流(liu)量測量在工業自(zi)動化控制系統中(zhong)應用 發布時間:2020-5-18 08:37:15
流(liu)量、壓力、溫度是檢(jian)測物體的三大參(cān)數,被廣泛應用于(yú)測量中。随着我國(guó)工業的飛速發展(zhǎn),各類自動化控🔆制(zhi)系🏃♀️統對流量測量(liang)☀️的要求日益提升(sheng),流量儀表獲得了(le)廣泛的應用。 過程(cheng)控制對流量測量(liang)儀表的要求 流量(liàng)儀表廣泛應用于(yú)過程控制,流量儀(yi)表在過程控制中(zhong)的作用是對密封(fēng)管道中的流體流(liu)量進行🐉檢測,必要(yao)時還将流❌量測量(liàng)儀表與調節儀表(biǎo)、執行㊙️器等組成調(diào)節系統,将流量穩(wen)定在合适的範圍(wei),從而實現過程的(de)穩定性。流量測量(liàng)儀表在‼️過程控制(zhì)中擔當這樣一個(gè)特定的任務,因此(cǐ)需㊙️要滿足一下一(yī)些要求。 1 、性能穩定(dìng) ①流量測量儀表的(de)輸出應具備良好(hǎo)的穩定性,如果流(liú)量信♊号本身有噪(zao)聲,應可通過表内(nei)的阻尼調整,使示(shi)🆚值穩⁉️定到便于讀(du)數。在與調節器組(zu)成調節系💋統時,應(ying)使調節器輸出無(wú)明顯振蕩。 ②流量測(cè)量儀表表示值的(de)環境溫度影響應(ying)在規定的技術指(zhi)‼️标🚩範圍内。 ③儀表應(yīng)具有良好的長期(qī)穩定性。 2 、可靠性要(yào)求 ①儀表應具有高(gāo)度的可靠性.現代(dài)工業裝置趨向于(yu)大型化的連續過(guò)程,儀表故障容易(yì)導緻過程的不穩(wen)定,而對安裝在管(guan)道上的流量計一(yī)旦發生故障🏒,又不(bu)可能爲了修理特(te)地将流程停下來(lai),因此儀表制造和(he)系統設計都要首(shǒu)先考慮可靠性😄,包(bao)括用于溫度補償(chang)的熱電阻的可💞靠(kao)性。有些儀表制造(zào)商對相比之下容(rong)❌易發生故障不便(bian)維修的部件實行(hang)雙重化。也有一些(xie)制造商設計了在(zai)不斷流條件下更(geng)換傳感器的方法(fa)。有⛱️的電磁流量計(ji)制造💛商提供了不(bú)斷流更換電極的(de)方法和工具,這些(xiē)都爲提高可靠性(xìng)創造了良好㊙️的條(tiao)件。 ②故障診斷。儀表(biǎo)一旦發生故障,故(gù)障診斷部分應能(neng)自動💔提示✨發生故(gù)障的部位和故障(zhàng)性質,以便維修者(zhe)縮🈲短排🚶♀️除故障的(de)時間。在儀表數字(zi)通信的方法将診(zhěn)斷信息送入計算(suàn)機後,計🔞算機可✉️對(duì)儀表的運行狀況(kuang)進行監視,在儀表(biao)故障時發出報警(jǐng)信号,并💜顯示故障(zhàng)内容,甚至采取必(bì)要的安全🧡措施。 3 、抗(kàng)幹擾能力強 ①抗振(zhèn)動幹擾能力。 流量(liang)傳感器大多安裝(zhuang)在管道上,現場環(huán)境條件較惡💞劣,其(qí)中振🏃♀️動式一大幹(gàn)擾,所以流量傳感(gan)器、轉換器等都應(yīng)有較強的抗幹擾(rǎo)能力。有些渦街流(liu)量計和科裏奧利(lì)質量流量🤩計就是(shì)因爲抗振動幹擾(rǎo)能力不夠理🔞想,在(zai)現場用不好,出現(xiàn)“無中生有”和“示值(zhí)⭐偏高”等現象。 ②抗射(shè)頻幹擾能力。 在安(ān)裝流量計的工業(yè)現場有多種幹擾(rǎo)源,例如廠房内的(de)行車開過,鏟車開(kāi)過或附近有人使(shǐ)用對講機,都會引(yǐn)起某些流量測量(liàng)儀表示值升高,這(zhè)是因爲行車中的(de)電器、鏟車的火花(huā)塞發出的射頻電(diàn)磁波,對講機天線(xiàn)發出的射頻電磁(ci)波經某些途徑進(jin)入儀表,幹擾其工(gōng)作。