科氏质量流量计差分驱动方式研究与实验

在气液两相流发生时,基于单端驱动方式的科氏质量流量变送器的驱动能量不足,从而导致流量管的振动幅值很低,流量计测量误差大,甚至无法正常工作。为此,分析单端驱动方式下变送器的驱动能力和可以提升的空间。提出差分驱动方式,增强驱动能量,且满足本质安全的要求。研制实现电路,应用于科氏质量流量变送器,分别进行气液两相流下驱动能量的对比实验和单相水流量标定实验。实验结果表明,差分驱动方式在相同流量和含气量情况下,使流量管的振动幅值几乎提升1倍;在单相水流量情况下,测量精度依然可以达到0.1级,稳定性好。     

用于振幅控制的科氏流量管模型的实验识别

科里奥利质量流量计由一次仪表和二次仪表组成。为使二次仪表更好地控制流量管振动幅值,需知道流量管振动系统的数学模型。采用机理分析与实验研究相结合的方法,建立流量管振动系统的数学模型。首先通过机理分析,构建流量管振动系统的二阶模型框架;再采用有限长度的正弦波激励流量管,根据速度传感器输出的自由衰减振荡信号、稳态下的激励信号幅值和输出信号幅值确定模型参数。建立单相流工况和气液两相流工况下的流量管振动系统数学模型,分析模型的差异,为流量管振动幅值的控制奠定基础。     

科氏质量流量管非线性幅值控制方法研究

在批料流和两相流发生的过程中,流量管的阻尼比迅速增大,模拟驱动的科里奥利质量流量计由于有限的驱动增益和简单的增益控制算法无法维持流量管的稳幅振动。针对这种情况,建立科里奥利质量流量计激振系统的时变参数模型,研究数字驱动中的非线性幅值控制算法,并提出改进方案。根据牛津大学对两相流进行实验得到的数据,确定在两相流发生过程中阻尼比变化的规律,使用Simulink进行仿真,验证改进的非线性幅值控制算法。     

面向不同应用的两种科氏质量流量计信号处理方法

为了在实际应用中最大限度地提高科氏质量流量计的测量性能,对实际应用中效果较好的两种信号处理方法进行性能比较研究。首先分析其测量原理,然后结合不同类型的科氏质量流量管、不同的驱动方法和不同的测量需求,对这两种信号处理方法从测量精度、运算量、资源占用、动态响应速度和实际中与不同驱动方法配合等方面进行分析和对比。进行不同应用场合下的实验,实验结果表明,离散时间傅里叶变换(DTFT)算法适合配频率不高(~100 Hz)的大弯管型流量管进行平稳单相流测量;适合响应速度要求较高的批料流测量场合。过零检测算法适合配频率高(200 Hz)的微弯型流量管进行平稳单相流测量;适合气液两相流的测量场合。     

管束间气液两相过渡流型及其压力波动特性

采用高速摄像技术对矩形通道内气液两相流体垂直向上横掠2种节距比顺列管束的过渡流型及压差信号进行实验研究,在泡状流流动过程中拍摄到了S形泡状流。分析了各种流型转变的机制,基于实验数据绘制了流型界限图。对比分析了2种管束间不同过渡流型的压差波动信号,发现从泡状流到间歇流再到雾状流压差信号呈减小趋势。2种管束的压差信号波动幅值不同,节距比大的压差信号波动幅值大。实验发现气液两相折算速度对压差信号的波动有明显影响。     

基于BP神经网络的气液两相流分相流量测量

为了准确计量低含液率气液两相流分相流量，选用槽式孔板作为一次传感元件、以空气／水为测量介质，进行了一系列的实验。鉴于气液两相流流经槽式孔板时所产生差压信号的特征参数能够反映气液流量的变化，目前又无法得到这些特征参数与气液流量之间的理论关系，所以采用压力、温度和差压均值的平方根、标准差和（0，2）Hz频段功率等参数经主成分分析后作为三层BP网络的输入，气液标准体积流量为网络输出，确定了最优的网络结构。训练后的网络能够在实验范围内，使气液相流量预报平均相对误差低于5％，为流量计计量算法的开发提供了一条可行的途径。     

