Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Диссертационная работа:

Асатрян Эдик Хачикович. Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков : ил РГБ ОД 61:85-5/4614

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

Введение 4

1. Принципы построения массовых расходомеров с поступа
тельно-вращательным потоком (ПВП) **

  1. Основные закономерности динамики ПВП -^

  2. Генераторы вихревых колебаний на основе ПВП .... 23

  3. Измерительные преобразователи вихревых колебаний 33

1.4. Методы измерения массового расхода на основе ПВП 40
Выводы 51

2. Теоретические и экспериментальные исследования инфор
мационных свойств ПВП 52

  1. Исследования и анализ процесса формирования сигнала измерительного преобразователя 52

  2. Разработка и описание экспериментальной установки 58

  3. Исследование информационных характеристик сигнала измерительного преобразователя 67

  4. Разработка метода преобразования массового расхода по амплитудно-частотным соотношениям сигнала измерительного преобр: азователя ЬЗ

Выводы Ь9

3. Разработка и исследование структурных схем преобразо
вания массового расхода 91

  1. Структурная схема преобразования массового расхода с одним измерительным преобразователем .... 91

  2. Структурная схема преобразования массового расхода с двумя измерительными преобразователями .. 99

Стр.
3.3.Частотно-цифровое счетно-решающее устройство пре
образователя массового расхода 120

Выводы 126

4. Оценка метрологических характеристик преобразователей
массового расхода на основе поступательно-вращательных
потоков 12Ь

  1. Анализ погрешностей вычислительных устройств и измерительных преобразователей расходомера 128

  2. Исследование и анализ систематических и случайных погрешностей 140

  3. Средства градуировки и поверки вихревого массового расходомера 143

Выводы 146

Заключение 146

Литература 151

Приложение 157

~ 4 -

Введение к работе:

ХХУІ съезд КПСС определил главной целью экономического развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года повышение эффективности производства за счет роста производительности труда и более быстрого внедрения на производстве достижений научно-технического прогресса. Поставлены большие задачи перёдработниками нефтяной и газовой промышленности, выполнение которых будет способствовать росту благосостояния Советского государства.

Актуальность проблемы.

В основных направлениях экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года, принятых на ХХУТ съезде КПСС, намечены задачи повышения эффективности технологических процессов, создания приборов и средств контроля и управления. Развитие таких ведущих отраслей промышленности как энергетическая, нефтяная, газовая, нефтехимическая и др. в значительной мере связано с необходимостью точных и надежных измерений массового расхода и количества как жидкости, так и газа. Измерение расхода в промышленности широко применяется при осуществлении коммерческих операций, а также для оперативного контроля и регулирования технологических процессов.

Современная техника измерения массового расхода отличается большим разнообразием средств и методов. В последние годы получили развитие расходомеры, основанные на новых принципах (лазерные, акустические, вихревые и др.). Однако большинство преобразователей расхода основываются на косвенном методе измерения, отличаются сложностью алгоритмов вычислений и конструкций

первичного и вторичного преобразователей, невысокой точностью.

Исследования, проведенные метрологическими институтами нашей страны.показывают, что уменьшением погрешности измерения расхода и количества на 0,5$ только по нефтяной и газовой промышленности можно добиться экономического эффекта свыше 20 млн. рублей.

Это говорит об актуальности проблемы создания преобразователей расхода и информационно-вычислительных систем измерения массового расхода жидкости и газа, отвечающих современным требованиям производства и уровню развития измерительной техники.

В настоящее время получили развитие преобразователи расхода, позволяющие производить измерение расхода без внесения в поток подвижных чувствительных элементов, что является важным преимуществом по сравнению с другими методами.

К числу таких преобразователей относятся расходомеры на основе поступательно-вращательных потоков (ПВП).

Цель работы.

Исследование и разработка метода, информационно-вычислительного устройства преобразователя массового расхода на основе ПВП и создание на базе этих исследований промышленного преобразователя массового расхода.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи исследований:

  1. Исследование и анализ принципов построения массовых расходомеров на основе ПВП.

  2. Теоретические исследования информационных свойств ПВП

и разработка математической модели формирования сигнала измери-

-» о —

тельного преобразователя.

  1. Экспериментальное исследование информационных свойств ПВП и сигнала измерительного преобразователя.

  2. Разработка и исследование метода преобразования массового расхода в потоке на основе ПВП с применением однородных по физическому принципу измерительных преобразователей.

  3. Разработка обобщенной структурной схемы преобразователя расхода. Разработка и исследование структурных схем преобразователя массового расхода с одним и более измерительными преобразователями как в аналоговой, так и в цифровой форме.

  4. Разработка и исследование информационно-вычислительного устройства преобразователя массового расхода и создание экспериментального образца преобразователя массового расхода, реализующего разработанный метод на основе ПВП.

  5. Исследование и оценка метрологических характеристик преобразователя массового расхода, реализующего принципы ПВП.

Содержание диссертации.

В первом разделе работы рассмотрены основные закономерности динамики поступательно-вращательных потоков и принципы построения массовых расходомеров на их основе. Проведен анализ методов и устройств преобразования массового расхода и показано, что простота и универсальность первичного преобразователя расхода в сочетании с однородными по физическому принципу измерительными преобразователями может служить основой для дальнейшей разработки методов и устройств преобразования массового расхода, исключающего дополнительные датчики плотности, перепада давления, температуры и т.д.

-. 7 -

Во втором разделе проведены теоретические и экспериментальные исследования информационных свойств поступательно-вращательных потоков (ПВП) и разработан метод преобразования массового расхода. Показано, что экспериментальные исследования предложенного метода подтвердили выдвинутые теоретические выводы о возможности преобразования массового расхода на основе амплитудно-частотных соотношений сигнала измерительного преобразователя ПВП.

