Система оптимального проектування крильчастих засобів вимірювання витрат рідин

Національний технічний університет України

“Київський політехнічний інститут”

 

Гришанова Ірина Аркадіївна

 

УДК 681. 121. 42

 

 

05. 11. 01 – Прилади та методи вимірювання механічних величин

 

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

 

Київ – 2002

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України на кафедрі приладобудування.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Коробко Іван Васильович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, проректор, доцент кафедри приладобудування.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Карачун Володимир Володимирович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, завідувач кафедри біотехніки та інженерії кандидат технічних наук, доцент Лесовой Леонід Васильович, Національний університет “Львівська політехніка”, доцент кафедри автоматизації теплових і хімічних процесів.

Провідна установа: Казенне підприємство “Центральне конструкторське бюро “Арсенал” Міністерства промислової політики України, м. Київ.

Захист відбудеться 4 жовтня 2002 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26. 002. 07 при Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, Київ, проспект Перемоги, 37, корп. 1, ауд. 317.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, Київ, проспект Перемоги, 37.

 

 

Актуальність теми. Дефіцит енергетичних ресурсів і неминуче його зростання в майбутньому обумовлюють особливу актуальність проблеми раціонального використання та обліку енергоносіїв, зокрема рідких світлих нафтопродуктів, спиртів, води. До останнього часу цій проблемі не приділялося належної уваги, внаслідок чого зараз ефективність національного енергозбереження знаходиться на одному з останніх місць у світі. Для виправлення такого становища прийнята в дію “Комплексна державна програма енергозбереження України”. Серед найважливіших заходів, намічених в цій програмі, є впровадження в народному господарстві систем обліку та регулювання споживання енергоносіїв. Ефективність систем контролю за спожитими ресурсами суттєво підвищиться при оснащенні їх засобами вимірювання з високими метрологічними характеристиками. Це в повній мірі стосується крильчастих засобів вимірювання витрат рідин (ЗВВР), які знайшли сьогодні широке застосування в побуті і в промисловості, але не відрізняються високими метрологічними показниками, зокрема точністю вимірювань. За свідченнями експертів зниження похибки вимірювань хоча б на 1 , може надати країні багатомільйонний економічний ефект. Отже, поліпшення метрологічних характеристик крильчастих ЗВВР є дуже актуальною задачею.

Спроби її вирішення розглядали такі вчені і дослідники як Бошняк Л. Л., Янбухтін І. Р., Ліхачов О. М., Абдурашитов С. А., Мануков Е. С. та інші, але здебільшого робилися ці спроби традиційним емпіричним шляхом і стосувалися певних конструкцій за певних умов вимірювання.

Саме відсутність єдиного підходу, який передбачав би створення теорії взаємодії потоку з чутливими елементами ЗВВР, відповідного математичного апарату, розробки алгоритмів оптимізації та програмного забезпечення, тобто створення системи проектування крильчастих ЗВВР за заданими критеріями оптимальності і визначили доцільність та актуальність роботи.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Теоретичні та експериментальні дослідження, результати яких покладено в основу дисертаційної роботи, проводилися на кафедрі приладобудування Національного технічного університету України “КПІ” з 1997 року при виконанні держбюджетних науково-дослідних робіт “Розробка та дослідження вимірювальних перетворювачів витрат рідини з різними режимами потоку” (№ держреєстрації 0195U4003145), “Розробка наукових основ проектування і дослідження засобів вимірювання витрат енергоносіїв” (№ держреєстрації 0198U001703), “Розробка високочутливого лічильника витрат рідини” (№ держреєстрації 0100U002327), які спрямовані на виконання Постанови Кабінету Міністрів України № 947 від 27. 11. 1996 “Про програму поетапного оснащення наявного житлового фонду засобами обліку та регулювання споживання води і теплової енергії”, “Закону про енергозбереження” та “Комплексної державної програми енергозбереження України”. В двох останніх з числа зазначених науково-дослідних робіт дисертантка виступала в ролі відповідального виконавця.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка системи оптимального проектування крильчастих засобів вимірювання витрат рідин, яка необхідна для дослідження роботи крильчастих витратомірів і лічильників за різних умов та пошуку оптимальних конструкцій зазначених приладів, завдяки яким можна забезпечити високі метрологічні показники у всьому діапазоні вимірювання.

Для реалізації цієї мети у дисертаційній роботі вирішено такі науково-технічні задачі:

проведено аналіз стану і виявлено тенденції розвитку методів вимірювання витрат рідин; оцінено можливості використання швидкісного методу для створення ЗВВР з високими метрологічними характеристиками;

розроблено математичну модель крильчастих ЗВВР;

проведено математичне моделювання роботи ЗВВР в усталеному і неусталеному режимах з метою оцінки можливостей швидкісного методу при його реалізації на конкретному дослідному зразку витратоміра-лічильника;

проаналізовано метрологічні характеристики крильчастих ЗВВР на предмет їх поліпшення;

на основі обраної стратегії методів оптимізаційного дослідження розроблено комплексний алгоритм оптимізації крильчастих ЗВВР;

розроблено програмне забезпечення, необхідне для реалізації алгоритмів математичного моделювання і комплексного алгоритму оптимізації;

проведено аналіз результатів експериментальних досліджень крильчастих ЗВВР, один з яких створено за рекомендаціями, отриманими після проведення оптимізації, для підтвердження правильності обраних принципів оптимального проектування крильчастих витратомірів і лічильників.

Об’єктом дослідження є теорія проектування крильчастих ЗВВР.

Предметом дослідження є процес створення системи оптимального проектування крильчастих ЗВВР.

Методи дослідження. Для вирішення поставлених