Имитационные испытания расходомеров сточных вод для целлюлознсьбумажной промышленности

Входным эталонным сигналом для стенда является электрический сигнал с выхода образцового расходомера на заданном расходе, предварительно записанный на проливной установке и воспроизведенный с помощью ноутбука. При наличии цепи обратной связи в процессе работы стенда на мембранах обоих камер создаются одинаковые механические колебания, параметры которых определяются эталонным сигналом. В обеих камерах на срезах КОС создаются знакопеременные перепады давления, возникают знакопеременные перетоки технологической жидкости через чувствительные элементы образцового и поверяемого расходомера. Таким образом, при одинаковой геометрии камер стенда в них протекают одинаковые гидродинамические явления. Это позволяет считать, что подавая сигналы, предварительно записанные на реальной проливной установке для различных поверяемых расходов, мы будем имитировать на стенде работу расходомера в условиях различных расходов.

В процессе поверки электронные блоки образцового и поверяемого расходомеров формируют определенное число импульсов, пропорциональное некоторому имитационному объему жидкости, прошедшему через приборы. Это количество фиксируется соответствующими счетчиками импульсов. Сравнивая показания счетчиков импульсов образцового и поверяемого расходомеров, можно судить о погрешности измерения на данном поверочном расходе.

Для оптимизации конструктивных и метрологических параметров установки, а также с целью исследования погрешности воспроизведения расхода на имитационном стенде авторы статьи разработали математическую модель стенда в пакете Simulink программы Matlab.

Для того чтобы описать движение жидкости в герметичных камерах, нужно рассмотреть протекание жидкости через К8С расходомера. Используя метод контрольного объема [2], получим уравнение для средней скорости движения жидкости в КОС:

В стенд включен линейный электромагнитный привод, создающий силу которая будет действовать на мембрану камеры.

Для имитационной модели блока электропривода инерционные свойства катушки привода можно задать в виде передаточной функции первого порядка

Под действием движущейся суспензии в КОС на чувствительный элемент ППВК (гибкий электрод) действует сила, приложенная к его центру площади, которая совпадает с центром масс (для плоского электрода).

В связи с изложенными теоретическими предпосылками, учитывая выражения (1) — (5), разработана имитационная модель стенда в среде Simulink (рис. 2).

Стенд состоит из подсистем и блоков:

KameraLINEARIZE 1 и Kamera LINEARIZE 2 - подсистема, моделирующая камеры стенда согласно уравнению (5);

Flowmetr 1 и Flowmetr_2 — подсистема, решающая одновременно дифференциальные уравнения движения электрода ППВК под действием набегающего потока в КОС и электронного блока, который преобразует отклонение электрода в электрический сигнал;

ЕМР — блок, моделирующий электромагнитный привод стенда в соответствие с выражениями (3);

PID — регулятор цепи обратной связи с устройством сравнения сигналов;

Transport Delay — блок, необходимый для устранения фазового сдвига между входным и выходным сигналами при их вычитании;

Error_% — дисплей, индицирующий динамическую ошибку воспроизведения эталонного сигнала с помощью блока RMS.

Исследование модели стенда проводилось с эталонными сигналами, соответствующими диапазону реальных скоростей жидкости в трубопроводе от 0,1 до 4 м/с (от минимального до номинального). Выяснилось, что стенд воспроизводит эталонный сигнал со всеми его особенностями с высокой точностью. Пример осциллограммы входного и выходного сигналов приведен на рис. 3.

Другие статьи по экологии

Озеленение городского парка культуры и отдыха города г. Липецка
1Урбоэкология – (от лат. urbanus – городской), новое направление в экологии, область знания, объектом исследования которой являются человек в урбанизированной среде, человеческие поселения в ...

Экотропа в Воронцовском парке г. Москвы
Актуальность. Под экологической тропой понимают экскурсионный пешеходный маршрут, разработанный для ознакомления с ценными особенностями местного ландшафта, учитывающий задачи экологического ...

Особенности взаимодействия общества и природы
Хорошо известен афоризм "труд создал самого человека". Но что такое труд, как не постоянное взаимодействие человека с объектами природы в их естественном или преобразованном состоя ...