热式气体质量流量计的改进研究
发布时间：2021-06-05 21:20
热式气体质量流量计能简化核电仪控测量系统,提高核电站运行的安全性和稳定性。热式气体质量流量计的缺陷在于:温度、湿度、流场流速分布以及包括导热系数、粘度、密度在内的气体物性参数的变化均会对流量计的测量精度造成影响。本文立足于某核电厂热式气体质量流量计国产化联合研发项目,针对温度、湿度以及流速分布的变化对热式气体质量流量计的测量影响,提出了提升其性能的有效方法。本文的主要工作和创新点如下:1)全面了解了当前核电厂使用流量计的种类、原理及其特点,以流体力学和传热学为基础,研究分析了热式气体质量流量测量的工作原理;2)提出了一种温度补偿方法,该方法通过构建热式气体质量流量计特性多项式数学模型,基于模型对流量计测量数据进行最小二乘拟合,获得气温与流量计特性曲线系数的函数关系,完成温度补偿。该方法在原有模拟电路温度补偿的基础上进一步减小了温度对测量精度的影响。经过实验测试证明该方法能有效提升流量计的测量精度;3)提出了一种基于改进PSO-BP神经网络的热式气体质量流量测量温湿度补偿方法,测试实验表明,该方法能同时补偿温度和湿度对流量测量的影响,提高流量测量的精度;4)提出了一种基于最小均方误差自适...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１层流和揣流的流速分布??
第２章热式气体质量流量计的理论知识与原理??Ｖ０??Ｒ２?Ｒ１??Ｊ?Ｕ?Ｖｃｃ??气流?人￥?ＲＷ???＇?Ｔ?Ｔ?＾??＇…一＂—］??厂１?Ｔ??丄?ＧＮＤｌ??图２－２传感器驱动电路示意图??２．２．３传感器探头??热式质量流量传感器探头主要有以下三种形式［５２】：??１）热线式：通常将热电阻做成线状，由于其本身的机械强度较低，电流承??载能力较弱，且无法在带颗粒物的流体中工作，目前在工业领域的应用逐渐减少；??２）热膜式：该种探头是将热电阻做成了片状，其性能优异，响应速度快，??灵敏度高，但其制作工艺复杂，成本较高；??３）热电阻式：普通热电阻形状，测量精度高，稳定性和适应性强，性价比??高，应用较多的为铂热电阻和铜热电阻。??基于流量计设计需求的高精度、高耐压力的现场应用条件等多方面因素的综??合考虑，本课题选用钼热电阻探头。铂电阻探头为正温度系数热敏电阻传感器，??具有尺寸孝成本低、抗震性能好、测温范围宽、精度高、性能稳定等特点，且??铂电阻的温度－阻值响应曲线呈线性关系［１２］。??以ＰＴ１００铂电阻为例，其温度－阻值特性如下式所示：??＼ｍｘ［＼?＋ＡＴ＋?ＢＴ２＋ＣＴ＼Ｔ－＼?００）］?，－２００°Ｃ?＜ｔ＜ｏ°ｃ?，?、??Ｒｐｒ＾ａｏ?＝?｛?，?（２－１１）??［ｌ?ＯＯｘ?（１?＋?＾?ｒ?＋?ＢＴ２?），０°Ｃ?＜Ｔ＜?８５０°Ｃ??式中，３?＝?０．０３９０８０２，?ＳＳ５．８ＸＫＴ６，?Ｃ?＝?４．２７３５ｘｌ〇－ｎ，可见ＰＴ１００在０？２００°Ｃ??之间的线性度较好，可将其阻值表达式近似简化为线性关系式：??／？ｍｏｏ?＝１００ｘ（ｌ?＋?＾
