автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Методы и средства измерения малых расходов газа с применением тепловых меток

На правах рукописи

ТУГУШЕВ КАМИЛЬ РАВИЛЬЕВИЧ

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ РАСХОДОВ ГАЗА С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕПЛОВЫХ МЕТОК

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды,

веществ, материалов и изделий

Ав т ореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском Государственном технологическом институте (техническом университете).

Научный руководитель СОКОЛОВ Геннадий Александрович

доктор технических наук, профессор

Научный консультант, СЯГАЕВ Николай Андреевич

кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор КОНДРАШКОВ А Галина Анатольевна

кандидат технических наук КИРИЛЛОВ Сергей Евгеньевич

Ведущее предприятие ГУЛ ВНИИМ им. Д.И. Менделеева

Защита состоится "22" июня 2004 года в 1300 в ауд. 61 на заседании диссертационного совета Д 212.230.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском Государственном технологическом институте (техническом университете). ( 190013, Санкт-Петербург, Московский пр.,26)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПГТИ(ТУ).

Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу Диссертационного Совета.

Автореферат разослан _2004 года

Учёный секретарь Диссертационного Совета, к.т.н., доцент

Халимон В.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: Эффективность функционирования автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) неразрывно связанна с совершенствованием известных и разработкой новых методов и средств получения первичной информации о технологических параметрах, характеризующих состояние процессов. Информация о расходах или количествах транспортируемых веществ необходима при автоматизации практически любых технологических, процессов. Развитие многочисленных существующих методов и средств измерения расхода, обусловлено постоянно расширяющейся номенклатурой измеряемых потоков веществ, повышением требований, предъявляемым к их техническим характеристикам (по метрологическим показателям, динамическому диапазону измерения, уровню эксплуатационной надёжности) при различных, в том числе и тяжёлых условиях функционирования расходомеров. При этом приоритетное развитие и применение получают интеллектуальные бесконтактные расходомеры с использованием

микропроцессорных систем для повышения корректности преобразования и обработки первичной информации. Несмотря на многообразие средств измерения расхода актуальными являются задачи измерения малых расходов (0,5мл/с -100мл/с) газов.

Информация о малых расходах газов необходима, при автоматизации технологических процессов в химической, фармацевтической, электронной и других отраслях промышленности. Применение расходомеров малых расходов газов, актуально также при оснащении пилотных и стендовых установок, с целью физического моделирования и отработки регламентов процессов в научных исследованиях. Выпускаемые серийно расходомеры предназначены в основном для измерения расхода газов от 10 мл/с (по воздуху), и в большинстве случаев не отвечают специальным требованиям, возникающим при контроле агрессивных и токсичных потоков газов.

Известные тепловые расходомеры (калориметрические, теплового пограничного слоя) при измерении малых расходов газов, обладая рядом

существенных преимуществ ( н е к сеа МП ода, павптигиттг тувстщ ости

РОС НАЦИОНАЛЬНА«

диапазон

с уменьшением измеряемой величин

СПетсрЫрг 09 ТОО'

измерения, вследствие, двузначности статической характеристики. Требуют также повышения их метрологические характеристики и корректность методов расчёта параметров.

Применение теплового меточного метода измерения, реализованного на потоках жидкостей и, имеющего наименьший уровень ограничений при решении поставленной задачи, требует идентификации принципиально новых способов формирования сконцентрированной тепловой метки в потоке газа, обладающей требуемой информативностью, для обеспечения работоспособности указанного метода измерения; и проведения комплексных исследований по его оптимизации.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии гос./бюдж. НИР (заказ

- наряд 9.99) "Основы, теории синтеза автоматизированных технологических комплексов на базе интеллектуальных систем анализа, измерения и управления".

Цель и задачи исследования заключаются в создании принципов построения, теории динамических (меточных) тепловых методов измерения малых расходов газов и в разработке на их основе технических средств. В результате анализа состояния расходометрии на современном этапе реализация поставленной цели, связана с решением следующих задач:

- предложить принципы структурного построения первичных измерительных преобразователей (ПИП) и систем измерения малых расходов газов тепловым меточным методом;

- разработать математические модели процессов переноса и деформации тепловой метки в ПИП;

- систематизировать источники погрешности разрабатываемого метода измерения;- в результате экспериментальных исследований проанализировать и

количественно оценить влияние неинформативных величин и факторов?на метрологические характеристики исследуемого метода;

- создать методику параметрического синтеза первичных измерительных преобразователей на основе полученных экспериментальных и теоретических выводов и положений;

- разработать, алгоритмы функционирования- и предложить аппаратурное оформление тепловых меточных расходомеров газов.

Методы исследований. В работе использовались теоретические и

экспериментальные методы исследований с применением - аппарата численных

методов,- теории вероятностей," математической статистики, погрешностей, теории

теплопереноса и автоматического регулирования.

Научная новизна работы заключается:

- в создании принципов построения, ориентированных на структурные и конструктивные способы формирования в потоке газа информативной тепловой метки и минимизацию погрешностей измерения расхода газа с использованием принципа многоканальности в процессе преобразования и обработки первичной информации;

- в разработке аналитических математических моделей процессов конвективно-кондуктивного теплопереноса в первичных измерительных преобразователях расхода контактного и бесконтактного типов, для повышения корректности которых, в моделях учтены практически • значимые временные интервалы, составляющие в совокупности измеряемое время переноса метки потоком газа по контрольному участку;

- в систематизации источников погрешности (параметрические, алгоритмические и определяемые условиями измерения) метода измерения, в методике экспериментального исследования неинформативных величин и факторов, в количественной оценке их влияния на погрешность теплового меточного метода измерения малых расходов газа и корректности разработанных математических моделей ПИП;

- в создании алгоритма функционирования, разработанных тепловых меточных систем измерения малых расходов газов.

Практическая ценность работы заключается:

- в разработке методики параметрического синтеза тепловых меточных систем измерения малых расходов газа на основе проведённых теоретических и экспериментальных исследований;

- в создании, с учётом основных положений диссертации, опытных образцов расходомеров РТМ-К и РТМ-Б с вычислительным комплексом;

- в предложенной методике оценки предельной погрешности разработанных интеллектуальных измерительных систем.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы переданы для их апробирования и применения при контроле потоков на стадии газоочистки в процессе регенерации отработавшего ядерного топлива в ГУП НПО "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" Санкт-Петербург.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на XIII, XIV, XVI и XIX Международных научно-практических конференциях "Коммерческий учёт энергоносителей" (Санкт-Петербург, 2001-2004); на XII Международной научно-практической конференции "Совершенствование измерений расхода жидкости, газа и пара" (Санкт-Петербург, 2002); на XV Международной конференции "Математические методы в техники и технологиях"(Тамбов, 2002); на III Международном научно-практическом форуме "Совершенствование измерения расхода, регулирование и коммерческий учёт энергоносителей" (Санкт-Петербург, 2003);

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключение изложенное на 137 страницах машинописного текста, содержит 30 таблиц, 63 рисунка и список, использованных источников, включающих 89 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, определены цель и задачи исследования, проводится краткое содержание глав, а также выдвигаемые на защиту положения.

