大管径浆液循环泵超声波多普勒流量测量方法研究

发布时间：2020-08-20 11:02

【摘要】：为了保护环境以及节能减排,火电厂生产发电过程中需要对排放物进行脱硫处理,石灰石石膏湿法脱硫作为一种常用的脱硫方法,其使用的浆液循环泵的能耗在系统中占比较大,因此考虑从提高浆液循环泵的使用效率的角度来完成节能的目的。由于浆液循环泵管道内流体化学上呈酸性且具有一定含固量,随着使用时间的增长,浆液循环泵内的叶片等都会出现不同程度的损伤从而导致泵的使用效率下降,能耗升高。因此通过设计基于超声波的流量测量系统来对浆液循环泵管道流量进行测量,为泵工作效率判定提供依据。针对浆液循环泵管道流量测量问题,以多普勒法超声波流量测量系统为主要研究对象,开展了管道内流体特性分析、超声波传输及衰减特性分析等理论研究,进行了超声波传感器的设计、仪器硬件电路设计、仪器软件程序设计以及人机接口和无线通信模块设计等工作。根据管道内流体的速度分布以及超声波传感器的相关资料,对超声波传感器的声敏材料、声楔材料、发射频率、安装方式以及驱动电路进行了计算和确定,并根据声楔材料和超声波传输特性对多普勒测量方法进行一定的优化。根据超声波信号特性的分析以及常见频谱细化方法的选择,确定了将Zoom-FFT作为系统频谱分析的方法。硬件电路部分根据测量原理和应用场合选择了合适的电子元器件和集成电路,设计并测试了发射信号生成、发射信号功率放大、信号发射模块,回波接收、前置放大、选频滤波、信号混频、混频信号滤波和AD采样模块等各个硬件电路模块。软件部分则根据硬件电路设计和系统测量原理针对DDS、FLASH存储、AD采集和复调制变换的实现等不同可编程模块进行了程序编写,和硬件部分一起构成了完整的测量系统。最后使用研制样机进行了室内试验,并对实验结果进行了分析。测试结果显示,本文设计的测量系统工作正常,为浆液循环泵的效能评估提供了有效的流量数据作为依据。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH814
【图文】：

煤电,二氧化硫,环境保护,高效安全

义电、气电和油电。我国“富煤、缺油、少气我国能源结构的核心地位。2017 年煤电装机此外，水电占 19%、气电占 5%、并网风电占发电量来看，煤电全年为 42000 亿千瓦时，占高效安全”一直是我国能源发展战略的核心供给侧改革、改造淘汰落后产能上面，火电环境造成较大破坏的有害物质，而二氧化硫果不加处理释放到大气中会与水气结合形成及降落的过程中，与空气中的二氧化硫等物酸性降水，其形成原因主要是由于大量燃烧高还是环境保护角度出发，火电厂不可避免的中的重要组成部分，起到了环境保护，节能保护生态环境和谐，已成为现代社会重点关

时差法,测量原理

超声波流量测量方法有很多，考虑到浆液循环泵管道内流体为流体，其中包含固、液两相流，因此针对各种方法进行分析后法进行应用。波流量测量常用方法量测量发展已久，至今已有多种测量方法应用于实际当中，如法、时差法、多普勒法等。针对于不同的环境、管道和流体的测量方法，以保证最佳测量精度和结果。法超声波流量测量方法是通过测量流体中的超声波沿同一路径的时间差值来计算流体流速的，顺逆流产生的时间差与流速称为时差法。其测量原理图如图 2-1 所示。

测量原理,流体流速,多普勒效应,流体流动

图 2-2 波束偏移法测量原理图波束偏移法需要至少三个超声波探头，一个作发射用，另外的做接收用。在的两侧分别安装发射和接收的超声波换能器，当管道内流体没有流动时，接上收到等大的回波信号；当管道内的流体流动时，不同接收传感器上收到的幅度不同。这是因为超声波受到流体流动的影响，超声波的速度变成原本速流速的叠加，其方向发生改变，因此不同位置上接收传感器上收到的信号强接收传感器上的信号幅度的差异与流体的流速成正比例关系，所以得到信号可以获得流体流速。但是该方法主要应用于流体流速比较高且准确度要求不，具有一定局限性[13]。4 多普勒法多普勒法是一种基于多普勒效应的超声波流量测量方法，多普勒效应是说当测者之间存在相对运动时，观测者接收到的声波信号会根据声源逐渐远离观低，反之则升高。所以多普勒法在实际流量测量中应用时，在管道两侧安置

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