Jump to content

    
Sign in to follow this  
storm_sw

Измерение расхода газов

Recommended Posts

Есть система с турбинным преобразователем расхода, обновляю прошивку под новые требования, необходимо написать функцию для расхода. Вариант пропорционального изменения не катит, т.е. если за заданное время посчитать сколько было импульсов от лопастей крыльчатки и разделить на значение литров в мернике - выходит лажа. Давление в системе меняется от 1,6МПа до 0,15МПа во время работы, может оставаться практически фиксированным если слив идет с возвратом в емкость (соедененную по паровой фазе) - при замерах все время разные данные, как мужики старую прошивку создавали совершенно не ясно... но работает.

Может есть знатоки - хоть литератууру подскажите.

Понимаю что закон изменения расхода, это функция вида:

W(p)=[K*f(p)]/[(T1p+1)(T2p^2+T3p+1)]

Share this post


Link to post
Share on other sites

ИМХО, методика расчёта обычно применима для стационарного потока. Если условия за время измерения меняются, то дискретность и интегрирование приводят к элементарной арифметической ошибке (методической погрешности). Кроме того, расход есть массовый и объёмный (объём). У Вас, как я понял, объёмный - а считаете что? Если объём за время, то ещё предсказание нужно для массового и ошибка доходит до десятков процентов...

Share this post


Link to post
Share on other sites
ИМХО, методика расчёта обычно применима для стационарного потока. Если условия за время измерения меняются, то дискретность и интегрирование приводят к элементарной арифметической ошибке (методической погрешности). Кроме того, расход есть массовый и объёмный (объём). У Вас, как я понял, объёмный - а считаете что? Если объём за время, то ещё предсказание нужно для массового и ошибка доходит до десятков процентов...

Объемный расход, массовый хорошо что не требуется (иначе замучался бы с ошибкой при объемном и коррекцией по плотности и температуре)...

Пока продумываю вариант - характеристику изменения потока улавливать по скорости следования импульсов т.е. привести к пропорционаьному режиму с учетом коефициента инерционности, который расчитать для 5-10 ступеней: разгон.нач, разгон.установ., разгон. кон, стационар1..3, замедление.нач, установ, кон)... откуда прикинуть математику... вопррос, точность нужна чтоб хоть в 5% попасть....

Share this post


Link to post
Share on other sites

Сложновато придумывать методику. Ещё сложнее её аттестовывать.

Что-то всё-равно не понятно, что же нужно посчитать.

От начала наблюдения до первого импульса не то же время, что от виртуального предыдущего импульса - делал железяку для синхронизации запуска измерения, образцового и наблюдаемого прибора.

Пока нет следующего импульса, производной не получить, хотя есть ограничения по минимуму и максимуму, функция в этих пределах непрерывна и монотонна.

Вы хотите по второй производной прогноз делать? Помнится, что-то эдакое в fuzzy logic используется - видел примерчик по управлению двигателем.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Сложновато придумывать методику. Ещё сложнее её аттестовывать.

Что-то всё-равно не понятно, что же нужно посчитать.

От начала наблюдения до первого импульса не то же время, что от виртуального предыдущего импульса - делал железяку для синхронизации запуска измерения, образцового и наблюдаемого прибора.

Пока нет следующего импульса, производной не получить, хотя есть ограничения по минимуму и максимуму, функция в этих пределах непрерывна и монотонна.

Вы хотите по второй производной прогноз делать? Помнится, что-то эдакое в fuzzy logic используется - видел примерчик по управлению двигателем.

Нужно посчитать расход л/мин.

Первичный преобразователь турбина. ->индукционный датчик частотного типа (снижение частоты означает наличие лопасти), рассматриваю это как импульс.

 

Д.у = 14мм,

Р = 1,6 .. 0,15МПа

Т = - 40 .. 50С

p = 0,52 .. 0,61 т/м3 (плотность)

Qmax = 50л/мин (ср = 27л/мин)

 

Проблема в том, что используя пропорциональную зависимость выходит абсолютная ерунда, т.к. скорость потока фактически никогда не бывает постоянной, есть инерционность расходомера, незнаю точно но может также влияет изменение плотности т.к. при -40С она ближе к 0,6, а при 20С стремится к 0,52.