В первой главе проведён анализ методов и средств измерения малых расходов газов. В результате определены ограничения на применение методов и направления их развития: совершенствование схем, конструкций и технологий изготовления основных видов применяемых расходомеров. При этом, приоритетное применение получают бесконтактные расходомеры, первичные измерительные преобразователи которых обладают высокой эксплуатационной надёжностью. По-прежнему остро стоит вопрос о разработке методов и средств измерения малых расходов газов. Анализ известных, обладающих высокой чувствительностью в рассматриваемом диапазоне расходов, тепловых

калориметрических и расходомеров теплового пограничного слоя показал, что их основным недостатком является узкий диапазон измерения, обусловленный двузначностью статической характеристики, а также ограничения на применение, вследствие существенного влияния теплопотерь на метрологические характеристики. Использование динамических тепловых методов измерения, в частности, меточного, сопряжено с трудностями, обусловленными следующими факторами:

- сложностью генерации сконцентрированной тепловой метки в потоке газа путём конвективного теплообмена непосредственно от нагревателя (контактное исполнение ГОШ) или через стенку трубки преобразователя (для бесконтактного ПИП);

- максимум метки размыт вследствие инерционности, ' создаваемой как нагревателем, так и участком трубки, в зоне установки нагревательного элемента (для бесконтактного ПИП). При контактном исполнении ПИП на эффект размытия метки влияет инерционность нагревателя.

Значимость отмеченных факторов обосновывается тем, что в отличие от варианта измерения потоков жидкостей меточным бесконтактным методом, коэффициент конвективного теплообмена от нагретой стенки к движущемуся газу на порядок меньше, нежели коэффициент конвективного теплообмена к потоку жидкости.

Это существенно снижает чувствительность метода и предполагает создание новых структур и конструкций ПИП при реализации меточных тепловых расходомеров малых потоков газов. Требуют также разработке корректные методы расчёта их энергетических и конструктивных параметров. Таким образом, в результате проведённого сравнительного анализа известных методов и средств, в том числе и тепловых, измерения малых расходов газов, определены основные направления и задачи работы, заключающиеся-в создании теоретических основ построения, проведении комплекса экспериментальных исследований теплового меточного метода измерения малых расходов газа и разработки на их основе систем измерения указанного типа.

Принципам построения расходомеров и их математическому моделированию посвящена вторая глава. Представлена систематизация методов конструирования

ПИП и структур исследуемых систем измерения расходов. Для решения поставленной задачи разрабатываются ПИП расходомеров: контактного и бесконтактного исполнения. По динамическому диапазону измерения указанные ПИП делятся на преобразователи с одним измерительным каналом для транспорта газа и преобразователи парциального типа, имеющие как измерительный, так и основной канал, по которому переносится большая часть измеряемого расхода газа. Приняты формы сечения канала - прямоугольная в контактных ПИП и круглая - в бесконтактных. В первом случае предложенная • форма сечения, при распределённых параметрах элементов нагрева и измерения (плёночные терморезисторы) генерирует интегралыгую по ширине канала информацию о температуре метки. При определённом соотношении ширины к высоте (1:2) имеет место равномерный профиль скоростей, что повышает качество измерения. В преобразователях .бесконтактного типа оптимально. сечение канала - в форме круга, которая максимизирует поверхность конвективного теплообмена на единицу длины канала (трубки), В виду сложности формирования информативной метки в ПИП бесконтактного типа обоснована тенденция к уменьшению диаметра и толщины стенки трубки, выполненной из металла с максимально возможным коэффициентом теплопроводности. Но даже при соблюдении указанных ограничений задача формирования сконцентрированной тепловой метки в потоке газа, как показали расчеты и эксперименты практически не решается или ее решение не эффективно.

Минимизация влияния указанных негативных, факторов осуществлена путём введением дополнительных термических сопротивлений с целью перераспределения основных .тепловых потоков:, генерации теплового импульса (метки) в потоке газа через стенку трубки конвективно-кондуктивным методом, и измерения времени переноса метки по максимуму температуры наружной поверхности стенки трубки в. зоне контроля. В первичном измерительном преобразователе расходомера РТМ-Б это-перераспределение тепловых потоков конструктивно решено с помощью теплоизолирующих вставок, разделяющих зоны генерации метки и её измерения. Причём внутренний диаметр указанных вставок равен внутреннему диаметру трубки ПИП .

Представлена систематизация структур меточных тепловых расходомеров (МТР) по следующим характерным признакам (рис.1а,б и рис.2):

1. определяемым режимом генерации меток (с постоянной частотой (со)- рис. 1а и с частотой, зависящей от расхода — рис. 16),

2. организации и взаимодействия информационных (измерительных и компенсационных) каналов.

Развитие теплового метода в направлении синтеза интеллектуальных многоканальных тепловых расходомеров позволило существенно повысить их метрологические характеристики при решении сложных задач измерения расхода. При создании таких многоканальных расходомеров использовались некоторые принципы теории инвариантности, в соответствии с которыми ПИП теплового расходомера должен обеспечивать организацию, как минимум двух каналов передачи первичной информации, помимо канала компенсации возмущающего воздействия (температуры потока газа). Это является необходимым условием автономизации информации об измеряемой величине (расходе) и неинформатив-

ных величинах (изменяющихся свойствах газа). Предложенная структура многоканального МТР (рис.2), основанная на термоконвективных ПИП может быть применена для реализации, обладающего повышенными метрологическими показателями, дифференциального метода измерения (используя в качестве информативного параметра время переноса метки потоком газа между двумя термопреобразователями 4). Кроме того, на базе приведённой структуры возможно с помощью одного канала генерировать, как комплексную (совокупную) информацию, так и разделённую информацию об измеряемой величине. Так, при 1м«х—1и дополнительно измеряя амплитуду Та максимума импульса в зоне контроля, можно получить информацию как о величине объемного (О), так и массового (ОМ) расхода газа на основании зависимостей (1):

и,= КО); Т.=иу(Ср*р*0)=\*7(Ср*См) О)

где Wl|- мощность импульса, Ср-удельная- теплоемкость газа, р-плотность газа. Реализация алгоритмов функционирования МТР предполагает использование широких возможностей вычислительной техники.

Разработаны математические модели процессов переноса и деформации импульса в ПИП расходомеров контактного и бесконтактного типов. Математическое моделирование процессов конвективно-кондуктивного

теплопереноса, происходящих в датчике расходомера, позволит скорректировать принципы построения, и оценить области его функционирования, в которых-влияние перечисленных выше негативных факторов, может быть существенно снижено. Кроме того, в совокупности с экспериментами, математические модели позволят создать методику параметрического синтеза тепловых меточных расходомеров- газа. В отличие от методик математического моделирования меточных расходомеров жидкостей, особое внимание, с целью повышения корректности моделирования, уделено определению значимых временных интервалов, составляющих в совокупности измеряемое время переноса метки по контрольному участку. При этом учитывалось влияние инерционности основных элементов ПИП: нагревателя, термопреобразователей и материала стенки трубопровода.