偏工况下气液两相离心泵喘振特性

当离心泵在小流量工况运行且传输介质为气液两相流时，含气率达到某一值时，会发生喘振现象，导致泵的扬程突降。本文采用计算流体动力学分析方法对一气液两相流离心泵进行了研究，通过对外特性曲线进行分析，发现了学者们所提到的喘振现象。为了提高离心泵在气液两相小流量工况下的水力特性，引入一种空腔结构，分析其对气液两相离心泵内部流场的影响及喘振的改善作用。结果表明：在气液两相喘振工况下，空腔结构可以改善叶片正背面的压力分布，均匀气液两相在叶轮流道中的分布，有效减轻离心泵的气堵现象。因此，空腔结构不仅在结构上可以平衡叶轮、减轻泵的整体质量，还可以减轻流场中气液分离现象，避免喘振的发生，提高泵的水力性能。     

环栅喷淋泡沫塔欧拉–离散相模型三相除尘模拟

采用欧拉(Euler)多相流模型与离散相模型(discretephase model,DPM)对脱硫除尘实验装置内部的气液固三相流流动进行三维湍流数值分析。在Euler坐标系中采用双流体模型来表述气液两相的相互耦合,同时在拉格朗日坐标系中考察颗粒的运动,把烟尘颗粒对气液两相的影响耦合于双流体模型中。通过对流场数值模拟计算结果的实验验证,得出此数学模型的可行性;分析脱硫除尘塔内部流场流动,得出气液固三相流特征,为脱硫模拟及结构优化设计提供依据;得出脱硫除尘塔除尘效率与颗粒粒径、进气风速、喷淋液气比等参数的相互关系;得出脱硫除尘塔进出口压差与烟气流量、液气比、烟尘浓度等参数的相互关系。     

气-固两相流动态测试综合实验平台研究

为了解决气-固两相流流体参数测量困难的问题和研究新测试方法.在常规气-固两相流测试方法的基础上,建立一个基于CAN现场总线和以太网两层网络系统的动态测试综合实验平台.通过计算密相静压条件下输送管道的压降,选择合适的驱动单元,可研究针对不同输送方式条件下的气-固两相流.该实验平台集多相流参数测试、多相流状态监控和多相流流态模拟仿真于一体,能够满足气-固两相流多参数新测试方法研究过程中动态测试的需要,并能够在一定的测量范围内进行实验对比标定.     

微半球陀螺交直流混合电压切换驱动方法研究

微半球谐振陀螺的标度因数受阻尼不均匀程度和幅值控制精度影响,保证陀螺结构高度对称性的同时,驱动模态幅值控制精度也尤为重要。针对常见一倍频、1/2倍频电压驱动方式存在同频驱动噪声干扰和补偿相位延时导致微半球谐振陀螺驱动模态幅值控制精度较低,标度因数稳定性不足等问题,由于起振后陀螺等效驱动形式变化,基于微谐振子电压驱动原理构建了稳幅阶段微谐振子动态振动模型,提出了一种用于稳幅阶段的同相位二倍频电压驱动方式,设计了一种用于陀螺模态控制的交直流混合电压切换驱动方法,避免了相位补偿和同频驱动引起的幅值波动干扰。最后经力平衡模式仿真试验对比验证,混合电压切换驱动方法下驱动模态幅值控制精度提升5.882%,陀螺仪标度因数稳定性提高6.625%。     

基于希尔伯特-黄变换与Elman神经网络的气液两相流流型识别方法

气液两相流的流型对其流动和传热特性有很大的影响，所以如何确定流型一直是两相流研究中的重要课题。但是,由于两相流介质之间存在着随机多变的相界面，致使两相流的流型不仅是多种多样，而且其变化也带有随机性，这给流型识别带来了很大困难。而希尔伯特－黄变换(HHT)和神经网络在气液两相流流型识别中还很少见，文中提出了希尔伯特－黄变换与Elman神经网络相结合的气液两相流流型识别的新方法。将压差波动信号经验模态分解(EMD)后的固有模态函数(IMF)进行分析，提取IMF能量特征作为Elman神经网络的输入特征向量，对水平管内的气液两相流流型进行识别。实验结果表明：该方法能很好地识别水平管内的4种流型，为流型识别开辟了一条新的途径；另外，该方法优于BP网络且稳定、识别率高，具有可行性。     

基于闭环控制的两相电源直流输电系统线路稳态电压协控方法

分析两相电源直流输电系统线路稳态电压对线路的影响发现,直流电压会影响分解开关控制、直流保护等过程,需采用协调控制方法控制两相电源直流输电系统线路稳态电压。采用闭环控制方法控制两相电源直流输电系统线路稳态电压,通过占空比函数计算占空比,依照脉宽调制占空比信号和三角载波,获取驱动三相脉宽调制整流器和三桥臂逆变器脉宽调制开关信号,采用开关信号调节交流侧电流值,通过调节电流值控制电压。经过实验分析发现,该方法能够显著抑制两相电源直流输电系统线路稳态电压波动,提升两相电源直流输电系统响应性能,该方法控制后端口电压波动幅度较小,控制后输电效率最高为99.83%。     

