易汽化介质计量过程机理及优化控制研究

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1、工程硕士学位论文易汽化介质计量过程机理与计量特性研究及优化控制研究作者姓名占树言工程领域机械工程校内指导教师刘亚俊副教授校外指导教师朱旭教授级高工所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年1月TheStudyonMechanismandOptimizationControlofMeteringProcessforVolatileLiquidADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhanShuyanSupervisor：Asso.Prof.LiuYajunSouthCh

2、inaUniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要汽油等易汽化介质具有高饱和蒸汽压力与低粘度特性，使得其加注过程极易挥发汽化，产生泄漏和气蚀，导致计量系统的压力波动，进而降低管道流量的稳定性，对计量精度造成严重影响。本文在深入了解易汽化介质物理特性以及上述问题的基础上，分别对易汽化介质计量系统常用的活塞式容积流量计和超声流量计的计量过程机理进行了深入研究，并提出了相应优化控制方案，其主要内容归纳如下：首先，以易汽化介质计量系统常用的往复活塞式容积流量计为研究对象，通过理论和实验相结合的方法分别对计量误差特

3、性和压力损失特性进行了研究；随后，建立了活塞环-缸套的偏心圆环内泄漏模型，从理论上探究了影响内泄漏的主要因素；之后，针对内泄漏间隙结构的优化，提出了一种在活塞环上面开设环形均压槽的优化方法，而针对内泄漏间隙值的优化，基于流体动压润滑理论，建立了内泄漏间隙润滑模型，并根据数值计算结果给出了计量介质分别为汽油和柴油时的理论间隙设计值。其次，基于时差法超声计量技术，针对易汽化介质计量系统管道内径较小而不能在同一截面上安装多个计量声道的情况，设计了三个U型计量单元串联的超声计量方案，并且基于自学习加权的最小二乘多传感器数据融合的累积流量计算方法，

4、推导出了三声道超声波流量计的流量计算公式；随后，利用数值模拟的方法对流量计管道内部流动特性以及二次流现象进行了分析；之后，搭建了超声流量计计量测试平台，分别对计量误差特性和可靠性进行了研究。然后，针对加注流量过大会引发严重的气蚀现象以及加注流量过小会降低泵送效率的问题，基于一种流量控制阀的原理和变频加注技术，提出了一种流量区间的动态反馈控制方案。最后，基于滑动离散傅里叶变换（DFT），提出了一种高精度的超声传播时间估计方法，以较低的采样频率就能获得很高的传播时间差估计精度，不仅可以提高超声计量精度，而且计算量少，方便后端信号处理。关键词：

5、易汽化介质；活塞式容积流量计；超声流量计；计量过程机理；优化控制IAbstractThehighsaturatedvaporpressureandlowviscositycharacteristicsofgasolineandothereasilyvaporizedmediummakethefillingprocessextremelyvolatileandvaporizable,whichresultsinleakageandcavitation,leadstopressurefluctuationsinthemeasurementsy

6、stem,therebyreducesthestabilityofthepipelineflowandcausesseriousmeasurementaccuracyinfluences.Inthispaper,basedonthedeepunderstandingofthephysicalcharacteristicsoftheeasilyvaporizedmediumandtheaboveproblems,themechanismofthemeteringprocessofthepiston-typepositivedisplacem

7、entflowmeterandtheultrasonicflowmeter,whicharecommonlyusedinthevaporizationmediameasurementsystem,respectively,isstudiedindepthandthecorrespondingoptimizationcontrolscheme.Themaincontentsaresummarizedasfollows:Firstofall,takingthereciprocatingpistonpositivedisplacementflo

8、wmeterastheresearchobject,whichiscommonlyusedinthemeasurementsystemofeasyvaporizedmedium,themeas