天然气的流量监测本科学位论文.doc

-31-毕业论文天然气的流量监测Monitoringtheflowofnaturalgas摘要随着全球环保实业的发展，天然气的开发和利用越来越被人们所重视。天然气作为一次清洁能源，在世界一次能源结构中的比重逐年上升。发达国家一般已达到30％～40％，因此天然气贸易计量所涉及的金额是巨大的，引起国际上的广泛重视。为了保证天然气生产及利用企业的贸易计量公正合理，维护贸易双方的正当权益，欧洲最早制订了EN1776：1998《天然气测量系统基本要求》，而我国起步较晚，目前这一比例还不高。我国是天然气资源较丰富的国家之一，但天然气的利用却严重滞后，天然气工业发展有着很大潜力，尤其是西气东输工程的建设，必将为我国经济、社会很环境的协调发展产生强大的推动力。目前，国际天然气贸易计量分为体积计量、质量计量和能量计量三种。工业发达国家质量计量和能量计量两种方法都在使用。我国天然气贸易计量是在法定要求的质量指标下以体积或能量的方法进行交接计量，目前基本上以体积计量为主。孔板流量计自动计量也是常见的方法有其独到的优势。本文主要分析了利用天然气流体的涡街运动特性，结合强度调制光纤的传感原理，和光纤的微弯损耗特性，设计了一种测量流体的天然气流量检测仪器。该仪器通过光纤频率检测系统检测流体流过涡街发生体产生的稳定涡旋发生频率f，结合“卡门涡街”理论计算出流体流量和稳定涡旋发生频率f的线性关系。并介绍了一种光纤流量计的传感器结构和硬、软件部分，给出了相应的放大、滤波、整形电路原理图和软件流程图。关键字：天然气涡街流量计光纤仪表系数信号处理Abstract目录第一章前言1.1天然气流量检测仪器研究热点1.1.1对漩涡分离规律的研究1.1.2对漩涡（涡街）发生体形状的研究1.1.3对涡街信号检测方法的研究1.1.4对涡街信号的分析及处理的研究1.2天然气流量检测仪器的研究难点和发展趋势1.2.1涡街流量计的理论基础还很薄弱1.2.2涡街流量计应用范围的扩展1.2.3涡街流量计应用于质量流量的测量第二章光纤传感器2.1光纤传感器的原理2.1.1光纤的结构2.1.2光纤的种类2.1.3光纤的传导原理2.2光线传感器的分类2.2.1功能型光纤传感器2.2.2非功能型光纤传感器2.3光的调制方式第三章检测电路3.1放大电路3.1.1三极管放大电路3.1.2放大电路工作原理3.1.3放大电路的主要性能指标3.2整形电路3.2.1整形电路原理3.2.2脉冲形成电路3.3电子门电路3.4计数器第四章天然气流量检测器的系统设计4.1检测器整体设计方案4.1.1要求4.1.2方案4.1.3原理4.2器件选择4.2.1光电耦合器4.2.2CD40694.2.3NE5554.2.4AT89C4051第五章实验结果参考文献及致谢前言天然气流量计采用涡街原理制造，具有测量精度高、量程宽、功耗低、安装方便、操作简单、压力损失小等优点，可测量工况体积流量或标准体积流量（一体化智能温度、压力补偿），根据用户需要，可附带脉冲或4～20mADC电流输出功能。是目前比较理想的天然气计量仪表。涡街流量计自上世纪70年代投放市场以来，深受广大用户欢迎，目前已广泛应用于石油化工、冶金、机械、轻纺、制药等工业领域中，作为管道中液体、气体、蒸汽的计量和工业过程控制中不可缺少的流量测量仪表。涡街流量计适用的管道口径一般在300mm以下，测量的精确度对于液体大致在～，对于气体在～，重复性一般为～。涡街流量计不适用于测量低雷诺数()流体，一般液体平均流速下限为0.5m/s，气体为4～5m/s。市场上不同公司生产的产品具有不同的特点，特别是在涡街发生体的形状设计上，各有千秋，有梯形、长方形、T形，还有多发生体等，对涡街信号的检测也有不同方法，采用的元件有压电元件、热敏元件、超声波、电容元件等，在涡街信号处理上为提高测量精度，也有各自独有的一些专利技术。1.1天然气流量检测仪器研究热点我国天然气计量通常以体积表示，法定单位是立方米。我国规定天然气流量测量的标准状态是:绝对压力为0.101325MPa，温度为23.15℃。天然气流量计量方法很多，可用的流量仪表也很多，按工作原理大致分为:差压式流量计、容积式流量计、速度式流量计3种类型。在计量标准方面，目前世界上多数国家计量标准逐步向IS05167《用孔板测量充满圆管的流体的流量》靠拢，我国天然气计量标准也修订为SY/T6143－1996《天然气流量的标准孔板计量方法》。但由于天然气流量计量是一种间接的、多参数的、动态的、不可再现的测量，天然气的流量计量是流量测量中的难点之一。因此，在选择具体方案时，应着重考虑系统的可靠性、准确性和先进性。所以涡街流量计逐步显示了它的优势。涡街流量计属于发展中流量计，无论在理论研究还是实际应用中，都有一些尚未解决的问题，近年来，引起了国