Dual AC-drive system with a reduced switch count

A dual current-regulated pulsewidth-modulated voltage-source inverter based on multiple two-phase PWM inverters, also called a B4 topology, requiring a dual AC-drive system with reduced switch count is proposed. The drive utilizes a total of only eight switches to produce two sets of three-phase or two-phase sinusoidal output currents that can be employed to feed three-phase or two-phase induction motors. A suitable control strategy of this new scheme is shown to minimize the single-phase current now through the DC-link capacitors, which is a common problem in reduced-switch-count topologies. In order to verify the performance of the motor drive system, an application on traction of an electric vehicle is carried out. Results show that the AC current through the DC link can be minimized, and when utilizing two-phase motors on the proposed dual drive, the reduced voltage gain problem, also common in B4 topologies feeding three-phase motors, can be solved     

基于两相三线制变流器的高速铁路负序和谐波综合补偿新方法

提出一种基于两相三线制变流器的高速铁路负序和谐波综合补偿系统。该补偿系统中,两单相降压变压器连接两供电臂形成两单相电压,通过两个电感与两相三线制变流器连接。两相三线制变流器结构包含3个开关臂,其中一开关臂与两单相电压共用地线连接,因此使两相三线制变流器中与两个普通单相变流器相比要少一开关臂,简化了结构。本文提出和分析了该系统的拓扑结构,建立了相应电气模型,对两相三线制变流器的工作原理和新结构补偿原理进行了分析,提出了负序和谐波实时检测方法及控制方法。仿真和实验结果验证了所提出补偿结构及其方法的有效性。     

破泡结构对洗涤室内气泡特性的影响研究

为优化控制水煤浆气化工艺中洗涤冷却室内的气泡特性,强化洗涤传热、传质效果,采用流体体积模型(VOF)对冷却室内的冷态气液两相流动进行数值模拟,分析了破泡板对气液两相流动、气泡平均湿周和气含率的影响,比较了破泡板平行、交错2种开孔方案的破泡效果。结果表明,增加破泡板能减小液位波动、破碎和扩散气泡,有利于增大气泡湿周;破泡板上交错布孔比平行布孔更有助于均布纵截面平均气含率。     

基于超声波的气液两相流测量技术综述

对目前国内外采用超声波测量气液两相流的三种最新方法——超声波散射法、超声波多次回波反射法、超声波透射法进行了介绍,分别阐述了三种方法的基本原理和测量方法,对各自的特点和不足进行了分析,对声波在气液两相流中的最新研究进展进行了总结。     

六分裂阻尼弹簧相间间隔棒的试验与模拟

针对专利产品新型六分裂阻尼弹簧相间间隔棒,试验研究两相六分裂导线使用该相间间隔棒在微风振动时及不同风速加载条件下的稳定后振幅及夹口处动弯应变情况,并运用有限元软件ANSYS建立两相六分裂导线的有限元模型,对其进行数值模拟。研究结果表明,使用新型阻尼弹簧相间间隔棒的导线系统在不同风荷载作用下的稳定后振幅及夹口处动弯应变皆小于采用传统相间间隔棒的情况,具有良好的减振能力;阻尼弹簧相间间隔棒的性能可以通过调节弹簧刚度及重球质量而改变;采用杆单元LINK10、阻尼器单元COMBIN14、质量块单元MASS21等进行有限元建模,可以得到较为理想的结果,数值分析的结果与试验结果能够较好地吻合。     

Single-phase PWM converter using balanced two-phase rectification

Energy storage devices, such as inductors or capacitors, are needed in single-phase ac to dc converters because instantaneous power flow of input single-phase ac is inherently pulsating and output dc power must have as little ripple as possible. Energy storage devices (such as smoothing inductors or capacitors) are usually inserted on the dc side. In those converters, energy storage ability of the devices cannot be used effectively, especially when dc power ripple is required to be very small. To solve such a problem, this paper presents novel single-phase ac/dc conversion circuits, in which energy storage devices are used at the ac rather than at the dc side. That is, after converting single-phase ac into balanced (rectangular) two-phase ac using variable reactance element, reconversion of it into dc is carried out. This paper presents a control method for the converters and the variable reactance devices, and performance of the proposed circuits is confirmed using computer simulation.