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大口径热能表测控系统的设计与研究

作　者: 许翠翠
导　师: 黄明键
学　校: 济南大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: LabVIEW 热能表检定装置故障诊断双模态控制器温度控制
分类号: TH81
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 68次
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内容摘要

热能表也称为热量表,随着热能体制改革的进行,国家对热能表的需求日益增大,热能表的准确计量性能、热能的科学合理收费成为社会关注的焦点。热能表检定装置用于热能表生产企业对热能表进行出厂检定,也适合供热企业及质量管理部门对热量表进行首次强制检定、后续检定及质量管理部门对生产热能表的企业进行型式实验和样机实验。目前,我国已经具备生产小口径热能表及其检定装置的能力,测量精度和检定精度已经达到国际先进水平;口径大于50公称的大口径热能表的研究起步较晚,虽然我国已经可以生产大口径热能表,但是我国大口径热能表检定装置的研制处于初始阶段,大口径热能表检定装置靠进口,而进口的检定装置价格比较昂贵。因此,各科研院校都紧锣密鼓的研究热能表检定装置,并取得了一定的成就,大口径热能表检定规程也在进一步完善。本文在我国具备生产大口径热能表的能力,大口径热能表检定装置的研制初有成果的基础上,根据国家关于热能表检定的相关规定和要求,采用PC工控机加数据采集卡设计基于LabVIEW的大口径热能表测控系统。本文主要内容:1、阐述了热能表检定装置的工作原理,分别对小口径和大口径热能表检定装置进行分析。2、应用美国NI公司的虚拟仪器开发平台(LabVIEW),硬件板卡(PXI-6281),MAX配置PCI-6014数据采集卡,ADAM-3013隔离热电阻输入模块等硬件设施,设计测控硬件原理图。采用模块化结构设计软件测控系统,系统完成检测信号的实时采集、显示、处理、控制信号的输出和数据管理等功能。本系统可视化强,实时性高,界面友好,操作方便,经模拟运行,工作稳定,满足要求。3、热能表检定装置上安装有很多测量数据的传感器,在检定过程中80%故障是仪表故障,在故障诊断模块设计的基础上,应用快速仪表诊断算法,建立大口径热能表自动检定和故障诊断系统,完善系统故障诊断功能,减少了测量结果的不确定度,对我国热能表检定技术的发展和热能计量改革具有一定的现实意义。4、加热锅炉的温度稳定性,对检定的准确性起着关键的作用。在原有PI控制中引入Fuzzy控制,设计双模态控制器,并通过LabVIEW仿真,仿真结果显示Fuzzy-PI控制的运行特性在保持Fuzzy动态特性的前提下,稳态误差带比PI控制下的稳态误差带减小了一个数量级,有利于减少热能表检定过程中热能的损耗。最后,指出了系统设计的不足和改进思路,为课题的进一步深入研究奠定了基础。本课题的研究,将结束大口径检定装置靠进口的历史,填补国内热能表检定领域的空白,推动国家供热体制改革进入新的台阶,对能源节约、保护环境做出较大贡献。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-16
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 国外热能表检定技术发展现状  11-12
  1.3 国内热能表检定技术发展现状  12-13
  1.4 本课题的提出及课题主要研究内容  13-16
第二章热能表检定装置  16-22
  2.1 热能表检定及检定原理  16
  2.2 小口径热能表检定装置  16-18
  2.3 大口径热能表检定装置  18-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章检定装置测控系统的研究  22-42
  3.1 硬件方案分析设计  22-34
    3.1.1 元器件数量的选择  23-25
    3.1.2 传感器选型  25-28
    3.1.3 TTL 电路  28-29
    3.1.4 数据采集卡选型  29-32
    3.1.5 信号调理电路的设计  32
    3.1.6 电源电路  32-34
    3.1.7 报警电路  34
  3.2 硬件系统原理接线图  34-35
  3.3 测控系统软件设计  35-41
    3.3.1 界面设计  35-37
    3.3.2 参数设置模块  37
    3.3.3 数据采集和处理模块  37-38
    3.3.4 故障检测模块  38-40
    3.3.5 数据管理模块  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章检定装置故障诊断系统的开发  42-56
  4.1 故障诊断的方法  42-49
    4.1.1 基于解析模型的非线性系统故障诊断方法  43-45
    4.1.2 基于信号处理的方法  45-47
    4.1.3 基于知识的方法  47-49
  4.2 测控系统仪表故障诊断  49-54
    4.2.1 信号处理  50-51
    4.2.2 确定方差区间  51-52
    4.2.3 仪表故障诊断  52-54
  4.3 本章小结  54-56
第五章加热水箱的温度控制  56-66
  5.1 硬件设计  56-57
  5.2 数学模型  57-58
  5.3 Fuzzy-PI 改善整体性能的可行性分析  58-59
  5.4 Fuzzy 控制器的设计  59-63
  5.4 控制系统软件设计及其仿真  63-65
  5.6 本章小结  65-66
第六章结论与展望  66-68
  6.1 本文工作总结  66-67
  6.2 展望及建议  67-68
参考文献  68-74
致谢  74-76
附录A(攻读学位期间发表的论文)  76-78
附录B(硬件接线图)  78

大口径热能表测控系统的设计与研究

内容摘要

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