气体涡轮流量计后导流体结构优化设计

通过数值模拟和实验测试相结合的方法,研究了LWQ80气体涡轮流量计后导流体的结构优化及其计量性能的变化规律。基于流量计内部流场特征及其流动机理的探究,分析得出造成后导流体压损的主要原因是后导流体区域的壁面边界层分离和流体流向偏转。由此提出了缩小分离区和提升导流片导流效果的优化思路,通过延长后导流体的长度和延后导流片的位置,设计了一种改进型的后导流体结构。研究结果表明：后导流体结构经过改进后,气体涡轮流量计的计量性能得到了明显提升。在流量为250 m~3/h时流量计的压损降低了20.5%左右,仪表系数的恒定性显著提高,最大示值误差降低了近2.5倍,且能有效延长流量计的使用寿命。研究结果有助于为气体涡轮流量计的结构与性能优化提供理论指导和技术支持。     

G2.5超声波燃气表的仿真与实验研究

超声波流量计在中低压燃气测量领域中,由于燃气压力小、流量变化大、流速低等因素会导致其测量精度低。针对以上问题,设计两种不同的基表结构,通过流体动力学仿真计算,获得了两种基表结构在不同流量点的流场分布,通过对超声波传播路径区域的流场速度的大小和分布均匀性分析,确定更为合理的测量管路结构。最后通过设计相关实验,验证了流场仿真分析的合理性。     

基于高精度时差法的气体超声流量计研究

针对气体超声流量计在测量中存在回波信号衰减大、波形易受工况影响的问题,提出了一种基于高精度时差的气体超声流量测量方法。该方法首先通过相似度评估回波信号,对回波信号特征点进行准确定位,进而获取飞行时间差的粗测量值,其次选取特定回波波形进行互相关法计算获得时差的细测量值,最后对两次测量结果相加得到高精度时差,从而实现高精度的流量测量。不同压力下的声速测量实验表明该方法在100 kPa至500 kPa范围内可准确测量飞行时间和时差。气体流量计样机的流量测量误差小于1%,重复性优于0.2%,并在大流量下与传统阈值法相比具有更高的准确性和更优的重复性。     

基于耦合随机共振的涡街信号检测方法研究

涡街流量计在工业现场使用时,输出信号中会叠加噪声信号。涡街信号容易被噪声淹没,使小流量测量受限。近年来,基于非线性理论的随机共振(SR)方法为微弱信号检测提供了新途径。非线性系统设计及参数确定是其成功应用的关键。提出了一种基于遗传算法的耦合随机共振系统优化控制方法。对耦合系数、控制系统参数以及变换尺度3个参数进行并行优化,提高了输出信号的功率谱幅值,增强了对微弱信号的检测能力。理论分析和数值仿真结果表明:该方法能够自适应地对不同频率周期信号进行处理,快速搜索到参数最优值。将该方法用于小流量涡街信号分析,能够在信号微弱、噪声强的情况下有效提取涡街信号的特征频率,并获取流量值。该研究成果适用于其他涉及强噪声中微弱信号检测领域,对拓宽随机共振应用范围、解决工程实际问题具有重要意义。     

基于回波信号相似度的气体超声流量计动态阈值法研究

基于双阈值法的气体超声流量计采用第1阈值检测和过零检测确定回波的到达时刻点,然而由于回波波形易受工况环境因素的影响,会导致第1阈值错误,使回波到达时刻点发生错误偏移,影响测量精度,因此提出了一种基于回波信号相似度的动态阈值法.该方法获取回波信号极大值幅值后,计算设定工况和实际工况下回波信号上升区域部分的欧式距离以评估相...     

气体涡轮流量计性能优化的模拟与实验研究

以TRZ80气体涡轮流量计为研究对象,采用数值模拟与实验测试相结合的方法,提出了前整流器和后导流体的结构优化方案。通过对结构优化前后流量内部流场特征的分析,揭示了流量计结构与性能优化背后确切的流体力学机制。研究结果表明：前整流器和后导流体区域的压降突变与后导流体尾部的涡旋结构和回流现象是影响流量计计量性能的主要机制。优化的流量计结构可以明显减弱压降突变、涡旋结构与回流现象。优化的流量计结构既可以显著降低流量计的压力损失,又可以明显提高流量计的测量精度与稳定性,其压力损失和线性度误差分别降低了约48.58%和32.43%。研究结果有助于为今后开发与量产计量性能更好的气体涡轮流量计提供理论指导和技术支持。     

基于Cat.1技术的燃气智能抄表系统设计

工商业燃气用户地域分散、抄表难、维护成本高、数据实时性差。为满足大口径、大流量燃气流量计实时数据监测的需求,设计了基于Cat.1技术的燃气智能抄表系统。该系统以MSP430F5438微控制器作为燃气流量计的控制核心。燃气流量计设计防剪断、防磁干扰检测电路,实时监测表具的异常状态。实时采集温度、压力、流量传感器的信号,经微控制器处理后,将信号转换成温度、压力、瞬时流量等用气数据。通过Cat.1无线网络将用气数据和异常报警信息主动上报至燃气智能抄表平台进行分析。采用AES-128对称加密算法对上报数据帧的数据域进行软件加密,以提高远程数据传输的安全性。试验结果表明,该系统的一次抄读成功率大于99%,数据抄读总差错率小于0.1%,数据传输更加快速、安全、稳定、准确。该设计可为同类抄表系统的设计提供参考。     

气体涡轮流量计结构优化研究

以TM80气体涡轮流量计为研究对象,采用数值模拟与实验测试相结合的方法对其进行结构优化研究。数值结果表明压力梯度骤变和边界层分离的出现主要由流量计的表芯支座和后导流体引起。由此提出了关于表芯支座坡度和后导流体直径的结构优化方法,将表芯支座的坡度设计为15°,将表芯支座侧面的台阶流转变成渐缩流;将后导流体直径缩减为62 mm,将后导流体侧面的台阶流转变成等直径的管道流。数值模拟和实验测试证实,当表芯支座坡度设计为15°、后导流体直径设计为62 mm时,流量计的压力损失显著降低,仪表系数变得更加稳定,线性度误差明显变小,说明该结构优化方法可以明显提升流量计的计量性能。研究结论有助于为今后开发性能更好的气体涡轮流量计提供有力的理论指导和技术支持。     

基于双声道的低压超声气体流量计数据融合方法

针对双声道的超声流量测量计测量低压中小管径流量时,超声波信号在低压气体中衰减大、信噪比低,导致某一声道的测量数据产生较大误差或错误,从而降低超声气体流量计测量的准确性和稳定性的问题,提出了一种时差法的双声道超声流量计数据融合方法。该方法首先对单一声道的时差数据进行粗大误差剔除和流量计算后,然后对数据进行预估处理获得流量状态,最后采用改进的卡尔曼融合方法计算管道内的平均流量,从而实现双声道气体超声流量计的数据融合和故障的判断。实验证明该方法的测量相对误差和重复性分别为-0.58%和0.21%。