智能天然氣能量計(jì)量儀表的研究與設(shè)計(jì)

【摘要】：天然氣是一種多組分的混合氣態(tài)燃料,相較煤炭和石油等傳統(tǒng)能源,有使用安全、熱值高、清潔等優(yōu)勢。目前我國天然氣計(jì)量的方式是體積計(jì)量,但是天然氣的使用價(jià)值在于其能量值,天然氣的能量與其組分密切相關(guān),不同的氣源產(chǎn)地,不同的時(shí)間段產(chǎn)出的天然氣的組分都不盡相同,導(dǎo)致其能量值差異較大,所以能量計(jì)量是天然氣計(jì)量的趨勢。針對此問題,本文設(shè)計(jì)了一種天然氣能量計(jì)量儀表,主要研究工作如下：首先,分析和比較國內(nèi)外對于天然氣的計(jì)量方式,提出了一種間接測量天然氣能量的方案,該方案采用渦輪流量傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器計(jì)量天然氣標(biāo)況流量,通過485通訊獲得天然氣的熱值,從而計(jì)算出天然氣的能量。其次,設(shè)計(jì)具有分支的儀表結(jié)構(gòu),使用F LUENT軟件對分支中影響分流比的幾個(gè)重要參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬,研究分流比、流量大小與機(jī)械結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,確定了合理的結(jié)構(gòu)。然后設(shè)計(jì)能量計(jì)量儀表的積算儀,設(shè)計(jì)分為硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件電路包括流量信號采集、溫度壓力信號采集、液晶顯示、按鍵、通訊接口等電路；軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方案,根據(jù)功能將軟件劃分成流量檢測、溫度壓力檢測、能量測量、通訊和按鍵等子程序。論文最后對樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,包括溫度實(shí)驗(yàn)、壓力實(shí)驗(yàn)、流量實(shí)驗(yàn)和分流比實(shí)驗(yàn)的研究。溫度實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明測量誤差小于0.2℃。通過對壓力傳感器的實(shí)驗(yàn)研究,獲得了壓力測量的溫度補(bǔ)償公式,使壓力測量的誤差小于0.5%。通過在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上的實(shí)驗(yàn)表明,標(biāo)準(zhǔn)體積流量測量誤差小于0.7%。最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對能量測量進(jìn)行了不確定度分析。 【關(guān)鍵詞】：分流比 能量計(jì)量 在線校準(zhǔn) 流體仿真 溫度補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE978
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• abstract7-15
• 1 緒論15-24
• 1.1 課題研究背景和意義15-17
• 1.2 天然氣能量計(jì)量方法和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀17-22
• 1.2.1 天然氣能量計(jì)量原理和方法17-19
• 1.2.2 天然氣計(jì)量國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀19-20
• 1.2.3 在線校準(zhǔn)方法國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀20-22
• 1.3 課題研究目的和內(nèi)容22-24
• 2 天然氣能量計(jì)量儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬24-34
• 2.1 儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24-25
• 2.2 儀表分流比影響因素分析25
• 2.3 儀表結(jié)構(gòu)建模與仿真25-27
• 2.3.1 網(wǎng)格的生成26
• 2.3.2 FLUENT參數(shù)的設(shè)置26-27
• 2.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析27-33
• 2.4.1 分流比公式的選擇27-28
• 2.4.2 不同參數(shù)下分流比與流量的關(guān)系28-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 3 硬件電路設(shè)計(jì)34-40
• 3.1 整體電路設(shè)計(jì)34
• 3.2 流量檢測34-35
• 3.3 溫度壓力檢測電路35-36
• 3.4 液晶顯示電路36-37
• 3.5 日歷時(shí)鐘電路37
• 3.6 按鍵電路37-38
• 3.7 通訊模塊38-39
• 3.8 外部存儲電路39
• 3.9 本章小結(jié)39-40
• 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)40-46
• 4.1 軟件主程序流程40-41
• 4.2 中斷服務(wù)程序41
• 4.3 流量檢測子程序41-42
• 4.4 能量計(jì)算子程序42
• 4.5 溫度壓力檢測子程序42-43
• 4.6 鍵盤子程序43-44
• 4.7 通訊子程序44-45
• 4.8 本章小結(jié)45-46
• 5 實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)據(jù)分析46-59
• 5.1 溫度傳感器實(shí)驗(yàn)46-47
• 5.2 壓力傳感器的溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)47-49
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹47-48
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)方案介紹和數(shù)據(jù)分析48-49
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證49
• 5.3 流量實(shí)驗(yàn)49-51
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)平臺介紹49
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)方案介紹和數(shù)據(jù)分析49-51
• 5.4 分流比實(shí)驗(yàn)51-55
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)平臺介紹51-52
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)方案介紹和誤差分析52-55
• 5.5 不確定度分析55-58
• 5.5.1 不確定度的分類和評定方法55-56
• 5.5.2 儀表的不確定度評定56-58
• 5.6 本章小結(jié)58-59
• 6 全文總結(jié)及展望59-61
• 6.1 全文總結(jié)59
• 6.2 展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 附錄A 天然氣能量儀表實(shí)物圖64-65
• 附錄B 高低溫下壓力傳感器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格65-70
• 作者簡介70

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