基于静态质量法水流量标准装置的设计

发布时间：2017-08-08 02:20

  本文关键词：基于静态质量法水流量标准装置的设计

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【摘要】：随着经济的发展和信息技术的加强,流量计量在各领域的应用愈来愈普遍。水流量标准装置是能够较高精度的复现流量标准值,并能对流量仪表进行准确度检定的工作系统。流量装置的研究和应用是流量计检测技术蓬勃发展的关键环节,许多流量仪表的理论研究、检定操作都是在流量装置上进行的。因此,迫切需要建立一套高精度的水流量标准装置,可用于各种类型的液体流量计的检定、校准和液体流量计量、测试方法的研究,保证检定精度,提高工作效率。本文的主要内容是水流量标准装置的设计以及装置中换向器的技术研究,在装置的设计计算过程中采用理论分析、数值模拟和实验论证结合的方法,按照水流量标准装置的检定规程,参考用称重法测量封闭管道中液体流量装置的检验程序第一部分——静态称重系统,选择静态质量法的设计方案,采用双分流器开式换向器为装置设计的创新点,结合流体力学等理论知识,设计完成了一套带有双分流器开式换向器的水流量标准装置,并对其进行不确定度分析与合成。同时用Fluent软件对单分流器开式换向器进行仿真,通过仿真结果得出单分流器开式换向器存在弊端,证明了设计出带有双分流器开式换向器的水流量标准装置的必要性。控制系统部分用PLC和组态软件实现了对双分离器开式换向器的运行以及对整个水流量标准装置运行的控制和检测,通过理论分析和实验,得出了在实际工况条件下的实验数据,验证了本课题设计的水流量标准装置的可靠性和合理性。整套装置操作简单,运行稳定,检测度高,对液体流量计量具有重要的实际意义。
【关键词】：水流量标准装置 换向器 装置不确定度 自动控制系统
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-21
• 1.1 背景及意义14-15
• 1.2 水流量标准装置的研究现状及分类15-16
• 1.3 水流量标准装置检定规程16-18
• 1.3.1 装置检定规程16-17
• 1.3.2 装置的结构形式17
• 1.3.3 装置的工作原理及精度要求17-18
• 1.4 换向器的研究现状18
• 1.5 流量计量目前尚存在的问题及发展动向18-19
• 1.6 本课题主要研究任务19-21
• 2 装置设计的理论研究21-25
• 2.1 流体力学理论基础21-24
• 2.1.1 层流和湍流及雷诺数21-22
• 2.1.2 流体力学三大基本方程22-23
• 2.1.3 沿程压力损失23-24
• 2.1.4 局部阻力损失24
• 2.2 本章小结24-25
• 3 装置的方案设计25-40
• 3.1 装置整体结构设计25-26
• 3.2 装置工作原理26-27
• 3.3 装置各组成部分的设计和选择27-38
• 3.4 控制系统的方案设计38-39
• 3.4.1 控制系统总体设计原则38
• 3.4.2 控制系统硬件及软件设计方案38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 4 管路对单分流器开式换向器喷嘴口处流量的仿真40-45
• 4.1 仿真模型的建立40-42
• 4.1.1 仿真方法及仿真软件的选择40
• 4.1.2 标准k-ε模型的建立40
• 4.1.3 仿真参数的选择40-41
• 4.1.4 仿真步骤41-42
• 4.2 管路到单分流器开式换向器喷口处流量仿真42-45
• 5 双分流器开式换向器的研究45-58
• 5.1 双分流器开式换向器的结构45-46
• 5.2 双分流器开式换向器的设计46-48
• 5.3 双分流器开式换向器工作流程及工作原理48-53
• 5.4 双分流器开式换向器的控制系统53-57
• 5.4.1 系统的基本结构及工作原理53
• 5.4.2 上位机与PLC的通讯53-54
• 5.4.3 PLC与现场输入/输出对象的通讯54-55
• 5.4.4 系统的运行控制55-57
• 5.5 本章小结57-58
• 6 装置不确定度分析及合成58-62
• 6.1 静态质量法水流量标准装置不确定度的分析法58-61
• 6.1.1 数学模型58
• 6.1.2 灵敏度系数58
• 6.1.3 不确定度来源58
• 6.1.4 标准不确定度分量的评定58-60
• 6.1.5 合成标准不确定度的评定60-61
• 6.2 本章小结61-62
• 7 水流量标准装置控制系统的设计62-70
• 7.1 装置工作过程的实现62
• 7.2 装置的整体控制框图62-63
• 7.3 下位机的设计63-64
• 7.3.1 控制点与检测点64
• 7.4 上位机设计64-70
• 7.4.1 组态王选型64-65
• 7.4.2 上位机程序设计65-66
• 7.4.3 软件功能的实现66-70
• 8 结论与展望70-72
• 8.1 结论及分析70-71
• 8.2 展望71-72
• 参考文献72-75
• 作者简历75

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本文编号：637823