近幾年,人們對(duì)射頻幹擾影響開(kāi)始重視起來。測量(liang)儀表增設射頻幹(gàn)擾影響指标💛,并采(cǎi)取很多措施提高(gāo)抗幹擾能力。 4 、影響(xiǎng)時間短 有許多流(liu)量測量儀表與調(diao)節器等一起組成(cheng)調節系統,要求流(liu)量測量儀表的響(xiang)應時間在1s以内。在(zai)流量定值調👄節系(xì)統中⭕,流量測量環(huan)節的總時間常數(shù)如果大✏️于1s,就可能(néng)對調節品質産生(shēng)明顯影響,嚴重時(shí)導緻系統振蕩,無(wú)法工作。 5 、輸出信号(hao)的多樣性 ①模拟輸(shū)出。 流量測量儀表(biao)應有4~20mA的模拟輸出(chu),而且應有恒流特(tè)性✊。 ②頻率輸出。 流量(liàng)變送器(轉換器)用(yòng)頻率将流量信号(hào)傳送到顯示儀表(biǎo)或調🔞節器,可以基(jī)本不損失精度,這(zhe)是這種方法的突(tū)出優🈲點。 ③數字量輸(shū)出。 流量測量儀表(biǎo)RS485之類的通信口與(yǔ)計算機連接,在專(zhuān)用軟件的支㊙️持下(xià),不僅可将流量測(ce)量儀表測量到的(de)各種參數傳🔴送到(dao)🥰計算機,将故障信(xin)息和有關組态數(shù)據、表征儀🙇♀️表狀況(kuàng)的有關數據傳送(song)到計算機,而且可(ke)以通過計算💜機在(zài)控制室修改現❌場(chang)儀表的組态,進行(háng)檢查、校驗、維護和(he)管理等各🚶♀️項工作(zuò)。 流量檢測與流量(liang)儀表的使用 流量(liang)測量是工業測量(liàng)的常見方法,在工(gong)業控制領域,如電(dian)力、冶金、化工、石油(you)、食品等行業,獲得(de)了廣泛應用。凡涉(shè)及質量互變的過(guò)程,都需要用到流(liu)量測量,流量儀表(biao)是進行流量測量(liang)的工具,根據測量(liàng)原理的不同,測量(liàng)儀表可以分爲很(hen)多種類,随着現代(dai)測量方法的發展(zhan),流量儀表也從最(zuì)初的差壓式、容積(jī)式、電磁式等逐漸(jian)發展,不僅結構更(gèng)加簡潔,功能也日(rì)趨多樣。流量儀表(biǎo)測量的正确與否(fǒu),直接關系到工業(yè)控制過程的正确(que)、穩定實現,與我國(guó)國民經濟發展有(you)着直接聯系,所以(yi),掌握常見流量儀(yí)表的原理,了解典(dian)型流量儀表在自(zì)動化系統中的應(yīng)用,對提高工業自(zì)動化水平和儀表(biao)裝備水平具有重(zhòng)要意義。 流量儀表(biao)在自動化控制系(xi)統中的應用 1 、流量(liang)計在油田自動化(hua)計量系統中的應(ying)用 油田是應用 流(liu)量計 最爲廣泛的(de)行業之一,主要用(yong)于産油量計量、統(tong)計❌和分析,測🌏量油(yóu)井日采出量等,先(xiān)進的計量和工藝(yi)技術有利于及時(shi)了解油田開發情(qing)況和油井儲層變(biàn)化情況,分析油氣(qì)生🍓産變化的動态(tài),進一步指導油田(tián)開發方針。在油田(tian)的分隊計量中,采(cai)油獲得的原始來(lai)液首❓先經過三相(xiang)分離器分爲三部(bu)分,一部分經過調(diao)節閥後去壓氣站(zhan),一部分經過電磁(ci)流量計去沉降罐(guan),還有一部分🌈經過(guò)質量⭐流量計去緩(huan)沖罐。 圖1中,油水混(hùn)合液經過質量流(liú)量計傳感器采集(jí)油🚶管内的㊙️流量、溫(wēn)度和密度等參數(shù)信号,上送處理器(qi)🚩,通過相關的微機(ji)算🥰法,将采集到的(de)原油和水分的相(xiang)關參數進行分析(xī)計算,再經過變送(song)環節,通過TCP/IP以太網(wǎng)通訊🥰,上送監控♈主(zhǔ)機,完成對數據的(de)顯示、存儲💜、報表、打(da)印等綜合管理功(gong)能,實現對多台油(yóu)水計量🐪系統的監(jian)控。 