Високоточний термоанемометричний витратомір біологічного палива з цифровою обробкою вимірювальної інформації - Автореферат

Однак, відсутні роботи, в яких були б вирішені наступні задачі: надано опис ТАВ, працюючого на біопаливі; були б наведені всі необхідні розрахунки такого ТАВ; був би проведений аналіз можливості та доцільності використання цього ТАВ. Дослідження та розробки нового компютеризованого ТАВ, узагальнені в дисертації, виконувались у рамках відповідних науково-дослідних робіт на кафедрі автоматизації і компютеризованих технологій Житомирського державного технологічного університету (ЖДТУ) Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України: - № 2113 “Наукові теоретичні та експериментальні дослідження для одержання нових знань про закономірності розподілу гравітаційних аномалій Землі” (номер держреєстрації 0108U000623), здобувачеві належить розділ 4, присвячений визначенню звязку витрати з прискоренням сили тяжіння; № 333 “Розробка компютеризованих методів та засобів вимірювань витрат палива та параметрів обертання автомобільних двигунів” (номер держреєстрації 0110U008205), здобувачеві належать розділи 1-3, в яких надано опис програмно-апаратного комплексу, дослідження похибок, дослідження теплових процесів у ТАВ. методи обчислювальної техніки та компютерного моделювання для дослідження залежності похибок вимірювань від конструктивних параметрів ТАВ та фізико-хімічних властивостей біопалива, моделювання та аналізу температурного поля у потоці біопалива, що проходить через витратомір; Практичне значення одержаних результатів: - створено новий автоматизований ТАВ біопалива, що має, порівняно з відомими витратомірами, більші: точність (у два рази), швидкодію (у сотні разів), функціональні можливості (дозволяє за допомогою ЕОМ вимірювати витрати біопалива у будь-який момент реального часу, документувати вимірювальну інформацію у вигляді цифр, графіків, таблиць);Переваги ТАВ - широкий температурний діапазон використання, висока чутливість, довгочасна стабільність, мала інерційність, лінійність характеристик, мала вартість, простота виготовлення, тільки за допомогою ТАВ можна вимірювати витрати вязкої рідини - біологічного палива. На основі рівняння збереження кількості руху між перерізами І-І і ІІ-ІІ сопла ТАВ (рис. Досліджено похибки ТАВ, спричинені впливом зміщення сопла. Запропоновано новий алгоритм корекції інерційності ТАВ на основі динамічної моделі нейромережевого комплексу (НМДК) з послідовним відновленням і фільтрацією вхідного сигналу ТАВ, який дозволяє за рахунок більш глибокої математичної обробки результатів вимірів ефективно поліпшувати метрологічні характеристики ТАВ без зміни його конструкції та параметрів (рис. У новій математичної моделі температурного поля у потоці біопалива, що проходить через ТАВ, враховано такі суттєві особливості: тепловий вплив нагрівача, що має постійну потужність; термоперетворювачі розташовано уздовж осі потоку біопалива, тому розподіл температур визначено уздовж однієї просторової координати; розглянуто як ламінарний, так і турбулентний режими течії біопалива; діапазон зміни початкової температури біопалива при експлуатації ТАВ може бути широким, тому введено корекцію ТАВ з урахуванням цієї зміни температури.Викладені у дисертаційній роботі дослідження дозволили вирішити актуальну і складну науково-технічну задачу, що має важливе народногосподарське значення, - підвищення точності і швидкодії вимірювань ТАВ. Точність відомих ТАВ є недостатньою (3 %), їх швидкодія мала (вони не автоматизовані). Обґрунтовано, що задача підвищення точності до 1,5 % та швидкодії вимірювань витрати шляхом використання нового високоточного автоматизованого ТАВ є актуальною. Розроблено та досліджено новий ТАВ більшої точності (1,5 %) од відомих (3 %). Показано, що збільшення точності розробленого витратоміра забезпечено шляхом використання: - запропонованої нової математичної моделі ТАВ з введеними додатковими поправками, що враховують вплив основних конструктивних параметрів приладу;

Основний зміст роботи

Викладені у дисертаційній роботі дослідження дозволили вирішити актуальну і складну науково-технічну задачу, що має важливе народногосподарське значення, - підвищення точності і швидкодії вимірювань ТАВ. Здобуто такі нові результати: 1. З огляду сучасних витратомірів показано, що найбільш перспективними є ТАВ. Точність відомих ТАВ є недостатньою (3 %), їх швидкодія мала (вони не автоматизовані). Обґрунтовано, що задача підвищення точності до 1,5 % та швидкодії вимірювань витрати шляхом використання нового високоточного автоматизованого ТАВ є актуальною.