В третьем разделе проведены разработка и исследование обобщенной структурной схемы преобразования массового расхода с одним и двумя измерительными преобразователями, схемотехнические решения и частотно-цифровое информационно-вычислительное устройство преобразователя массового расхода на основе ПВП.

В четвертом разделе проведены анализ и оценка метрологических характеристик первичного и вторичного преобразователей массового расхода на основе ПВП. Рассмотрены также средства градуировки и поверки, на основе которых была проведена поверка разработанного преобразователя массового расхода с использованием информационных свойств ПВП.

Новизна научных результатов.

На основе исследований вихревых колебаний давления в расширенной области преобразователя расхода показано, что преобразование этих колебаний давления однородным по физическому принципу измерительным преобразователем позволит получить электрический сигнал с частотой j , пропорциональной скорости, и амплитудой шп , пропорциональной кинетической энергии потока.

В результате операции деления амплитуды сигнала ^т на

частоту J- того же сигнала с коэффициентом преобразования можно получить аналоговое значение массового расхода в потоке.

Предложенный способ преобразования массового расхода по амплитудно-частотным соотношениям, т.е. Q. —[^J^P (где <^L-значение массового расхода) защищен авторским свидетельством СССР. Разработана математическая модель сигнала измерительного преобразователя и установлено, что сигналы измерительного преобразователя представляют собой периодические импульсы напряжения параболической формы. Показано, что спектр сигнала измерительного преобразователя и соотношение амплитуд гармоник не изменяется при изменении расхода. Предложен и исследован способ преобразования массового расхода с однородными измерительными преобразователями на основе ПВП.

Разработаны и исследованы структурные схемы и схемотехнические решения вычислительного устройства преобразователя массового расхода на основе ПВП.

Практическая ценность и реализация результатов работы в производстве.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке, создании и применении как преобразователей для массовых расходов, так и измерителей плотности, вязкости и др. параметров потока, реализующих информационные свойства ПВП.

Разработанный метод преобразования массового расхода на основе ПВП, являющийся оригинальным, послужил базой для создания обобщенной структурной схемы преобразования массового расхода с преофазованием сигналов измерительного преофазователя как в аналоговой, так и в цифровой форме. Разработано информационно-вычислительное устройство преофазователя массового расхода,

отличающееся простотой и надежностью.

Результаты исследований использованы при разработке устройства преобразования массового расхода РД-2, которое серийно выпускается отечественной промышленностью со следующими техни-ческими характ еристиками:

диапазон измеряемых расходов, т/ч 0 -г 250

рабочее давление измеряемой среды, МПа 10

диапазон рабочих температур измеряемой

среды, С + 25 г+100

диапазон изменения выходного сигнала напряжения постоянного тока, В 0-10

основная допустимая погрешность расходомера, % не более + I

диапазон рабочих температур окружающего

воздуха, С -50f+ 65

параметры питающего напряжения 220В, 400Гц

средний срок службы, года 25

средний ресурс до заданного ремонта, ч 25000

вероятность безотказной работы Р(3000) 0,92

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

  1. Математическая модель,показывающая связь перепада давления в ядре ПВП с кинетической энергией движущегося потока.

  2. Предложение преобразовать в электрический сигнал перепад давления в ядре ПВП и частоту прецессии однородным по физическому принципу измерительным преобразователем.

  3. Метод преобразования массового расхода на основе информационных свойств ПВП, заключающийся в том, что при использовании однородных измерительных преобразователей вычисление массо-

вого расхода производится в результате операции деления амплитуды сигнала измерительного преобразователя на частоту того же сигнала.

  1. Результаты исследования математической модели сигнала измерительного преобразователя, экспериментально подтвердившие гипотезу о том, что эти сигналы представляют собой периодические импульсы напряжения параболической формы, причем спектры сигналов и соотношения амплитуд гармоник не изменяются при изменении расхода.

  2. Метод формирования унифицированного сигнала для управления и контроля с применением двух измерительных преобразователей, включенных дифференциально, в результате которого унифицированный сигнал получается вычитанием одного сигнала измерительного преобразователя из другого; одновременно с этим повышается чувствительность и точность преобразователя и уменьшаются систематические погрешности.

  3. Структурные схемы преобразования массового расхода с одним и двумя измерительными преофазователями и разработанная на основе анализа структур обобщенная структурная схема.

- II -

Подобные работы
Стрепетов Сергей Федорович
Разработка и исследование методов проектирования микропроцессорных контроллеров
Калашников Вячеслав Сергеевич
Исследование и разработка методов проектирования быстродействующих вычислительных узлов для реализации отказоустойчивых систем на основе модулярной арифметики
Мд. Абдул Малек
Исследование и разработка методов распознавания символов в ортокоординатной ассоциативной среде
Анисимов Игорь Юрьевич
Исследование и разработка методов поведенческого синтеза конвейерных схем для цифровой обработки видеоизображений
Ласточкин Олег Викторович
Исследование и разработка методов проектирования специализированных модулярных вычислительных блоков на основе автоматизированной генерации функциональных описаний
Самойлов Алексей Николаевич
Исследование и разработка метода построения автоматизированной системы измерения объема делового лесоматериала
Жуков Артем Владимирович
Исследование и разработка методов параметрической оптимизации многоканальных информационно-измерительных систем
Шехурдин Антон Александрович
Исследование и разработка методов и средств контроля погасания пламени промышленных печей на основе оптоэлектронных систем с кварцевыми монолитными световодами
Давиденко Павел Николаевич
Исследование и разработка методов проектирования информационных систем на основе дозаторов дискретного действия
Бородянский Илья Михайлович
Исследование и разработка быстродействующих методов измерения сопротивления утечки изоляции в электрических цепях под напряжением

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net