此外,在油田的(de)轉井現場,針對深(shēn)井普遍存在的高(gao)密🈚度㊙️和重材💞料浪(lang)費問題,通過流量(liàng)計傳感器采集和(hé)分析鑽井液黏度(du)、密度和離心機性(xing)能參數的變化,經(jing)過📐控制系統計算(suan)得出離🈚心機的工(gōng)作轉速和相應處(chu)理量後,通過計算(suan)機輸出控制,來建(jian)立控制🧡系統流程(chéng),能夠有效提升重(zhòng)材料的回收利用(yong)率,節約重材料的(de)使🔴用費用。 2 、流量計(ji)在電廠工藝系統(tong)中的應用 2.1應用于(yú)鍋爐送風工藝 在(zài)電廠鍋爐中,流量(liàng)計主要用來測量(liang)空氣、蒸汽、鍋爐🚶送(song)💯風等的流量。最爲(wèi)常用的流量計爲(wèi)旋渦流量計。旋渦(wo)流量計使用速度(du)式原理,采用有規(gui)律的旋🧑🏾🤝🧑🏼渦剝離現(xiàn)象來進行流量的(de)測🌈量,當蒸汽、風力(li)等流體流過流㊙️量(liang)計的傳感器時,能(néng)夠在前部産生壓(ya)力大于管道靜壓(ya)的高壓區,當流體(ti)流經管道的加速(sù)段時,産生壓力🤩小(xiao)于管道靜壓的低(dī)壓區,并在低壓區(qū)的後部形成一‼️個(ge)有旋渦的真空🙇🏻地(dì)帶,這樣就形成了(le)壓力波動,其波🔞動(dòng)的頻率與氣體的(de)流量成正比,所以(yǐ)通過測量這個振(zhèn)動頻率并經過相(xiàng)應的換算和補償(chang),能夠計算出流體(ti)的流速。 以 旋渦流(liu)量計 在鍋爐送風(feng)流量中的測量爲(wèi)例,鍋爐的送風流(liú)量是體現熱電廠(chang)鍋爐和風機運行(háng)狀态的重要參數(shù)之一,其對📞鍋爐燃(ran)燒的自✉️動控制系(xi)統控制有重要作(zuò)用,實際電廠的送(song)風管道多爲矩形(xíng)截面,常規的流量(liang)計很難進行正确(que)的測量,使用旋渦(wō)流量計具㊙️有較好(hao)效果。使用旋渦流(liu)量計進行鍋爐送(song)風流量測量時,由(you)傳感器、轉換器、控(kong)制❄️中心組成鍋爐(lú)送風💞測量系統,其(qi)中傳感器包♍括旋(xuán)渦發生體和旋渦(wō)檢測器兩部分,主(zhu)要用來進行鍋爐(lú)送風🆚流量的測量(liàng)并将之轉換爲對(duì)應的頻率信号,該(gai)頻率信号在轉㊙️換(huàn)器中進行整形和(he)放大,并輸出4~20mA的直(zhí)流控制信号,送至(zhì)控制中🔞心,進行待(dài)測送風流量的顯(xiǎn)示、記錄和🆚分析,作(zuo)爲電廠鍋爐運行(hang)狀态的重要參考(kao)。 使用旋渦流量計(ji)進行鍋爐送風流(liú)量的測量時,應注(zhù)🍓意儀表量程的選(xuǎn)擇和溫度與壓力(lì)的補償問題。将被(bèi)💰測流體的常用流(liu)量控制在旋渦流(liú)量計的1/2~2/3範圍内,可(kě)确保旋渦流量🛀計(jì)的精度誤差在允(yǔn)許範圍内,同時,還(hái)🔞要選擇合适的溫(wen)度和壓力測量儀(yi)器與🔞旋渦流量計(jì)相配套,以建立準(zhun)确的鍋爐自動化(hua)控制系統。随着計(ji)算機和微電子技(jì)術的發展,智❌能型(xíng)旋渦流量計已經(jing)獲得普及,具有流(liu)量校正和自診斷(duan)功能,能夠根據電(diàn)廠鍋爐的運行工(gong)況進行更加靈活(huó)的控制,并對誤差(chà)進行修🌈正,技術更(gèng)加成熟。 