 

Функция скорости расхода выглядит гдето так, т(тау) зависит от объема емкости в которую происходит слив.post-20469-1159178464_thumb.jpg

Пробовал найти книгу теория расчета турбинных расходомеров... безрезультатно пока

Share this post


Link to post
Share on other sites

Есть несколько проблем. Первая - как в задачке по физике - средняя скорость не есть сумма скоростей делённая на их количество, а есть отношение суммарного расстояния (объёма у Вас) к суммарному времени. Вторая - неизвестное начальное положение крыльчатки в начале измерения как у наблюдаемого устройства, так и у образцового, т.е. есть начальная ошибка синхронизации. Третья - аналогично со второй - не синхронизирован момент окончания наблюдения. Четвёртая - минимальный рабочий предел наблюдаемого/образцового устройства - есть вероятность, что выходите за него. Пятая - собственно нелинейность расходомера (определённая для стационарных потоков). Шестая - изменение коэффициента сжимаемости газа от давления (один и тот же газ при разных давлениях имеет разный объём при прочих равных условиях). Наверно ещё есть проблемы, а некоторые наоборот неактуальны, но с чем боремся?

Share this post


Link to post
Share on other sites

ИМХО. без эксперимента не обойтись. Нужно снять синхронно зависимости от времени давления и смгналов датчика в реальной жизни. По форме затягивания перепадов можно вычислить компенсацию инерции турбинки. Остальные нелинейности табличны.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Было чтото вроде AGA-7. Правда не знаю это то что Вам нужно или нет . То ли это требования к турбинным расходометрам то ли методика калькуляции . Вобшем заранее извиняюсь если про не сон ).

 

http://www.aga.org/Template.cfm?Section=Pu...p;ProductID=390

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот там книжечка. Может, чем поможет. Со страницы 125 о расходе слова есть;) http://ca.geocities.com/homelab@rogers.com/library.html - хозяин сайта книги выдаёт через запрос в своём форуме.

http://ca.geocities.com/homelab@rogers.com...%281990%29.djvu

ЗЫ. Аплоад чей-то у меня забанен... Откроется - положу куда-нить подоступнее.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Функция скорости расхода выглядит гдето так
как-то странно она выглядит. такое ощщущение что турбинку заставляют работать на запредельных расходах и скоростях.

в номинальном рабочем диапазоне обычная функция - почти прямая линия.

и еще - я так понял что через турбинку может идти и газ и жидкарь и смесь? если так - то я вообще не представляю как это можно замерить.

для того чтоб измерения на турбинке были достоверны и линейны нужно чтоб через неё шло что-нить одно, это раз. сопротивление потоку (Kvs) самой турбинки во всём диапазоне измеряемых скоростей должно быть очень малым, это два.

 

и еще вопросик, с которого надо бы вообще начать - расход чего замеряем (вещество)?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Функция скорости расхода выглядит гдето так
как-то странно она выглядит. такое ощщущение что турбинку заставляют работать на запредельных расходах и скоростях.

в номинальном рабочем диапазоне обычная функция - почти прямая линия.

и еще - я так понял что через турбинку может идти и газ и жидкарь и смесь? если так - то я вообще не представляю как это можно замерить.

для того чтоб измерения на турбинке были достоверны и линейны нужно чтоб через неё шло что-нить одно, это раз. сопротивление потоку (Kvs) самой турбинки во всём диапазоне измеряемых скоростей должно быть очень малым, это два.

 

и еще вопросик, с которого надо бы вообще начать - расход чего замеряем (вещество)?

На счет запредельности - согласен, пределы измерения от 1:10, для турбин это лихо

Функция вполне нормальная, т.к. это наростание расхода, вначале перепад давления мах, скорость потока следовательно мах, затем перепад снижается, ес-но скорость падает, и наростание скорости снижается, скоростная характеристика зависит от т(тау) - (объем сосуда и инерционность крыльчатки).

 

На счет агрегатного состояния - используется физическое пароотделение на входе систему, т.о. в расходомере однозначно находится жидкая фаза, а т.к. слив идет под давлением насоса, запаровывание в трубопроводе исключено либо очень не значительно. Кстати рабочий агент смесь углеводородных газов.

 

Насчет Kvs - это нереально, т.к. угол атаки лопасти статический, Пи()/6 к потоку... вот еслиб он менялся то диапазон 1:10 мог быть 1:1000000 :)

sensor_ua Спасибо, зарегестрировался, получу доступ, просмотрю, пока запрос оставил ему

 

AGA-7 ....
Не то, там характеристики и отклонения промышленных расходомеров, импортных... разве что графики посмотреть что у буржуев выходит...