В общем случае, математическое моделирование процессов в ПИП обоих чипов включало: а) идентификацию времени переноса метки по контрольному участку, б) определение начальных параметров метки, в) оценку температурной деформации метки в потоке. При этом возможны два режима функционирования расходомера: •

при г, <— И та> — , где г, - время теплового импульса (метки), v - средняя

скорость измеряемой среды (газа), 2/ - длина нагревателя (источника метки). Время определения максимума метки в зоне регистрации находится из выражения:

время переноса переднего фронта метки, потоком газа в зону регистрации, время максимума метки к моменту окончания

действия нагревательного элемента, - времена обусловленные

инерционностью нагревателя- и измерительных элементов соответственно. Поскольку основным информативным параметром является- время при

моделировании необходимо проанализировать начальную форму тепловой метки:

Распределение теплового импульса (метки) к моменту окончания действия нагревателя может быть определено аналитически или представлено путём аппроксимации импульса в виде трапеции (п.2.2). Динамические свойства нагревателя и измерительного термопреобразователя аппроксимированного

апериодическим звеном первого порядка с постоянными времени /„ и , которые зависят от величины коэффициента конвективного теплообмена (а), а

Р,Р ст

следовательно и от расхода. Так, для обоих типов ПИП: --" и

где/?„,/?„,р.,р.,С^ и С„-

толщина, плотность и теплоемкость

материала нагревателя и измерительного термопреобразователя соответственно.

Для бесконтактных преобразователей учитывалось влияние инерционности, как нагревателя, так и участка стенки трубы, на котором размещён нагреватель (п.2.3). Из анализа решения задачи о распространении тепловой метки в ламинарном потоке вещества (газа) оценено влияние его осевой теплопроводности на время 10 прихода фронта метки, в зону с координатой х:

, Л^йл ¡ЕЁ

V VI V

где коэффициент температуропроводности газа.

(2)

Тогда окончательно формула определения времени максимума метки при достижении зоны регистрации будет иметь вид:

_(х-/)_4 1(х-1)а ,

— V

V V V V

иь

+Л.

(3)

Для оценки температурной деформации метки в потоке газа в контактном ПИП получены зависимости (4) при - сосредоточенной по толщине стенки и зависимости (5) для распределённой по радиальной координате (г) стенки канала: .

длина контрольного участка, R- эквивалентный радиус,

Т0-начальная температура метки, Т„—температура потока газа на входе в ПИП.

Т = (Т0-Т„)

м^н-бгЬ

*Т„,

(5)

где Д0,- Функции Бесселя первого рода.

Для бесконтактного ПИП температурную деформацию метки определяем из выражения (6):

Г Г ( я* V

(6)

а2> а1 - коэффициенты температуропроводности и теплопроводности

материала стенки и газа соответственно.

Начальная температура метки Т0 определится из следующих представлений. Нагревательный элемент является ограниченным участком канала с металлическими стенками. Естественно, указанный элемент обладает инерционностью. В первом приближении его динамика может быть представлена инерционным звеном первого порядка с постоянной времени Бесконтактный меточный расходомер газа преимущественно функционирует в условиях, при

которых справедливо неравенство ти> — . С учётом представленного неравенства

передний фронт метки изменяется практически ступенчато. Тогда переходный процесс в нагревательном элементе определится из выражения (7):

(7)

где Т„ -температура нагревателя к моменту окончания его действия (т„) Величина находится по зависимости (7) при

Проведены эксперименты по оценке корректности теоретического определения величины основной информативной величины (!„„,,). Погрешность расхождения с экспериментом составила (5-8)%.

Экспериментальному исследованию физических моделей меточных тепловых расходомеров газа посвящена третья глава. Сформулированы цели исследований и методика их проведения. Для реализации экспериментов разработана экспериментальная установка, обеспечивающая изменение единичного расхода газа (воздуха) в диапазоне 0,5 мл/с — 400 мл/с, при регулируемой температуре потока 15 °С- 35 °С с погрешностью 1%. В качестве эталонного применялся плёночный расходомер (погрешность 0,1%). Исследованы влияния неинформативных величин и факторов и систематизированы источники погрешности метода измерения, которые разделены на три группы: параметрические, алгоритмические и определяемые условиями измерения.

Приведённые исследования распространены на различные типы ПИП (контактные и бесконтактные) и структуры измерительных систем (одноканальные, двуканальные). Проведены также эксперименты по расширению диапазона измерения парциальным методом. Результаты экспериментального исследования использованы для проверки корректности математических моделей первичных измерительных преобразователей. Приводятся количественные оценки (табл.1) и анализ влияния отдельных величин и факторов на погрешность исследуемого метода измерения малых расходов газа. Последовательно приводятся анализ исследований применительно к контактным, а затем - к бесконтактным методам измерения.

Таблица 1

Обобщенные результаты исследования моделей МТР газов

Влияющая величина Диапазон изменения влияющей величины Время обнаружения максимума (^тах), С СКО (ст), с

Температура потока 19-5-35 °С 0,42-1,38 (0,32-5,82)* 10°

Ток мостовой схемы 2,1+15 тА 0,43-1,40 (0,32+6,01)40-'

Мощность импульса 0,6-3,6 Вт 0,42-1,39 (0,45+11,5)* Ю"3

н Сч Длительность импульса 0,1-1,0 с 0,42+1,42 (0,49+2,05)* Ю-3

и 1 Температура потока 19-35 °С 10,05-66,76 0,02-0,41

Ток мостовой схемы 25-45 шА 10,05+67,54 0,02+1,49

£ Мощность импульса 10-50 Вт 10,05-66,94 0,02-0,64

а. Длительность импульса 0,5-3,0 с 9,23-115,41 0,02-0,72

Анализировались влияния нестабильности условий измерения на погрешность метода. При изменении температуры потока воздуха от 19°С до 35°С и температуры окружающей среды от 15°С до 25°С значение информативного параметра 1л изменялось от 440 до 452 мс при расходе 35 мл/с и от 548 до 558 мс - при расходе 15 мл/с. При этом дополнительная погрешность при наиболее жестких условиях измерения (при максимальном расходе) не превысила 3%. Теплопотери существенно влияют на время "жизни" метки, определяются градиентом температур потока и окружающей среды и коэффициентом теплопроводности материала стенки канала ПИП. Влияние этого фактора можно оценить сравнивая нижние пределы измеряемых расходов исследуемыми датчиками с различными материалами стенки канала преобразователя, геометрии и чистоты обработки её внутренней поверхности. Возможность измерения более малых расходов (менее 1мл/с) дахчиком №3 обусловлено более низким значением коэффициента теплопроводности материала стенки канала и чистоты поверхности измерительного канала (п.3.1).

К группе параметрических факторов относятся энергетические (мощность, длительность теплового импульса), конструктивные (линейные размеры нагревателя, контрольного участка, сечение канала). К этой же группе следует отнести источники погрешности, обусловленные нестабильностью некоторых параметров измерительных блоков, например, нелинейностью статической характеристики мостовых схем, применяемых в исследуемых образцах расходомеров. Влияние неточности определения конструктивных параметров, описанных выше, носит систематический характер и компенсируется при градуировке прибора (п.3.2). Начальные параметры теплового импульса в различной степени влияют на погрешность измерения. Так, например, варьированию мощности контактного нагревателя в диапазоне (0,6-г-3,6)ВА соответствует изменение погрешности в диапазоне сг=(0,3+0,9)%. Более существенную величину дополнительной погрешности вызывает нестабильность времени действия импульса, причем эта погрешность возрастает при меньших значениях расхода. Таким образом, с целью минимизации влияния на погрешность

измерения параметров теплового импульса целесообразно уменьшать время действия импульса и в допустимых пределах увеличивать его мощность.