2.2應用于煙(yan)氣脫硫工藝 流量(liang)計在電廠煙氣脫(tuō)硫工藝中也有廣(guǎng)泛應用,電🚩廠的煙(yān)氣排放由于粉塵(chén)大、溫度高,且具有(yǒu)一定的腐蝕性,同(tóng)時電🍉廠鍋爐的風(fēng)煙道存在紊流和(hé)旋流,不利于🔴流量(liàng)計的準确🏃♂️測量,所(suo)🤟以需要設置多個(gè)測點來計算平均(jun1)值。電🙇♀️廠流量測🔞點(diǎn)衆多,包括一次風(fēng)🧑🏽🤝🧑🏻、二次風、人爐氣體(tǐ)、脫硫煙氣等,給電(dian)廠🈚的煙氣檢測🍓帶(dai)來了一定的難度(du)。應用于脫硫的煙(yan)氣流量✊計采用了(le)獨特🍓的原理💞,基于(yu)熱擴散原理,根據(ju)流體流過傳感器(qì)RTD時的溫度差👣與流(liú)量的關系,轉換爲(wei)線性輸出的流量(liàng)信号,結合專🎯用的(de)流⛷️量數據模型和(hé)模糊✌️控制理論,輸(shu)出控制信号,通過(guo)專用的電荷感應(ying)式探針和刮掃裝(zhuang)置來完成系統控(kòng)制。 3 、流量計在污水(shui)處理工藝系統中(zhōng)的應用 随着現代(dai)工業的飛速發展(zhan),城市污水處理的(de)重要性💃日益🚶♀️提升(sheng)。在實現了自動化(huà)的污水處理廠中(zhōng),流量計也獲得了(le)廣泛♌的應用。污水(shui)中含有大量的懸(xuán)浮物、廢🌈水、雜質、病(bìng)菌等,不同監測點(diǎn)對流量計的需求(qiu)是不同的, 電磁流(liu)量計 、超聲波流量(liang)計等都有應用,超(chao)聲波流量計因其(qí)精度高、集成度好(hǎo)、體積小等優點,近(jìn)年來獲得了更多(duo)應用😍。 以 超聲波流(liú)量計 在污水處理(li)中的應用爲例,通(tong)過超聲波流量計(jì)與巴🈲氏計🈲量槽相(xiang)配合,監測出水流(liú)量,控制進水流量(liàng)和超📧越閥📱門,實現(xian)對污水處理的流(liú)量控制,在超聲波(bō)的流量自動控制(zhi)系統中,超聲波傳(chuan)感器檢測流量信(xìn)息,根據測量零位(wèi)置到傳感器測量(liang)🈚膜片和滿量程之(zhī)間的☔距離,得出實(shí)際的污水流量對(dui)應的高🙇♀️度,并将之(zhi)送🈲到控制系統的(de)中央微處理器,經(jīng)過換算輸出4~20mA的脈(mo)沖信号,上送中央(yang)控制室的可編程(chéng)控制器,經過通訊(xun)後在管理機顯示(shi),包括流💋量的瞬時(shí)值、最大值、最小值(zhí)、平均值等信息,支(zhī)持流量統☎️計和打(dǎ)印,并根據故障判(pan)别邏輯,當發生系(xì)統故障或流量異(yi)常時,輸出報警信(xin)息,提示運行人員(yuan)通過調節進水閥(fa)門和超越閥門進(jin)行流量控制,從而(er)滿足污水處理工(gōng)藝的生産要求。更(gèng)先進的控制系統(tǒng)可以将流量作爲(wèi)一個變量,輸入到(dao)中央控制室的PLC中(zhōng),直🔴接進行程序運(yùn)算并控制進水🔴閥(fá)門和👉超越閥門的(de)變化👌量,同時✂️将進(jìn)水閥門和超越閥(fa)門更改爲電動驅(qū)動,就不需📐要運行(hang)人員再進行控制(zhì),進一步提高了系(xì)統的工作效率🌂。 除(chú)了上述領域,流量(liang)計在脫硫工藝、直(zhí)流供電、煤氣化🔱廢(fei)水處理、能源計量(liàng)、環境保護等方面(mian)都有大量運用,遍(biàn)及工業🌈生産各個(ge)能量轉換環節。随(suí)着工業生産自動(dong)化程度的不斷提(tí)升、計算機微電子(zǐ)技術的飛速發展(zhan),流量計從機械式(shi)向電子技術式發(fa)展,新型流量計不(bú)斷出現,流量計在(zai)我國國民經濟中(zhong)發揮的作用也越(yuè)來越大,具有良好(hǎo)的發展前景。
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