一种精确计算圆筒仓容量的方法
【专利摘要】一种精确计算圆筒仓容量的方法，涵盖现有圆筒仓的所有仓口种类，根据仓口的数量不同进行分类，对某一类筒仓在计算时，先将圆筒仓仓体的有效容量分割成多点入料锥体、圆台、圆柱、不规则扇形体、可变棱台、仓口不规则三棱体六部分，分别计算六部分的体积，再进行加和，可得到筒仓的有效体积，若乘以堆密度，便可得到仓容量数据。对于其中的不规则部分，采用多重积分、实体分割配合控制条件和逻辑判断条件相结合的方式并按照设定的顺序进行计算，规则部分直接计算。
【专利说明】
-种精确计算圆筒仓容量的方法
技术领域：
[0001] 本发明属于工程技术应用领域，具体设及煤炭行业圆形储煤仓容量的一种精确计 算圆筒仓容量的方法。
【背景技术】：
[0002] 圆筒仓作为储煤设施，W其占地面积小、直径多样、储存容量大、环保安全、设计及 施工技术成熟广泛应用于煤炭、化工、电力等工业领域。目前在进行圆筒仓设计时，由于设 计人员无法计算出仓体的有效储存容量，对于圆筒仓的储存容量确定，往往是根据圆筒仓 仓体的有效设计高度、仓体直径和设计经验进行估算。运种估算方法得到的仓体容量存在 较大的偏差。若仓体容量估算偏大，则会误导后续的圆筒仓仓体结构设计，导致圆筒仓地基 承载力计算偏大，运样不仅造成材料浪费、建设成本偏高，而且还会出现因设计容量不足引 起的商业纠纷。若仓体容量估算偏小，很可能出现仓体内物料储存负荷超载的现象，最终因 仓体地基承载力不足，造成仓体发生倾斜，影响圆筒仓的安全正常使用。因此精确地计算出 仓体的有效容量是圆筒仓仓体设计的重要前提。
【发明内容】
：
[0003] 本发明的目的在于针对现有设计不足，提供了一种精确计算圆筒仓容量的方法， 利用计算机高效计算的优点，W计算方法的形式填补现有的仓体容量精确计算的空白。该 方法具有界面使用效果好、类型覆盖全、计算精度高、效率高、稳定性强等优点。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
[0005] -种精确计算圆筒仓容量的方法，包括W下步骤：
[0006] 1)将圆筒仓分割成多点入料锥体、圆台、圆柱、不规则扇形体、可变棱台和仓口不 规则=棱体六部分；
[0007] 2)将多仓口形式参数转化为单仓口形式参数，分别计算六个部分的体积；
[000引3)组合六个部分的体积，得出圆筒仓有效容积。
[0009] 本发明进一步的改进在于，认为入料点是均匀分布的简化多点入料模型，将多点 入料锥体分割成圆台和多个圆锥体。
[0010] 本发明进一步的改进在于，据圆筒仓仓口数量，设置每个类型仓口计算页面；
[0011] 每个计算页面总体划分为输入参数和计算结果两个区域，按照筒仓的底部仓口、 中部圆柱与顶部圆台分别布置参数并设有多点入料选项框；
[0012] 确定输入参数项有仓口长度方向的长度、角度、仓口中屯、距，仓口宽度方向的宽 度、角度、仓口中屯、距，仓顶圆台部分安息角、上半径，仓中圆柱部分高度、直径，筒仓多点入 料的选择及入料点个数、安息角、上下半径;计算结果数据项有仓口至仓顶高度、仓容积、相 贯线角度。
[0013] 与现有的估算方法相比，本发明的有益效果在于：
[0014] 本发明方法通过对圆筒仓仓体的有效容量进行分割计算，将有效仓体分割成多点 入料锥体、圆台、圆柱、不规则扇形体、可变棱台、仓口不规则=棱体六部分。如图I所示，其 中多点入料锥体、圆台、圆柱=部分体积通过设计参数转化后，直接计算;不规则扇形体、可 变棱台、仓口不规则=棱体通过多重积分、实体分割配合控制条件和逻辑判断条件按照设 定的顺序进行计算。因此，本发明具有如下的优点：
[0015] 1.计算结果非常精确；
