基于质量流量控制方法的防爆试验配气装置的研究与设计

摘要

在防爆试验配气装置中，主要是通过控制几种物料的流量来配置混合气体。传统的气体配比采用针孔调节和电位器调节等方法来产生防爆试验中所使用的标准气体，但该方法繁琐，人工参与度高，受环境波动影响大，配制气体的精度难以得到保证。由于气体的配比过程是一个比较复杂的过程，气体流量控制具有时变非线性、难以建立数学模型等特点。因此，为了实现气体配比的自动化和配比气体的高精度，设计一种基于质量流量控制的配气装置。
　　本文在研究了质量流量控制原理、配气控制PID算法、流量补偿等问题的基础上，基于质量流量控制方法具有流量控制精度高，抗干扰能力强等优点，设计了防爆试验配气装置。以该装置为研究对象，系统地阐述了防爆试验综合配气装置的相关硬件选型，对配气系统的工艺流程及控制系统抗干扰的措施进行了研究。提出了配气工艺的改造方法，增加了气体混压装置以及修正补偿配气方法，很大程度提高了配气浓度的准确性和均匀性。本文对装置的最终配置气体的浓度和均匀性两个重要指标进行了分析，并系统性的研究了该配气装置的不确定度，明确了影响系统精度的主要因素和系统误差的主要来源，并提出了相应的改善措施。通过该装置在防爆试验现场中的实际应用，利用现场爆炸试验的数据及采集到的曲线验证了质量流量控制方法在实际应用中的诸多优点。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 防爆试验气体配置研究现状

1．3 本文主要研究的内容

第二章 气体质量流量控制方法研究

2．1 气体质量流量配气原理

2．2 气体质量流量控制方法

2．2．1 气体质量流量控制原理

2．2．2 气体质量流量控制方法

2．3 气体质量流量控制器算法

2．3．1 气体质量流量控制器原理

2．3．2 气体质量流量控制算法设计

2．4 本章小结

第三章 气体质量流量控制系统的设计

3．1 控制系统的设计原理

3．2 控制与分析系统的主要硬件选型

3．2．1 质量流量控制器

3．2．2 压力变送器

3．2．3 电磁阀

3．2．4 气体浓度分析仪

3．3 控制系统抗干扰的措施

3．4 本章小结

第四章 防爆试验配气装置设计

4．1 配气装置设计原理

4．2 配气装置的原理及流程

4．3 气体混压装置

4．3．1 配气浓度均匀性分析

4．3．2 气体混压装置设计

4．3．3 气体混压装置的使用

4．4 配气装置管路设计

4．5 配气浓度修正补偿

4．6 本章小结

第五章 配气装置配气效果分析

5．1 配制气体的浓度分析

5．2 配制气体的均匀性分析

5．3 配气系统不确定度评估

5．4 本章小结

第六章 配气装置在防爆试验中的应用

6．1 试验准备

6．2 试验参数的确定

6．3 试验过程

6．4 试验结论

6．5 本章小结

第七章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