热工参数检测课程设计
题 目 气体流量标准装置温度检测系统设计 学生姓名 指导教师
学 院 能源科学与工程学院 专业班级 热动0904 学 号
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摘 要：........................................................................................................................................... 3 第一章 钟罩式气体流量标准装置 ................................................................................................. 4
1.1流量和气体连续性方程 ..................................................................................................... 4
1.1.1流量的概念 .............................................................................................................. 4 1.1.2气体连续性方程 ...................................................................................................... 4 1.2钟罩式气体流量标准装置结构形式 ................................................................................. 5 1.3 钟罩式气体流量标准装置工作原理 ................................................................................ 6 1.4 钟罩式气体流量标准装置的压力补偿 ............................................................................ 7 1.5钟罩式气体流量标准装置系统 ......................................................................................... 8
1.5.1钟罩式气体流量标准装置系统整体结构 .............................................................. 8 1.5.2钟罩式气体流量标准装置系统原理 .................................................................... 10
第二章 温度检测系统设计 ........................................................................................................... 11
2.1 方案论证.......................................................................................................................... 11 2.2 传感器.............................................................................................................................. 12 2.3 热电阻的接线方式 .......................................................................................................... 12 第三章 数据采集系统 ................................................................................................................... 15
3.1温度变送器 ....................................................................................................................... 15
3.11温度变送器的用途和分类 ..................................................................................... 15 3.1.2温度变送器的基本原理和技术参数 .................................................................... 15 3.1.3温度变送器的选用 ................................................................................................ 15 3.2数据采集........................................................................................................................... 15
3.2.1 PT100采集模块 ..................................................................................................... 15 3.2.2多功能的数据采集卡 ............................................................................................ 16 3.2.3PCI-1710HG数据采集卡的特点 ............................................................................ 16 3.2.4PCI-1710多功能数据采集卡的功能 ..................................................................... 17 3.3信号传输........................................................................................................................... 18 第四章 系统组态 ........................................................................................................................... 19
4.1 组态软件的发展现状 ...................................................................................................... 19
4.1.1 国外组态软件 ....................................................................................................... 19 4.1.2 国内组态软件 ....................................................................................................... 20 4.2 组态软件的选择 .............................................................................................................. 20 4.3 检定软件流程 .................................................................................................................. 21 4.3 主程序.............................................................................................................................. 21 4.4. 运行策略......................................................................................................................... 24 4.5 设备驱动.......................................................................................................................... 25 参考文献......................................................................................................................................... 26 致谢 ................................................................................................................................................ 27
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摘 要：
通过分析钟罩式气体流量标准装置的工作原理、结构形式，建立了气体流量计校准、检定工作的数学模型，研究了流量计校准、检定不确定度和误差源，然后设计了钟罩式气体流量标准装置自动控制系统的总体方案；根据系统对标准容积、压力、温度等主要工作参数的要求，对传感器、主要器件进行了选型设计，实现了测量信号远传功能；并根据控制系统总体方案，设计了以研华科创基于PCI总线技术的多功能数据采集卡PCI-1710为中心的测量、控制电路；借助于工业计算机的强大运算和编程能力，编制了用户界面友好的自动化气体流量计校准、检定程序，实现了使用钟罩式气体流量标准装置进行气体流量计校准、检定的自动控制功能。采用MCGS组态软件开发了一种智能型气体流量计的标定系统。通过在中南大学流量实验室得到的实验数据，证明本课题研究的气体流量标准装置计算机控制系统具有稳定可靠、检定效率高、准确度高的特点。 关键词： 钟罩；流量计；检定；自动化
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第一章 钟罩式气体流量标准装置
钟罩式气体流量标准装置是一个具有恒压源的气体流量标准装置。它的结构和工作原理有各种各样，但主要结构和原理基本相同，只是某个部件和某个环节上有差异。整个装置主要由：钟罩式气体流量标准装置、被检流量计实验管线、控制系统几部分组成。其工作原理是：以钟罩的容积值与被检流量计的指示值进行对比，实现对被检流量计的检定。
1.1流量和气体连续性方程 1.1.1流量的概念
流量是指单位时间内流过管道或明渠横截面的流体量，如果流体的流动随时间变化，被测流体的流量应用平均流量表示[1]：
对于体积流量，其平均流量Qv为：
1AVqv??Q（t）dt? （1-1） vt0t式中：t——测量流体的时间 (s) Qv(t)——体积流量瞬时值(m3／s)；
V——在t时间内流过有效截面的流体体积(m3)。
1.1.2气体连续性方程
气体的连续性方程：在大多数实际气体流动中，介质是连续的。在定常流的条件下，根据所研究气流在一定空间中的质量平衡，可先得到气流的连续方程式，再将其积分，即总流的连续方程：
Qm,=Qm2； （1-2）
[2]
?1?v1?A1=?2?v2?A2 （1-3）
式中：Qm——气体的质量流量，kg／s； P——气体的密度，kg／m3： V——气体的平均流速，m/s； A——有效截面的面积，m2。
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1.2钟罩式气体流量标准装置结构形式
该装置由钟罩、密封液槽、压力补偿机构、控制台、计时器和试验管道组成，结构示意图见图1。钟罩是一个倒置的容器，上部密封，下部开口，放入液槽中。液槽内盛有密封液体。一个导气管，一头通到钟罩内部，中间穿过液槽底部和密封液体；一头与试验管道相连。试验管段中，装着被检流量计。为了使钟罩垂直地上升和下降而不摇晃，钟罩两边有滑轮，两边的立柱上有导轨，滑轮沿导轨上下滚动；钟罩内也有等角分布的三个滑轮(图中未画出)，沿导气管上下滚动。为了调节钟罩内的压力，在钟罩上部系一条柔绳，柔绳经过定滑轮10，与配重物相连，配重物重量是可调的。钟罩在上升和下降过程中，由于浸没于液体中的深度在变化，使液体对钟罩的浮力产生变化。象限式补偿机构11使钟罩在上升和下降过程中始终保持内压不变[3]。
1、立柱 2、钟罩 3、标尺 4、排气导管 5 、水位计 6、水槽 7、试验管道
8、电磁阀 9、鼓风机 l0、滑轮 11、象限式补偿机构 12、平衡锤 13、底座 14、大齿轮 15、钟罩内压力表 16、齿轮 17、旋转编码器 18、钟罩内温度计 19、被测流量计前压力表 20、被测流量计前温度计
图1 钟罩式气体流量标准装置结构示意图
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