Разработка электронных меточных устройств для автоматизации процесса измерения скорости и расхода технологических газовых потоков

• Автор: Вин Мьинт Зо
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Г лава 1. Обзор и анализ методов автоматизированного измерения скорости и расхода технологических газовых потоков

1.1 .Проблемы автоматического измерения расхода и скорости технологических газов

1.2.Классификация и анализ методов измерения расходов газа.

1.2.1. Метод переменного перепада давления

1.2.2. Метод обтекания

1.2.3. Тахомстрический метод измерения

1.2.4. Тепловой метод измерения

1.2.5. Метод ультразвукового измерения

1.2.6. Оптический метод измерения

1.2.7. Меточный способ измерения

1.3. Сравнительные характеристики измерителей расхода газа различных типов. Анализ достоинств и недостатков.
1.4. Постановка задачи исследования.
Выводы по главе 1
Глава 2. Разработка математических моделей электронного меточного расходомера с жидкостной меткой
2.1. Модели деформации пленки поверхностноактивного вещества ПАВ.
2.1.1 .Статическая деформация пленки ПАВ
2.1.2.Динамическаядеформация пленки ПАВ
2.2.Разработка статической модели меточных расходомеров с жидкостной меткой
2.3. Исследования и анализ термодинамических параметров газового потока в расходомерах с жидкостной меткой
2.4 Разработка динамической модели меточного расходомера
Выводы по главе 2
Глава 3. Разработка математических моделей тепловых меточных расходомеров
3.1 Особенности теплового меточного способа измерения расхода
3.2. Математический аппарат, описывающий тепловой меточный расходомер
3.3 Анализ влияния термодиффузии на время жизни тепловой метки
3.4 Модель эволюции тепловой метки на основе полной системы уравнений тепловой конвекции
Выводы по главе 3
Глава 4. Анализ и классификация погрешностей автоматизированного процесса измерения скорости и расхода технологических газовых потоков
4.1. Статическая погрешность определения термодинамических параметров измеряемого газа
4.2. Погрешности определения временного интервала
4.3. Погрешности определения измерительного объема
4.4. Динамическая погрешность измерения температуры метки в контрольном сечении.
Выводы по главе 4
Глава 5. Разработка схем и алгоритмов работы электронных меточных устройств для измерения скорости и расхода потоков газа.
5.1. Разработка алгоритма и структурной схема меточных устройств
для измерения скорости и расхода потоков газа.
5.2. Устройство формирования жидкостных меток
5.3. Методика расчета параметров фотоэлектрического преобразователя меточного расходомера
5.4. Имитационная мнемомодель автоматического меточного устройства для измерения скорости и расхода потоков газа.
Выводы по главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В четвертой главе произведена классификация основных составляющих погрешности измерения расхода газа, исследованы и определены законы распределения основных статистических погрешностей при измерении времени перемещения метки, выведены соотношения для определения количественных характеристик составляющих методических погрешностей и выявлены доминирующие погрешности, теоретически обоснована возможность создания прецизионных меточных расходомеров, обеспечивающих погрешность измерения менее 0,6 . В пятой главе предложены обобщенная структурная схема и алгоритм работы автоматизированного меточного расходомера, разработаны устройства и алгоритмы формирования метки, предложена методика расчета параметров фотоэлектрического преобразователя меточного расходомера, разработана ими тационная мнемомодель автоматического меточного устройства для измерения скорости и расхода потоков газа. В заключении диссертации сформулированы основные выводы и научные результаты. В приложении приведены копии акта внедрения результатов диссертационного исследования, результаты экспериментальных исследований, метрологические параметры современных измерительных средств расхода газа. ГЛАВА 1. На сегодняшний день в области техники измерения расхода насчитывается свыше двух десятков различных методов, построенных на использовании самых разнообразных физических явлений, причем в каждом из методов возможно несколько вариантов реализации. Только в Великобритании, например, используется свыше двухсот типов запатентованных расходомеров различной конструкции, которые производят более фирм . Определенные успехи имеются и в отечественной расходометрии 1 3, но этот прогресс больше относится к измерению больших расходов от десятков м3ч и выше. Вообще, до настоящего времени хотя и применяется терминология большие, малые и микрорасходы, четкого, стандартизованного определения границ диапазонов не существует. Так, в монографии П. П. Кремлевского 2 верхняя граница малых расходов является, в какойто мере, условной величиной, так как она связывается с диаметром трубопровода в 5 мм, а нижняя граница может быть любой в зависимости от практического применения. Френкель Б. А. 4 дает более конкретное определение малых и микрорасходов газа к малым отнесены расходы менее м3ч, а к микрорасходам менее лч. В то же время, Левин В. М. 5 под малыми расходами предлагает понимать расходы от 0 до м3ч. В других источниках под малыми подразумеваются потоки менее лч или протекающие по трубопроводу диаметром 1 дюйм и менее, иногда в качестве критерия используют скорость потока 6, 7. Такие разночтения и неопределенность границ измерения расхода накладывают определенные трудности на проектирование и разработку средств измерения. По мнению автора, применительно к условиям приборостроения целесообразно произвести деление диапазонов с учетом требований технологических процессов в следующих границах большие 0 лч и выше малые 5 0 лч микро менее 5 лч. Постоянная тенденция к миниатюризации в приборостроении и переход к субмикронному уровню размеров отдельных элементов предъявляют жесткие требования к соблюдению всех параметров технологических процессов изготовления изделий высокой степени интеграции. Многие же из этих процессов напрямую зависят от точности, надежности, коррозионной стойкости и других качеств применяющихся расходомеров. Однако, на пути улучшения этих качественных характеристик существует целый ряд трудностей не только общего, свойственного всем измерителям расхода, но и частного характера, связанных со спецификой измерения малых расходов. Рассмотрим главные из этих факторов. Габаритномеханические ограничения. Процесс измерения требует применения высокочувствительных измерительных устройств и механизмов. В то же время повышение чувствительности можно достичь в основном за счет уменьшения габаритновесовых параметров измерительных преобразователей ИП. Однако, при этом возрастают требования, регламентирующие применение технологических допусков точности как для самого ИП, так и для его установки, что вызывает определенные, а в ряде случаев и просто непреодолимые задачи при конструировании и изготовлении расходомерных устройств. Несоблюдение же требований к допускам отрицательно сказывается на точности измерения расхода. Таким образом, точность измерения малых расходов газовых потоков МРГП может быть меньшей, чем при аналогичных, но больших по размерам ИП, используемых при измерении больших расходов, хотя методы и условия измерения могут быть одинаковы. Режим течения потока.