隨著在計算機技術及微電子器件應用的不斷發展，在此基礎上發展起來的智能儀表在測量的準確度、靈敏度、可靠性都有了質的飛躍。本文對智能流量儀表在流量檢定裝置中的應用進行了分析。
流量測量儀表種類很多,其測量原理、儀表結構、使用條件和安裝方式等各不相同,因此必須要對使用中的流量儀表進行校驗。
1 流量儀表的校驗方法
流量儀表的校驗一般有直接測量法和間接測量法兩種方式。
直接測量法也稱為實流校驗法,是以實際流體流過被校驗儀表,再用別的標準裝置測出流過被校儀表的實際流量,與被校儀表的流量值作比較,或將待標定的儀表進行分度。間接測量法是以測量流量儀表傳感器的結構尺寸或其它與計算流量有關的量,并按規定方法使用,間接地校驗其流量值,獲得相應的度。間接法校驗獲得的流量值沒有直接法準確,但它避免了必須要使用流量標準裝置特別對大型流量裝置帶來的困難,所以已經有一些流量儀表采用了間接校驗法。
綜上所述,流量儀表的校驗有多種方法,但實流校驗法始終是zui基本也是zui重要的校驗方法,某些儀表之所以可用間接校驗法校驗,也是在用實流校驗法積累了豐富的試驗數據的基礎上才得以實現的。
2 流量計校驗檢定系統
2.1 系統中控制部分
流量計校驗檢定系統的顯示操作和控制部分采用工控機全程控制方式,自動完成信號的采集、轉換、運算處理、控制輸出顯示、打印等功能;提高系統的響應速度,使全標定過程zui大限度的實現自動化。控制系統大致分為以下四個部分:
工控機控制管理部分。工控機主要完成人－機界面交互操作,顯示所需的各種參數,處理由各類傳感器、高精度電子秤、各類閥的上傳數據,按照不同的方式進行各種運算,控制泵、各類閥、變頻器的動作和輸出相應的數據,顯示和打印各類報表等;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,工控機與前端各類傳感器、高精度電子秤、各類閥之間的通訊協調等工作;數據采集及預處理部分。將現場各種儀表信號進行計數或模擬轉換,并且實現同步啟動功能;通訊及外圍接口部分。實現高精度電子秤現場數據信號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 系統的抗干擾措施
檢測系統內部干擾主要有: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的非線性失真、帶寬限制和孔徑抖動誤差。ADC 實際數字轉換器引起量化、噪聲、積分線性誤差和微分線性誤差,數據在系統各部分間傳送過程可能引入的噪聲干擾以及由電路布局和系統結構的原因耦合的噪聲干擾等。為減少干擾,系統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、體系結構和抗干擾措施等方面進行改進。在自動控制與數據采集通道干擾的主要因素之一是導線間的相互耦合感應產生的干擾。為此系統采用雙絞線屏蔽線對。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壓敏電阻,在交流電源輸入端上加隔離變壓器。
3 流量計校驗檢定系統的應用過程
對于設計的質量流量計校驗檢定系統,根據質量流量計檢驗規程,制定了以下流程。校驗裝置操作總流程:
首先啟動總電源,進入校驗系統界面,手工輸入校驗人、合同號和初始經驗GK（GK值為儀表系數,每一臺都不一樣,校驗系統通過之后的多點檢測并與標準容器比較,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驗GK 作為zui初比較值;選定型號和規格后,系統將進入校驗參數表數據輸入流程,調用后臺數據庫;將前次校驗的數據結果清零,按“充水”鍵,進入充水流程,管道充水完畢后,再按“充水”鍵,關閉泵和閥門;按“零點校驗”鍵,進入零點校驗流程,在靜止狀態下完成零點的檢測后,再按“零點校驗”鍵,停止對儀表的讀數;按“初校”鍵,進入初校流程（初校是選取3個檢測點對儀表進行初步的檢測,通過儀表值和標準容器讀數的比對,調整GK 值）,得到zui終GK 后,再按“初校”鍵,清除所有校驗的數據結果;按“校驗”鍵,進入校驗流程,分別對5 個檢測點順序校驗3 遍,并得出校驗的數據結果,再按“校驗”鍵,清除所有讀數,并對數據結果進行保存;按“排空”鍵,將管道內的水排干凈。校驗完成。
校驗裝置操作分流程:
分為校驗參數表數據輸入流程、充水流程、水箱充水流程、檢查秤排水閥是否打開流程、電磁流量計對變頻泵的反饋流程等。
3.1 校驗參數表數據輸入流程
對于校驗參數表,后臺有固定的Excel 數據表,系統只要根據所選擇的型號和規格,導入相應的數據即可。由于Excel數據表中為經驗數據,包括有監測點的選擇所對應的流量、檢測的時間、變頻泵的PID參數以及閥門的開度,隨著數據的積累,可以進行修改,所以導入后校驗參數表應該允許手動修改。
3.2 充水流程
根據校驗規程,要先將整個管道充滿水,由于前一個校驗流程至變頻泵,啟動泵,30s后順序開啟秤排水閥、表后閥門和表前閥門;由于在系統的不同狀態下,閥門的開關要求不同,出于安全考慮,增加了閥門的檢查流程;充水5min 后關閉泵,如果充水量不夠,可多次進行充水。
3.3 水箱充水流程
由于校驗過程長,要抽取大量的水,同時受空間限制,水箱的體積不可能做的很大,所以水箱的水位必須實時監控。選擇在水箱的上方放置液位計,預先設置水箱液位的限制高度。啟動電源后,系統每隔一段時間啟動程序檢查液位,如液位偏低將立即啟動抽水閥。反之將其關閉。
3.4 檢查秤排水閥是否打開流程
秤排水閥的位置相當重要。當開始向管道充水時,需要秤排水閥開啟,如果其未立即開啟,電子秤的容器將積水,會造成很大的危險性。當做零點校驗需要秤排水閥關閉,如果其未立即關閉,管道將排空,造成空管現象,儀表顯示數值將亂跳,影響正常讀數。當進行初校和正式校驗時,需要秤排水閥根據控制開啟和關閉,如果其未能立即做出反應,將影響校驗數值的準確性。所以每次要檢查秤排水閥狀態,并彈出信息框,以提示操作者當前狀態。
3.5 電磁流量計對變頻泵的反饋流程
整個流程為閉環全自動控制回路,通過PID 控制器及變頻調速裝置,控制水泵恒流供水。出水量與電機的轉速成正變關系,用水多時轉速提高,用水少時轉速降低。既保證恒流用水,又節電。
變頻器內部控制,主要是指變頻器內部PID 功能模塊,相對于原來的硬件PID 板控制,省去了硬件維護需要,節省了成本。主控環節的流量設定信號與系統流量信號反饋形成閉環以維持管網恒定壓力。PID 的特性可由參數選擇。由于變頻泵的PID參數為經驗數值,所以在管道充水時要根據設定的流量和瞬時流量比較,再由參數自校正機構確定出新的PID 參數值,系統按修正后的參數進行PID 控制。其中電磁流量計用于瞬時流量的數據采集,并與變頻器進行實時反饋.