[0016] 2.计算方法适用圆筒仓现有仓口的常用种类。
【附图说明】：
[0017] 图1是单仓口形式圆筒仓形式；
[001引图2是单仓口形式圆筒仓简图；
[0019] 图3是相贯线与底面的夹角分析图；
[0020] 图4(a)是棱台高度与底面长度和宽度关系立面图；
[0021 ]图4(b)是棱台高度与底面长度和宽度关系俯视图；
[0022] 图5是切除的扇形体形式；
[0023] 图6(a)是切除的扇形体剖面图；
[0024] 图6(b)是切除的扇形体平面图；
[0025] 图7(a)是两仓口圆筒仓仓下S角棱体体积横向剖面；
[0026] 图7(b)是两仓口圆筒仓仓下S角棱体体积纵向剖面；
[0027] 图8是两仓口形式圆筒仓仓下S角体形式图；
[0028] 图9(a)是两仓口形式圆筒仓仓下S棱体体积分析横向剖面图；
[0029] 图9(b)是两仓口形式圆筒仓仓下S棱体体积分析纵向剖面图；
[0030] 图10(a)是四仓口剔除部分体积横向剖面图；
[0031] 图10(b)是四仓口剔除部分体积纵向剖面图；
[0032] 图11是四仓口圆筒仓排料仓口分布形式；
[0033] 图12是六仓口圆筒仓排料仓口分布形式。
[0034] 参数说明：
[003引Va:棱台体积，m3;
[0036] 化:仓口圆柱体积，m3;
[0037] Vc:扇形体体积，m3;
[0038] Vd:仓下S角棱体中线较高者体积，m3;
[0039] Vk:仓下S角棱体中线较低者体积，m3;
[0040] a:仓口 长度，m;
[0041] b:仓口宽度，m;
[0042] A:棱台上表面长度，m;
[0043] B:棱台上表面宽度，m;
[0044] T:棱台高度，m;
[0045] 0:仓口长度或宽度方向上角度，％
[0046] 01:仓口长度方向上角度，％
[0047] 02:仓口宽度方向上角度，％
[004引(6:相贯线与底面夹角，％
[0049] Fx:X轴正方向上棱台上底面长度，m;
[(K)加]Fy:Y轴正方向上棱台上底面长度，m;
[0化1] R:圆筒仓半径，m;
[0化2] La:长度方向上仓口中屯、距，m;
[0化3] Lb:宽度方向上仓口中屯、距，m;
[0化4]山:长度方向上仓口中个数；
[0化5] m:宽度方向上仓口中个数。
【具体实施方式】：
[0056] W下结合附图和实施例对本发明作出进一步的说明。
[0057] W单仓口圆筒仓为例，如图1，对筒仓进行体积分割，圆锥部分和圆柱部分体积计 算容易，此处略去。仓口部分体积等于圆柱体体积减去阴影部分的体积，如图2;仓口部分体 积=Va+化-Vco
[0058] 由图1和图2可W看出，棱台下底面长度a和宽度b为已知尺寸(仓口尺寸），棱台上 底面长度A、宽度B和棱台高度T未知。为了寻求棱台上底面长度A、宽度B和棱台高度T与已知 参数的关系，进行如下假设。
[0059] 假设仓体仓口的角度分别为01和02,仓口棱台高度为T，相贯线与底面夹角为0。
[0060] 根据图3,对于仓口夹角为目1的方向，在该面上做一线段ac，在S角形abc内该线段 在底面的投影为ab = BC = T*tan目1，同样的方法在另外侧面做二角形cde，线段Ce在底面的 投影为cd = CD = T*1:an白 2。
[006 白1 =
[006
[006
[006
[00 化]
[0066] A = 2Fx,B = 2Fy
[0067] 根据图5与图6,切除部分的体积为对称的，对称的两侧体积相等，因此只需求出一 个方向上的体积，然后乘W2即可，下面W平面图右侧阴影部分的体积计算为例进行计算。 要想求出该部分的体积只需在该阴影区域(区域D)进行积分即可，此区域为:X=m和X2+Y2 =
