差压式双锥流量计研究及实验分析

针对孔板等传统差压式流量计中节流件对流体压力损失大、小流量测量误差大等问题,研究采用压力损失小的双锥节流件,并结合MSP430智能控制器设计制作了DN50双锥流量计样机。以水为介质采用标准表法对双锥流量计进行了实流标定及测试,测试过程包括相对示值误差分析、重复性分析、线性度分析和不确定度评定。结果表明,双锥流量计在0.5~4.0 m/s范围的测量误差在0.6%以内,同标准孔板和标准喷嘴相比具有较高的测量精度。

双锥流量计气液两相流流量测量模型研究

气液两相流广泛存在于化工、动力、炼油、油气开采与输送等领域,其参数的传感与测量是工业系统中难以回避的一个难题。提出一种双锥结构的新型差压式流量测量方法,设计并加工了直径比分别为0.5、0.6、0.7、0.8和0.9的双锥流量计,分析了不同直径比双锥流量计对单相介质的测量特性。以空气和水为介质,开展了水平管气液两相流流量测量实验研究。通过分析准气相流量比与Lockhart-Martinelli常数的关系,基于分相流理论建立了适合双锥流量计的两相流流量测量模型。实验结果表明,在不同直径比下准气相流量比与Lockhart-Martinelli常数均具有优良的线性关系,流量测量模型对气液两相流总流量测量的误差可在6%以内。

电控线性转板式气体流量调节阀结构设计与实验

提出了一种电控线性转板式流量调节阀(阀门通径DN50),阀芯开口采用专门设计的形状以实现开度与流量的线性关系,驱动系统采用减速步进电机以保证阀门开度的精度和重复性。采用面积割补法推导了阀芯曲线方程,设计了特殊的平面旋转密封结构,并采用数值模拟和实验验证相结合的方法进行了验证。理论计算和实验结果均表明设计的阀门线性相关系数大于0.99,不同开度的重复性实验表明,不同开度流量重复性优于0.26%,验证了该结构阀门的性能。

多传感器pVTt法气体流量标准装置测温方案研究

p VTt法气体流量标准装置是我国气体流量计量的原级标准之一,其计量准确度不仅受温度传感器性能影响,与测温点的布置方案也有明显关系。本文研究的p VTt法装置,标准容器的容积为26 m3,工作原理为常压进气法。标准容器内安装有搅拌风机和导流风道,以减少温度场稳定时间并提高温度场均匀程度。装置采用35个精密铂电阻作为温度采集元件,将各测温点数据的算术平均值视作测量的平均温度。论文针对该装置建立CFD仿真模型,开展标准容器内温度场特性的非稳态仿真研究,针对等体积划分和均匀布置两种方案进行对比分析。结果表明,两种方案都能较准确地测量容器平均温度,但等体积方案在流场稳定后期波动更小,其与平均温度的差值最大不超过0.003 K。

高压气动压力流量复合控制数字阀压力特性研究

气体的可压缩特性使得压力和流量可以通过同一个阀门进行控制，为此提出了一种高压气动压力和流量复合控制数字阀，该阀包括八个二级开关阀，通过控制器和压力传感器构成压力闭环反馈控制，二级阀阀口采用临界流喷嘴结构以减少压损。在介绍阀门结构和工作原理的基础上，对二级开关阀阀口面积的编码方案进行了研究，并利用仿真软件AMESim建立了系统模型。仿真结果表明，该复合控制阀能够实现快速准确且稳定的压力输出，气源压力为20MPa的情况下，输出压力的范围为1～19MPa，稳态偏差在±0．1MPa以内，具有较好的压力控制特性。

基于伺服电机和流量配给阀的直驱式电液阀门定位系统设计

结合伺服电机优良的控制特性和液压系统功率重量比大等优点,提出一种新型直驱式电液阀门定位系统,由伺服电机驱动双向齿轮泵和流量配给阀实现阀门换向和精确定位。设计了基于TMS320F2812的智能控制器,对控制器的硬件组成和软件框架进行了介绍;为了提高系统动态响应特性设计了PID程序并开展了初步试验,结果表明该系统运行可靠,定位精度优于0.3 mm。

