基于神经网络的标准孔板气体流量测量

　　1　引　言

　　标准孔板测量气体流量是在保证设计参数的情况下,不需要实流检定就能保证一定的测量精度,但是偏离设计值时将带来较大的误差。针对这种情况,本文提出一种基于BP神经网络的标准孔板气体流量测量方法。

　　2　标准孔板变工况的误差分析

　　对于设计、制造、安装和使用都符合国际标准ISO5167的标准孔板,其质量流量公式为[1]:

　　由式(1)可见,标准孔板测量的质量流量qm是C、ε、d、β(D)、Δp、ρ六个变量的函数。在设计节流装置时,式中C、ε、β、d和ρ由被测流体额定工况下的温度t、压力p、差压Δp和流量q等因素确定。对于蒸气和气体流量测量,当流体参数变化时,上述C、ε、β、d、ρ均偏离设计值,使测得的流量产生附加误差。下面以角接取压标准孔板为例加以说明。

　　2.1　节流件孔径d、管道直径D

　　流量公式中的d和β,都是指流体在工作状态下的值,但是在设计时一般都是按额定工况计算的,如果流体温度波动较大,d和D会产生较大的误差。实际工作状态下,d和D的值分别为:

　　如果被测流体温度偏离设计温度不大,可以按设计值计算。如果被测流体温度偏离设计温度50℃以上时,应考虑温度对材料热膨胀的影响。当被测流体温度偏离设计温度150℃时,由此引起的误差可达0.5%左右。

　　2.2　密度ρ

　　在流量方程中,被测流体的密度ρ与差压Δp处于同等位置,因此必须对它进行精确测量。通常可表示为:

　　ρ= f3(t,p)                                                                                   (6)

　　密度可以通过查表或公式计算获得。

　　2.3　流出系数C

　　流量公式中的流量系数C由实验测得,并且与节流件的形式、取压方式、节流件开孔直径和管道的直径比以及流动状态(雷诺数)有关。在选定节流件并确定取压方式后,则可以认为流量系数是雷诺数ReD和直径比β的函数,即,

C = f4(ReD,β)                                                                                       (7)