摘(zhai)要：爲(wei)了解(jie)決由(you)于檢(jian)測環(huan)境不(bu)全面(mian)、測試(shi)方法(fa)不到(dao)位等(deng)原因(yin)引起(qi)的産(chan)品故(gu)障率(lü)較高(gao)的問(wen)題，掌(zhang)握氣(qi)體流(liu)量計(ji) 在不(bu)同溫(wen)度和(he)濕度(du)下的(de)計量(liang)性能(neng),加快(kuai)新産(chan)品推(tui)出速(su)度.一(yi)套可(ke)模拟(ni)現場(chang)運行(hang)管道(dao)、溫度(du)、濕度(du)等條(tiao)件，實(shi)現實(shi)時監(jian)測流(liu)量計(ji)運行(hang)參數(shu)、對運(yun)行氣(qi)體流(liu)量計(ji)進行(hang)現場(chang)檢定(ding)等功(gong)能的(de)系統(tong)。
0引言(yan)
　　近年(nian)來,天(tian)然氣(qi)流量(liang)計 使(shi)用量(liang)越來(lai)越大(da)，使用(yong)環境(jing)也是(shi)越來(lai)越複(fu)雜。從(cong)炎熱(re)的海(hai)南到(dao)寒冷(leng)的齊(qi)齊哈(ha)爾，從(cong)潮濕(shi)溫暖(nuan)的廚(chu)房到(dao)晝夜(ye)不斷(duan)變化(hua)的戶(hu)外管(guan)道，各(ge)種環(huan)境都(dou)有氣(qi)體流(liu)量計(ji)的身(shen)影。從(cong)而導(dao)緻同(tong)一批(pi)次的(de)氣體(ti)流量(liang)計在(zai)不同(tong)的使(shi)用環(huan)境下(xia),出現(xian)的故(gu)障和(he)問題(ti)完全(quan)不一(yi)樣。
　　随(sui)着電(dian)子技(ji)術的(de)迅猛(meng)發展(zhan)和人(ren)們對(dui)故障(zhang)問題(ti)研究(jiu)的深(shen)入，發(fa)現由(you)于廠(chang)家的(de)測試(shi)環境(jing)與現(xian)場的(de)使用(yong)環境(jing)不同(tong)，且測(ce)試條(tiao)件和(he)生産(chan)環境(jing)過于(yu)單一(yi),無法(fa)模拟(ni)現場(chang)條件(jian)。基于(yu)上述(shu)原因(yin)，我們(men)研制(zhi)了一(yi)種模(mo)拟氣(qi)體流(liu)量計(ji)現場(chang)運行(hang)、檢定(ding)、測試(shi)的系(xi)統裝(zhuang)置。
1系(xi)統原(yuan)理
　　系(xi)統結(jie)構框(kuang)圖如(ru)圖1所(suo)示，該(gai)系統(tong)主要(yao)由微(wei)機控(kong)制中(zhong)心、實(shi)驗艙(cang)運行(hang)系統(tong)、流量(liang)計運(yun)行系(xi)統、溫(wen)度/濕(shi)度運(yun)行系(xi)統、流(liu)量計(ji)檢測(ce)系統(tong)等組(zu)成。
 
　　整(zheng)套系(xi)統由(you)微機(ji)控制(zhi)中心(xin)統一(yi)協調(diao)運行(hang)。主要(yao)實現(xian)三大(da)功能(neng):1)模拟(ni)現場(chang)環境(jing)的氣(qi)候條(tiao)件;2)模(mo)拟現(xian)場流(liu)量計(ji)的運(yun)行條(tiao)件;3)實(shi)時檢(jian)測流(liu)量計(ji)運行(hang)參數(shu)和計(ji)量誤(wu)差。
 