R2组成的区域，该区域内（单位:m) ，
[006引在Z方向上，Z = tan目*(x % 度，D为直线X=m和X2+Y2 = R2组成的区域。
[0069] 则切除的扇形体积为：
[0070]
[0071] 实施例1
[0072] 当圆筒仓仓口为双仓口时，若两个仓口位于仓口的宽度方向上，仓口的长度为a, 仓口的宽为b，两个仓口的中屯、距为L，则WL+b替换单个仓口形式圆筒仓体积计算中的仓口 宽度b，得到单个仓口形式圆筒仓体积，完成两个仓口形式圆筒仓至单个仓口圆筒仓形式的 参数转化。若位于长度方向上，同理。
[0073] 转化为单仓口形式后，需要剔除仓口之间的S角棱体，见图7中阴影部分，形式见 图8。由图9可看出，该部分体积由S角形长度为EF的S角棱体积+切割后组成的棱体组成。 所W两个仓口形式的圆筒仓体积为转换后的单仓口形式的圆筒仓体积减去仓下仓口间剔 除的体积。
[0074] 剔除的体积为：
[00巧]实施例2
[0076] 当圆筒仓为四仓口时，圆筒仓体积为转换后的单仓口形式体积减去仓下仓口间剔 除的体积。剔除部分见图10中阴影部分，体积形式见图11，仓下仓口两个方向均有两个小仓 口，体积计算时必须在两个方向上同时剔除=棱体的体积，再加上交叉处的体积。
[0077] 被剔除部分由=个=棱体组成。=个=棱体受仓下仓口尺寸和仓口间距的制约， 被分割成一个断面较高的=棱体和两个断面高度较小的两个=棱体。对两个断面的高度进 行判断，计算较小者。
[007引实施例3
[0079] 当圆筒仓仓口为六仓口（见图12)、十六仓口时，均转化为单仓口进行计算，剔除的 体积则需要判断，直接剔除与分段剔除。
[0080]
[0081]
[0082]
[0083]
[0084]
[0085]
[00化]实施例4
[0087]当多仓口筒仓有多点入料时，可W认为入料点是均匀分布的简化多点入料时体积 计算模型。将圆筒仓单点入料圆锥部分体积进行分割，分割成圆台和多个圆锥体。计算时仍 用圆锥模型进行计算，多入料点的顶部"圆锥"体积为圆台体积+入料点个数X单个圆锥入 料点的体积。
【主权项】
1. 一种精确计算圆筒仓容量的方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 将圆筒仓分割成多点入料锥体、圆台、圆柱、不规则扇形体、可变棱台和仓口不规则 三棱体六部分； 2) 将多仓口形式参数转化为单仓口形式参数，分别计算六个部分的体积； 3) 组合六个部分的体积，得出圆筒仓有效容积。2. 根据权利要求1所述的一种精确计算圆筒仓容量的方法，其特征在于，多点入料时， 物料均匀分布，将多点入料锥体分割成圆台和多个圆锥体。3. 根据权利要求1所述的一种精确计算圆筒仓容量的方法，其特征在于，据圆筒仓仓口 数量，设置每个类型仓口计算页面； 每个计算页面总体划分为输入参数和计算结果两个区域，按照筒仓的底部仓口、中部 圆柱与顶部圆台分别布置参数并设有多点入料选项框； 确定输入参数项有仓口长度方向的长度、角度、仓口中心距，仓口宽度方向的宽度、角 度、仓口中心距，仓顶圆台部分安息角、上半径，仓中圆柱部分高度、直径，筒仓多点入料的 选择及入料点个数、安息角、上下半径;计算结果数据项有仓口至仓顶高度、仓容积、相贯线 角度。
【文档编号】G06F17/50GK105956221SQ201610240288
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】孙再征, 胡超哲, 苏强, 史培宁, 包永红
【申请人】中煤西安设计工程有限责任公司