山东大学硕士学位论文??为了满足流量计对核电厂复杂环境的适应性和可靠性，铂电阻传感器探头直??接封装在不锈钢３１６Ｌ材料的棒状防护管内，同时采用灌封与焊接的双重耐高压??设计：探针内部采用高压固体填充方式，固化后使用高压宽温灌封胶将探针与底??座灌封成一体，再将灌封件与探头外壳焊接，从而达到耐髙压的效果，最高耐压??３５ＭＰ。这样一来既保证了高压状态下铂电阻的正常工作，也避免了管道内部恶??劣环境对铂电阻的精度影响。传感器探头模型如图２－３所示。??秦１，??图２－３传感器探头模型图??２．４本章小结??本章简述了部分流体流动相关知识，并结合了传热学原理对热式气体质量流??量计的工作原理进行了描述，并根据设计需求确定了传感器探头的选型和设计。??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]热式气体质量流量计的设计[J]. 苏燕云,孙明. 吉林化工学院学报. 2020(03)
[2]CPR1000核岛仪用压缩空气流量测量仪表换型研究及实践[J]. 徐颖,许金泉,杨宗伟,于航. 自动化仪表. 2019(10)
[3]热式气体质量流量计的设计与计算[J]. 黄延禄,李初阳,王庆标. 自动化与仪表. 2019(05)
[4]基于PSO-RBF神经网络的海战场电磁态势预测[J]. 杨洁,程晓健,穆彦斌. 现代电子技术. 2019(03)
[5]中国核电发展现状与展望[J]. 赵成昆. 核动力工程. 2018(05)
[6]多传感器数据的处理及融合[J]. 陈英,胡艳霞,刘元宁,朱晓冬. 吉林大学学报(理学版). 2018(05)
[7]浅谈流量仪表的技术现状及发展方向[J]. 黄胜. 技术与市场. 2018(03)
[8]热式质量流量计在核电仪用气源管路中的应用[J]. 赵先国,张俊杰,郑科. 自动化技术与应用. 2018(02)
[9]发动机进气空气流量计的设计与实现[J]. 高惠芳,刘冬云,秦会斌,崔佳冬. 仪表技术与传感器. 2017(12)
[10]流量仪表的现状与发展趋势[J]. 赵广阔. 当代化工研究. 2017(06)
博士论文
[1]热式气体质量流量测量方法及系统研究[D]. 赵伟国.浙江大学 2009
[2]热式气体质量流量测量及补偿算法研究[D]. 张世荣.华中科技大学 2007
[3]粒子群算法及其应用研究[D]. 雷开友.西南大学 2006
硕士论文
[1]边界层型热式质量流量计的设计与性能研究[D]. 李初阳.华南理工大学 2019
[2]热式流量计的误差分析及精度提升方法研究[D]. 袁琨翔.浙江大学 2015
[3]粒子群优化算法的改进及应用[D]. 居凤霞.华南理工大学 2014
[4]多传感器最优估计与融合算法[D]. 肖雷.西安电子科技大学 2009
本文编号：3212934
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１层流和揣流的流速分布??
第２章热式气体质量流量计的理论知识与原理??Ｖ０??Ｒ２?Ｒ１??Ｊ?Ｕ?Ｖｃｃ??气流?人￥?ＲＷ???＇?Ｔ?Ｔ?＾??＇…一＂—］??厂１?Ｔ??丄?ＧＮＤｌ??图２－２传感器驱动电路示意图??２．２．３传感器探头??热式质量流量传感器探头主要有以下三种形式［５２】：??１）热线式：通常将热电阻做成线状，由于其本身的机械强度较低，电流承??载能力较弱，且无法在带颗粒物的流体中工作，目前在工业领域的应用逐渐减少；??２）热膜式：该种探头是将热电阻做成了片状，其性能优异，响应速度快，??灵敏度高，但其制作工艺复杂，成本较高；??３）热电阻式：普通热电阻形状，测量精度高，稳定性和适应性强，性价比??高，应用较多的为铂热电阻和铜热电阻。??基于流量计设计需求的高精度、高耐压力的现场应用条件等多方面因素的综??合考虑，本课题选用钼热电阻探头。铂电阻探头为正温度系数热敏电阻传感器，??具有尺寸孝成本低、抗震性能好、测温范围宽、精度高、性能稳定等特点，且??铂电阻的温度－阻值响应曲线呈线性关系［１２］。??