програмний комплекс для розрахунків і дослідження засобів вимірювання об’єму та об’ємної витрати

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ «КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Директор центру:

професор, д.т.н., Коробко І.В

професор, д.т.н., Коробко І.В.,

доцент, к.т.н. Гришанова І.А.

ПРОГРАМНИЙ КОМПЛЕКС

ДЛЯ РОЗРАХУНКІВ І ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАСОБІВ

ВИМІРЮВАННЯ ОБ’ЄМУ ТА ОБ’ЄМНОЇ ВИТРАТИ

ПРИРОДНОГО ГАЗУ

НА БАЗІ СУЧАСНИХ МЕТОДІВ

ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ГІДРОГАЗОДИНАМІКИ

Постановка проблеми

Інженерна практика вимагає значного підвищення точності визначення

витрати та кількості рідини, що окреслює вимоги до метрологічних

характеристик вимірювальних приладів.

Для створення ефективного вузла вимірювання необхідно:

окреслити основні чинники впливу на точність приладів і методологію їх

компенсації;

визначити раціональні локальні місця і просторову орієнтацію їх

монтажу на технологічній мережі.

Розв'язання задач створення сучасних вузлів обліку природного газу

можливо шляхом проведення великої кількості натурних та

напівнатурних досліджень.

Сучасні інформаційні технології надають можливість розв'язання

проблем побудови ефективних вимірювальних приладів і систем

шляхом математичного моделювання фізичних процесів, що базуються

на основних законах газодинаміки.

Постановка проблеми

Для розв’язання задачі створення сучасних вузлів вимірювання витрати

природного газу розроблено програмний комплекс для визначення

раціональних, за необхідним критерієм якості, параметрів конструкції

приладів та їх геометричної форми на підґрунті методів обчислювальної

гідрогазодинаміки (CFD-технології), що дозволяє уяснити особливості

роботи .

CFD-технології дозволяють отримати картину тиску, а також величину і

напрям швидкості у будь-якій локальній точці вимірювальної магістралі

Програмний комплекс

1. Дослідження турбінного

лічильника природного газу

Побудова розрахункової моделі приладу, яка наддасть можливість

адекватно описувати процеси взаємодії вимірюваного середовища із

елементами його конструкції, використовуючи яку можна було б

досліджувати роботу перетворювача з визначенням впливових

чинників на метрологічні характеристики.

Основні завдання досліджень

В якості початкових даних була

використана характеристика

залежності кутової швидкості

обертання турбінки [с-1] від

витрати [м3/год] для лічильника

природного газу dn 100.

Початкові дані

Спрощення конструкції для

отримання моделі для

розрахунків у програмному

комплексі CFD-технологій

(середовищі ANSYS CFX),

шляхом використання елементів

конструкції, що безпосередньо

взаємодіють із потоком

вимірюваного середовища.

Розрахункова модель

Розрахункова модель

Розрахункова сітка

Вимірюване середовище – повітря за температури 25 С.

Вхідні умови – робочий діапазон витрати лічильника.

Віртуальне моделювання

Особливу увагу приділено

відтворенню обертання

турбінного ЧЕ із кутовою

швидкістю, величина якої є

функцією витрати.

Результати досліджень

Розподіл швидкості газу (лінії течії) по протяжності вимірювальної ділянки


Розподіл швидкості (лінії течії) газу в межах турбінки


Вектори швидкості у вимірювальній ділянці


Для повного відтворення під час

моделювання залежності реальної

кутової швидкості обертання

турбінки в усьому діапазоні

вимірюваних витрат необхідно

уяснити характер і величину сил

опору обертанню турбінки, в тому

числі і тертя в опорах, притаманне

даному витратоміру.

Задача подальших досліджень

Отримання рушійного моменту і подібний характер його залежності

до залежності кутової швидкості обертання турбінки від витрати дає

змогу оцінити правильність обраного підходу до вирішення

поставленої задачі і адекватність отриманої моделі реальному

витратоміру.

Висновки з досліджень турбінного лічильника

Проведення випробувань різних варіантів конструкції

(змінення геометрії всього внутрішнього тракту) задля

збільшення діапазону вимірювання, покращення

чутливості приладу і зменшення перепаду тиску на ньому,

параметричні дослідження в ході моделювання.

Це дасть змогу пошуку оптимального варіанту

елементів конструкції турбінного витратоміра.

Напрями подальших досліджень турбінного лічильника

За аналогічною методикою можна

дослідити і запропонувати оптимальні

рішення для витратомірів і лічильників

побудованих на базі різних методів

вимірювання

2. Сімуляція витратомірних ділянок

Оптимізація конструкції витратомірної

ділянки ультразвуквого витратоміра

Оптимізація конструкції витратомірної

ділянки ультразвуквого витратоміра

Дослідження впливу місцевих опорів на

характеристики витратомірів

Дослідження впливу струмовипрямлячів на асиметричні профілі потоків



Розробка конструкцій первинного перетворювача ультразвукового витратоміра



Дослідження полів швидкості на витратомірних ділянках

Дослідження чутливих елементів

різних просторових форм

Дослідження чутливих елементів різних просторових форм

Дослідження турбінних витратомірів з плаваючим ротором

Ми пропонуємо

розв'язання складних задач зі створення вузлів обліку із

знаходженням оптимальних рішень для конкретних

експлуатаційних умов;

знаходження оптимальних рішень побудови засобів

вимірювання витрати та кількості природного газу, що

базуються на різних фізичних методах

ДЯКУЄМО ЗА УВАГУ

ТА

ЗАПРОШУЄМО ДО СПІВПРАЦІ

Тел./факс +380 44 406 85-69

e-mail: [email protected]

web: prise.kpi.ua

КОРОБКО Іван Васильович

доктор технічних наук,професор

Engineering

програмний комплекс для розрахунків і дослідження засобів вимірювання об’єму та об’ємної витрати