Методы и устройства повышения точности информационно-измерительных систем уровня жидких продуктов

• Автор: Ершов, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 215 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ С ВЫСОКОЙ точностью

1.1 Информационно-измерительные системы измерения уровня жидких продуктов в задачах народного хозяйства

1.2 Методы и средства измерения уровня жидких продуктов

1.3 Определение целей и задач диссертационного исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИИС НА ОСНОВЕ ПОПЛАВКОВЫХ РЫЧАЖНЫХ УРОВНЕМЕРОВ

2.1 Общая структура ИИС на основе поплавковых рычажных уровнемеров

2.2 Разработка математических моделей поплавкового рычажного уровнемера с интегральными датчиками ускорения и магнитного поля

2.2.1 Разработка математических моделей: основные цели и

задачи
2.2.2 Разработка общих математических моделей измерения уровня и объема неподвижной жидкости
2.2.3 Локальное измерение уровня подвижной жидкости.
Разработка математических моделей для определения координат поплавка при использовании дополнительного устройства отсчета
2.2.4 Локальное измерение уровня подвижной жидкости.
Разработка математических моделей для определения координат поплавка в ИИС с инклинометрическими
узлами на основе датчиков магнитного поля

2.2.5 Разработка математических моделей инклинометрических
узлов уровнемера
2.3 Анализ погрешностей ИИС и её составных частей
2.3.1 Структура погрешностей ИИС на основе поплавковых рычажных уровнемеров
2.3.2 Разработка эквивалентной математической модели измерения уровня, пригодной для расчета погрешностей ИИС
2.3.3 Разработка математических моделей для анализа зависимости глубины погружения поплавка от
влияющих факторов
2.3.4 Оценка дополнительных погрешностей измерения уровня, вызванных движением жидкости и объекта установки ИИС
2.3.5 Анализ погрешностей инклинометрических узлов
Основные результаты и выводы главы
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ ИИС
3.1 Моделирование и исследование параметров и характеристик ИИС на основе поплавковых рычажных уровнемеров
3.1.1 Математическое моделирование ИИС: основные задачи и исходные данные
3.1.2 Моделирование процесса измерения уровня при горизонтальном и наклонном расположении объекта установки ИИС
3.1.3 Моделирование расчета координат поплавка при
локальном измерении уровня подвижной жидкости
3.1.4 Исследование инерционности уровнемера и дополнительной погрешности измерения, возникающей
при движении жидкости

3.1.5 Исследование влияния некоторых факторов (масса поплавка, плотность жидкости, угол поворота рычага и др.)
на погрешность измерения уровня
3.1.6 Моделирование погрешностей инклинометрических узлов, вызванных ошибками их первичных преобразователей
3.1.7 Разработка рекомендаций по выбору компонентов ИИС
3.2 Разделение ИИС измерения уровня на подсистемы
3.3 Разработка вариантов построения систем измерения уровня для решения практических задач
3.4 Разработка алгоритмов обработки информации в ИИС измерения уровня жидких продуктов
Основные результаты и выводы главы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИИС НА ОСНОВЕ ПОПЛАВКОВЫХ РЫЧАЖНЫХ УРОВНЕМЕРОВ
4.1 Экспериментальное исследование математических моделей для расчета объема жидкости в наклоненном резервуаре
4.2 Экспериментальное определение характеристик поверхностных
волн жидкости
4.3 Разработка методики калибровки и поверки ИИС с поплавковыми рычажными уровнемерами
4.4 Результаты внедрения ИИС на основе поплавковых рычажных уровнемеров
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ
Список использованной литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение

• определение оптимальной глубины погружения поплавка;
• формирование требований к инклинометрическим узлам (количество, порядок расположения, внутренняя структура, максимальная погрешность).
Таблица
Характерные составляющие суммарной погрешности ИИС
№ п/п Механизм возникновения Причина появления
1. увеличение глубины погружения поплавка из-за изменения его массы осаждение на поверхности поплавка мусора, твердых частиц из жидкости или парогазовой смеси
2. изменение глубины погружения поплавка трение в узле подвеса рычага [15]
3. изменение физико-химических свойств жидкости (её плотности и температуры)
4. изменение глубины погружения поплавка из-за действия силы динамического давления со стороны жидкости изменение скорости течения жидкости при измерении уровня движущихся потоков,
инерционность механической системы «рычаг-поплавок-узел подвеса»
5. дополнительная погрешность измерения углов инклиномет-рическимм узлами изменение температуры парогазовой смеси в резервуаре и газовой среды над ним
6. изменение величины ускорения свободного падения £
7. изменение напряженности магнитного поля (для систем, использующих направление вектора Т в качестве отсчетного)
8. постоянное изменение уровня, приводящее к невозможности точного определения его среднего значения волнение поверхности жидкости
9. ошибки определения координат поплавков относительно общей точки отсчета ограниченная точность установки элементарных измерителей уровня в ИИС
10. искажения в общей картине уровней (волн), построенной по результатам измерений отдельных уровнемеров; несоответствие между измеренным и реальным уровнями жидкости механическая инерционность элементарных измерителей уровня и инклинометрических узлов
11. несинхронность передачи информации от измерителей уровня в ИИС
Третья группа задач исследования включает в себя вопросы построения ИИС на основе поплавковых рычажных уровнемеров как единой системы, а