摘要：爲了解決由(you)于檢測環境不全(quán)面、測試方法不到(dào)位等原因引起的(de)産品故障率較高(gao)的問題，掌握氣體(tǐ)流量計 在不同溫(wēn)度和濕度下的計(jì)量性能,加快新産(chǎn)品推出速度.一套(tao)可模拟現場運行(háng)管道、溫度、濕度等(děng)條件，實現實時監(jian)測流量計運行參(cān)數、對運行氣體流(liu)量計進行現場檢(jian)定等功能的系統(tǒng)。
0引言
　　近年來,天然(ran)氣流量計 使用量(liang)越來越大，使用環(huán)境也是越來越複(fu)雜。從炎熱的海南(nan)到寒冷的齊齊哈(ha)爾，從潮濕溫暖的(de)廚房到晝夜不斷(duan)變化的戶外管道(dao)，各種環境都有氣(qì)體流量計的身影(ying)。從而導緻同一批(pī)次的氣體流量計(ji)在不同的使用環(huán)境下,出現的故障(zhang)和問題完全不一(yi)樣。
　　随着電子技術(shù)的迅猛發展和人(rén)們對故障問題研(yan)究的深入，發現由(you)于廠家的測試環(huán)境與現場的使用(yòng)環境不同，且測試(shì)條件和生産環境(jing)過于單一,無法模(mo)拟現場條件。基于(yú)上述原因，我們研(yan)制了一種模拟氣(qi)體流量計現場運(yun)行、檢定、測試的系(xì)統裝置。
1系統原理(li)
　　系統結構框圖如(rú)圖1所示，該系統主(zhu)要由微機控制中(zhong)心、實驗艙運行系(xi)統、流量計運行系(xì)統、溫度/濕度運行(hang)系統、流量計檢測(ce)系統等組成。
 
　　整套(tao)系統由微機控制(zhi)中心統一協調運(yun)行。主要實現三大(dà)功能:1)模拟現場環(huan)境的氣候條件;2)模(mó)拟現場流量計的(de)運行條件;3)實時檢(jiǎn)測流量計運行參(can)數和計量誤差。
 
　　控(kong)制框圖如圖2所示(shì)。控制中心通過實(shi)驗艙内若幹個溫(wēn)度傳感器和濕度(dù)傳感器的檢測單(dān)元，及時反饋實驗(yàn)艙的溫度和濕度(dù)等環境狀态，再由(you)溫度/濕度控制單(dan)元和循環風機的(de)執行單元實現對(dui)實驗.艙的溫度和(hé)濕度的控制“,從而(ér)達到自動控制的(de)目的。流量計數據(ju)采集系統主要由(you)控制中心通過采(cai)集電路實現對流(liú)量計的溫度、壓力(li)、流量、運行電流的(de)采集。控制中心軟(ruan)件部分根據實驗(yan)艙的溫度和濕度(du)控制流量計運行(háng),采集流量計的運(yun)行數據,判斷流量(liang)計是否出現故障(zhang)。流量計運行檢定(dìng)系統控制測試流(liu)量計的誤差和運(yun)行狀态。
1.1實驗艙運(yùn)行、溫/濕度控制系(xì)統
　　實驗艙用于實(shi)現模拟現場環境(jing)，如圖3所示,主要由(yóu)循環風機、循環通(tong)道、若幹濕度和溫(wen)度傳感器、出入口(kǒu)等部分組成。
 
　　溫度(du)和濕度控制系統(tong)用于控制實驗艙(cang)的溫度和濕度，主(zhu)要由艙内循環風(fēng)冷機組、加熱器、除(chu)濕/加濕機組、除濕(shi)機制冷機組等組(zu)成，如圖4所示。
 
　　實驗(yan)艙控制溫度基本(běn)原理如圖5所示。首(shou)先制定環境運行(hang)方案,然後由軟件(jiàn)控制中心通過PLC控(kong)制系統實時讀取(qu)當前實驗艙的溫(wēn)度,當讀取的當前(qián)溫度值>目标溫度(du)值時，開啓制冷模(mo)式(即打開制冷風(fēng)機),當讀取的當前(qian)溫度值<目标溫度(dù)值時，開啓制熱模(mó)式(打開加熱器)。制(zhi)冷和制熱功率輸(shu)出.大小，取決于當(dang)前溫度值與目标(biāo)溫度值的差值，按(an)一定的調節規律(lǜ),用比例運算關系(xi)發出調節信号，通(tong)過執行單元改變(bian)閥門的開度，實現(xiàn)對加熱器和制冷(lěng)器的功率控制。
 
