- •Оглавление
- •Введение
- •Анализ уровня техники кориолисовых расходомеров
- •Постановка задачи
- •Принцип действия кориолисового раходомера
- •– Конструкция измерительных трубок расходомера
- •– Функциональная схема кориолисового расходомера
- •– Колебания измерительной трубки в кориолисовом расходомере
- •– Направление силы кориолиса в трубке
- •– Изгиб трубки под действием силы Кориолиса
- •– Связь угла закручивания с временной задержкой
- •Измерение расхода при двухфазном потоке
- •– Рост погрешности измерения расхода при увеличении содержания воздуха для малых и средних массовых расходов
- •– Рост погрешности измерения расхода при увеличении содержания воздуха для больших массовых расходов
- •– Эффект «расщепления фаз» и смещения центра масс
- •Обработка измерительных сигналов в кориолисовом расходомере
- •Исходные данные для исследования
- •Модель сигналов кориолисова расходомера
- •– Вид модельных сигналов с измерительных катушек
- •– Изменение параметров модельных сигналов с течением времени
- •Описание эксперимента по проливке кориолисова расходомера
- •– Схема проливочного стенда
- •– Вид измерительных сигналов при высоком gvf
- •– Зависимость числа ложных переходов от gvf
- •– Восстановление точного значения времени перехода через ноль
- •– Ложные переходы в левом измерительном сигнале
- •– Анализ расположения ложных переходов в измерительных сигналах
- •– Блок-схема модифицированного алгоритма переходов через ноль
- •Разработка предварительного фильтра
- •Общие сведения о цифровых фильтрах
- •Формирование требований к фильтру
- •– Пример задания требований к частотной характеристике а) для фнч; б) для пф
- •– Спектры измерительных сигналов расходомера а) – спектры сигналов при расходе 0,3 кг/с, б) при расходе 0,8 кг/с.
- •– Изменение частоты колебаний трубок для расхода 0,8 кг/с
- •Сглаживающие фильтры:
- •Некаузальные фильтры:
- •Каузальные фильтры
- •– Частотная характеристика оптимального ких-фильтра нижних частот
- •– Подбор параметров оптимального ких-фильтра с линейной фазой
- •– Сравнение частотных характеристик ких-фильтров с различными параметрами
- •– Импульсная характеристика и диаграмма нулей/полюсов для оптимального линейно-фазового ких-фильтра
- •– Подбор параметров минимально-фазового ких-фильтра
- •– Сравнение частотных характеристик минимально-фазовых ких-фильтров
- •– Диаграмма для оценки порядка эллиптического фильтра
- •– Подбор параметров эллиптического бих-фильтра
- •– Сравнение частотных характеристик бих-фильтров
- •Сглаживающие фильтры
- •– Сравнение внешнего вида сигналов на выходе различных типов фильтров
- •– Типовая схема средства измерений
- •– Деформация функции измерения расходомера с ростом gvf
- •Разработка параметрической модели для расчета расхода в условиях двухфазного потока
- •– Зависимость
- •– Зависимость
- •– Зависимость
- •Проверка модели для расчета расхода на реальном сигнале
- •– Погрешность расчета по базовой линейной модели (модель 0)
- •– Погрешность расчета по линейной модели с зависимыми от gvf коэффициентами (модель 1)
- •– Погрешность расчета расхода по линейным моделям с коррекцией
- •– Погрешность расчета расхода по квадратичным моделям с коррекцией
- •Заключение библиографический список
-
– Изгиб трубки под действием силы Кориолиса
В [Pla] показано, что крутящий момент связан с углом закручивания соотношением
|
(5) |
где – угловой коэффициент жесткости трубки, – угол закручивания. Тогда из (4) и (5) получим связь расхода с углом закручивания
|
(6) |
Измерительная система расходомера осуществляет преобразование величины угла закручивания в время задержки между измерительными сигналами, рисунок Рисунок 1.2.1.1.6 иллюстрирует механизм преобразования.
-
– Связь угла закручивания с временной задержкой
Здесь – длина измерительного плеча трубки, – длина трубки, – угол закручивания, 0 – начальное положение трубки, min и max – два крайних положения трубки, – амплитуда отклонений трубки, – дополнительное смещение, вызываемое закручиванием, – линейная скорость точки, в которой установлены сенсоры.
При отсутствии потока трубка совершает колебательное движение на величину от положения равновесия с частотой колебаний . Линейная скорость движения точки установки сенсоров определяется соотношением:
|
(7) |
При наличии потока происходит закручивание трубки на малый угол . При этом точка установки датчика приобретает дополнительное смещение, определяемое соотношением:
|
(8) |
С учетом того, что скорость движения точки установки сенсоров остается постоянной, то возникает временная задержка между сигналами сенсоров, определяемая соотношением:
|
(9) |
Выразив из (9) и подставив из (7) , получим:
|
(10) |
Подставив (10) в (6), получим связь расхода с временной задержкой между сигналами сенсоров:
|
(11) |
Таким образом, из (11) очевидна линейная связь расхода с временной разностью между измерительными сигналами с сенсоров расходомера для идеального однофазного потока.
-
Измерение расхода при двухфазном потоке
Согласно ГОСТ 8.734 – 2011 [], источники погрешности и условия ее возникновения в кориолисовых расходомерах определяются несколькими факторами, которые представлены в таблице Таблица 1.3.1.1, где приоритет показывает степень влияния того или иного фактора на погрешность.
-
– Причины возникновения погрешностей в кориолисовых расходомерах
Источник погрешности |
Приоритет |
Пузырьки газа в жидкости |
1 |
Засорение, загрязнение измерительных трубок |
2 |
Эрозия, коррозия измерительных трубок |
2 |
Наиболее существенное влияние на погрешность измерений оказывает наличие воздуха в измеряемой жидкости. Данный факт отмечается в работах [] [], при тестировании кориолисовых расходомеров различных производителей.
Так при экспериментах с расходомером Yokogawa Rotmass 3 [], наблюдается рост погрешности измерения расхода до 50% при расходах до 10000 кг/ч и содержании воздуха (падении плотности) до 50% (Рисунок 1.3.1.1.3).