При проведении экспериментов изменение тока моста в диапазоне (2,5-й4,2)мА вызывало дополнительную погрешность сг=(О,3+О,8)%. Эта погрешность имеет максимальные значения при расходах (14-20 мл/с) в исследуемых диапазонах, что объясняется экстремальной зависимостью амплитуды выходного сигнала от расхода.

Применительно к бесконтактным расходомерам • изменение температуры потока изначально сказывается на величине Происходит смещение времени обнаружения максимума, при изменении температуры с 19 СС до 35 °С (для 0=1,7 мл/с), при этом СКО изменяется незначительно, при 19 °С а =0,29с, а при 35 °С -0,41с.

Ток мостовой схемы влияет на определение величины информативного параметра 1пцх, Чем меньше ток, тем меньше амплитуда сигнала и возникают неопределённости при измерении максимума метки. Вместе с тем увеличение тока моста может привести к нагреву термопреобразователей, а следовательно и к увеличению погрешности. В общем случае увеличение мощности теплового импульса негативно сказывается на погрешности определения I Л . Однако, при малой мощности может возникнуть ситуация, в которой градиент температур не достигает зоны размещения термочувствительных элементов, т.е. расходомер теряет работоспособность.

Следует подчеркнуть, что влияние на показания и метрологические характеристики бесконтактного меточного расходомера газа величины мощности тепловой метки "н, генерируемой в поток, целесообразно рассматривать как совокупное изменение двух величин: длительности импульса г„ и мощности нагрева "н. Уменьшение длительности приводит к более компактной по длине метке, а увеличение "" способствует возрастанию сигнала. Указанные тенденции варьирования этих величин в определённых ограниченных диапазонах принципиально способствуют уменьшению погрешности измерения. Поэтому при исследовании данных расходомеров в качестве оптимальных выбраны следующие

величины: мощность нагрева - ЗОВЛ и длительность импульса. - 1,0с (для бесконтактных) и 3,6ВА, 0,1с соответственно - для контактных.

Величина методической погрешности, рассматриваемого метода измерения существенно зависит от способа определения информативного параметра -времени переноса максимума тепловой метки по контрольному участку. Результаты исследования, указанного способа, распространяются как на контактные, так и бесконтактные МТР. Максимум метки может быть найден по смене знака производной сигнала, либо путём непосредственного определения момента достижения сигналом максимальной величины (эмпирическим). Сопоставление двух указанных методов определения осуществлено при-измерении расходов воздуха в исследуемом диапазоне. При этом СКО определения эмпирическим методом не превышало 0,8%,а по производной - а=(3ч-3,5)%. Поэтому при • дальнейшем. анализе источников погрешности использовался эмпирический метод определения !„,„;. Указанные результаты были получены при аналоговой фильтрации входного сигнала с постоянной времени фильтра 0,06с. Теоретически при цифровой обработке сигнала ПИП на погрешность измерения влияет время его дискретизации, но при соотношении времени тепловой метки к времени дискретизации более 103 дополнительной- погрешностью измерения можно пренебречь. При проведении эксперимента время дискретизации составило (0,1+0,5) мс.

Величины ряда рассмотренных погрешностей могут быть уменьшены, использованием двухканального (дифференциального) метода измерения. Так, например, существенно уменьшается погрешность от изменения времени действия импульса. Нестабильность этого параметра в диапазоне (0,1-8-0,2)0 уменьшает погрешность измерения в два раза по сравнению с одноканальным методом измерения в. исследуемом диапазоне расходов. Кроме того, реализация двухканального варианта уменьшает влияние температуры потока и позволяет градуировать расходомер на основе полученных теоретических зависимостей.

Экспериментальные исследования парциального расходомера показали, что его динамический диапазон увеличился более чем в 7 раз, что обеспечило измерение расхода воздуха в диапазоне от 5 до 400 мл/с с приведённой погрешностью не превышающей 1,2%.

В четвёртой главе, завершающей диссертацию, приводится методика параметрического синтеза ПИП (результаты такого синтеза представлены в табл.2), алгоритм функционирования и оценка погрешности разработанных средств измерения (основная погрешность 1,1%), а также предложена их аппаратурное оформление на базе микропроцессорных контроллеров. Приводятся результаты практического применения разработанных меточных расходомеров газов при управлении стадией газоочистки в процессе регенерации отработавшего ядерного топлива (ГУЛ НПО "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина").

Таблица 2

Оптимальные параметры преобразователей для измерения расхода газа (воздуха) в диапазоне (1-40) мл/с

аименование параметров Величины параметров

РТМ-К РТМ-Б

Дискретность (0,1*0,2) мс - (0,1-0,2) мс

Длительность импульса 0,1с 1с

Мощность нагревателя 3,6В А 50ВА

Ток моста 14мА 45мЛ

Линейные размеры контрольных участков:

1-ый участок 20 мм 70 мм

2-ой участок 60 мм 100 мм

Метод определения максимума Эмпирический Эмпирический

Выводы.

1. В результате представленного анализа известных методов и средств измерения малых расходов газов, с учетом сформулированных ограничений на их эффективное применение, обоснована перспективность исследования и разработки тепловых динамических (меточных) методов и средств для измерения потоков газов в диапазоне малых расходов.

2. Предложены принципы систематизации первичных измерительных преобразователей (по способу перераспределения тепловых потоков, форме сечения и числу каналов для транспорта газа), структур расходомеров: по

режимам генерации меток (с постоянной частотой и частотой зависящей от величины расхода), по принципам организации и взаимодействия информационных (измерительных и компенсационных) каналов.

3. Выполнено математическое моделирование процессов конвективно-кондуктивного теплопереноса в ПИП расходомеров контактного и бесконтактного исполнения, результаты которого обеспечили:

- идентификацию времени переноса метки по контрольному участку, представляющего совокупность значимых временных интервалов, включая влияние инерционности основных элементов ПИП (нагревателя, термопреобразователей);

- определение начальных параметров тепловой метки;

- оценку температурной деформации метки в потоке газа.

Проведены эксперименты по оценке корректности теоретического определения величины основной информативной величины Погрешность расхождения с экспериментом составила (5-8)%.

4. Систематизированы источники погрешности (параметрические, алгоритмические и определяемые условиями измерения) разрабатываемого метода, исследованы экспериментально по предложенному алгоритму на разработанном стенде и количественно оценены влияния неинформативных величин и факторов на метрологические характеристики метода измерения малых расходов газов с использованием тепловых меток.

5. Разработана на базе проведенного комплекса, экспериментальных и теоретических исследований методика параметрического синтеза ПИП меточных тепловых расходомеров малых расходов газов.

