本文關鍵詞：超聲波在循環(huán)水流量測量中的應用研究　出處：《東南大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 循環(huán)水 非理想流場 超聲波 CFD 測量方案 廣義回歸神經網絡

【摘要】：大口徑循環(huán)水流量測量一直是熱工測量中的一個難點,準確測量循環(huán)水流量對于火電機組的節(jié)能具有重要意義。超聲波時差法通過測量超聲波沿聲道逆順流傳播時間,求得管道內流體流量,是實現循環(huán)水流量測量的方法之一。但由于實際管路中含有彎頭、閥門等局部阻力件,且阻力件下游直管段長度不足以保證被測截面處流體流動處于充分發(fā)展的流速分布狀態(tài),現有超聲波測量方法難以獲得滿意的測量精度,因此針對如何解決超聲波流量計在大口徑循環(huán)水流量測量中精度偏低這一問題,論文從以下3個方面展開了研究：結合工業(yè)現場的測量條件,論文設計了不同湍流模型及網格密度的仿真方案,利用英國國家工程實驗室在小口徑管道上得到的實驗數據,對不同仿真方案的結果進行了對比,驗證了仿真方法的可行性,獲得了結果相對較好的仿真方案,以某火電機組循環(huán)水系統(tǒng)為研究對象,采用CFD仿真方法建立了與循環(huán)水管路條件相一致的三維仿真模型,并運用Tecplot軟件分析了循環(huán)水管道內流體的流動狀況。對具備多聲道測量條件時,論文設計了不同超聲波測量方案,利用建立的循環(huán)水仿真模型,研究了不同雷諾數條件下聲道數、數值積分算法、傳感器安裝位置、聲道安裝角度、通道旋轉角度與測量數據的關系,并采用相對平均誤差對不同測量方案的結果進行評價,結果表明聲道數、數值積分算法、傳感器安裝位置以及通道旋轉角度均影響超聲波測量精度,在各測量位置處至少可以得到2種在現有測量條件下可獲得1%以內正確度的測量方法；而當僅具備單聲道測量條件時,雖然改變傳感器安裝位置及通道旋轉角度能夠在一定程度上提高測量正確度,但仍然無法獲得1%以內的測量精度。針對單聲道超聲波流量計在循環(huán)水流量測量中測量精度偏低這一問題,論文創(chuàng)新性的提出采用廣義回歸神經網絡(GRNN),建立了以雷諾數、傳感器安裝位置為網絡輸入的流量傳感器系數修正模型,研究了訓練樣本數、光滑因子與網絡輸出結果的關系,結果表明基于該模型所得到的修正后測量結果可使現有數據的準確度得到較大的提高。通過VB與MATLAB混合編程的方法編寫了相關軟件,能夠對超聲波測量結果進行自適應修正。
[Abstract]:Large diameter circulating water flow measurement is always a difficult problem in thermal measurement, accurate measurement of the circulating water flow has important significance for energy conservation of thermal power units. The ultrasonic time difference method by measuring the ultrasonic channel along the inverse downstream propagation time, obtain the flow of fluid in pipeline, is one of the methods to realize the circulating water flow measurement. But due to the actual pipeline with elbows, valves and other local resistance, and the resistance of a downstream straight pipe length is not enough to guarantee that the measured section of the fluid flow velocity distribution in full development, the existing ultrasonic measurement method is difficult to obtain satisfactory measurement accuracy, so in order to solve the ultrasonic flowmeter in large diameter circulating water flow measurement accuracy in the low the problem, research papers from the following 3 aspects: the measuring condition of industrial field, this paper designed different turbulence model and grid The simulation scheme of density, the experimental data by the National Engineering Laboratory in small caliber pipeline, the comparison of the different simulation results verify the feasibility of the simulation methods, the simulation results of a better plan, with circulating water system of a thermal power unit as the research object, established a three-dimensional simulation model is consistent with the circulating water pipeline conditions using CFD simulation method, and the analysis of the fluid flow in a circulating water pipeline by using Tecplot software. The multichannel measurement conditions, this paper designed different ultrasonic measurement scheme, using the circulating water simulation model is established, the number of channels is investigated under different Reynolds number conditions, numerical integral algorithm the sensor installation position, track installation angle, rotation angle and the relationship between the channel measurement data, and the use of different measurement results of mean relative error Evaluation results show that the number of channels, the numerical integration algorithm, the sensor position and channel rotation were affecting the accuracy of ultrasonic measurement in each measuring position at least can get 2 kinds can be obtained within 1% accuracy in the existing measurement conditions and measurement methods; and when only with single channel measurement conditions, although the change of sensor installation the position and the channel rotation angle can improve the measuring accuracy to a certain extent, but still unable to obtain the measurement accuracy of less than 1%. For the single channel ultrasonic flowmeter in the circulating water flow measurement accuracy is low the problem, put forward the innovation of this paper uses the generalized regression neural network (GRNN), established by Reynolds number correction model of flow sensor coefficient of the sensor installation position as the network input, the number of training samples, the relationship between smooth factor and the output of the network. The results show that The revised measurement results based on this model can greatly improve the accuracy of the existing data. Through the mixed programming method of VB and MATLAB, the related software has been compiled, which can make adaptive correction to the ultrasonic measurement results.

【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM621

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本文編號：1372217