Разработка и исследование метода и средств контроля параметров двухфазных потоков для автоматизации гидротранспортирования

• Автор: Овчинников, Алексей Павлович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИЗМЕРЕНИЯ МНОГОФАЗНЫХ

СРЕД И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКОВ

В ТРУБОПРОВОДНОМ ГИДРОТРАНСПОРТЕ

2.1 Анализ кинетических свойств двухфазной пульпы при гидротранспортировании.

2.2 Анализ геометрического подобия структуры двухфазных потоков

Глава 3. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МЕТОДА И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДВУХФАЗНЫХ
ПОТОКОВ

3.1 Анализ влияния структуры потока на характеристику

электромагнитного расходомера.
3.2 Описание сигнала расходомера при измерении параметров потока пульпы
3.3 Инженерные решения построения электромагнитного расходомера
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ
РАСХОДОМЕРЕ МЕТОДАМИ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
4.1 Построение модели для численного моделирования расходомера
4.2 Численное моделирование распределения вектора магнитной индукции в канале расходомера
4.3 Численное моделирование электрического поля в канале
ф расходомера.
4.4 Экспериментальное исследование прибора, определяющего
параметр подобия структуры потока.
Глава 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДА И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ПУЛЬП
5.1 Анализ методов корректировки изменений магнитных свойств магнитной цепи расходомера
5.2 Синтез модели магнитной цепи расходомера.
5.3 Разработка конструкции расходомера, учитывающего магнитные свойства измеряемой среды.
5.4 Анализ информативности сигналов первичного преобразователя
5.5 Экспериментальное исследование опытного образца расходомера железорудной пульпы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Ультразвуковые расходомеры также мало пригодны для измерения пульпы по следующим причинам: пульпа вызывает существенное поглощение ультразвука, что резко снижает точность и измерения расхода и чувствительность прибора; перестройка профиля потока и изменение концентрации пульпы также влияет на точность измерения. Ограничивает применение ультразвукового метода для измерения двухфазных сред, необходимость введения множества поправок на коррекцию показаний от влияющих факторов, что затрудняет градуировку расходомера. Основным препятствием применения корреляционных методов для измерения расхода пульпы является малый размер частиц твердой фазы и неоднородность состава пульпы. Это приводит к слабой корреляционной связи между сигналами в рабочих сечениях. Поэтому для достижения приемлемой точности возникает необходимость обрабатывать большие массивы исходных данных, что в конечном итоге приводит к увеличению времени измерения. Наиболее перспективным для решения данной задачи является электромагнитный метод измерения. Основным преимуществом его является возможность измерения расхода без нарушения режимов течения потока. В канале расходомера отсутствуют какие-либо выступающие элементы и подвижные детали, что существенно важно при измерении пульп. Кроме того, сигнал электромагнитного расходомера слабо зависит от профиля потока, электропроводности, вязкости среды и других характеристик жидкости. Таким образом, все рассмотренные выше средства измерений в гой или иной мере решают задачу определения объемного или весового расхода смеси. При этом не ставилась задача о диагностировании кинематической структуры или фазового распределения по сечению потока. В - вектор индукции магнитного поля; У - объемная весовая функция; V - вектор скорости потока; т - объем активной зоны канала. Весовая функция, указывает вклад различных точек рабочего канала в выходной сигнал первичного преобразователя. Из анализа уравнения (1) следует, что величина разности потенциалов на электродах первичного преобразователя электромагнитного расходомера зависит от скорости потока (V), от параметра, характеризующего геометрию каната и фазовую структуру потока (весовая функция У) и от распределения в пространстве первичного преобразователя вектора магнитной индукции (В). Магнитное поле (В) по сути является тем фактором, с помощью которого выявляется зависимость разности потенциалов на электродах от скорости потока и распределения электропроводности и магнитной проницаемости среды. Для однофазной жидкости с однородной электрической проводимостью и магнитной проницаемостью весовая функция (У) является постоянным параметром, зависящим от геометрии канала, количества и мест установки электродов и т. По закону Фарадея возникновение разности потенциалов на электродах первичного преобразователя электромагнитного расходомера возможно только в том случае, когда обеспечивается взаимная ортогональность трех величин, входящих в уравнение (1. Схематическое изображение конструкции современного электромагнитного расходомера показано на рис. Сфодов, по закону магнитной индукции наводится разность потенциалов. Рис. Распределение вектора магнитной индукции в рабочем (т. От его пространственной и временной конфигурации зависит та информация, которую получают с электродов первичного преобразователя. Распределение вектора магнитной индукции можно описать спектром временных и пространственных (круговых) гармоник путем разложения в ряд Фурье. В электромагнитных расходомерах, традиционной (общепромышленной) конструкции, магнитное поле стараются подобрать таким образом, что бы [в х у]=соп в некоторой области, а вне этой области - близка к нулю. Тогда потенциал и характеризует среднюю скорость потока в данной области. Если проследить историю развития электромагнитных расходомеров, то на начальном этапе исследовался индуцированный движением жидкости сигнал при однородном магнитном поле. Как известно однородное распределенное магнитное иоле описывается первой пространственной гармоникой. Стремились получить результат измерения расхода инвариантным к кинематической структуре потока.