6. Приводятся алгоритм функционирования, оценка погрешности разработанных средств измерения малых расходов газов и результаты их практического применения при управлении стадией газоочистки процесса регенерации отработавшего ядерного топлива (ГУП НПО Радиевый институт им. В.Г. Хлопина)

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕДИССЕРТАЦИИ

20 Р1331П

1. Соколов ГА, Сягаев НА, Тугушев К.Р. Измерение расходов газа методом тепловых меток // Коммерческий учет энергоносителей: Материалы 13-й Международной научно-практической конференции - Санкт-Петербург, 2001.-с.345-349

2. Соколов ГА, Сягаев НА, Тугушев К.Р. Совершенствование импульсных тепловых расходомеров методом структурной избыточности // Коммерческий учет энергоносителей: Материалы 14-й Международной научно-практической конференции - Санкт-Петербург, 2001.-С.275-277

3. Соколов ГА, Сягаев НА, Тугушев К.Р. Современное состояние измерений расхода веществ тепловыми методами // Совершенствование измерений расхода жидкости, газа и пара: Материалы 12-й Международной научно-практической конференции - Санкт-Петербург, 2001.-е. 104-106

4. Соколов ГА, Сягаев НА, Тугушев К.Р. Моделирование процессов переноса и деформации тепловой метки потоком газа. - Математические методы в техники и технологиях // Тезисы докладов. - Тамбов, 2002.-е. 119-120

5. Соколов Г.А., Сягаев Н.А., Тугушев К.Р. Источники погрешностей измерения расхода веществ импульсным тепловым методам // Коммерческий учет энергоносителей: Материалы 16-й Международной научно-практической конференции - Санкт-Петербург, 2002.-С.389-393

6. Соколов ГА, Сягаев НА, Тугушев К.Р. Деформация и перенос метки в термоконвективных расходомеров газов // Совершенствование измерений расхода, регулирование и коммерческий учет энергоносителей: Материалы 3-го Международного научно-практического форума - Санкт-Петербург, 2003.-с.155-158

7. Соколов Г.А., Сягаев Н.А., Тугушев К.Р. Расходомер газа с разделенными зонами генерации и измерения теплового импульса // Коммерческий учет энергоносителей: Материалы 19-й Международной научно-практической конференции - Санкт-Петербург, 2004,-с.313-318

8. Соколов ГА, Новичков 10. А, Масько А.П., Тугушев К.Р. Идентификация нестанционарностей при измерении расхода тепловыми методами // Коммерческий учет энергоносителей: Материалы 19-й Международной научно-практической конференции - Санкт-Петербург, 2004.-с.319-322

17.05.04 г. Зак. 100-65 РТП ИК «Синтез» Московский пр., 26

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА1. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ РАСХОДОВ ГАЗА И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕПЛОВЫХ МЕТОДОВ

1.1. Современное состояние в области методов и 12 средств измерения расходов газов

1.2. Состояние и перспективы развития тепловых методов 20 измерения расхода

1.3. Выводы

ГЛАВА 2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ МЕТОЧНЫХ РАСХОДОМЕРОВ ГАЗА

2.1. Структуры расходомеров

2.2. Математическое моделирование меточных тепловых расходомеров газа

2.2.1. Математическое моделирование контактных расходомеров газов с учетом инерционности источников тепловой энергии

2.2.2. Математическое моделирование бесконтактных тепловых меточных расходомеров газа

2.3. Выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ МЕТОЧНЫХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ РАСХОДОВ ГАЗА

3.1 Цели, методика исследования, разработка экспериментальной установки и физических моделей преобразователей для измерения расходов газа

3.2. Исследования неинформативных величин и факторов при измерении расхода газа тепловым меточным методом

3.2.1 Влияние энергетических параметров преобразователя

3.2.2. Влияние нестабильности условий измерений

3.2.3 Влияние корректности алгоритмического оснащения теплового меточного метода измерения расхода газа.

3.3. Исследования двухканального расходомера

3.4. Расширение диапазона измерения расходомера

3.5. Исследование бесконтактного расходомера

3.6. Выводы

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОЧНЫХ ТЕПЛОВЫХ

СИСТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ РАСХОДОВ ГАЗА

4.1. Методика параметрического синтеза и аппаратурное оформление меточных тепловых расходомеров газа

4.2. Алгоритм функционирования расходомеров

4.3. Оценка погрешности разработанных средств 122 измерения

ВЫВОДЫ

Эффективность функционирования автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) и неразрывно связанна с совершенствованием известных и разработкой новых методов и средств получения первичной информации о технологических параметрах, характеризующих состояние процессов. Информация о расходах или количествах транспортируемых веществ необходима при автоматизации практически любых технологических процессов. Развитие многочисленных существующих методов и средств расхода веществ, обусловлено постоянно расширяющейся номенклатурой измеряемых потоков, повышением требований, предъявляемым к их техническим характеристикам и к расширению областей применения (по метрологическим показателям, диапазонам измерения и условиям функционирования расходомеров). Однако, несмотря на широкую номенклатуру средств измерения расхода, актуальными являются задачи измерения малых расходов (0,5мл/с - 100мл/с) газов.

Информация о малых расходах газов необходима при автоматизации технологических процессов в химической, фармацевтической, электронной и других отраслях промышленности. Применение расходомеров малых расходов газов, актуально также при оснащении пилотных и стендовых установок, применяемых для физического моделирования и отработки регламентов процессов в научных исследованиях. Выпускаемые серийно расходомеры предназначены в основном для измерения расхода газов от 10 мл/с (по воздуху), и в большинстве случаев не отвечают специальным требованиям, возникающим при контроле агрессивных и токсичных потоков газов.

Известные тепловые расходомеры (калориметрические, теплового пограничного слоя), обладая рядом существенных преимуществ (бесконтактность, высокая чувствительность) при измерении малых расходов газов, имеют достаточно узкий диапазон измерения, вследствие, двузначности статической характеристики. Требуют также повышения корректность методов расчёта параметров и динамических свойств указанных расходомеров. Настоящая работа посвящена разработке тепловых расходомеров, минимизирующих отмеченные выше недостатки.

Цель диссертационной работы заключается в создании принципов построения, теории динамических (меточных) тепловых методов измерения малых расходов газов и разработке на их основе технических средств. Реализация поставленных целей, в результате анализа состояния расходометрии на современном этапе, связана с решением следующих задач:

1. Предложить принципы структурного построения первичных измерительных преобразователей (ПИП) и методов измерения;

2. Разработать математические модели процессов теплопереноса в ПИП;

3. В результате экспериментальных исследований проанализировать и количественно оценить влияние неинформативных величин и факторов на метрологические характеристики исследуемого метода;

4. Создать методику параметрического синтеза первичных измерительных преобразователей на основе полученных экспериментальных и теоретических положений;

5. Разработать алгоритмы функционирования, систематизировать источники погрешности тепловых меточных расходов газов.

В диссертационной работе проведён анализ методов и средств измерения малых расходов газов. В результате анализа определены основные направления их развития: совершенствование схем, конструкций и технологий изготовления основных видов применяемых расходомеров. При этом, приоритетное применение получают бесконтактные расходомеры, первичные измерительные преобразователи которых обладают высокой эксплуатационной надёжностью. По-прежнему остро стоит вопрос о разработке методов и средств измерения малых расходов газов. Анализ известных тепловых калориметрических и расходомеров теплового пограничного слоя показал, что их основным недостатком является узкий диапазон измерения, обусловленный двузначностью статической характеристики, а также ограничения в области микрорасходов, вследствие влияния теплопотерь на метрологические характеристики. Сформулированы задачи исследования (гл. 1).

Во второй главе предложены структуры ПИП, измерительных систем и методы их математического моделирования. Проанализированы два типа ПИП тепловых меточных расходомеров газа, реализующих контактный и бесконтактный методы измерения. Предложены два основных принципа построения первичных измерительных преобразователей:

1. По форме сечения измерительного канала (прямоугольное сечение для контактного ПИП, круглое - для бесконтактного);

2. По организации информационных каналов (один или два канала преобразования информации для преобразователей обоих типов).

