摘(zhai)要：爲了解決(jué)由于檢測環(huán)境不全面、測(ce)試方法不到(dào)位等原因引(yǐn)起的産品故(gù)障率較高的(de)問題，掌握氣(qì)體流量計 在(zai)不同溫度和(hé)濕度下的計(ji)量性能,加快(kuai)新産品推出(chu)速度.一套可(ke)模拟現場運(yun)行管道、溫度(dù)、濕度等條件(jiàn)，實現實時監(jiān)測流量計運(yùn)行參數、對運(yùn)行氣體流量(liàng)計進行現場(chǎng)檢定等功能(néng)的系統。
0引言(yán)
　　近年來,天然(rán)氣流量計 使(shi)用量越來越(yuè)大，使用環境(jìng)也是越來越(yuè)複雜。從炎熱(rè)的海南到寒(han)冷的齊齊哈(ha)爾，從潮濕溫(wen)暖的廚房到(dao)晝夜不斷變(bian)化的戶外管(guǎn)道，各種環境(jing)都有氣體流(liu)量計的身影(yǐng)。從而導緻同(tong)一批次的氣(qi)體流量計在(zài)不同的使用(yòng)環境下,出現(xian)的故障和問(wen)題完全不一(yī)樣。
　　随着電子(zi)技術的迅猛(meng)發展和人們(men)對故障問題(tí)研究的深入(rù)，發現由于廠(chang)家的測試環(huan)境與現場的(de)使用環境不(bú)同，且測試條(tiao)件和生産環(huan)境過于單一(yi),無法模拟現(xian)場條件。基于(yu)上述原因，我(wo)們研制了一(yī)種模拟氣體(tǐ)流量計現場(chang)運行、檢定、測(cè)試的系統裝(zhuang)置。
1系統原理(li)
　　系統結構框(kuang)圖如圖1所示(shi)，該系統主要(yào)由微機控制(zhì)中心、實驗艙(cang)運行系統、流(liú)量計運行系(xi)統、溫度/濕度(du)運行系統、流(liú)量計檢測系(xì)統等組成。
 
　　整(zhěng)套系統由微(wei)機控制中心(xīn)統一協調運(yùn)行。主要實現(xian)三大功能:1)模(mó)拟現場環境(jing)的氣候條件(jiàn);2)模拟現場流(liu)量計的運行(hang)條件;3)實時檢(jiǎn)測流量計運(yun)行參數和計(jì)量誤差。
 
　　控制(zhì)框圖如圖2所(suǒ)示。控制中心(xīn)通過實驗艙(cang)内若幹個溫(wēn)度傳感器和(hé)濕度傳感器(qì)的檢測單元(yuan)，及時反饋實(shí)驗艙的溫度(du)和濕度等環(huán)境狀态，再由(you)溫度/濕度控(kong)制單元和循(xun)環風機的執(zhi)行單元實現(xian)對實驗.艙的(de)溫度和濕度(dù)的控制“,從而(er)達到自動控(kong)制的目的。流(liú)量計數據采(cai)集系統主要(yao)由控制中心(xīn)通過采集電(diàn)路實現對流(liu)量計的溫度(dù)、壓力、流量、運(yun)行電流的采(cǎi)集。控制中心(xin)軟件部分根(gen)據實驗艙的(de)溫度和濕度(du)控制流量計(jì)運行,采集流(liu)量計的運行(hang)數據,判斷流(liú)量計是否出(chū)現故障。流量(liàng)計運行檢定(ding)系統控制測(cè)試流量計的(de)誤差和運行(hang)狀态。
1.1實驗艙(cāng)運行、溫/濕度(du)控制系統
　　實(shi)驗艙用于實(shí)現模拟現場(chang)環境，如圖3所(suo)示,主要由循(xún)環風機、循環(huan)通道、若幹濕(shī)度和溫度傳(chuan)感器、出入口(kou)等部分組成(cheng)。
 
　　溫度和濕度(du)控制系統用(yong)于控制實驗(yan)艙的溫度和(he)濕度，主要由(yóu)艙内循環風(feng)冷機組、加熱(re)器、除濕/加濕(shi)機組、除濕機(jī)制冷機組等(děng)組成，如圖4所(suo)示。
 
　　實驗艙控(kòng)制溫度基本(běn)原理如圖5所(suo)示。首先制定(dìng)環境運行方(fang)案,然後由軟(ruan)件控制中心(xin)通過PLC控制系(xi)統實時讀取(qu)當前實驗艙(cāng)的溫度,當讀(dú)取的當前溫(wēn)度值>目标溫(wēn)度值時，開啓(qi)制冷模式(即(ji)打開制冷風(feng)機),當讀取的(de)當前溫度值(zhi)<目标溫度值(zhí)時，開啓制熱(re)模式(打開加(jiā)熱器)。制冷和(hé)制熱功率輸(shu)出.大小，取決(jue)于當前溫度(dù)值與目标溫(wēn)度值的差值(zhí)，按一定的調(diào)節規律,用比(bǐ)例運算關系(xì)發出調節信(xìn)号，通過執行(háng)單元改變閥(fa)門的開度，實(shi)現對加熱器(qì)和制冷器的(de)功率控制。
 
　　熱(rè)空氣/冷空氣(qì)通過實驗艙(cāng)循環風機送(song)到實驗艙的(de)各個角落，軟(ruan)件控制中心(xīn)不間斷地讀(du)取各個角落(luò)溫度傳感器(qì)的溫度值，當(dāng)實驗艙内的(de)溫度值達到(dao)目标溫度值(zhi)時,溫度控制(zhi)系統停止加(jiā)熱或制冷，反(fǎn)之就運行。
　　控(kong)制濕度基本(běn)原理如圖5所(suǒ)示。首先制定(ding)環境運行方(fāng)案，然後由軟(ruan)件控制中心(xīn)通過PLC控制系(xi)統實時讀取(qǔ)當前實驗艙(cang)的濕度，當讀(du)取的當前濕(shī)度值>目标濕(shī)度值，開啓除(chú)濕模式(即打(da)開除濕機組(zǔ)),當讀取的當(dang)前濕度值<目(mu)标濕度值,開(kāi)啓加濕模式(shi)(打開加濕機(ji)組)。除濕/加濕(shi)循環分内循(xun)環和外循環(huan)，内循環是指(zhǐ)抽取實驗艙(cang)内的空氣進(jin)行除濕/加濕(shī)處理,處理後(hou)再重新注入(rù)實驗艙;外循(xun)環是指抽取(qu)實驗艙外的(de)空氣進行除(chú)濕/加濕處理(li)，處理後再重(zhong)新注入實驗(yàn)艙。低溫除濕(shi)時，爲了保證(zheng)實驗艙溫度(dù)快速達到低(di)溫點,還需要(yao)将開啓除濕(shi)冷機組對除(chu)濕/加濕機組(zǔ)處理後的空(kong)氣制冷處理(lǐ)後再注入實(shi)驗艙,相當于(yu)進行雙重降(jiàng)溫處理。
1.2流量(liang)計運行和檢(jiǎn)定系統
　　流量(liàng)計運行和檢(jiǎn)定系統如圖(tu)6所示,用于模(mó)拟流量計現(xian)場運行的狀(zhuang)态，并可以檢(jiǎn)定流量計的(de)準确度等級(ji)。
 
　　該系統主要(yào)由運行管道(dào)、換熱器、标準(zhun)表、控制流量(liang)的閥門、風機(jī)、變頻器等組(zǔ)成。該系統可(kě)以同時運行(háng)8台流量計,可(ke)以通過控制(zhì)閥門的開1關(guan)來控制流量(liang)計是否運行(hang)，通過改變變(biàn)頻器頻率大(dà)小控制風機(ji)運轉速度及(jí)各個閥門，從(cóng)而實現控制(zhì)運行流量計(jì)流量的大小(xiǎo)。
　　運行系統基(ji)本原理如圖(tu)7所示。根據流(liú)量計運行方(fāng)案由軟件控(kòng)制中心通過(guo)PLC控制系統指(zhi)令來控制閥(fá)門的打開和(he)關閉狀态。然(ran)後軟件控制(zhi)中心通過PLC控(kòng)制系統控制(zhì)電氣開關閥(fa)、4~20mA調節閥的開(kāi)度、變頻器的(de)頻率控制流(liú)量風機轉速(su)等方式控制(zhì)流量大小，軟(ruǎn)件控制中心(xīn)實時讀取标(biao)準表流量脈(mo)沖信号并結(jie)合标準表儀(yi)表系數計算(suan)出工況流量(liàng)，當工況流量(liang)值等于目标(biao)流量值時，穩(wěn)定變頻器的(de)頻率和閥門(mén)狀态，讓各個(ge)流量計處于(yu)運行狀态中(zhōng)。
 
　　同時,這套系(xì)統也是一套(tào)标準表法檢(jiǎn)定裝置，可以(yi)檢定各台氣(qi)體流量計示(shì)值誤差、準确(què)度等級，基本(ben)原理如圖8所(suǒ)示。首先打開(kai)被檢流量計(jì)的閥門,其餘(yú)通道都關閉(bi)，通過控制變(bian)頻器改變流(liú)量大小，實現(xiàn)對不同流量(liàng)點的檢定，通(tong)過采集系統(tong)讀取被檢流(liú)量計的脈沖(chòng)信号、溫度值(zhí)、壓力值和标(biāo)準表的脈沖(chòng)信号、溫度值(zhi)、壓力值，再由(yóu)标準表法檢(jiǎn)定裝置軟件(jian)計算流量示(shi)值誤差，生成(chéng)檢定報表，确(que)定被檢流量(liang)計的準确度(dù)等級。
 
1.3流量計(jì)檢測系統
　　流(liu)量計檢測系(xi)統如圖9所示(shi),用于檢測流(liú)量計運行的(de)各項參數是(shi)否正常，主要(yao)由軟件控制(zhi)中心、交換機(ji)、接口轉換單(dān)元、電流檢測(ce)單元、電壓檢(jian)測單元、信号(hao)發生/計數單(dan)元、本地通信(xìn)/GPRS單元、16路通斷(duàn)切換單元等(deng)組成。
 
　　由軟件(jian)控制中心通(tōng)過電流檢測(ce)單元讀取流(liu)量計的電流(liú)值;電壓檢測(ce)單元讀取流(liu)量計的電壓(yā)值;信号發生(sheng)/計數單元檢(jiǎn)測流量計的(de)軟件計算誤(wu)差;本地通信(xìn)單元讀取流(liú)量計的内部(bù)時間、總量、瞬(shun)時流量、溫度(du)、壓力等參數(shu);再由檢測系(xì)統軟件根據(jù)設計标準值(zhí).判斷運行的(de)流量計的各(ge)項性能指标(biao)是否合格。
1.4軟(ruǎn)件控制中心(xīn)
　　控制系統軟(ruan)件包括流量(liang)計運行控制(zhi)、模拟環境控(kòng)制、流量計檢(jian)定、流量計檢(jiǎn)測、文檔管理(lǐ)等部分組成(chéng),整體軟件運(yùn)行流程如圖(tu)10所示。
1.4.1流量計(ji)運行控制
　　可(ke)以設置運行(háng)流量計的數(shù)量、流量、時間(jiān)等，可以實時(shí)采集各個流(liú)量計的運行(háng)數據。
根據不(bú)同的運行方(fang)案，讓流量計(jì)通氣運行,并(bìng)記錄各個流(liú)量計的标況(kuàng)總量、瞬時流(liú)量、溫度、壓力(li)等數據，進行(hang)測試流量計(ji)性能和輸差(cha)計算。運行模(mó)式有短期運(yun)行和長期運(yùn)行兩種。
1.4.2模拟(nǐ)環境控制
　　可(kě)以設置實驗(yàn)艙的溫度、濕(shī)度、運行時間(jian)、以及不同組(zǔ)合的循環周(zhou)期等，可以實(shi)時采集實驗(yàn)艙的各個位(wei)置的溫度和(he)濕度。
根據不(bu)同的氣候特(te)點，制定不同(tóng)環境的方案(àn)，通過控制溫(wēn)度和濕度，驗(yan)證流量計在(zai)不同環境條(tiáo)件下的性能(neng)。
1.4.3檢定控制
　　依(yi)據氣體流量(liàng)計的檢定規(gui)程，通過控制(zhì)檢定系統，對(dui)被檢表進行(hang)檢定，測試流(liú)量計在長期(qi)運行後和不(bu)同溫度下示(shì)值誤差的變(bian)化情況。
1.4.4流量(liang)計檢測
　　可以(yǐ)檢測流量計(jì)的電流、本地(di)通信功能、遠(yuan)程通信功能(neng)、高低頻輸出(chū)的準确性、流(liu)量計量準确(què)性、讀取溫度(du)/壓力值的準(zhun)确性等。
　　通過(guò)不間斷地檢(jiǎn)測流量計的(de)性能參數，掌(zhang)握流量計運(yun)行在不同時(shi)間點和溫度(dù)點下的運行(háng)狀态。
 
1.4.5文檔管(guǎn)理
　　可以輸出(chu)運行報告、檢(jiǎn)定報告、流量(liàng)計檢測數據(jù)以及曆史數(shù)據查詢。
2結束(shu)語
　　結合現階(jie)段的檢測技(ji)術、檢定技術(shu)、計算機集散(san)控制，系統、現(xiàn)場總線控制(zhì)系統，該設備(bèi)可實現對流(liú)量計運行狀(zhuàng)态下的全程(cheng)監控，模拟各(ge)種不斷變化(hua)的氣候，檢定(dìng)流量計在不(bú)同氣候條件(jiàn)下的流量示(shi)值誤差，預測(ce)流量計在不(bu)同條件下的(de)潛在故障。本(běn)設備用于研(yán)發測試，可以(yǐ)提高新産品(pǐn)在不同環境(jing)下使用的穩(wen)定性、可靠性(xing);可以由原來(lái)用戶實際使(shǐ)用的試挂模(mo)式，改爲模拟(ni)現場氣候在(zai)實驗室中進(jìn)行試挂，從而(er)縮短試挂測(ce)試的時間和(he)産品上市時(shí)間。

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