隨著在計(jì)算機(jī)技術(shù)及微電子器件應(yīng)用的不斷發(fā)展，在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的智能儀表在測(cè)量的準(zhǔn)確度、靈敏度、可靠性都有了質(zhì)的飛躍。本文對(duì)智能流量?jī)x表在流量檢定裝置中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。
流量測(cè)量?jī)x表種類(lèi)很多,其測(cè)量原理、儀表結(jié)構(gòu)、使用條件和安裝方式等各不相同,因此必須要對(duì)使用中的流量?jī)x表進(jìn)行校驗(yàn)。
1 流量?jī)x表的校驗(yàn)方法
流量?jī)x表的校驗(yàn)一般有直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩種方式。
直接測(cè)量法也稱(chēng)為實(shí)流校驗(yàn)法,是以實(shí)際流體流過(guò)被校驗(yàn)儀表,再用別的標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)出流過(guò)被校儀表的實(shí)際流量,與被校儀表的流量值作比較,或?qū)⒋龢?biāo)定的儀表進(jìn)行分度。間接測(cè)量法是以測(cè)量流量?jī)x表傳感器的結(jié)構(gòu)尺寸或其它與計(jì)算流量有關(guān)的量,并按規(guī)定方法使用,間接地校驗(yàn)其流量值,獲得相應(yīng)的度。間接法校驗(yàn)獲得的流量值沒(méi)有直接法準(zhǔn)確,但它避免了必須要使用流量標(biāo)準(zhǔn)裝置特別對(duì)大型流量裝置帶來(lái)的困難,所以已經(jīng)有一些流量?jī)x表采用了間接校驗(yàn)法。
綜上所述,流量?jī)x表的校驗(yàn)有多種方法,但實(shí)流校驗(yàn)法始終是zui基本也是zui重要的校驗(yàn)方法,某些儀表之所以可用間接校驗(yàn)法校驗(yàn),也是在用實(shí)流校驗(yàn)法積累了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上才得以實(shí)現(xiàn)的。
2 流量計(jì)校驗(yàn)檢定系統(tǒng)
2.1 系統(tǒng)中控制部分
流量計(jì)校驗(yàn)檢定系統(tǒng)的顯示操作和控制部分采用工控機(jī)全程控制方式,自動(dòng)完成信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換、運(yùn)算處理、控制輸出顯示、打印等功能;提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度,使全標(biāo)定過(guò)程zui大限度的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。控制系統(tǒng)大致分為以下四個(gè)部分:
工控機(jī)控制管理部分。工控機(jī)主要完成人－機(jī)界面交互操作,顯示所需的各種參數(shù),處理由各類(lèi)傳感器、高精度電子秤、各類(lèi)閥的上傳數(shù)據(jù),按照不同的方式進(jìn)行各種運(yùn)算,控制泵、各類(lèi)閥、變頻器的動(dòng)作和輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù),顯示和打印各類(lèi)報(bào)表等;輸入輸出邏輯控制部分。主要輔助控制完成各種邏輯控制,通訊與邏輯控制的仲裁工作,完成檢定流程的切換,工控機(jī)與前端各類(lèi)傳感器、高精度電子秤、各類(lèi)閥之間的通訊協(xié)調(diào)等工作;數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理部分。將現(xiàn)場(chǎng)各種儀表信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)或模擬轉(zhuǎn)換,并且實(shí)現(xiàn)同步啟動(dòng)功能;通訊及外圍接口部分。實(shí)現(xiàn)高精度電子秤現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)上傳通訊控制及各種功率器件的控制、電源的供給等功能。
2.2 系統(tǒng)的抗干擾措施
檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部干擾主要有:輸入噪聲,非線性失真以及帶寬限制等。采樣保持器可能帶來(lái)的非線性失真、帶寬限制和孔徑抖動(dòng)誤差。ADC 實(shí)際數(shù)字轉(zhuǎn)換器引起量化、噪聲、積分線性誤差和微分線性誤差,數(shù)據(jù)在系統(tǒng)各部分間傳送過(guò)程可能引入的噪聲干擾以及由電路布局和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的原因耦合的噪聲干擾等。為減少干擾,系統(tǒng)采取硬件方面的措施:在硬件方面主要從器件選擇、電路布局、體系結(jié)構(gòu)和抗干擾措施等方面進(jìn)行改進(jìn)。在自動(dòng)控制與數(shù)據(jù)采集通道干擾的主要因素之一是導(dǎo)線間的相互耦合感應(yīng)產(chǎn)生的干擾。為此系統(tǒng)采用雙絞線屏蔽線對(duì)。另一種主要干擾是尖峰干擾。具體采用在交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻,在交流電源輸入端上加隔離變壓器。
3 流量計(jì)校驗(yàn)檢定系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程
對(duì)于設(shè)計(jì)的質(zhì)量流量計(jì)校驗(yàn)檢定系統(tǒng),根據(jù)質(zhì)量流量計(jì)檢驗(yàn)規(guī)程,制定了以下流程。校驗(yàn)裝置操作總流程:
首先啟動(dòng)總電源,進(jìn)入校驗(yàn)系統(tǒng)界面,手工輸入校驗(yàn)人、合同號(hào)和初始經(jīng)驗(yàn)GK（GK值為儀表系數(shù),每一臺(tái)都不一樣,校驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)之后的多點(diǎn)檢測(cè)并與標(biāo)準(zhǔn)容器比較,求得誤差百分比,從而得到zui終GK）所以在此只需要輸入初始經(jīng)驗(yàn)GK 作為zui初比較值;選定型號(hào)和規(guī)格后,系統(tǒng)將進(jìn)入校驗(yàn)參數(shù)表數(shù)據(jù)輸入流程,調(diào)用后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù);將前次校驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果清零,按“充水”鍵,進(jìn)入充水流程,管道充水完畢后,再按“充水”鍵,關(guān)閉泵和閥門(mén);按“零點(diǎn)校驗(yàn)”鍵,進(jìn)入零點(diǎn)校驗(yàn)流程,在靜止?fàn)顟B(tài)下完成零點(diǎn)的檢測(cè)后,再按“零點(diǎn)校驗(yàn)”鍵,停止對(duì)儀表的讀數(shù);按“初校”鍵,進(jìn)入初校流程（初校是選取3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)對(duì)儀表進(jìn)行初步的檢測(cè),通過(guò)儀表值和標(biāo)準(zhǔn)容器讀數(shù)的比對(duì),調(diào)整GK 值）,得到zui終GK 后,再按“初校”鍵,清除所有校驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果;按“校驗(yàn)”鍵,進(jìn)入校驗(yàn)流程,分別對(duì)5 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)順序校驗(yàn)3 遍,并得出校驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果,再按“校驗(yàn)”鍵,清除所有讀數(shù),并對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行保存;按“排空”鍵,將管道內(nèi)的水排干凈。校驗(yàn)完成。
校驗(yàn)裝置操作分流程:
分為校驗(yàn)參數(shù)表數(shù)據(jù)輸入流程、充水流程、水箱充水流程、檢查秤排水閥是否打開(kāi)流程、電磁流量計(jì)對(duì)變頻泵的反饋流程等。
3.1 校驗(yàn)參數(shù)表數(shù)據(jù)輸入流程
對(duì)于校驗(yàn)參數(shù)表,后臺(tái)有固定的Excel 數(shù)據(jù)表,系統(tǒng)只要根據(jù)所選擇的型號(hào)和規(guī)格,導(dǎo)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)即可。由于Excel數(shù)據(jù)表中為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),包括有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇所對(duì)應(yīng)的流量、檢測(cè)的時(shí)間、變頻泵的PID參數(shù)以及閥門(mén)的開(kāi)度,隨著數(shù)據(jù)的積累,可以進(jìn)行修改,所以導(dǎo)入后校驗(yàn)參數(shù)表應(yīng)該允許手動(dòng)修改。
3.2 充水流程
根據(jù)校驗(yàn)規(guī)程,要先將整個(gè)管道充滿水,由于前一個(gè)校驗(yàn)流程至變頻泵,啟動(dòng)泵,30s后順序開(kāi)啟秤排水閥、表后閥門(mén)和表前閥門(mén);由于在系統(tǒng)的不同狀態(tài)下,閥門(mén)的開(kāi)關(guān)要求不同,出于安全考慮,增加了閥門(mén)的檢查流程;充水5min 后關(guān)閉泵,如果充水量不夠,可多次進(jìn)行充水。
3.3 水箱充水流程
由于校驗(yàn)過(guò)程長(zhǎng),要抽取大量的水,同時(shí)受空間限制,水箱的體積不可能做的很大,所以水箱的水位必須實(shí)時(shí)監(jiān)控。選擇在水箱的上方放置液位計(jì),預(yù)先設(shè)置水箱液位的限制高度。啟動(dòng)電源后,系統(tǒng)每隔一段時(shí)間啟動(dòng)程序檢查液位,如液位偏低將立即啟動(dòng)抽水閥。反之將其關(guān)閉。
3.4 檢查秤排水閥是否打開(kāi)流程
秤排水閥的位置相當(dāng)重要。當(dāng)開(kāi)始向管道充水時(shí),需要秤排水閥開(kāi)啟,如果其未立即開(kāi)啟,電子秤的容器將積水,會(huì)造成很大的危險(xiǎn)性。當(dāng)做零點(diǎn)校驗(yàn)需要秤排水閥關(guān)閉,如果其未立即關(guān)閉,管道將排空,造成空管現(xiàn)象,儀表顯示數(shù)值將亂跳,影響正常讀數(shù)。當(dāng)進(jìn)行初校和正式校驗(yàn)時(shí),需要秤排水閥根據(jù)控制開(kāi)啟和關(guān)閉,如果其未能立即做出反應(yīng),將影響校驗(yàn)數(shù)值的準(zhǔn)確性。所以每次要檢查秤排水閥狀態(tài),并彈出信息框,以提示操作者當(dāng)前狀態(tài)。
3.5 電磁流量計(jì)對(duì)變頻泵的反饋流程
整個(gè)流程為閉環(huán)全自動(dòng)控制回路,通過(guò)PID 控制器及變頻調(diào)速裝置,控制水泵恒流供水。出水量與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正變關(guān)系,用水多時(shí)轉(zhuǎn)速提高,用水少時(shí)轉(zhuǎn)速降低。既保證恒流用水,又節(jié)電。
變頻器內(nèi)部控制,主要是指變頻器內(nèi)部PID 功能模塊,相對(duì)于原來(lái)的硬件PID 板控制,省去了硬件維護(hù)需要,節(jié)省了成本。主控環(huán)節(jié)的流量設(shè)定信號(hào)與系統(tǒng)流量信號(hào)反饋形成閉環(huán)以維持管網(wǎng)恒定壓力。PID 的特性可由參數(shù)選擇。由于變頻泵的PID參數(shù)為經(jīng)驗(yàn)數(shù)值,所以在管道充水時(shí)要根據(jù)設(shè)定的流量和瞬時(shí)流量比較,再由參數(shù)自校正機(jī)構(gòu)確定出新的PID 參數(shù)值,系統(tǒng)按修正后的參數(shù)進(jìn)行PID 控制。其中電磁流量計(jì)用于瞬時(shí)流量的數(shù)據(jù)采集,并與變頻器進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋.
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