Специфика бесконтактного меточного метода при измерении малых расходов газов, обусловлена следующими факторами:

1. Сложностью генерации сконцентрированной тепловой метки в газе через стенку трубки преобразователя;

2. Максимум метки размыт вследствие большой инерционности, создаваемой как нагревателем, так и участком трубки, в зоне установки нагревательного элемента.

Что касается первого отмеченного фактора в отличие от измерения потоков жидкостей меточным бесконтактным методом, коэффициент конвективного теплообмена от нагретой стенки к движущейся жидкости на порядок больше, нежели коэффициент конвективного теплообмена к газу. Это обстоятельство существенно ограничивает внутренний диаметр, толщину стенки трубки и коэффициент теплопроводности её материала. Но даже при соблюдении указанных условий задача формирования сконцентрированной тепловой метки в потоке газа, как показали расчеты и эксперименты, практически не решается или ее решение не эффективно. Минимизация указанных негативных факторов осуществлена разделением зон генерации, с помощью теплоизолирующих вставок.

Представлена систематизация структур расходомеров по следующим характерным признакам:

1. Определяемым характером следования меток (с постоянной частотой и частотой зависящей от расхода);

2. Организации и взаимодействия информационных (измерительных и компенсационных) каналов.

Разработаны математические модели процессов переноса и деформации импульса в ПИП расходомеров: контактного и бесконтактного. В отличие от методик моделирования меточных расходомеров жидкостей, особое внимание, с целью повышения корректности моделирования, уделено определению временных интервалов, составляющих в совокупности измеряемое время переноса метки по контрольному участку. При этом учитывалось влияние инерционности основных элементов ПИП: нагревателя, термопреобразователей и стенки материала трубопровода.

Представлены математические модели при двух условиях ти>— и ти < — и v v оценена их корректность путём сравнения с экспериментом.

Экспериментальному исследованию физических моделей меточных тепловых расходомеров газа посвящена глава 3. Сформулированы цели исследований и методика их проведения. Для реализации экспериментов разработана экспериментальная установка, обеспечивающая изменение единичного расхода газа (воздуха) в диапазоне 0,5 мл/с - 400 мл/с, при регулируемой температуре потока 15 °С- 35 °С с погрешностью 1%. В качестве эталонного применялся плёночный расходомер (погрешность 0,1%). Исследованы влияния неинформативных величин и факторов и систематизированы источники погрешности метода измерения, которые разделены на три типа: а) параметрические; б) алгоритмические; в) определяемые условиями измерения.

Приводятся количественные оценки влияния отдельных величин и факторов на погрешность исследуемого метода измерения расхода газа. Указанные исследования распространены на различные типы ПИП (контактные и бесконтактные) и структуры измерительных систем (одноканальные, двуканальные). Проведены эксперименты по расширению диапазона измерения парциальным методом. Результаты экспериментального исследования использованы для проверки корректности математических моделей первичных измерительных преобразователей, а также послужили основой для создания методики их параметрического синтеза.

В заключительной четвёртой главе приводится методика параметрического синтеза ПИП, алгоритм функционирования и оценка погрешности разработанных средств измерения, а также их аппаратурное оформление. Приводятся результаты практического применения разработанных меточных расходомеров газов при управлении стадией газоочистки в процессе регенерации отработавшего ядерного топлива (ГУП НПО "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина").

На защиту выносятся основные положения, которые включают в себя:

1. Структуры первичных измерительных преобразователей и меточных тепловых систем измерения малых расходов газов;

2. Математические модели контактных и бесконтактных первичных измерительных преобразователей;

3. Систематизация источников погрешностей и результаты исследования влияния неинформативных величин и факторов на погрешность метода измерения;

4. Методика параметрического синтеза разработанных измерительных систем;

5. Алгоритм функционирования тепловых меточных систем измерения малых расходов газов.

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

1. Методы измерения малых расходов газа и перспективы развития тепловых методов

126 ВЫВОДЫ

1. В результате представленного анализа известных методов и средств измерения малых расходов газов, с учетом сформулированных ограничений на их эффективное применение, обоснована перспективность исследования и разработки тепловых динамических (меточных) методов и средств для измерения потоков газов в диапазоне малых расходов.

2. Предложены принципы систематизации первичных измерительных преобразователей (по способу перераспределения тепловых потоков, форме сечения и числу каналов для транспорта газа), структур расходомеров: по режимам генерации меток (с постоянной частотой и частотой зависящей от величины расхода), по принципам организации и взаимодействия информационных (измерительных и компенсационных) каналов.

3. Выполнено математическое моделирование процессов конвективно-кондуктивного теплопереноса в ПИП расходомеров контактного и бесконтактного исполнения, результаты которого обеспечили:

- идентификацию времени переноса метки по контрольному участку, представляющего совокупность значимых временных интервалов, включая влияние инерционности основных элементов ПИП (нагревателя, термопреобразователей);

- определение начальных параметров тепловой метки;

- оценку температурной деформации метки в потоке газа.

Проведены эксперименты по оценке корректности теоретического определения величины основной информативной величины (tmax)-Погрешность расхождения с экспериментом составила (5-8)%.

4. Систематизированы источники погрешности (параметрические, алгоритмические и определяемые условиями измерения) разрабатываемого метода, исследованы экспериментально по предложенному алгоритму на разработанном стенде и количественно оценены влияния неинформативных величин и факторов на метрологические характеристики метода измерения малых расходов газов с использованием тепловых меток.

5. Разработана на базе проведенного комплекса, экспериментальных и теоретических исследований методика параметрического синтеза ПИП меточных тепловых расходомеров малых расходов газов.

6. Приводятся алгоритм функционирования, оценка погрешности разработанных средств измерения малых расходов газов и результаты их практического применения при управлении стадией газоочистки процесса регенерации отработавшего ядерного топлива (ГУП НПО Радиевый институт им. В.Г. Хлопина)

128

1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник: Кн. 1. - 5-е изд. перераб. и доп. - СПб.: Политехника, 2002. - 409 е.: ил.

2. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л.: Машиностроение, 1989. -701с.

3. Flowmetering thoughts out loud / Tinham Brion // Contr. And Instrum. 1996. - 28 №2 - p.28,30,33.

4. CORIOLIS DurchfluBmesser. // Tehn/ Mess/ - 1999. - 66,№2 - p.80.

5. Анализ и перспективы развития современных газовых расходомеров/ Дубовой Н.Д., Дударев Д.А. // Оборон, компл. -научн.-техн. прогрессу России. 1998. -№1-2. - с.20-30.

6. Интеллектуальный массовый расходомер Кориолиса SCM 3000 PLUS фирмы Honeywell. / Пром. АСУ и контроллеры . 2001 №12. -с. 30-31.

7. Новый метод измерения расхода на основе преобразования акустических волн в электромагнитные/ Колмаков И. А. // Приборы и сист. управления. 1998. - №7. - с.52-55.

8. Ultrasonik gas flow measurement method and apparatus. Пат. 5526699 США, МПК6 G01H5/00 / Dorr J.A., Xecutek Coro. №190035, Заявл. 29.7.92. Опубл. 18.6.96, НПК 73186128

9. Ultraschall Durchflus semesung im Gaskanal. Produktion: Die Wochenzeitung fur das technische Management. -2000. -№19. - p.22.

