本文關(guān)鍵詞：基于調(diào)節(jié)閥的流量測量方法研究

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【摘要】：提出了一種基于調(diào)節(jié)閥的流量測量方法，利用管路系統(tǒng)中現(xiàn)有的調(diào)節(jié)閥，不添加其它阻力原件來測量流量。該方法以調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線為基礎，通過測量調(diào)節(jié)閥前后的差壓，計算獲得流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流體流量，分別采用仿真和實驗方法，研究了所提出的流量測量方法的可行性和測量效果。 采用CFD仿真技術(shù)驗證了測量方法的可行性。對于調(diào)節(jié)閥前后壓力采樣點的選定，確定了閥前相對較靠近閥體，閥后相對較遠離閥體的原則。對于穩(wěn)態(tài)流量測量，仿真結(jié)果測量誤差控制在約3%以下，仿真結(jié)果同樣表明誤差大小與工況變化無相關(guān)性。對于非穩(wěn)態(tài)流量測量，通過定性的仿真研究發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥快速啟閉過程中，開始階段的流量變化滯后于開度變化，隨后流量變化速率顯著加快。 完成基于調(diào)節(jié)閥的水流量測量實驗系統(tǒng)設計，，包括硬件設計和軟件設計兩部分。硬件系統(tǒng)設計包括管道布置與連接、取壓孔設置、壓力變送器選型、調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)信號通訊、電磁流量計和累積流量罐數(shù)據(jù)采集等，實現(xiàn)了一個完整的閉合回路流量測量管路系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)利用多線程技術(shù)采用Python語言實現(xiàn)了界面設計以及設備通信，該軟件可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制信號發(fā)送的并發(fā)運行、數(shù)據(jù)自動采集和存儲等功能。 分別在穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)閥閥芯開度下進行了水流量測量實驗研究。實際壓力采樣點的選定證明其位置選擇與仿真結(jié)果相一致，即采用前近后遠采樣點時實驗效果最好。此時，穩(wěn)態(tài)流量測量的精度較高，總體誤差在4.5%以下。穩(wěn)態(tài)實驗表明，較大的閥前后差壓以及較小的閥門開度時獲得的流量測量精度最佳。采用正弦信號、三角信號、隨機信號作為閥芯運動軌跡輸入，近似模擬調(diào)節(jié)閥真實工況情況下的閥芯運動規(guī)律，采用與累積流量罐測得的累積流量值之差作為誤差參考值。三種閥芯運動規(guī)律對應的累積流量誤差分別為1.13%、3.95%、2.82%，實驗結(jié)果間接證明了基于調(diào)節(jié)閥的流量測量方法在非穩(wěn)態(tài)流量測量時也有具有較好的測量精度。
【關(guān)鍵詞】：調(diào)節(jié)閥 流量測量 CFD仿真
【學位授予單位】：中國計量學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH134;TH814
【目錄】：

• 致謝6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 目次10-12
• 圖和附表清單12-14
• 1 緒論14-19
• 1.1 背景和意義14-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 流量計15-17
• 1.2.2 調(diào)節(jié)閥17-18
• 1.3 主要研究內(nèi)容18-19
• 2 基于調(diào)節(jié)閥的流量測量理論19-25
• 2.1 調(diào)節(jié)閥介紹19-21
• 2.1.1 調(diào)節(jié)閥的分類與結(jié)構(gòu)19-20
• 2.1.2 調(diào)節(jié)閥的特性與關(guān)鍵參數(shù)20
• 2.1.3 調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線20-21
• 2.2 基于調(diào)節(jié)閥的流量測量方法21-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3 仿真研究25-42
• 3.1 CFD 仿真方法概述25-26
• 3.2 CFD 仿真工具鏈26-27
• 3.3 幾何建模27-28
• 3.4 網(wǎng)格劃分28-30
• 3.5 求解參數(shù)設置30-32
• 3.6 壓力采樣點的選定32-33
• 3.7 調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線33-35
• 3.8 穩(wěn)態(tài)流量測量仿真研究35-37
• 3.9 非穩(wěn)態(tài)流量測量仿真研究37-40
• 3.9.1 動網(wǎng)格及 UDF37-38
• 3.9.2 仿真與結(jié)果分析38-40
• 3.10 本章小結(jié)40-42
• 4 實驗系統(tǒng)設計42-56
• 4.1 總體設計42-43
• 4.2 硬件系統(tǒng)設計43-50
• 4.2.1 管道布置與連接43-45
• 4.2.2 取壓孔設置45-46
• 4.2.3 壓力變送器46-48
• 4.2.4 調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)48-50
• 4.3 軟件系統(tǒng)設計50-54
• 4.3.1 總體設計50-51
• 4.3.2 界面設計51-53
• 4.3.3 設備通信原理53-54
• 4.3.4 多線程設計54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 5 實驗與結(jié)果分析56-69
• 5.1 壓力采樣點的選定56-57
• 5.2 調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線57-59
• 5.3 穩(wěn)態(tài)流量測量實驗研究59-61
• 5.4 非穩(wěn)態(tài)流量測量實驗研究61-68
• 5.4.1 正弦信號實驗結(jié)果與分析62-64
• 5.4.2 三角信號實驗結(jié)果與分析64-66
• 5.4.3 隨機信號實驗結(jié)果與分析66-67
• 5.4.4 數(shù)據(jù)匯總67-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 6 全文總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻71-74
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文74

【參考文獻】

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本文編號：524172