+3 8(066) 185-39-18
fПредмет:
Тип роботи:
Автореферат
К-сть сторінок:
33
Мова:
Українська
радіусом крильчатки, висота лопатей, радіальний зазор в корпусі, а також кінематичний коефіцієнт в’язкості потоку. Вплив останнього параметра на роботу ЗВВР є дуже цікавим. При його збільшенні (в межах, заданих технічними умовами) буде зростати кожен з моментів рідинного опору за різних режимів потоку, але не так інтенсивно, як буде змінюватися величина рухаючого моменту на крильчатці. Справа в тому, що рухаючий момент згідно з формулою (5) залежить від площі каналу обтікання лопаті , яка, в свою чергу, змінюється при зміні величини пограничних шарів * на стінках корпуса за різних режимів течії. Оскільки * 0. 5 при ламінарній течії і * 0. 2 при турблентній течії, то зрозуміло, що за будь-якого режиму із зростанням коефіцієнта кінематичної в’язкості збільшуватиметься товщина пограничного шару на стінках і відповідно зменшуватиметься площа каналу обтікання лопаті. Останній факт призводить до збільшення швидкості потоку U, рухаючого моменту Мрух, а отже і до збільшення кутової швидкості обертання крильчатки .
Цінність представлених результатів математичного моделювання полягає в тому, що вони дають основу для створення системи оптимального проектування крильчастих засобів вимірювання витрат рідин.
У розділі 4 зроблено аналіз конструкцій крильчастих засобів вимірювання витрат рідин і дані рекомендації щодо вибору матеріалів та конструктивного виконання їх окремих вузлів та деталей. Але аналіз конструкцій ЗВВР не можна вважати повним без чисельного визначення параметрів їх ВПВ, яке виконується для конкретних умов вимірювання завдяки рішенню задачі оптимізації, що лежить в основі системи оптимального проектування засобів вимірювання витрат рідин [6, 15].
Незалежно від призначення ЗВВР та умов його роботи найбільш важливими є такі критерії оптимізації як мінімальні відносна похибка та ступінь нелінійності градуювальної характеристики. Що стосується першого критерію, то задача оптимізації – отримання мінімальної за абсолютною величиною відносної похибки на всьому діапазоні вимірювання
, (14)
або середньоінтегральної відносної похибки, яка знаходиться з урахуванням значущості частинних її складових, характеризується ваговими коефіцієнтами і визначається за формулою
, (15)
де і – значення кутової швидкості обертання крильчатки в і-й точці діапазону вимірювання (Qi) ; – “ідеальна” кутова швидкість обертання крильчатки в і-й точці діапазону вимірювання (Qi) ; – початкові значення проектних параметрів; рі – ваговий коефіцієнт для і-ї витрати, .
Наступний критерій – мінімальна нелінійність градуювальної характеристики ЗВВР, – також оцінюється в статичному режимі на основі математичної моделі. Причому завдяки останній маємо залежність, що пов’язує нелінійність характеристики з геометричними параметрами крильчатки, витратою, а також густиною і в’язкістю вимірюваної рідини:
. (16)
Проведений аналіз математичної моделі показав, що серед конструктивних параметрів крильчастих ЗВВР найбільш важливими з точки зору знаходження їх оптимальних значень за будь-якого критерію оптимізації є зовнішній радіус крильчатки rкр; кількість лопатей k; відносний радіус втулки rвт=f (rкр) ; радіальний зазор в корпусі, де обертається крильчатка, ’; торцевий зазор в корпусі, де обертається крильчатка, ; висота лопаті Н; кут відхилення вісі патрубка від горизонтальної вісі ВПВ 2, довжина вхідного патрубка L.
Внаслідок проведеного огляду і аналізу оптимізаційних методів для даного випадку було вирішено зупинитися саме на стратегії методів прямого пошуку, оскільки вони не потребують регулярності і неперервності цільової функції і існування похідних. Це є дуже важливим для поставлених задач, тому що цільова функція при оптимізації за будь-яким з зазначених критеріїв, терпить розрив при переході з одного режиму течії на інший. Оптимізаційний аналіз конструктивних параметрів ЗВВР проводився за розробленим комплексним алгоритмом.
Так, для лічильників або витратомірів з Ду 15, працюючих на воді, після оптимізації нелінійність знизилася з 3, 7% до 0, 6%. При оптимізації за середньоінтегральною відносною похибкою результат знизився з н=4, 55% до н=0, 45%, при оптимізації за відносною похибкою у всьому діапазоні вимірювання отримано результат, який не перевищує 0, 96%, тоді як до оптимізації максимальна похибка в цьому діапазоні досягала 5, 32%. Ефективність результатів оптимізації за найменшою відносною похибкою перевірена на експериментальному зразку.
У розділі 5 наведено результати досліджень п’яти різних за конструкцією зразків крильчастих водолічильників, які проводилися з метою оцінки адекватності отриманої математичної моделі реальним приладам; аналізу реальних похибок ЗВВР; визначення впливу на метрологічні характеристики ЗВВР певних факторів: температури вимірюваної рідини, неточності виконання геометричних розмірів, неправильного монтажу в трубопровідній мережі, який веде за собою перекоси при встановленні приладу; визначення сумарної похибки ЗВВР.
Один лічильник було виконано згідно з рекомендаціями щодо прийняття розмірів його ВПВ, отриманими після проведення оптимізації за критерієм мінімізації відносної похибки. Інші типові лічильники обиралися за принципом варіації одного або декількох параметрів для отримання аналізу впливу процесу взаємодії тангенціальної турбінки з потоком рідини на метрологічні характеристики приладу в цілому. Аналіз похибок досліджуваних приладів показав наступне:
Найбільший вклад в сумарну відносну інструментальну похибку вносить відносна похибка від неточності виконання такого конструктивного параметра, як максимальний радіус крильчатки. Мінімальне значення інструментальної похибки (0, 8710-4%) має ЗВВР, параметри якого отримані в результаті проведення оптимізаційних досліджень.
Аналіз методичних похибок показує, що їх значення для ЗВВР за абсолютною величиною не перевищує 0, 2510-3%, а для оптимальної конструкції становить 0, 1710-3 %.
Аналіз температурних похибок свідчить, що їх значення