10. Ultraschalldurch Hubmesser fur flussige oder gasformige Medien. Заявка 19542232 Германия, МПК6 Kroemer Nils, Rubwurm Winfried, №19542232.5; Заявл. 13.11.1995, Опубл. 15.05.1997.

11. Durchflubmesser fur kleine Mengen. Заявка 19601349 Германия, МПК6 G01F1 (TO) Hensen Henning Max, Laursen Mogens Bech, Danfoss A/S. №196013496. Заявл. 17.1.96, Опубл. 24.7.97.

12. VORFLO новое поколение вихревых расходомеров.: По материалам фирмы Danfoss. Закон, и принл. Метрол. 1999 №9, с.40-41.

13. Разработка расходомера жидкости, пара и газа. Основные аспекты. Коган И.Б. Датчики и системы. 2000, №11-12, с.41-43, 88, 3 ил.

14. Современные средства измерений расхода и количества газа. Личко А.А., Суслов В.Я., Смирнов И.В. Мир измерений, 2001, №5, стр.4-13, 5 ил, 3 табл.

15. Андрианов С.Г., Боголюбов В.Б., Кириенко Г.А. измерение малых расходов при помощи преобразователей с гидравлическими сопротивлениями // Материалы науч.-техн. семинара: Повышение точности измерения расхода. Л., 1988. - с.38-40.

16. Пискун Е.П., Теплюх З.Н., Стасюк И.Д. Применение часовых камней для измерения микрорасходов газов // Измерител. техника. 1983. - №1. - с.22-24.

17. Aristov Р.А., Evsjutkin V.S., Khilst V.A. possibility of active oscillator use for small gas flowrate measurement // FLOMEKO 1996. p.319-323.

18. Апланиязов X.A., Гонек Н.Ф., Кремлевский П.П. Преобразователь расхода повышенной точности // Приборы и системы управления. -1979.-№5.-с.20-21.

19. Кремлевский П.П. О новых правилах измерения расхода газов и жидкостей РД 50-213 80 // Приборы и системы управления. -1984. - №7. - с.45-46.

20. Кремлевский П.П., Шорников Е.А. Упрощение расчета диафрагм и повышения точности измерения расхода газа // Теплоэнергетика. -1985.-№3.-с.74.

21. Патрикеев В.Г., Беляев Б.М. современная нормативная база расходомеров переменного перепада давления с сужающимися устройствами. М.: ВНИИМС, 1999. - 38с.

22. Балдин А.А., Левин Б.М. Измерение малых расходов с помощью тахометрических камерных преобразователей ролико-лопастного типа // Измер. Техн. 1996. - №5 - с.37-41.

23. Данилов М.А., Янбухтин И.Р., Иванов И.Н.Высокоточные турбинные расходомеры счетчики газа с коррекцией обмена по давлению и температуре // Законодат. и прикл. метрол. - 1998 -№3. с.23-24.

24. Расходомер счетчик газа. Пат. 2134405 Россия МПК6 G01F1/10. Казанский гос. тех. универ. и. А.Н. Туполева, Ференц В.А., Голубович С.В., Шакиров Л.М., Вареник С.П. №97102091/28. Заявл. 10.02.97. Опубл. 10.08.99.

25. Балдин А.А. Повышение точности и метрологической надежности турбинных преобразователей расхода // Измерительная техника. -1982. №10. - с.30-31.

26. Камышев Л.А., Бойко А.В. Пути улучшения характеристик турбинных расходомеров газовых сред // Метролог, обеспечение средств измерения расхода, уровня, давления на стадии разработки, выпуска и эксплуатации. М.: НИИтеплоприбор, 1987.-С.24-34.

27. Termoanemometrinis duju skaitiklis Davidonis V., Neugasimovas V.//Elektron. ir elektrotech. (Lietuva) 1996 -№1 - c.73,77,80.

28. Hot wire anemometric sensors/ Kielbasa Jan, Peleszczgk Elzbieta, Rysz Jozef // MST News Pol. 1997 -№1 - c.l 1-17.

29. Flow sensor: Пат. 5406841 США, МКИ6 G01F1/68/ Kimura M., Ricoh Seiki CO., Ltd №33783. Заявл. 17.3.93. Опубл. 18.4.95. Приор. 17.3.92, №4\091599 (Япония); НКИ 73/204.26

30. Flow sensor: Пат. 5423212 США МКИ6 G01F1/68/ Manaka J.; Ricoh Seiki CO., Ltd №79134. Заявл. 18.6.93. Опубл. 13.6.95; НКИ 73/204.26

31. Разработка счетчика расхода природного газа. / Щетинин А.А., Небольнин В.А., Татаренков А.Ф., Корчагин В.В.// Реализ. регион. Научно-техн. прогр. Центр.- Чернозем, региона. Матер, конф. Воронеж. 3-4 дек. 1996. Т.2. Воронеж. 1996 - с.185-189.

32. Stromungsensor // Techn. Mess. 1997. 64, №12 - c.510-511.

33. Flow sensor: Пат. 5392647 США, МКИ6 G01F1/68/ Manaka Junji; Ricoh Seiki CO., Ltd №72779; Заявл. 7.6.93. Опубл. 28.2.95; НКИ 73/204.

34. Fortschritte bei der thermischen Massenflub Mebtechnik/ Wagner Ph.//Wagen und Dosier - 1996 -27. №4 - c.3-6.

35. Vorrichtung zur Bestimmung des Drucksatzes eines stromenden Mediums: Заявка 19609579, Германия, МПК6 G01F1/696/ Kleinhans J.; Robert Bosch GmbH/ №196095794; Заявл. 12.3.96. Опубл. 18.9.97.

36. Flow rate and direction measurement system: Пат. 5929333 США МПК6 GO IF 1/68/ Nair R.M. Cambridge AccuSence, Inc. -№08/892529. Заявл. 14.07.1997. Опубл. 27.07.1999; НПК 73/204.11

37. Устройства для измерения расхода газов: Докл. на Всероссийской научно-технич. конфер. "Фундаментальные исследования длягиперзвуковых технологий", Жуковский. 20-23 окт, 1998. Евсеев Н.И., Жилин Ю.В., Шамимурин А.А. Тр. ЦАТИ; 1997, №2636 -с.613-618,4 ил.

38. Gas Flow metek: Пат. 5448919 США МКИ6 G01F1/708/ Fawcett Lyman W. (Jz), Ansel Michael A., Pham Chi; Ametek, Inc. №987442. Заявл. 7.12.92. Опубл. 12.9.95; НКИ 73/861.03

39. Меточный ядерно-магнитный расходомер: Пат. 1422807 Россия, МПК6 GO 1F1 /716./Полубесов Г.С., Богданов В.П., Балахнин М.А. -№4071550/10; Заявл. 3.3.86; Опубл. 27.3.95, Бюл.№9.

40. Забелин В.Е. Меточные расходомеры // Методы и приборы для измерения расходов и количеств жидкости, газа и пара: Докл. Всесоюзн. научно-технического семенара.- 1975. — с. 142-155.

41. А.с. 964456 (СССР). МКИ3 GOIFI/68. Тепловой меточный расходомер/ Соколов Г.А., Кириллов С.Е., Сягаев Н.А. Открытия и изобретения, 1982, №37, с.146.