　　熱(re)空氣/冷空氣通過(guo)實驗艙循環風機(jī)送到實驗艙的各(gè)個角落，軟件控制(zhì)中心不間斷地讀(dú)取各個角落溫度(dù)傳感器的溫度值(zhi)，當實驗艙内的溫(wen)度值達到目标溫(wēn)度值時,溫度控制(zhì)系統停止加熱或(huò)制冷，反之就運行(hang)。
　　控制濕度基本原(yuan)理如圖5所示。首先(xian)制定環境運行方(fang)案，然後由軟件控(kòng)制中心通過PLC控制(zhì)系統實時讀取當(dang)前實驗艙的濕度(dù)，當讀取的當前濕(shī)度值>目标濕度值(zhi)，開啓除濕模式(即(ji)打開除濕機組),當(dāng)讀取的當前濕度(dù)值<目标濕度值,開(kāi)啓加濕模式(打開(kāi)加濕機組)。除濕/加(jia)濕循環分内循環(huan)和外循環，内循環(huan)是指抽取實驗艙(cang)内的空氣進行除(chú)濕/加濕處理,處理(li)後再重新注入實(shí)驗艙;外循環是指(zhǐ)抽取實驗艙外的(de)空氣進行除濕/加(jia)濕處理，處理後再(zài)重新注入實驗艙(cāng)。低溫除濕時，爲了(le)保證實驗艙溫度(dù)快速達到低溫點(diǎn),還需要将開啓除(chú)濕冷機組對除濕(shī)/加濕機組處理後(hou)的空氣制冷處理(lǐ)後再注入實驗艙(cang),相當于進行雙重(zhong)降溫處理。
1.2流量計(jì)運行和檢定系統(tǒng)
　　流量計運行和檢(jian)定系統如圖6所示(shì),用于模拟流量計(jì)現場運行的狀态(tai)，并可以檢定流量(liàng)計的準确度等級(ji)。
 
　　該系統主要由運(yun)行管道、換熱器、标(biao)準表、控制流量的(de)閥門、風機、變頻器(qì)等組成。該系統可(ke)以同時運行8台流(liu)量計,可以通過控(kong)制閥門的開1關來(lai)控制流量計是否(fou)運行，通過改變變(bian)頻器頻率大小控(kòng)制風機運轉速度(du)及各個閥門，從而(er)實現控制運行流(liu)量計流量的大小(xiao)。
　　運行系統基本原(yuán)理如圖7所示。根據(ju)流量計運行方案(an)由軟件控制中心(xin)通過PLC控制系統指(zhǐ)令來控制閥門的(de)打開和關閉狀态(tai)。然後軟件控制中(zhong)心通過PLC控制系統(tǒng)控制電氣開關閥(fá)、4~20mA調節閥的開度、變(biàn)頻器的頻率控制(zhi)流量風機轉速等(děng)方式控制流量大(dà)小，軟件控制中心(xīn)實時讀取标準表(biǎo)流量脈沖信号并(bìng)結合标準表儀表(biao)系數計算出工況(kuang)流量，當工況流量(liang)值等于目标流量(liàng)值時，穩定變頻器(qì)的頻率和閥門狀(zhuang)态，讓各個流量計(ji)處于運行狀态中(zhōng)。
 
　　同時,這套系統也(yě)是一套标準表法(fa)檢定裝置，可以檢(jian)定各台氣體流量(liàng)計示值誤差、準确(què)度等級，基本原理(lǐ)如圖8所示。首先打(dǎ)開被檢流量計的(de)閥門,其餘通道都(dou)關閉，通過控制變(bian)頻器改變流量大(da)小，實現對不同流(liú)量點的檢定，通過(guo)采集系統讀取被(bèi)檢流量計的脈沖(chong)信号、溫度值、壓力(li)值和标準表的脈(mo)沖信号、溫度值、壓(yā)力值，再由标準表(biao)法檢定裝置軟件(jian)計算流量示值誤(wù)差，生成檢定報表(biao)，确定被檢流量計(jì)的準确度等級。
 