2. Розроблено та досліджено новий ТАВ більшої точності (1,5 %) од відомих (3 %). Показано, що збільшення точності розробленого витратоміра забезпечено шляхом використання: - запропонованої нової математичної моделі ТАВ з введеними додатковими поправками, що враховують вплив основних конструктивних параметрів приладу;

- запропонованих у результаті дослідження теплового потоку біопалива нових методів зменшення похибок ТАВ;

- апарату штучних нейронних мереж для корекції динамічних похибок ТАВ.

3. Створено програмно-апаратний комплекс на основі ЕОМ, що забезпечує автоматизований процес вимірювань у реальному часі з одночасним документуванням інформації у потрібній формі (цифри, графіки, таблиці).

4. Обґрунтовано вибір схеми ТАВ з ежекторним соплом. Встановлено основні параметри ежекторного сопла ТАВ: сопло розраховано на тиск палива у діапазоні р=(1-2)105 Па; постійна часу ТАВ (0,3-0,5) с.

5. Проведено тарування ТАВ на сертифікованій установці та експериментальне визначення точнісних характеристик розробленого витратоміру. Експериментально та моделюванням на ЕОМ підтверджено висновки, отримані аналітичним шляхом.

6. Отримано нові формули, що повязують обємну витрату моторного палива витратоміра з температурою нагрівача. Уперше отримано формули, що повязують температуру витрати палива на відстані від нагрівача з обємною витратою моторного палива за умови його ламінарної та турбулентної течії через витратомір.

7. Уперше запропоновано застосувати процедуру лінійної апроксимації з одночасним вимірюванням температури у декількох точках потоку моторного палива для підвищення точності витратоміра.

8. Уперше запропоновано для підвищення точності витратоміра реалізовувати обчислення обємної витрати моторного палива з використанням штучної нейронної мережі та нейропроцесора у складі цифрової ЕОМ.

1. Безвесільна О. М. Витратомір для визначення малих витрат газів і рідин / О. М. Безвесільна, Ю. О. Шавурський // Праці Луганського відділення Міжнародної Академії інформатизації. - 2009. - №2 (19), частина 1. - С. 16 - 17.

Здобувачем описано принцип дії нового термоанемометричного витратоміра більшої точності од відомих.

2. Безвесільна О. М. Основні вимоги до витратомірів автомобільного біологічного дизельного палива / О. М. Безвесільна, Ю. О. Шавурський // Вісник ЖДТУ. Технічні науки. - 2009. - № 1(48). - С.58 - 63.

Здобувачем досліджено та сформульовано основні вимоги до найбільш поширених витратомірів біологічного дизельного палива.

3. Безвесільна О. М. Дослідження похибки термоанемометричного витратоміру / О. М. Безвесільна, Ю. О. Шавурський // Вісник Інженерної академії України. - 2009. - №2. - С. 240 - 242.

Здобувачеві належить дослідження основних похибок термоанемометричного витратоміра.

4. Безвесільна О. М. Динамічні характеристики термоанемометричного витратоміру / О. М. Безвесільна, Ю. О. Шавурський // Вісник ЖДТУ. Технічні науки. - 2009. - №2(49). - С 20 - 23.

Здобувачем проаналізовано основні динамічні характеристики термоанемометричного витратоміра.

5. Безвесільна О. М. Математична модель термометричного витратоміру / О. М. Безвесільна, Ю. О. Шавурський // Вісник Інженерної академії України. - 2009. - № 1. - С. 202 - 204.

Здобувачем досліджено основні похибки термоанемометричного витратоміра.