42. Мышко С.Н. Исследования и разработка тепловых расходомеров для автоматического контроля малых расходов агрессивных и токсичных потоков. Дисс. канд. техн. наук. - JI.: 1974.-c.227.

43. Беляев Д.В. Тепловые методы и средства автоматического контроля и состава веществ. М.: НИИТЭХИМ, 1978,-с.55.

44. Соколов Г.А. Неконтактные тепловые методы и системы измерения параметров потоков веществ в процессах химической технологии: Дис. . д-ра техн. наук: 05.11.01. Защищена 26.05.86. -Л., 1986. -542с. -Библиогр.: с.405-439.

45. Должников В.А., Соколов Г.А., Беляев Д.В., Обновленский П.А. Динамические тепловые методы измерения расхода. В сб.: Тезисы докл. I Всесоюзного симпозиума: Динамические измерения. - Л., 1974.- с.49-50.

46. Соколов Г.А., Обновленский П.А., Семенов Э.Э. Снижение динамической погрешности тепловых измерительных преобразователей. Тезисы докл. I Всесоюзного симпозиума: Динамические измерения. - Л., 1974.- с.23.

47. Обновленский П.А., Соколов Г.А. Тепловые системы контроля параметров процессов химической технологии. Л.: Химия, 1982. -174с.

48. Соколов Г.А., Сягаев Н.А., Тугушев К.Р. Измерение расходов газа методом тепловых меток // Коммерческий учет энергоносителей:

49. Материалы 13-й Международной научно-практической конференции Санкт-Петербург, 2001.-С.345-349.

50. Системы и средства автоматизации потенциально опасных процессов химической технологии: Межвуз. сб. науч. тр. / Редкол.: Обновленский П.А. (отв.ред.) и др.; ЛТИ им. Ленсовета. Л., 1988. - 164с.

51. Соколов Г.А., Басков В.Б. Неконтактный тепловой меточный расходомер жидкостей. Изв. вузов. Приборостроение. 1980, №3, с.10-13.

52. Соколов Г.А., Кириллов С.Е., Николаев И.С., Басков В.Б., Обновленский П.А. Тепловые расходомеры с излучателями. Сб.: Расчёт и конструирование расходомеров. Л.: Машиностроение. 1978, с.115-120.

53. Беляев Д.В., Должиков В.А., Мышко С.Н., Соколов Г.А. Тепловые расходомеры жидкостей и газов. В сб.: Средства контроля и регулирования. Л.: Химия, 1974, с.21-26.

54. Беляев Д.В. Исследование в области тепловых методов измерения расхода жидкостей и газов в химических производствах. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Рукопись,-Л., 1967.-е. 192.

55. Соколов Г.А., Сягаев Н.А., Тугушев К.Р. Моделирование процессов переноса и деформации тепловой метки потоком газа. -Математические методы в техники и технологиях // Тезисы докладов. Тамбов, 2002.-е. 119-120.

56. Беляев Д.В., Соколов Г.А. К расчету тепловых расходомеров с термоприемником прямого обогрева. — Изв. вузов. Приборостроение, 1969, т.12, №5, с.110-114.

57. Азимов Р.К. К расчету неконтактных тепловых расходомеров газов. Изв. вузов. Приборостроение, 1974, т.17, вып.4, с.126-130.

58. Николаев И.С., Соколов Г.А., Обновленский П.А. Расчет измерительных тепловых преобразователей расхода газов. Изв. вузов. Приборостроение, 1977, т.20, вып.7, с.117-119.

59. Соколов Г.А., Сметанин Ю.В., Беляев Д.В. Математическое моделирование одного класса тепловых систем измерения расхода // Краткие сообщения НТК ЛТИ им. Ленсовета, Л., 1972.-C.32-33.

60. Басков В.Б., Платонов Э.Г., Соколов Г.А. Деформация тепловой метки в жидкости, движущейся в плоском или цилиндрическом каналах//Теплофизика высоких температур. 1980.-е. 841-845.

61. Басков В.Б., Платонов Э.Г., Соколов Г.А. Нагрев стенки канала плоского или круглого сечения при переносе теплового импульса потоком жидкости // Теплофизика высоких температур. 1981.-е. 344-351.

62. Лыков А.В. Теория теплопроводности. -М.: Высшая школа, 1967.-с. 600.

63. Лыков А.В. Тепломассообмен (Справочник). М.: Энергия, 1971.-с. - 560.

64. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979.-е.-416.

65. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977.-c.343.

66. Соколов Г.А., Сягаев Н.А., Тугушев К.Р. Деформация и перенос метки в термоконвективных расходомеров газов // Совершенствование измерений расхода, регулирование и коммерческий учет энергоносителей: Материалы 3-го

67. Международного научно-практического форума Санкт-Петербург, 2003.-С.155-158

68. М.Краус, Э.Вошни. Измерительные информационные системы. Перевод с немецкого Е.А. Чалого, В.И. Язовцева. Под ред. Я.В.Малкова. издательство "Мир", 1975

69. Бейтмен Г., Эрдейн А. Таблицы интегральных преобразований. -М.: Наука, 1969, т.1. -344с.

70. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. -М.: Наука, 1978.-е. 831.

71. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1973.-е. 632.

72. Деч. Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и Z-преобразования. М.: Наука, 1971.-c.288.

73. Тарг С.М. Основные задачи теории ламинарных течений. М.: ГИТЛ, 1951.-c.420.

74. Петухов Б.С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении в трубах. М.: Энергия, 1967,411с.

75. Корнеев Б.Г. Введение в теорию бесселевых функций. М.: Наука, 1971.-c.287.

76. Бейтмен Г., Эрдейи А. Высшие трансцендентные функции Бесселя, функции параболического цилиндра, ортогональные многочлены. -М.: Наука, 1966.-c.295.

77. Шишкин З.А. Исследование и разработка тепловых неконтактных микрорасходомеров жидкостей и газов. Дисс. канд. техн. наук. -Л.: 1970.-c.180.

78. Басков В.Г., Кириллов С.Е., Соколов Г.А., Сягаев Н.А. Тепловая меточная система для измерения параметров потоков жидкостей // Известия ВУЗов: Приборостроение, 1982.- с. 14-18.

79. Соколов Г.А., Сягаев Н.А., Тугушев К.Р. Расходомер газа с разделенными зонами генерации и измерения теплового импульса // Коммерческий учет энергоносителей: Материалы 19-й

80. Международной научно-практической конференции Санкт-Петербург, 2004,-с.313-318.

81. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов. — Л.: Химия, 1981, 560с.

82. Григорьев В.А., Зорин В.М. Тепло- и массообмен теплотехнический эксперимент. М.: Энергоиздат, 1982. - с.510.

83. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. JL: Энергия, 1978. -с.262.

84. Соколов Г.А., Сягаев Н.А., Тугушев К.Р. Источники погрешностей измерения расхода веществ импульсным тепловым методам // Коммерческий учет энергоносителей: Материалы 16-й Международной научно-практической конференции Санкт-Петербург, 2002.-С.389-393

85. Соколов Г.А. Погрешности неконтактных тепловых систем измерения параметров потоков веществ. (Ленингр. технол. Ин-т им. Ленсовета. Л., 1983. - 9с.: илл. - Библиограф.: 4 назв. - Деп. в СНИИТЭХИМ, Черкассы, 05.06.83, №2022Б деп.