孔板流量测量装置异变流场在线诊断与修正

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1、＠矣《乂遂ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第—所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９６－＜１ｍ博±学位论文ＮＩ■■細咖祖ＩＩ—｜—级学科控制科学与工程；学科专业；检测技术与自动化装置作者姓名：圣耸至指导教师；张ミ寿教授天津大学研究生院２０１５年５月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加１＾标注和致谢么处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位

2、或证一书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＾文学位论文作者签名签字日期：年月日；Ｔ７学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关化留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行枪索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编供查阅和借阅。同意学校向国家有关部ｎ或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名＾导师签名：签字日期：之。作年ｒ月

3、＞０签字日期；年月曰７為你种孔板流量测量装置异变流场在线诊断与修正OnlineDiagnosisandCorrectionofOrificePlateFlowMeasurementDeviceBasedonFlowFieldDistortion一级学科控制科学与工程学科专业：检测技术与自动化装置研究生：李红文指导教师：张涛教授天津大学电气与自动化工程学院二零一五年五月摘要孔板流量测量装置在工业生产中应用非常广泛，然而在实际使用中，常常发生入口直角边缘磨损和上游淤积这两种典型的故障工况，造成流出系数改变，令测量值不准确。为解决这

4、一实际问题，本文完成了孔板故障在线诊断与修正工作。因故障工况与正常工况相比较，流场发生了异变。首先对孔板Fluent仿真模型的建立方法，Gambit网格划分与优化方案，进行了研究。然后，对孔板下游流场的后台阶旋涡进行了定量分析，确定回流区具有稳定性，并得出相关的计算数据。通过Fluent仿真与实流实验相结合的研究方法，定义了差压比值因子，指出了诊断测压点的意义，提出了“异变流场差压诊断法”，对孔板正常工况的流场、两种常见故障工况的异变流场，进行了旋涡稳定性研究、诊断测压点位置选取，差压比值因子的稳定性、分辨率和变化趋势的研究。从而在

5、线地用差压比值因子来判断故障的种类，计算故障程度以及修正流量测量值。通过旋涡稳定性的分析，给出了不同β值的孔板诊断测压点优化选取的要求，对诊断算法进行了实流实验验证，算法的精确度在1.0%之内。在孔板的流体测量中，为了使含有固相颗粒工况，也包括气固两相流的孔板测量，为更准确地避免颗粒物沉降淤积，对通用多相流DPM模型进行了优化研究，指出通用模型改进优化的四项措施，即从气相速度入口模型，颗粒阻力模型，颗粒壁面碰撞模型，颗粒所受各个力的合理取舍四个方面进行优化。通过调用Fluent宏命令并编制相关程序，导入自定义UDF功能模块，嵌入到F

6、luent仿真中实现改进与优化。实验已经验证优化DPM模型的准确性明显优于通用DPM模型，仿真模拟与实流实验的对比，多方面证明优化是成功的。模型优化的方法具有通用性，优化策略也适用于液固两相流工况。通过仿真计算，探讨了几种孔板结构改进的措施，通过对几种具有圆弧形和斜坡形过渡区的孔板的仿真比较研究，得出改进后的孔板的流出系数有所提高，降低了压力损失，并且在改进后，发生磨损、淤积等故障的可能性降低了。关键词：异变流场故障在线诊断差压比值因子诊断测压点孔板入口磨损孔板上游淤积后台阶流动ABSTRACTOrificeplateflowmea

7、surementdeviceiswidelyusedinindustrialproduction,buttwokindsoffailuresconditionoftenoccursinactualuse,theyareinletsquareedgebluntnessanddepositioninupstream,Theycausetheorificedischargecoefficientchange,makethemeasurementvaluesinaccurate.Tosolvetheproblems,thispapercom

8、pletedtheorificeonlinefaultdiagnosisandcorrectionwork.Theflowfieldchangeswhenthefaultconditioncomparedwiththenormal.S