雜性，將積分區域，分為3個區域來保證計算精度[2](見圖2中的1、2、3)。

3部分面積進行分段函數積分求解，對y求積分,分段積分結果如下：

這種截面的體積計算結果為3段：

圖2 非標準橢圓罐體 圖3 非標準橢圓罐體液位示意圖

用if-elseif-else語句進行簡單的判斷[3]，分段積分得到特殊截面罐車液位(見圖3)計算代碼：

syms a b c L h y;

a=input(’請輸入長軸長:’);

b=input(’請輸入短軸長:’);

c=input(’請輸入罐體長:’);

L=input(’請輸入L長:’);

h=input(’請輸入液面高度:’);

if 0<=h&h<=(b-L)/2;

v=(2*a*c/(b-L))*int(sqrt((b-L)*y-y.^2),0,h);

ans=vpa(v,6)

elseif (b-L)/2

v=pi*a*c*(b-L)/8+a*(h-(b-L)/2)*c;

ans=vpa(v,6)

else (b+L)/2

v=pi*a*c*(b-L)/8+a*c*L+(2*a*c/(b-L))*int(sqrt((b+L)*y-y.^2-b*L),(b+L)/2,h);

ans=vpa(v,6)

end

編寫出以上2個程序后，要獲得液體體積的精確數據[4]，只需3步：判斷罐車截面類型；將液位深度數據輸入到對應的程序代碼中；運行程序獲得精確數據，得到結果。

2 應 用

筆者以冀J5993X(18m3罐車)為例[5]，計算了罐車的液體體積，結果如表1所示。

表1 體積表(以冀J5993X，18m3罐車為例)

計算出來的體積表能夠拓展應用到更加廣闊的方面：如輸油聯合站、加油站等所有罐車應用廣泛的單位，讓這些為采油廠服務的罐車具備了計量功能，解決了十幾年的遺留問題。這種計算方法基于精確測量和程序計算，不僅節省時間，而且準確度高，容易實施，效果顯著。計算出來的換算表可以任意設定精確度值，從而打印制表分發給罐車司機和各采油單位使用。

[1]薛定宇，陳陽泉.高等應用數學問題中的Matlab求解[M].第3版.北京：清華大學出版社，2008：47-80.

[2]盧志權.鐵路罐車計量誤差及原因淺析[J].中國計量，2008(2)：1-2.

[3]趙小偉，徐剛，劉冀.使用定積分方法求解傾斜偏轉臥式儲油罐容積[J].油氣儲運，2012(3)：100-102.

[4]王宇.淺談橢圓形端板罐車容積表的選擇[J].鐵道技術監督，1996(5)：1-2.

[5]張治愷.淺談GL17瀝青罐車容積表的處理方法[J].鐵道標準化，1994(4)：1-3.

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.09.028

TE972

A

1673-1409(2012)09-N078-03

2012-06-12

張志強(1983-),男,2006年大學畢業，碩士,助理工程師，現主要從事地質工程方面的研究工作。

[編輯] 洪云飛