以ＰＴ１００铂电阻为例，其温度－阻值特性如下式所示：??＼ｍｘ［＼?＋ＡＴ＋?ＢＴ２＋ＣＴ＼Ｔ－＼?００）］?，－２００°Ｃ?＜ｔ＜ｏ°ｃ?，?、??Ｒｐｒ＾ａｏ?＝?｛?，?（２－１１）??［ｌ?ＯＯｘ?（１?＋?＾?ｒ?＋?ＢＴ２?），０°Ｃ?＜Ｔ＜?８５０°Ｃ??式中，３?＝?０．０３９０８０２，?ＳＳ５．８ＸＫＴ６，?Ｃ?＝?４．２７３５ｘｌ〇－ｎ，可见ＰＴ１００在０？２００°Ｃ??之间的线性度较好，可将其阻值表达式近似简化为线性关系式：??／？ｍｏｏ?＝１００ｘ（ｌ?＋?＾
山东大学硕士学位论文??为了满足流量计对核电厂复杂环境的适应性和可靠性，铂电阻传感器探头直??接封装在不锈钢３１６Ｌ材料的棒状防护管内，同时采用灌封与焊接的双重耐高压??设计：探针内部采用高压固体填充方式，固化后使用高压宽温灌封胶将探针与底??座灌封成一体，再将灌封件与探头外壳焊接，从而达到耐髙压的效果，最高耐压??３５ＭＰ。这样一来既保证了高压状态下铂电阻的正常工作，也避免了管道内部恶??劣环境对铂电阻的精度影响。传感器探头模型如图２－３所示。??秦１，??图２－３传感器探头模型图??２．４本章小结??本章简述了部分流体流动相关知识，并结合了传热学原理对热式气体质量流??量计的工作原理进行了描述，并根据设计需求确定了传感器探头的选型和设计。??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]热式气体质量流量计的设计[J]. 苏燕云,孙明. 吉林化工学院学报. 2020(03)
[2]CPR1000核岛仪用压缩空气流量测量仪表换型研究及实践[J]. 徐颖,许金泉,杨宗伟,于航. 自动化仪表. 2019(10)
[3]热式气体质量流量计的设计与计算[J]. 黄延禄,李初阳,王庆标. 自动化与仪表. 2019(05)
[4]基于PSO-RBF神经网络的海战场电磁态势预测[J]. 杨洁,程晓健,穆彦斌. 现代电子技术. 2019(03)
[5]中国核电发展现状与展望[J]. 赵成昆. 核动力工程. 2018(05)
[6]多传感器数据的处理及融合[J]. 陈英,胡艳霞,刘元宁,朱晓冬. 吉林大学学报(理学版). 2018(05)
[7]浅谈流量仪表的技术现状及发展方向[J]. 黄胜. 技术与市场. 2018(03)
[8]热式质量流量计在核电仪用气源管路中的应用[J]. 赵先国,张俊杰,郑科. 自动化技术与应用. 2018(02)
[9]发动机进气空气流量计的设计与实现[J]. 高惠芳,刘冬云,秦会斌,崔佳冬. 仪表技术与传感器. 2017(12)
[10]流量仪表的现状与发展趋势[J]. 赵广阔. 当代化工研究. 2017(06)
博士论文
[1]热式气体质量流量测量方法及系统研究[D]. 赵伟国.浙江大学 2009
[2]热式气体质量流量测量及补偿算法研究[D]. 张世荣.华中科技大学 2007
[3]粒子群算法及其应用研究[D]. 雷开友.西南大学 2006
硕士论文
[1]边界层型热式质量流量计的设计与性能研究[D]. 李初阳.华南理工大学 2019
[2]热式流量计的误差分析及精度提升方法研究[D]. 袁琨翔.浙江大学 2015
[3]粒子群优化算法的改进及应用[D]. 居凤霞.华南理工大学 2014
[4]多传感器最优估计与融合算法[D]. 肖雷.西安电子科技大学 2009
本文编号：3212934
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