基于概率分布测度的高炉故障检测研究

高炉冶炼过程属于大惯性的非线性系统,针对生产数据的非高斯和动态特性,提出一种基于概率分布测度的高炉故障检测方法。首先利用子空间方法对在线采集的正常数据进行辨识,处理高炉数据的动态性,获取模型参数、滤波后的数据和模型残差序列。再利用所得到的模型参数,计算待测样本的估计值及残差。采用基于核函数的密度比估计法改进KL距离计算,分别对估计值和模型残差序列进行概率分布检验,直接比较正常和待测数据的概率分布,从而实现高炉故障的检测。测试实例表明,相比支持向量数据描述等方法,基于概率分布检验的故障检测方法具有较好的检测效率和精度。

基于INSGA-Ⅱ的等效水深截断系泊系统优化设计

深海平台混合模型试验的首要任务是等效水深截断系统的优化设计,其目的是以截断水深系统替代全水深系统进行试验。等效水深截断系统相比全水深系统其工作水深和跨度较小,但其它特性两者应保持一致。文章以工作在304 m水深的10万吨内转塔式系泊FPSO为例,截断水深为76 m,采用改进的非支配排序遗传算法(INSGA-II)对等效水深阶段系统进行了优化计算,同时考虑了总系泊系统水平和垂直两个方向以及具有代表性的单根系缆的静力特性。此实验数值结果表明,所采用的数学模型、优化方法是行之有效的。

深水单根多成分系泊缆的静力分析

给出基于悬链线方程的深水单根忽略弹性的多成分系泊缆的静力分析方法,并以一工作水深为1 000 m的两成分系泊验证该方法的正确性。运用迭代法和二分法相结合的计算方法准确、快捷地得到系泊缆形状关键数据,绘制悬链线图,完成系泊的静力分析。最后计算工作水深为2 000 m的三成分系泊缆的静力特性,并给出张紧状态时的水平预张力。

燃料筒液位传感器动态校准数值模拟研究

采用CFD软件FLUENT对燃料筒中液位传感器做上升运动时液面的变化情况进行数值模拟,发现附着于传感器表面的液体的高度在某一范围上下波动。当传感器上升速度降低时,液体的附着高度也降低;当传感器上升速度不变时,进液速度的增大令液体水平面上升,因而附着高度也减小。传感器刚开始运动时,附近液面的波动比较大,然后波动减小并保持在小范围内。计算结果可为液位传感器的动态校准提供数值依据和参考。

电气原理草图语义理解系统开发

针对目前市面上现有的手绘草图识别系统对用户的手绘习惯仍有较大限制的现状,提出了一种基于图元以及图元数量的单个电气元件的识别方法;系统使用MATLAB做为软件开发平台;首先通过在线采集的方式来获取手绘图每个笔画的始终点坐标以及每个笔画上所有的采样点的坐标,然后通过简单的平滑处理以及去重处理来降低因输入时的抖动噪音等因素对识别结果造成的影响;其次针对识别对象的结构特征相对稳定的特点,并且考虑到图库中所有的电气元件也都是由相同的几个基本图元组成的,实现了基于图元以及图元数量的单个电气元件的识别方法;实验结果表明,系统能够有效地减少用户在手动绘制时的限制,降低了因用户手绘习惯而造成的识别出错率;并且能够实现较高准确率的识别效果。

滚动轴承出厂检测与智能故障诊断研究

由于传统滚动轴承出厂检测存在自动化程度低、劳动强度大、参数单一和临界判断模糊等缺点,本文结合滚动轴承振动原理,提出了数学形态学与KL距离相结合的滚动轴承故障检测方法.通过对滚动轴承信号进行多尺度形态滤波,定量分析形态算法,选取最优结构元素尺度;为进一步对滚动轴承信号进行故障诊断,对获取的滤波信号进行KL距离计算,实现轴承故障的检测.测试实例表明,形态膨胀滤波器能够有效抑制轴承故障中的噪声,并且可以有效地突出特征故障频率;数学形态学与KL距离相结合的滚动轴承故障检测方法具有较好的检测效率和精度.

散货船及油船垂向波浪载荷短期预报经验公式

应用WALCS软件对6艘散货船及6艘油船进行了短期波浪载荷直接计算,依据计算结果分析了这两种船型在航速为0、迎浪、均匀满载及隔舱满载工况下的船舯垂向弯矩、L/4(L为船长)处垂向剪力、3L/4处垂向剪力的若干规律。根据这些规律,总结出了一套针对散货船及油船的垂向波浪载荷短期预报经验公式。依据此经验公式,在缺乏完备图纸资料的情况下,可以快速估计航行于海上的受损船舶的短期载荷情况,为评估其安全状态提供数值依据,为事故船东方做出安全可行的处理决策提供优质服务。

基于CANopen协议的双轴伺服电机同步控制研究

介绍了交流数字伺服电机和CAN总线技术的相关信息,并由此设计了一套CAN总线同步控制双轴伺服电机的系统。进行了两个不同运动轨迹试验,控制精度达到200反馈脉冲,验证了基于CANopen的多轴伺服电机同步控制的可行性。

基于EtherCAT的并联六自由度平台设计

在设计六自由度运动平台时,运动精度是重要的评价指标,为了能够降低位姿跟踪误差并提高各轴的协同控制,在对平台进行位姿正反解的基础上,设计了一套基于EtherCAT总线的六自由度运动平台,通过EtherCAT网络进行数据帧的快速传输;系统硬件由工控机、EtherCAT网络、伺服电机、Stewart型平台构成,系统软件则采用VC++进行上位机界面的开发,由TwinCAT进行下位机控制程序的开发,通过电子凸轮实现平台各轴的同步控制,其中上下位机通过ADS进行通讯;由实验结果可知,六自由度平台平移跟踪误差小于0.04mm,转动跟踪误差小于0.01°,静态定位精度优于0.1%,达到预定的控制要求;基于EtherCAT的六自由度平台具有良好的同步性能和位姿精度,也表明EtherCAT在多轴同步伺服控制上具有较好的响应速度和控制精度。

基于Spiralift和双剪叉机构的升降平台设计与分析

针对升降平台重载荷、低收缩高度以及高稳定性的需求,提出了一种基于Spiralift自组式螺旋电动升降装置和双剪叉机构的方案,由伺服电机结合拉绳式传感器实现高精度闭环定位控制。阐述了平台的机械结构与工作原理;分析了自组式螺旋电动升降装置结构特点及其选型、驱动电机功率计算方法;设计了一种能实现平台在任意高度位置的自动锁紧机构;并利用Solid Works对平台进行了三维建模和有限元分析。仿真结果表明,在加载2吨载荷时平台结构最大形变量为0.652mm,安全系数优于2.96。该新型结构为升降平台的设计提供了新思路。

高铁列车风挡压力测试系统设计及试验研究

基于高铁列车风挡气密性测试要求,以气动开关阀和流量计为主要器件,结合虚拟仪器技术,完成风挡压力测试系统的设计及组装,实现对风挡正负压、保压及泄漏面积等实验的自动化操作。该压力测试系统采用开关式原理进行压力调节,具备数据采集、存储、报表分析等功能,最终采用时间常数法,结合实验对测试风挡进行气密性评价。实验证明,该测试系统操作简便,功能完善,能有效完成高铁风挡压力测试及气密性评价。

串并联混合五自由度运动平台研究

基于串联机构与并联机构的不同特性以及伺服电机的优良控制特性,设计了一种串并联混合的五自由度运动平台,通过对平台并联机构的动力学分析,提出一种3-RPS并联机构正解几何算法。设计了基于C#语言的控制系统,并对系统的硬件与软件进行了介绍,控制系统可以实现平台运动范围内的精确控制,测试结果显示:平台平动定位精度优于10μm,转动定位精度优于0.01°。