喷气织机热式气体流量计的研制

发布时间：2020-10-21 22:26

　　 喷气织机是一种利用高速气流来完成引纬的无梭织机,由于喷气织机制造技术和功能的日益完善,其织造车速快、入纬率高、机电一体化程度不断提升等优势逐渐突显,织造的品种范围也越来越广泛,使得喷气织机在无梭织机中的占比不断增加。然而喷气织机的能耗在同类无梭织机中是最高的,节能降耗已成为喷气织机发展过程中亟待解决的一个关键问题之一。喷气织机的气耗约占整体能耗的2/3以上,如果能够实时监测喷气织机的耗气量,把每一台喷气织机的耗气量细化,从源头上降低气耗,对于生产企业将具有非常重要的意义。为了实现喷气织机耗气量的监测,本课题提出了一种喷气织机专用流量计的设计方案,同时对其软硬件功能进行详细设计,并研究了与流量计匹配的标定系统。研究了传统热式气体流量计的测量原理,以此原理为基础建立了流量测量的数学模型。通过设计实验研究了热膜探头在不同环境温度和电流下的特性,验证了阻值与温度间的线性关系。并对管道内的流速分布和流量计算方法进行研究,确定了热膜探头的合理位置及计算方法。奠定了热式气体流量计设计研制的理论基础。根据流量计的设计要求,提出了一种以新型FS5空气流量传感器和瑞萨RL78/L13单片机为核心的流量计设计方案,文中给出了流量传感器电路、RS485通讯电路和电源电路等电路的结构,对关键电路的工作原理进行了详细地剖析。然后基于硬件电路和设计指标开发了软件平台。最后根据喷气织机的气路要求,设计了流量计的机械结构,并对安装方法和安装位置进行了举例和阐述。整个设计方案考虑了流量计的扩展性和可靠性。建立了基于局部加权回归算法的流量计数据拟合模型,并进行了模型的验证。为了提升流量计的测量精度,设计了流量计的自动标定实验平台,基于MATLAB开发了系统的用户操作界面,然后进行流量计的标定实验。将标定后的流量计样品与SMC PF2A750标准空气流量计进行对比实验,实验结果表明,所设计流量计的输出特性与标准流量计一致性较高,达到了设计指标,能够满足喷气织机的配套使用。
【学位单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS103.33
【部分图文】：

2.3热式气体流量计工作原理热式气体流量计的结构如图2.1所示。测量管路中插入速度探头和温度探头，分别用于测量气流速度（速度探头）与气体温度（温度探头）。图2.1热式气体流量计结构根据热平衡定理，速度探头的电能对强迫气体对流换热的热损失给予补充，即= ( ) ( ) (2-11)式中 为速度探头的电流， 为探头阻值大小。可看出在一定条件下，传感元件的热量损失是电流、温差和质量流速（密度、气体流速的乘积为质量流速）的函数，当固定电流或温差两者中的一个参数变量，就可以计算得到流体流速与另一个参数的函数关系。如果保持速度探头的电流值( )固定，则速度探头的温度与气体质量流速是单值函数关系， = ( )

（b）湍流流速分布图图2.5圆形管道中理想流体的两种流动方式 是管道中心线处的最大流速。n为流速分布指数，由雷诺数和管。= . 光滑管= . . 粗糙管道截面的气体平均流速为= ( )

点离圆心的距离为,… , …， ，如图2.6所示。图2.6圆环等分图那么 的值为=( )(2-12)由于管径越大，等分圆环的个数 也会随之变大，并且大管径的流速基本达不到对称分布，因此为了保证测量的精度，应该在与管道截面互相垂直的直径方向上选取测试点。（2）切比雪夫数值积分法切比雪夫数值积分法是通过计算积分的近似方式，计算流经管道截面的流量。与等圆环面法一样，首先面积等分 个同心圆环，设环形通道的内径为 、外径为 ，那么按
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本文编号：2850669