易汽化介质计量过程机理及优化控制研究

发布时间：2020-06-20 18:57

【摘要】：汽油等易汽化介质具有高饱和蒸汽压力与低粘度特性,使得其加注过程极易挥发汽化,产生泄漏和气蚀,导致计量系统的压力波动,进而降低管道流量的稳定性,对计量精度造成严重影响。本文在深入了解易汽化介质物理特性以及上述问题的基础上,分别对易汽化介质计量系统常用的活塞式容积流量计和超声流量计的计量过程机理进行了深入研究,并提出了相应优化控制方案,其主要内容归纳如下:首先,以易汽化介质计量系统常用的往复活塞式容积流量计为研究对象,通过理论和实验相结合的方法分别对计量误差特性和压力损失特性进行了研究;随后,建立了活塞环-缸套的偏心圆环内泄漏模型,从理论上探究了影响内泄漏的主要因素;之后,针对内泄漏间隙结构的优化,提出了一种在活塞环上面开设环形均压槽的优化方法,而针对内泄漏间隙值的优化,基于流体动压润滑理论,建立了内泄漏间隙润滑模型,并根据数值计算结果给出了计量介质分别为汽油和柴油时的理论间隙设计值。其次,基于时差法超声计量技术,针对易汽化介质计量系统管道内径较小而不能在同一截面上安装多个计量声道的情况,设计了三个U型计量单元串联的超声计量方案,并且基于自学习加权的最小二乘多传感器数据融合的累积流量计算方法,推导出了三声道超声波流量计的流量计算公式;随后,利用数值模拟的方法对流量计管道内部流动特性以及二次流现象进行了分析;之后,搭建了超声流量计计量测试平台,分别对计量误差特性和可靠性进行了研究。然后,针对加注流量过大会引发严重的气蚀现象以及加注流量过小会降低泵送效率的问题,基于一种流量控制阀的原理和变频加注技术,提出了一种流量区间的动态反馈控制方案。最后,基于滑动离散傅里叶变换(DFT),提出了一种高精度的超声传播时间估计方法,以较低的采样频率就能获得很高的传播时间差估计精度,不仅可以提高超声计量精度,而且计算量少,方便后端信号处理。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE863.1
【图文】：

路线图,超声流量计,路线图

图 1-1 国内外超声流量计应用路线图当前在易汽化介质计量领域，活塞式容积流量计的应用已经很成熟，但仍存在以要问题：关键摩擦副磨损、检定和调校、压力损失和能量损耗以及系统控制的稳定问题。为了克服这些问题，并且基于超声流量计量技术的优点，一些知名的欧美企经开始研究超声流量计量技术在燃油结算终端设备上的应用，但从目前了解的情况有商业化的产品出现。在小管道成品油和燃油结算终端的应用研究也是刚起步，本三章基于飞行时差法的超声流量计量技术，探究小管道上应用超声计量的关键技术超声流量计量进行机理分析及并确定了超声流量计量基本选型方案，研究管道流体分布对精度的影响，对管道进行优化设计，并对计量性能及可靠性进行了实验研究好这方面的研究工作，能够进一步促进超声计量技术在燃油加注行业的发展，具有的工程价值。.4 流体动压润滑概述

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式（2-7）表示，容积式流量计的相对计量误差只跟计量室空间的容积v和齿轮比常数有关。对于同一个流量计，这两个参数都为常数，所以，式（2-7）所表示的误差也是常量，与通过的流量大小无关。在误差特性曲线图上为一条水平线，如图2-2中曲线1所示，称之为理想误差特性曲线。图2-2 活塞式容积流量计误差特性曲线然而，在用流量标准装置对容积式流量计误差特性进行标定时，实际误差特性曲线更接近曲线 2 和曲线 3 甚至曲线 4 的形式。其特征如下：(1)在流量很小时，误差曲线急剧地向负方向倾斜；(2)随着流量增大，误差曲线正向移动，并最终稳定在某一值上；(3)在流量很大时，误差曲线又会有向负方向倾斜的倾向。

【参考文献】