Повышение устойчивости работы преобразователей вихревых колебаний контактно-кондуктометрических вихревых расходомеров сточных вод целлюлозно-бумажного производства

Рассмотрены вопросы повышения устойчивости работы преобразователей вихревых колебаний погружных контактно-кондуктометрических вихревых расходомеров сточных вод целлюлозно-бумажного производства. В силу конструкции преобразователи такого типа подвержены периодическим срывам колебаний чувствительного элемента при некотором критическом расходе. Устойчивость работы указанных преобразователей проанализирована с использованием теории нелинейных импульсных систем. Установлено, что погрешность измерения расхода увеличивается вследствие пропадания выходного сигнала расходомера при критическом расходе. Показано, что критический расход обусловлен присоединённой массой жидкости, колеблющейся вместе с чувствительным элементом преобразователя вихревых колебаний расходомеров. Присоединённая масса жидкости определена через частотные характеристики чувствительных элементов преобразователя вихревых колебаний с помощью численного моделирования и экспериментальных исследований на специальном стенде. По результатам исследования получены амплитудно-частотные характеристики чувствительных элементов. Проведён сравнительный анализ модельных и экспериментальных характеристик и установлены дополнительные потери энергии при колебаниях чувствительного элемента. По итогам исследований сформулированы требования к проектированию преобразователей вихревых колебаний, касающиеся выбора механических параметров гибкого электрода, исключающие погрешности измерения и обеспечивающие устойчивую работу прибора во всём диапазоне измерений расхода. Результаты актуальны для организаций, занимающихся разработкой и внедрением расходоизмерительного оборудования и мониторингом сточных вод.

1. Личутина Т. Ф., Мискевич И. В., Бровко О. С., Гусакова М. А. Оптимизация нормирования сброса стоков предприятий ЦБП в водотоки. Екатеринбург: РАН УО ИЭПС, 2005. 212 с. https://elibrary.ru/qnebov

2. Ashrafi O., Yerushalmi L., Haghighat F. Journal of Environmental Management, 2015, vol. 158, pp. 146–157. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2015.05.010

3. Лурье М. С., Фролов А. С. Имитационные испытания расходомеров сточных вод для целлюлозно-бумажной промышленности // Экология и промышленность России. 2010. № 3. С. 9–11. https://elibrary.ru/mtwcrr

4. Алашкевич Ю. Д., Лурье М. С., Лурье О. М., Фролов А. С. Тела обтекания вихревых расходомеров для целлюлознобумажной промышленности // Химия растительного сырья. 2020. № 4. С. 519–527. https://doi.org/10.14258/jcprm.2020047574

5. Venugopal A., Agrawal A., Prabhu S. V. Measurement, 2014, vol. 50, no. 4. pp. 10–18. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2013.12.018

6. Shao C., Xu K., Fang M. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2014, vol. 63, no 6, pp. 1566–1582. https://doi.org/10.1109/TIM.2013.2289579

7. Chen J., Li B., Dai. G. 9th International Conference on Electronic Measurement & Instruments, China, 16–19 August, 2009, Beijing, 2009, pp. 4-450–4-452. https://doi.org/10.1109/ICEMI.2009.5274046

8. Chen J., Cao Y., Wang C., Li B. Measurement and Control, 2021, vol. 54, no. 5-6, pp. 908–915. https://doi.org/10.1177/0020294020919870

9. He Sh., Chunjiang Q., Yunlei Z. American Control Conference (ACC), CO, USA, 01–03 July, 2020, Denver, 2020, pp. 3653–3658. https://doi.org/10.23919/ACC45564.2020.9147452

10. Mouton H. du T., Cox S. M., McGrath B., Risbo L., Putzeys B. IEEE Transactions on Power Electronics, 2016, vol. 33, no. 11, pp. 51–64. https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2666720

11. Лурье М. С., Лурье О. М., Фролов А. С. Исследование динамических режимов систем стабилизации тока мощных электромагнитов с широтно-импульсной модуляцией // Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. № 22(6). C. 313–320.

12. Лаврентьев М. А., Шабат Б. В. Проблемы гидродинамики и их математические модели. М.: РХД, 2003. 416 с.

13. Roger W. P. Multiphysics Modeling Using Comsol – A First Principles Approach, Jones and Bartlett Publishers, 2011, 852 p.

14. Syuhri S. N. H., Zare-Behtash H., Cammarano A. Vibration, 2020, vol. 3, pp. 521–544. https://doi.org/10.3390/vibration3040032

15. Ghassemi H., Yari E. Polish Maritime Research, 2011, vol. 18, no. 68, pp. 17–26. https://doi.org/10.2478/v10012-011-0003-1