1.3流(liú)量計檢測系統
　　流(liú)量計檢測系統如(ru)圖9所示,用于檢測(ce)流量計運行的各(ge)項參數是否正常(chang)，主要由軟件控制(zhi)中心、交換機、接口(kǒu)轉換單元、電流檢(jiǎn)測單元、電壓檢測(cè)單元、信号發生/計(jì)數單元、本地通信(xin)/GPRS單元、16路通斷切換(huàn)單元等組成。
 
　　由軟(ruan)件控制中心通過(guò)電流檢測單元讀(dú)取流量計的電流(liu)值;電壓檢測單元(yuan)讀取流量計的電(dian)壓值;信号發生/計(ji)數單元檢測流量(liàng)計的軟件計算誤(wu)差;本地通信單元(yuán)讀取流量計的内(nei)部時間、總量、瞬時(shi)流量、溫度、壓力等(deng)參數;再由檢測系(xì)統軟件根據設計(ji)标準值.判斷運行(háng)的流量計的各項(xiang)性能指标是否合(he)格。
1.4軟件控制中心(xin)
　　控制系統軟件包(bao)括流量計運行控(kong)制、模拟環境控制(zhi)、流量計檢定、流量(liàng)計檢測、文檔管理(li)等部分組成,整體(tǐ)軟件運行流程如(ru)圖10所示。
1.4.1流量計運(yun)行控制
　　可以設置(zhì)運行流量計的數(shu)量、流量、時間等，可(ke)以實時采集各個(ge)流量計的運行數(shù)據。
根據不同的運(yun)行方案，讓流量計(ji)通氣運行,并記錄(lù)各個流量計的标(biao)況總量、瞬時流量(liàng)、溫度、壓力等數據(ju)，進行測試流量計(ji)性能和輸差計算(suàn)。運行模式有短期(qī)運行和長期運行(hang)兩種。
1.4.2模拟環境控(kong)制
　　可以設置實驗(yan)艙的溫度、濕度、運(yùn)行時間、以及不同(tong)組合的循環周期(qī)等，可以實時采集(jí)實驗艙的各個位(wèi)置的溫度和濕度(du)。
根據不同的氣候(hou)特點，制定不同環(huán)境的方案，通過控(kong)制溫度和濕度，驗(yàn)證流量計在不同(tong)環境條件下的性(xìng)能。
1.4.3檢定控制
　　依據(jù)氣體流量計的檢(jian)定規程，通過控制(zhi)檢定系統，對被檢(jian)表進行檢定，測試(shì)流量計在長期運(yùn)行後和不同溫度(dù)下示值誤差的變(biàn)化情況。
1.4.4流量計檢(jian)測
　　可以檢測流量(liang)計的電流、本地通(tong)信功能、遠程通信(xin)功能、高低頻輸出(chu)的準确性、流量計(ji)量準确性、讀取溫(wēn)度/壓力值的準确(que)性等。
　　通過不間斷(duan)地檢測流量計的(de)性能參數，掌握流(liú)量計運行在不同(tong)時間點和溫度點(dian)下的運行狀态。
 
1.4.5文(wén)檔管理
　　可以輸出(chū)運行報告、檢定報(bao)告、流量計檢測數(shu)據以及曆史數據(ju)查詢。
2結束語
　　結合(hé)現階段的檢測技(jì)術、檢定技術、計算(suan)機集散控制，系統(tǒng)、現場總線控制系(xi)統，該設備可實現(xiàn)對流量計運行狀(zhuang)态下的全程監控(kong)，模拟各種不斷變(bian)化的氣候，檢定流(liú)量計在不同氣候(hou)條件下的流量示(shì)值誤差，預測流量(liang)計在不同條件下(xia)的潛在故障。本設(shè)備用于研發測試(shì)，可以提高新産品(pǐn)在不同環境下使(shi)用的穩定性、可靠(kào)性;可以由原來用(yong)戶實際使用的試(shì)挂模式，改爲模拟(ni)現場氣候在實驗(yan)室中進行試挂，從(cong)而縮短試挂測試(shi)的時間和産品上(shang)市時間。

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