 

TED17 ИМХО. без эксперимента не обойтись

sensor_ua Есть несколько проблем...

Согласен и никак без и експеримента и толку будет только постольку...

 

Точность позиционирования крыльчатки известна с точностью Пи()/8. Думаю это не имеет особого значения, пока написал обработку таким образом:

поскольку от позиции лопасти относительно индукционного датчика меняется его частота, замеряю интервал в тактах процессора в режиме остановки, а дальше в рабочем режиме изменение интервала означает импульс. В работе изменение интервала дает ускорение крыльчатки.

 

Необходима книга по расчету турбинных расходомеров...

 

Для всех По решении этого вопроса обязательно выложу всю инфу (формулы и пример проги), потому что вопрос действительно тугой, многим можем пригодиться. Раз это сделали до нас, то сможем и мы :)

 

В тех описании Barton-ов описана методика поверки, снимают 6 точек с характеристики и для расчета кореляционной функции выбираются 2е повторяющиеся. Насколько понял, снимают несколько раз характеристику, выбират пару повторяющихся точек за базис и апроксимируют данные, может даже интерполяцию типа лагранжа применяют, она нормально вписывается в такие функции, чтоб предугадывать значения...

Edited by Alexander Storm

Share this post


Link to post
Share on other sites
На счет запредельности - согласен, пределы измерения от 1:10, для турбин это лихо
не так это и много. газовые расходомеры типа анемометров вполне прилично работают в диапазоне 1:50 и больше. думаю, проблема не в этом, а в несоответствии турбиники расходу.

------------------------------------------

если есть возможность замерить:

стат.давление перед турбинкой(диапазон).

температура жидкаря перед и после турбинки в зависимости от стат.давления.

перепад давлений на турбинке(в зависимости от стат.давления).

 

по этим цифрам можно будет сделать вывод о том, не происходит ли парообразования в самой турбинке. правда для этого нужно иметь зависимость темп.кипения от стат.давления для смеси газов.

также не малое значение имеет линейная скорость крыльчаток - могабыть возникновение кавитации, что сразу же непредсказуемым образом скажется на достоверности измерений.

также можно сделать вывод об уровне переохлаждения жидкаря, возможно он просто недостаточен и перепада на турбинке вполне хватает для вскипания и парообразования.

т.е. я о чем хочу сказать - надо обязательно убедиться, что турбинка не вносит возмущений в физические свойства среды.

 

Kvs турбинки во всём диапазоне скоростей должен быть постоянен. т.е. график log(перепад давлений)/log(расход) д.б. прямой линией типа y=k*x (пример), если это не так - турбинка шибко мала.

 

p.s. если можно, выложите маткадовский файлик с эмпирическими данными по которым строилась эта картинка

Share this post


Link to post
Share on other sites

Поделитесь пожалуйста ссылками, если кто встречал книги в сети:

 

Бобровников Г.Н., Камышев Л.А. Теория и расчет турбинных расходомеров. М.: Изд-во стандартов, 1978. -128с.

 

Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. -Л.: Машиностроение, 1989. -702 с.

 

для LordN

Прикинув для максимальной скорости расхода 0,83л/с... выходит несущественно. Да и температура не особо меняется, греется чуток после насоса, на DS18B20 разница с воздухом до 1,5-2С, если нет утечки, после клапана наверное ниже, но там не мерял, датчик непосредственно после турбины.

 

Файлик выложу для всех, только заполню более менее практические замеры.

 

из расчета старого варианта (конструктив не менялся ж) при минимальном Кт=0,0016 л/имп, для скорости 50л/мин выходит 65 об/с, что высоковато,т.к. используются подшипники трения из фторопласта Ф4К20Мхх, реальная скорость почти вдвое ниже. Но думаю тут самый большой момент в погрешности играет изменение скорости потока который необходимо учесть, т.к. поверка выполняется мерником на 10л, скорость снижения перепада давления (скорости) в нем достаточчно высокая из-за малого объема.

Edited by Alexander Storm

Share this post


Link to post
Share on other sites

Кремлевский сравнительно недавно переиздавался, в двух книжках. Возможно, в магазине найдете (вторая часть точно есть даже в Интернет-магазинах - но там про более "навернутые" принципы измерения).

 

Имхо, если Вы меряете жидкость и играет роль инерционность турбинки - она не подходит просто. Или Вы проливаете 10л из мерника, а потом турбинка в воздухе крутится?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this