非滿管電磁流量計的研究與設計.pdf

1、在許多過程控制相關的領域中，針對流量、流速及液位的測量是必不可少的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)流量計在非滿管和多相流情況下，測量誤差較大，甚至無法使用。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)智能化、信息化的發(fā)展要求，尤其在石油、化工、污水處理等行業(yè)，非滿管和多相流的測量需求普遍存在，近年來相關研究逐漸成為流量計領域的熱點問題。
　　本論文基于電容層析成像技術，針對流量實時測量的需求進行簡化和改進，提出了一種新型的電容式非滿管電磁流量計，該流量計可以對絕緣管道內(nèi)流體液位進行實

2、時高精度測量，并結(jié)合電磁流量計所測流速信息，得到非滿管狀態(tài)下的流量值。首先，針對所提出的新型流量計的傳感系統(tǒng)進行設計，包括流速傳感器設計和液位傳感器設計。根據(jù)電容層析成像技術進行改進，在絕緣管道外壁和管道屏蔽罩之間均勻鋪設6個參數(shù)相同的電容極板，構(gòu)成3組不同對稱結(jié)構(gòu)的液位測量電容傳感器；為實現(xiàn)對微小電容的測量，對比分析不同的測量方法，搭建了基于PCap01集成芯片的數(shù)據(jù)采集和信號處理系統(tǒng)。其次，由于電容極板的特殊對稱結(jié)構(gòu)，在研究兩電容極

3、板間容值和流體液位之間的數(shù)學關系基礎上，建立液位測量傳感系統(tǒng)的數(shù)學模型，并對所建立的模型進行數(shù)學仿真，得到了隨著液位變化3組電容變化趨勢和規(guī)律。隨后，進行非滿管電磁流量計測量系統(tǒng)的軟硬件設計，包括微小電容數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、流速測量系統(tǒng)等，完成了新型電容式非滿管電磁流量計系統(tǒng)樣機。
　　最后，采用上述樣機進行實驗測試，得到了各種不同液位下3組傳感器的電容-液位關系曲線，并與理論仿真結(jié)果進行對比，結(jié)果表明理論計算結(jié)果與實測結(jié)果在趨勢和規(guī)律