燃气热值计量尾气收集装置的研制

发布时间：2017-10-03 22:12

  本文关键词：燃气热值计量尾气收集装置的研制

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【摘要】：随着天然气贸易量的快速增加,为了保障天然气贸易交接的公正公平性,我国应与国际贸易方式相接轨,缩短同国际先进计量技术的差距。针对此现状,本文研制了一套高准确度燃气热值计量标准装置的干尾气收集系统,用于收集天然气燃烧后经干燥的尾气。论文主要内容如下:1.查阅与归纳关于非连续型的燃烧式燃气热值计量标准装置的国内外相关文献资料,分析其工作原理,确定燃气热值计量尾气收集装置的技术指标和总体设计方案,建立尾气体积测量的数学模型。2.对尾气收集装置的总体结构进行设计,装置采用加工精度高的活塞缸作为计量标准器。利用SolidWorks三维软件对装置进行结构设计,对装置的机械结构设计方案进行分析并得出最佳设计方案,并对装置的控制系统进行硬件选型。3.对尾气收集装置的控制系统进行了软硬件设计。在硬件系统设计中,电路原理图选择成熟的设计方案并进行验证,元器件优先选用集成芯片,在PCB设计中,在实现功能的基础上对电路板进行电磁兼容设计,使得硬件系统具有较好的抗干扰能力。在软件系统设计中,采用模块化的编程方案,将软件系统按功能分为测量模块、控制模块和通信模块,各个模块在实现功能的基础上加入自检机制和故障处理机制,从而保证软件系统的稳定性和安全性。4.标定了安装在装置及管路中的每一个传感器,且对所研制的尾气收集装置及干燥装置都设计实验,并进行对其结果分析处理:利用0~1L/min的量程、不确定度优于0.1%的气体质量流量计进行标定装置;并对装置进行气密性测试以及重复性实验;且对干燥装置进行干燥吸收性能的实验;分析了装置的活塞缸加工误差、压力、活塞缸泄露、温度、活塞运行距离测量误差等影响因素的基础上,对其进行不确定度评定。实验结果表明,装置运行良好,重复性优于0.3%,扩展不确定度为0.78%(k=2),满足装置的设计指标。
【关键词】：燃气热值 燃烧法 尾气收集装置 不确定度
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU996
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• abstract7-15
• 1 绪论15-20
• 1.1 课题研究背景及意义15-16
• 1.2 燃气热值计量方式的研究现状16-19
• 1.3 论文研究主要内容19-20
• 2 燃气热值计量尾气收集装置的总体设计20-29
• 2.1 高准确度燃气热值测量系统及其工作原理20-21
• 2.2 尾气收集装置技术指标21-22
• 2.3 尾气收集装置总体设计方案22-25
• 2.3.1 被动式尾气收集结构设计22-23
• 2.3.2 主动式尾气收集结构设计23-25
• 2.4 主动式尾气收集装置的组成与工作原理25-27
• 2.4.1 装置的组成25-26
• 2.4.2 装置的工作原理26-27
• 2.5 数学模型27-28
• 2.5.1 数学模型的建立27-28
• 2.5.2 影响装置不确定度的因素28
• 2.6 本章小结28-29
• 3 燃气热值计量尾气收集装置的硬件设计29-47
• 3.1 尾气收集装置的总体结构描述29-30
• 3.2 尾气干燥装置的设计30-33
• 3.2.1 干燥管设计30-33
• 3.2.2 水蒸气称重设计33
• 3.3 尾气收集装置的工艺设计33-39
• 3.3.1 主动式收集装置的结构设计33-35
• 3.3.2 活塞密封及活塞缸体厚度设计35-36
• 3.3.3 收集及取样管路设计36-39
• 3.4 控制系统各模块硬件选型39-46
• 3.4.1 伺服电机39-42
• 3.4.2 其他设备的选型42-46
• 3.5 本章小结46-47
• 4 尾气收集装置测量控制系统设计47-63
• 4.1 控制电路设计47-57
• 4.1.1 控制板的设计48
• 4.1.2 电源系统48-51
• 4.1.3 压力测量模块51-52
• 4.1.4 温度测量模块52-53
• 4.1.5 光栅计数器模块53-55
• 4.1.6 电磁阀驱动模块55
• 4.1.7 伺服电机控制模块55-56
• 4.1.8 串口通信模块56-57
• 4.2 控制软件设计57-62
• 4.2.1 下位机软件设计58-60
• 4.2.2 上位机软件设计60-62
• 4.3 本章小结62-63
• 5 实验测试与不确定度分析63-74
• 5.1 传感器的标定63-65
• 5.2 尾气收集装置体积标定65-66
• 5.3 尾气收集装置气密性实验66-67
• 5.4 干燥性能测试67-70
• 5.5 装置不确定度评定70-73
• 5.5.1 测量不确定度的评定方法70
• 5.5.2 装置的不确定度分析70-73
• 5.6 本章小结73-74
• 6 总结与展望74-76
• 6.1 总结74-75
• 6.2 论文创新点75
• 6.3 展望75-76
• 参考文献76-79
• 作者简介79-80

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本文编号：966998