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提高浮子流量计测量精度的研究

葛利俊  
【摘要】:浮子流量计是一种常用的变截面式压差流量计量装置,结构简单、成本低、工作可靠性高、可测量流量小和节流压力损失小的特点,因此在石油、煤炭、冶金、轻化工业、食品卫生等工业领域中广泛应用。影响浮子流量计测量精度的因素较多,本论文从传感器流量方程和机械结构优化改进、安装整流器改善安装条件、修正角度位置检测模型、提高信息处理系统的智能化等几个方面进行研究,以提高浮子流量传感器测量精度,扩大其应用领域。 本论文主要完成以下工作: 提出基于流速分布法的流量计多孔整流器的设计方法。通过对充分发展流场各区域流速分布计算,得到目标流速比例,利用CFD对流场数值仿真计算出畸变流场各区域内的流速分布,按照流速分布法特殊设计流通面积进而达到矫正流场的目的。并在水平式浮子流量计和超短前端直管段(1D)的极限安装条件下浮子流量计中进行验证,实验和仿真结果表明,按此方法设计的整流器,有效地矫正了由于弯管引起的偏流,降低了浮子受力不平衡度,对提高流量计的计量精度具有借鉴意义。 在比较研究了差动式和比值法电容角位移传感器的基础上,提出了智能比值的非线性数学模型。并研制了基于光栅技术的精密角度校准装置,测试结果证明所研制的智能比值法角位移传感器不仅精度高而且温漂小。可以使得该类电容角位移测量精度从2.5级改善至1.5级。 提出了适合浮子流量计流量输出特性的分区最小二乘法非线性修正方法。在浮子流量计检定中,对标定数按照统计规律进行分区,在区间内采用最小二乘法拟合,对仪表系数进行二阶非线性修正,既提高了下位机的运算速度又能保证无龙格现象出现,使残差达到最小,提高流量计的测量精度。 分析了浮子流量传感器数学模型的研究现状,针对以往浮子流量传感器流量方程所存在的问题,利用流体力学公式在考虑流体的粘滞阻力所引起的能量损失进行推导,得出孔板浮子流量传感器的理论测量模型,将数学模型的计算结果与传统锥管浮子流量计计算结果进行了比较,并通过实验验证。


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