Другие предметы \ Адаптивные системы управления

Адаптивный вискозиметр для определения вязкости жидкости в трубопроводе, страница 2

- потери давления в сужающем устройстве с номером ;

- длина цилиндрической части сужающего устройства с номером ;

- расход жидкости через поперечное сечение трубопровода.

Если допущения, использованные при выводе математической модели вискозиметра, выполняются в рабочих условиях, то с помощью этого вискозиметра можно определять вязкость различных жидкостей без индивидуальной калибровки на эталонных жидкостях. Однако математическая модель вискозиметра получена из уравнений ламинарного течения вязкой жидкости в стационарном режиме в предположении, что в сужающих устройствах трубопровода одинаковые потери давления, обусловленные затратами энергии на перестройку профилей скоростей при входе и выходе из цилиндрических частей этих сужающих устройств и другими факторами. При этом предполагается, что в поперечных сечениях цилиндрических частей сужающих устройств поддерживаются параболические профили скоростей. Но эти предположения выполняются приближенно даже в стационарных режимах течения вязких жидкостей. Другой недостаток этого вискозиметра связан с неизбежными отклонениями геометрической формы канала сужающего устройства от идеального кругового цилиндра. Этот фактор оказывает существенное влияние на результаты определения вязкости, так как диаметр канала входит в формулу (1) математической модели вискозиметра в четвертой степени. Однако до сих пор остаются нерешенными сложные проблемы прецизионного изготовления сужающих устройств и измерения их геометрических размеров (особенно измерения диаметра в разных поперечных сечениях по длине канала). Поэтому рассматриваемый вискозиметр не обеспечивает высокой точности измерения вязкости.

Сущность изобретения как технического решения, обеспечивающего измерение вязкости жидкостей в трубопроводах без индивидуальной калибровки на эталонных жидкостях и автоматическую компенсацию погрешностей определения вязкости, обусловленных неточностями используемой математической модели вискозиметра и погрешностями изготовления, выражается в совокупности следующих признаков:

- вискозиметр выполнен в виде системы автоматического обучения математической модели вискозиметра (ММВ) по величине сигнала рассогласования между измеренными значениями расхода и их оценками, вычисленными с помощью этой ММВ;

- система автоматического обучения ММВ образована термостатированным трубопроводом с двумя сужающими устройствами, расходомером, термометром, датчиками потерь давления в сужающих устройствах и цифровым вычислительным блоком, содержащим ММВ, генератор тестирующего шумоподобного сигнала, блок вычисления обучающих воздействий и оценок параметров ММВ, блок сравнения выходных сигналов расходомера и ММВ;

- априорная модель системы автоматического обучения ММВ образована нестационарным уравнением гидродинамики

, (2)

уравнением, описывающим зависимость вязкости от температуры:

(3)

и уравнением расходомера

; , (4)

где:

- расход жидкости в момент времени ;

- кинематическая вязкость жидкости при рабочей температуре ;

; ; ;

- потери давления в сужающем устройстве с номером , измеренные в момент времени ;

, - параметры ММВ (значения кинематической вязкости анализируемой жидкости при характерных температурах и соответственно);

- рабочая температура жидкости, измеренная в момент времени ;

- плотность жидкости;

- постоянная времени сглаживающего фильтра;

- выходной сигнал расходомера, измеренный в момент времени ;

- предел допустимой погрешности расходомера;

, - ограниченные по абсолютной величине обучающие воздействия на ММВ (относительные погрешности ММВ, обусловленные погрешностями изготовления сужающих устройств, погрешностью аппроксимации зависимости вязкости от температуры функцией и другими неконтролируемыми факторами);