音速噴嘴的超聲波氣體流量計標(biāo)定系統(tǒng)的建立與研究.pdf

1、隨著煤氣、天然氣以及工礦企業(yè)中各種氣體原料和其它氣體產(chǎn)品的日益增加，以及國內(nèi)“西氣東輸”工程的實施，由于所涉及的經(jīng)濟(jì)數(shù)額巨大，對氣體流量的精確測量己顯得日益重要。由于超聲波氣體流量計具有測量精度高、量程寬、無流阻、能測量脈動及雙向氣流等獨特的優(yōu)點，是目前國際計量界公認(rèn)為性價比最高、最具發(fā)展?jié)摿Φ臍怏w流量測量儀表之一。在氣體計量技術(shù)上，最為突出的問題就是氣體計量標(biāo)準(zhǔn)量值的正確傳遞與統(tǒng)一。為了實現(xiàn)對研制的超聲波氣體流量計標(biāo)準(zhǔn)值的

2、傳遞，在音速文丘利噴嘴的基礎(chǔ)上建立了一套流量標(biāo)定裝置。該流量標(biāo)定裝置是以音速噴嘴組作標(biāo)準(zhǔn)表、以空氣作為氣源、采用吸入式負(fù)壓檢定方式的氣體流量檢定裝置。由于流場分布對超聲波氣體流量計有著很大的影響，故本文在音速噴嘴標(biāo)定系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研究插入不同角度彎管后的流場分布及其對超聲波氣體流量測量的影響和這種影響的校正。同時，通過應(yīng)用流體力學(xué)技術(shù)，系統(tǒng)地研究特定彎曲管道條件下的流動速度場包絡(luò)分布情況，給出了兩種聲道布置方式的超聲波氣體流

3、量計對這些典型流場的適應(yīng)能力，并給出了二次儀表的設(shè)計與優(yōu)化思路，試驗證明能夠通過此系統(tǒng)能快速、方便、準(zhǔn)確地對超聲波氣體流量計進(jìn)行標(biāo)定。本文共分七章，其具體內(nèi)容如下：第一章為概述部分，該部分以大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，全面論述了流量計及標(biāo)定系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，確定了以超聲波氣體流量計及音速噴嘴標(biāo)定系統(tǒng)為研究內(nèi)容。提出了課題的選題意義、立項依據(jù)，并說明了論文的主要研究內(nèi)容。第二章研究超聲波氣體流量計的計量原理，分析各種因素對

4、超聲波氣體流量計精度的影響，針對高壓氣體的情況，研究了高壓天然氣的壓縮因子，分析并實現(xiàn)了超聲波氣體流量計對高壓氣體的測量。研究流量數(shù)據(jù)的擬合和校正問題，通過研究BP網(wǎng)絡(luò)和RBF網(wǎng)絡(luò)的算法，給出用于超聲波氣體流量計非線性校正的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的擬合和校正方法，第三章從音速噴嘴的結(jié)構(gòu)和工作原理出發(fā)，研究了音速噴嘴系統(tǒng)的流量計算公式，研究了通用公式中各個參數(shù)的計算方法及取值，分析了公式的整體誤差。第四章首先研究了充分發(fā)展的流場分布情況

5、，和它對兩種不同聲道類型的超聲波流量計流量測量的影響進(jìn)行了分析并計算了它們的動力校正因子。同時從流體力學(xué)的角度，對管道內(nèi)的流場進(jìn)行了進(jìn)一步分析，從Navier-Stokes 方程出發(fā)推導(dǎo)了湍流模式下的K-ε方程及其平均流速的計算方法。運用數(shù)值計算方法對彎管流動流場特性進(jìn)行了研究和探索，計算了若干種特定彎管角度下，超聲波氣體流量計的流量修正系數(shù)。第五章介紹了整個系統(tǒng)的構(gòu)架和實現(xiàn)。介紹了超聲波氣體流量計和音速噴嘴標(biāo)定系統(tǒng)的系統(tǒng)

6、構(gòu)架、工作原理和精度分析，同時為了定量的測量不同管道中的氣體流場分布，在分析了柏努利方程的基礎(chǔ)上，提出了通過微壓差計測量管道內(nèi)流場的方法。介紹了基于超聲波的多通道微壓差計的測量原理和誤差分析，建立了基于柏努利方程的多通道超聲波流場測量裝置，為定量測量管道內(nèi)流場分布提供了方法。第六章在音速噴嘴標(biāo)定系統(tǒng)里安裝的正三角型及 V 字型流量計前安排了第四章中特定角度的彎管及特定長度的直管段，在接近理論計算中的特定流速下測量了流量計的