Введение к работе
Актуальность работы. Современная промышленность производит потребляет обширную номенклатуру жидкостей и газов, обладающих шши разнообразными свойствами. Одним из основных параметров, ірактеризующих качество сырья, промедугочных и конечных продук-)В, а также ход технологических процессов, является плотность. >этому исследование и разработка приборов, предназначенных для шрернвного автоматического контроля плотности газа в промыш-шных условиях, относится к числу важнейших направлений анали-іческого приборостроения. Решение проблем энерго- и ресурсосбе-іжения также требует создания средств автоматического измерения югности, используемьк с целью организации учета количества раз-їчннх веществ и продуктов (в первую очередь, природного газа) единицах массы.
Опыт зарубежного приборостроения свидетельствует о перспек-шности применения для контроля плотности газов в промышленных зловиях приборов, основанных на вибрашокно-частотном методе из-зрения. По сравнению с плотномерами других типов, они обладают злее высокими метрологическими и эксплуатационными характерис-яками. Однако, до настоящего времени плотномеры газа в нашей гране серийно не выпускаются, а теоретическая разработка и обо-яование вибрационных датчиков плотности практически отсутству-г, что ставит задачу проведения научных исследований в данной Зласти в ряд первоочередных.
Цель работы. Теоретическое и экспериментальное исследование ибрашонного датчика плотности (ВДП) газа и создание на его ос-ове конструкции ВДП, предназначенного для автоматического конт-оля плотности з промышленных условиях.
Задачи работы. Для достижения поставленной пели потребова-ось решить следующие задачи:
-
Разработать конструкцию колебательной системы ВДП, об-адаюшую высокой чувствительностью к плотности контролируемого аза и высокой добротностью.
-
Разработать математическую модель процесса колебаний еханического резонатора ВДП в измеряемом газе и получить урав-ение градуировочной характеристики прибора.
-
Исследовать влияние различных факторов, в первую оче-едь, температуры и скорости распространения звука в контроли-
руеыой среде, на выходной сигнал ВДІ и разработать методы авто матическоЁ компенсации возникающих дополнительных погрешностей измерения плотности.
4. Создать методику рационального выбора основных конструктивных параметров ВДП газа.
Научная новизна. На основании общего подхода к созданию высокодобротного чувствительного элемента ВДП, заключающегося в закреплении механического резонатора в центре масс колебател ной системи, произведен синтез оптимальной конструкции ВДП газ обладающей также высокой чувствительностью к контролируемому п раметру. Конструкция датчика защищена авторским свидетельством
Разработана математическая модель колебательного движения цилиндрического резонатора в контролируемом газе и на ее осної получены уравнения градуировочной характеристики и чувствитель ности ВДП. Произведена экспериментальная проверка адекватности математической модели.
Осуществлен анализ влияния неинформативных параметров кої третируемой среды (температуры, скорости распространения звука и т.д.) на период колебаний резонатора. Разработаны способы компенсации дополнительных погрешностей измерения плотности, обусловленных действием этих факторов, а также методика калибровки ВДЛ газа.
Разработана методика расчета и рационального выбора осної ных конструктивных параметров ВДП газа.
На основании проведенных теоретических и экспериментальнь исследовании создан новый ВДП газа с цилиндрическим резонаторе закрепленным в центре масс колебательно": системы.
Практическая ценность. Результаты исследований, изложеннь в диссертационной работе, могут быть использованы при разрабої и проектировании серійних образцов ЗЛІ газа.
Предложенная конструкция ЗЛИ с цилиндрическим резонатороь позволяет обеспечить высокие эксплуатационные и метрологически характеристики плотномеров в самых неблагоприятных производсті ных условиях.
Реализация в промышленности. Результаты диссертационной і боты к разработанный экспериментальны;! образец вибрационного датчика плотности газа использованы в НШГГеплоприборе (г.Москз в качестве основы разработки промышленного образца плотномера
з, работающего в комплекте с турбинным расходомером.
Основные положения диссертационной работы использованы в ШЛМАШе (г.Сергиев Посад) при создании экспериментального об-ца ВДЕТ широких фракций легких углеводородов (ШФЛУ), входяще-в состав испытательного стенда для проведения говерки систем зрения массового расхода ШФЛУ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы угадывались и обсуждались на П Всесоюзной научно-технической $ереншга молодых ученых и специалистов с международным учас-л "Контроль, управление и автоматизация в современном произ-зтве" (г.Минск, I9SO г.), И Всесоюзном совещании молодых уче-и специалистов "Датчики и преобразователи информации систем зрения, контроля и управления" (іУрзуф, 1990 г.), Всесоюзном шо-практическом сешнаре "Автоматизация технологических про-:об в химической промышленности" (г.Челябинск, 1990 г.), а не на научно-технической конференции преподавателей и сотруд-5В МИХМа (г.Москва, 1991 г.).
Публикации. Основные результаты теоретических и экспериментах исследований изложены з 7 публикациях, включая положи->ное решение о выдаче 'авторского свидетельства.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, )Дов и списка литературы, изложенных на 162 страницах машино-[ого текста, иллюстрируется 32 рисункам, содержит П таолин приложений. Список литературы включает 89 работ отечествен-и зарубежных авторов.
Научным консультантом работы является к.т.н., доцент кафед-Техническая кибернетика" Ярославского политехнического инс-та ШОВ К).П.
