复合式质量流量计的研究.pdf

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1、复合式质量流量计的研究高永锋，等复合式质量流量计的研究ResearchoftheCompoundMassFlowMeter高采镑匾(华中科技大学控制科学与工程系，湖北武汉430074)摘要：针对纸浆液固两相流质量流量和浓度测量过程中存在的问题，研究开发了一种复合式质量流量计。该流量计一方面采用DSP和频域相关算法实时、高精度地获取体积流量信号；另一方面采用静刀式浓度变送器获取浓度信号，并通过C8051F005单片机间接得到纸浆质量流量。试验表明，该流量计能够同时输出体积流量、浓度和质量流量信号，在纸浆两相流测量领域具有良好的应用前景。关键词：纸浆液固两相流DSP频域相关质量流量中图

2、分类号：TP216+．1文献标志码：AAbstract：Aimingattheproblemsofthelnassflowandconcentrationofpulpliquid—solidtwo-phaseflowmeasuring，acompoundma$sflowmeterisresearchedanddeveloped．Oneside。DSPandcorrelationalgorithmoffrequencydomainareadoptedtoobtainthevolumetricflowsignalsaccuratelyinrealtime；ontheotherhand，

3、thestaticbladeconsistencytransmitterisusedtogettheconcentrationsignals，andpulpmassflowiscalc,,latedindirecdybyC8051F005MCU．Tileexperimentalresultsshowthatthisttowmeterispowerfulinfuncti6nsofoutputfingvolumetricflow，concentration，andⅡlassflowsignalssimultaneouslyandfeaturesgoodprospectinthefiel

4、dofmeasurementforpulptwo—phaseflow．Keywords：PulpLiquid—solidtwo—phaseflowDSPFrequencydomaincorrelationMassflow0引言随着自动化技术的不断发展和对工业产品要求的提高，人们对质量流量的关注度越来越高。科里奥利质量流量计是近年来发展较快的一种直接式质量流量计，它在液相流体质量流量测量方面以其高准确度、高重复性和高稳定性得到了广泛的应用¨’2。，但在多相流测量中还存在测量不稳定、精度容易受多相流浓度的影响等诸多问题。多相流体中各分相的质量流量是多相流测量的关键参数。以纸浆液固两相流

5、为例，在造纸工业中，纸浆浓度和固相纸纤维质量流量实时精确的测量对制作高质量的纸张具有十分重要的意义∞o。针对上述工业需求，开发了一种复合式质量流量计。该流量计由纸浆体积流量测量、浓度测量和质量流量运算这三大模块构成，属于间接式质量流量计，但三大模块集中在一个仪表中，安装使用方便，且测量精度可靠。1质量流量测量原理纸浆体积流量的测量基于相关测量原理㈤，在管道上相距￡处安装两路结构完全相同的光纤传感器，修改稿收到日期：201l—09—29。第一作者高永锋(1986一)，男，现为华中科技大学检测技术与自动化装置专业在读硕士研究生；主-要sk事检测技术与智能仪表方面的研究。用来采集管道中与

6、被测流体相关的随机流动噪声信号，并通过信号调理得到戈(t)和Y(t)两路信号。根据相关理论，将这两路信号作互相关运算，得到互相关函数R，．(下)的图形，其计算公式如式(1)所示：1rrR。，(r)=!im专fY(￡)戈(≠一_r)dt(1)⋯』d0式中：)，(t)和戈(t—r)为传感器采集到的两路信号；丁为不同的延时值，s；T为积分时间，S。在理想流动状态下，假设流体为“凝固”流动模型。对两相流而言，即假设流体在流动中离散相的尺寸分布和空间分布状况保持不变，该图形的峰值所对应的时问位移7-。可看作是流体流过距离为三的上下游传感器所用的时间，因此被测流体的平均流速可表示为：口。。=L

7、／下o(2)式中：w。。为流体平均流速，m／s；L为上下游传感器之问的距离，Ⅱ·；丁。为互相关函数峰值时问，s。因此，被测流体的体积流量Q。可表示为：Q，=kv。。A(3)式中：4为管道横截面积，m2；k为相关流量计的仪表系数，它与传感器的几何尺寸、流体速度分布廓形等因素有关，一般需要通过试验进行标定。一般来说，“凝固”流动模型的假设在实际流动系统中是不可能满足的，在相关流量测量系统中，如果上76PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVoL3