天然氣的流量監測畢業論文-全文預覽

　　

【正文】 制方法有四種：輻射式、光纖位移式、插入式、微彎損耗式（本設計采用的調制方式）。非功能型光纖傳感器占據了光纖傳感器的絕大多數。調制器可能是光譜變化的敏感元件或其它敏感元件。因此，傳感器中的光纖是連續的。圖2－2 光纖的傳導原理 光纖傳感器的分類光纖傳感器可分為功能型（傳感型）和非功能型（傳光型）兩個大類。如圖22所示，光纖由折射率為n1稍高的纖芯和折射率n2稍低的包層構成，周圍介質折射率為n2,入射光線與光線軸線之間的夾角α稱為光線端面入射角；光線進入光纖后又射到纖芯和包層之間的界面上，形成包層界面入射角β。纖芯的直徑比光波波長大很多倍的是多模光纖。 光纖的種類從構成光纖的材料看，有玻璃光纖和塑料光纖兩大類，從性能和可靠性考慮，當前大都采用玻璃光纖。纖芯是光纖傳導光信號的部分。 光纖傳感器的原理光纖傳感器主要由光源、傳導光纖與光電探測器三個部分組成。國內外科研工作者都已提出將渦街流量計用于測量質量流量的方法，但在傳感器結構，測量精度等方面還需要進一步完善。如測量的溫度范圍為－200oC～400 oC，最高可承受壓力為15 MPa, 300mm,隨著新的頻率檢測技術和新的傳感技術的不斷涌現，為渦街流量計的工作范圍的擴展提供了可能。因此需要流體力學工作者從流量計應用角度對旋渦脫落的流體振動規律進行深人研究，為渦街流量計設計提供理論依據。此方式與模式2比較，主要區別是變送器內固化了流量處理軟件，使得變送器可以就地顯示瞬時測量參數和計算瞬時流量，并通過數字信號傳輸，送入工控機顯示和實現其他輸助功能。 利用1臺多變量智能變遞器同時檢測溫度、壓力、差壓等，采用現場總線制，通過數字信號傳輸，送入流量計算機(或工控機)數據采集卡后上通過流量計算軟件計算出天然氣瞬時流量、累積流量及實現其他功能。1. 近年來，國內外針對這一問題從渦街信號處理的角度展開了大量研究。對渦街信號檢測方法的研究表現在對已有檢測方法的改進和新傳感技術在渦街頻率檢測方面的應用。因此，在理論和實驗上還需要進一步研究，能給出旋渦發生體形狀和參數通用的設計準則。 對旋渦(渦街)發生體形狀的研究旋渦發生體是渦街流量計的關鍵部件，儀表的流量特性(儀表系數、線性度、范圍度等)和阻力特性都與它的幾何形狀、幾何參數和排列方式密切相關。1912年卡門(Von Kamman)系統地研究了渦街的形成和穩定性等問題，使鈍體繞流研究上升到一個新的高度。所以渦街流量計逐步顯示了它的優勢 。天然氣流量計量方法很多，可用的流量儀表也很多，按工作原理大致分為:差壓式流量計、容積式流量計、速度式流量計3種類型。渦街流量計不適用于測量低雷諾數()流體， m /s，氣體為4～5m /s。關鍵字：天然氣 渦街流量計 光纖 儀表系數 信號處理Abstract目錄 第一章 前言 對漩渦（渦街）發生體形狀的研究 對渦街信號的分析及處理的研究 天然氣流量檢測儀器的研究難點和發展趨勢 渦街流量計的理論基礎還很薄弱 渦街流量計應用范圍的擴展 渦街流量計應用于質量流量的測量第二章 光纖傳感器 光纖傳感器的原理 光纖的結構 光纖的種類 光纖的傳導原理 光線傳感器的分類 功能型光纖傳感器 光的調制方式第三章 檢測電路 放大電路 三極管放大電路 放大電路工作原理 放大電路的主要性能指標 整形電路 整形電路原理 脈沖形成電路 電子門電路 計數器第四章 天然氣流量檢測器的系統設計 檢測器整體設計方案 要求 方案 原理 器件選擇 光電耦合器 CD4069 NE555 AT89C4051第五章 實驗結果參考文獻及致謝第一章 前言天然氣流量計采用渦街原理制造，具有測量精度高、量程寬、功耗低、安裝方便、操作簡單、壓力損失小等優點，可測量工況體積流量或標準體積流量（一體化智能溫度、壓力補償），根據用戶需要，可附帶脈沖或4～20mADC電流輸出功能。孔板流量計自動計量也是常見的方法有其獨到的優勢。我國是天然氣資源較豐富的國家之一，但天然氣的利用卻嚴重滯后，天然氣工業發展有著很大潛力，尤其是西氣東輸工程的建設，必將為我國經濟、社會很環境的協調發展產生強大的推動力。畢業論文天然氣的流量監測 Monitoring the flow of natural gas 摘要隨著全球環保實業的發展，天然氣的開發和利用越來越被人們所重視。為了保證天然氣生產及利用企業的貿易計量公正合理，維護貿易雙方的正當權益，歐洲最早制訂了EN1776：1998《天然氣測量系統基本要求》，而我國起步較晚，目前這一比例還不高。我國天然氣貿易計量是在法定要求的質量指標下以體積或能量的方法進行交接計量，目前基本上以體積計量為主。并介紹了一種光纖流量計的傳感器結構和硬、軟件部分，給出了相應的放大、濾波、整形電路原理圖和軟件流程圖。渦街流量計適用的管道口徑一般在300 mm以下，測量的精確度對于液體大致在～，對于氣體在～，重復性一般為～。我國規定天然氣流量測量的標準狀態是:，℃。因此，在選擇具體方案時，應著重考慮系統的可靠性、準確性和先進性。對鈍體繞流問題的研究至今已有一百多年的歷史。所以，對流體繞流時旋渦脫落特性的研究，對于深化和發展流體力學中的旋渦流動理論具有重要的學術意義。但迄今為止，這些研究主要還建立在實驗基礎上，還不能說哪一種形狀堪稱最佳。目前常用的檢測方法按傳感器來分主要有:熱敏元件，壓電元件，電容元件，應變元件等，其中以壓電元件應用最為廣泛。 對渦街信號分析及處理的研究渦街流量計在本質上是流體振動型流量計，因此在工業現場使用時，管道及各種設備振動引起的干擾會降低測量精度。實現孔板流量計自動化計量的方案較多，目前主要有以下4種模式。 渦街流量計的理論基礎還很薄弱對旋渦脫落的研究大多是在氣體風洞即均勻流場中進行的，而渦街流量計應用于封閉管道，流場具有三維不均勻性，其旋渦分離規律與均勻流場中的旋渦分離不完全相同，對渦街流量計的測量不確定度進行了分析，證實斯特羅哈爾數St和雷諾數Re在很大范圍內是非線性關系，與管道內流場的三維不均勻性有關，這對渦街流量計的測量精度產生很大影響。目前由于渦街頻率測量元件的限制，渦街流量計可正常測量的溫度、壓力和管道口徑有一定要求。質量流量測量是目前流量測量中的重點也是難點問題，從傳統的體積流量計，經過改進、完善與提高，發展成質量流量計，是質量流量測量技術發展的一個重要方面，也是當前研究的一個熱點問題。耐腐蝕、耐高溫、體積小、重量輕等優點，廣泛用于各種物理量的測量，發展極為迅速。圖2－1 光纖傳感器的原理 光纖的結構光纖是光纖傳感器的重要組成部分，光纖由纖芯、包層和緩沖涂敷層、套層四個部分組成。光纖的最外層為套層，一般是由塑料管做成，與緩沖涂敷層作用一樣都是起保護作用的，不同顏色的塑料管還可以用來區分光纖的種類。一般的纖芯的直徑只有傳輸光波波長幾倍的光纖是單模光纖。 光纖的傳導原理光的全反射理論是光在光纖中傳導應用的主要原理。如果光纖彎曲，但只要滿足全反射條件，光就仍然可以繼續傳導下去，直到終端。在這類傳感器中，光纖不僅起傳光的作用，同時利用光纖在外界因素(彎曲、相變)的作用下，使其某些光學特性發生變化，對輸入的光產生某種調制作用，使在光纖內傳輸的光的圖2－3 功能型光纖傳感器強度、相位、偏振態等特性發生變化，從而實現傳和感的功能。傳感器中的光纖是不連續的,其間有中斷，中斷的部分要接上其他