6. Безвесільна О. М. Новий термоанемометричний витратомір для вимірювання витрати біопалива / О. М. Безвесільна, Ю. О. Шавурський // Східно - Європейський журнал передових технологій. - 2009. - № 6. - С. 11 - 13.

Здобувачем розглянуто основні елементи конструкції та принцип дії термоанемометричного витратоміра.

7. Безвесільна О. М. Лінійне нейромережеве відновлення і фільтрація вимірювальної інформації про механічні величини / О. М. Безвесільна, Ю. О. Подчашинський, Ю. О. Шавурський // Вісник Інженерної академії України. - 2011. - № 1. - С. 132 - 138.

Здобувачем виконано розробку алгоритмічних процедур компенсації випадкових та динамічних похибок витратоміра моторного палива.

8. Пат. 91160 C2 Україна, МПК (2009) G 01 F 1/68. Високоточний витратомір моторного палива з цифровою обробкою вимірювальної інформації / Безвесільна О. М., Подчашинський Ю. О. Ільченко А. В., Шавурський Ю. О. ; заявник і власник патенту Житомирський державний технологічний університет. - № а2009 06515 ; заявл. 22.06.09 ; опубл. 25.06.10, Бюл. № 12.

Здобувачем виконано опис нового витратоміра моторного палива з цифровою обробкою вимірювальної інформації.

9. Пат. 90985 C2 Україна, МПК (2009) G 01 F 1/68. Високоточний витратомір моторного палива з цифровою обробкою вимірювальної інформації / Безвесільна О. М., Ільченко А. В., Подчашинський Ю. О. Шавурський Ю. О. ; заявник і власник патенту Житомирський державний технологічний університет. - № а 2009 10565; заявл. 19.10.09 ; опубл. 10.06.10, Бюл. № 11.

Здобувачем обґрунтовано доцільність використання нового калориметричного витратоміра.

10. Безвесільна О. М. Похибки динамічно-настроюваного гравіметра при спільній дії кутових швидкостей та лінійних прискорень основи / О. М. Безвесільна, Ю. О. Шавурський, Ю. О. Подчашинський, К. П. Воропаєва // Сучасні проблеми захисту інформації з обмеженим доступом - 2008 : Міжнародна науково-практична конференція. 20 - 21 листопада 2008 р. : тези доповідей / НАУ. - К., 2008. - С. 76 - 77.

Здобувачем визначено взаємний звязок витрати з прискоренням сили тяжіння.

11. Безвесільна О. М. Компютеризований витратомір для визначення витрат палива в автомобільних двигунах / О. М. Безвесільна, Ю. О. Шавурський // XXXIV науково - практична міжвузівська конференція, присвячена Дню університету, 16 - 18 березня 2009 р. : тези доповідей / ЖДТУ. - Житомир, 2009. - С. 19.

Здобувачем надано опис конструкції та наведено особливості конструкції нового термоанемометричного витратоміра.

12. Безвесільна О. М. Тарування термоанемометричного витратоміра / О. М. Безвесільна, Ю. О. Шавурський // Інтегровані інтелектуальні робото-технічні комплекси (ІІРТК - 2009) : ІІ Міжнародна науково-практична конференція. 25 - 28 травня 2009 р. : тези доповідей / НАУ. - К., 2009. - С. 137.

Здобувачем надано опис обладнання та методики тарування ТАВ.

13. Шавурський Ю. О. Новий високоточний термоанемометричний витратомір / Ю. О. Шавурський // Погляд у майбутнє приладобудування - 2010 : III Науково-практична конференція, 27 - 29 квітня 2010 р. : тези доповідей / НТУУ “КПІ”. - К., 2010. - С. 201.

Здобувачем описано принцип дії компютеризованого витратоміра.

14. Безвесільна О. М. Фізичні основи перетворень сигналів при вимірюванні витрат біопалива термоанемометричним витратоміром / О. М. Безвесільна, Ю. О. Шавурський // Інформаційно-компютерні технології - 2010 : V Міжнародна науково-технічна конференція, 20 - 22 травня 2010 р : тези доповідей / ЖДТУ. - Житомир, 2010. - С. 26 -29.

Здобувачем сформульовано основні вимоги до витратоміра автомобільного біологічного дизельного палива.