МЕТОДОЛОГІЯ ПРОЄКТУВАННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНИХ СИСТЕМ ВИТРАТИ ГАЗУ

Анотація

Об’єктом дослідження є процес проєктування ультразвукових інформаційно-вимірювальних систем для визначення витрати газу та шляхи підвищення точності вимірювання в реальних умовах експлуатації, які можуть характеризуватися турбулентністю потоку, геометричними обмеженнями трубопроводів і забрудненням вимірювальних каналів. Запропоновано ітераційну методологію проєктування, яка поєднує теоретичний аналіз поставленої задачі, CFD-моделювання, розробку конструкції засобу, експериментальні дослідження та методи штучного інтелекту в межах замкненого циклу «модель – алгоритм – апаратна реалізація – експеримент – корекція». Значну роль у процесі проєктування відіграє штучний інтелект. Застосування CFD-моделювання та інтелектуальних методів обробки даних дає змогу оптимізувати конструкцію витратоміра та суттєво скоротити термін проєктування. Методологія додатково насичена локальними зворотними зв’язками, що забезпечує адаптивність і корекцію на кожному етапі проєктування. Використання такої ітераційної моделі проєктування ультразвукових витратомірів можливим за наявності спеціалізованого обладнання та відповідного програмного забезпечення, яке повинно включати: середовище для числового моделювання газових потоків, 3D-принтер, вбудовані комп’ютерні системи для цифрової обробки інформації, стендові пристрої для дослідження роботи засобів вимірювання. Застосування запропонованої методології дало змогу: розробити пристрій стабілізації потоку для багатопроменевого ультразвукового лічильника газу GFA202 DN50, що дозволило поєднати компактність конструкції з високою точністю, властивою лічильникам більших типорозмірів, які відповідають вимогам класу 0,5, хоча сам лічильник належить до класу точності 1; створити нову конструкцію чотириканального витратоміра з однаковими сигнальними шляхами, середнє значення похибки якого не перевищує 0,8 % у широкому діапазоні витрат, тоді як класичний чотириканальний засіб має похибку до 1,3 %; запропонувати метод корекції результатів вимірювання витрати, який базується на використанні калібрувальних даних під час калібрування та повірки ультразвукових витратомірів. Реалізація запропонованих рішень дозволила зменшити вплив гідродинамічних збурень і конструктивних факторів на результат вимірювання та підвищити точність витратоміра. Отримані результати можуть бути використані в промислових газотранспортних системах, зокрема за умов обмежених довжин прямих ділянок трубопроводів та змінних режимів течії.