　　控(kong)制框(kuang)圖如(ru)圖2所(suo)示。控(kong)制中(zhong)心通(tong)過實(shi)驗艙(cang)内若(ruo)幹個(ge)溫度(du)傳感(gan)器和(he)濕度(du)傳感(gan)器的(de)檢測(ce)單元(yuan)，及時(shi)反饋(kui)實驗(yan)艙的(de)溫度(du)和濕(shi)度等(deng)環境(jing)狀态(tai)，再由(you)溫度(du)/濕度(du)控制(zhi)單元(yuan)和循(xun)環風(feng)機的(de)執行(hang)單元(yuan)實現(xian)對實(shi)驗.艙(cang)的溫(wen)度和(he)濕度(du)的控(kong)制“,從(cong)而達(da)到自(zi)動控(kong)制的(de)目的(de)。流量(liang)計數(shu)據采(cai)集系(xi)統主(zhu)要由(you)控制(zhi)中心(xin)通過(guo)采集(ji)電路(lu)實現(xian)對流(liu)量計(ji)的溫(wen)度、壓(ya)力、流(liu)量、運(yun)行電(dian)流的(de)采集(ji)。控制(zhi)中心(xin)軟件(jian)部分(fen)根據(ju)實驗(yan)艙的(de)溫度(du)和濕(shi)度控(kong)制流(liu)量計(ji)運行(hang),采集(ji)流量(liang)計的(de)運行(hang)數據(ju),判斷(duan)流量(liang)計是(shi)否出(chu)現故(gu)障。流(liu)量計(ji)運行(hang)檢定(ding)系統(tong)控制(zhi)測試(shi)流量(liang)計的(de)誤差(cha)和運(yun)行狀(zhuang)态。
1.1實(shi)驗艙(cang)運行(hang)、溫/濕(shi)度控(kong)制系(xi)統
　　實(shi)驗艙(cang)用于(yu)實現(xian)模拟(ni)現場(chang)環境(jing)，如圖(tu)3所示(shi),主要(yao)由循(xun)環風(feng)機、循(xun)環通(tong)道、若(ruo)幹濕(shi)度和(he)溫度(du)傳感(gan)器、出(chu)入口(kou)等部(bu)分組(zu)成。
 
　　溫(wen)度和(he)濕度(du)控制(zhi)系統(tong)用于(yu)控制(zhi)實驗(yan)艙的(de)溫度(du)和濕(shi)度，主(zhu)要由(you)艙内(nei)循環(huan)風冷(leng)機組(zu)、加熱(re)器、除(chu)濕/加(jia)濕機(ji)組、除(chu)濕機(ji)制冷(leng)機組(zu)等組(zu)成，如(ru)圖4所(suo)示。
 
　　實(shi)驗艙(cang)控制(zhi)溫度(du)基本(ben)原理(li)如圖(tu)5所示(shi)。首先(xian)制定(ding)環境(jing)運行(hang)方案(an),然後(hou)由軟(ruan)件控(kong)制中(zhong)心通(tong)過PLC控(kong)制系(xi)統實(shi)時讀(du)取當(dang)前實(shi)驗艙(cang)的溫(wen)度,當(dang)讀取(qu)的當(dang)前溫(wen)度值(zhi)>目标(biao)溫度(du)值時(shi)，開啓(qi)制冷(leng)模式(shi)(即打(da)開制(zhi)冷風(feng)機),當(dang)讀取(qu)的當(dang)前溫(wen)度值(zhi)<目标(biao)溫度(du)值時(shi)，開啓(qi)制熱(re)模式(shi)(打開(kai)加熱(re)器)。制(zhi)冷和(he)制熱(re)功率(lü)輸出(chu).大小(xiao)，取決(jue)于當(dang)前溫(wen)度值(zhi)與目(mu)标溫(wen)度值(zhi)的差(cha)值，按(an)一定(ding)的調(diao)節規(gui)律,用(yong)比例(li)運算(suan)關系(xi)發出(chu)調節(jie)信号(hao)，通過(guo)執行(hang)單元(yuan)改變(bian)閥門(men)的開(kai)度，實(shi)現對(dui)加熱(re)器和(he)制冷(leng)器的(de)功率(lü)控制(zhi)。
 
　　熱空(kong)氣/冷(leng)空氣(qi)通過(guo)實驗(yan)艙循(xun)環風(feng)機送(song)到實(shi)驗艙(cang)的各(ge)個角(jiao)落，軟(ruan)件控(kong)制中(zhong)心不(bu)間斷(duan)地讀(du)取各(ge)個角(jiao)落溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)的溫(wen)度值(zhi)，當實(shi)驗艙(cang)内的(de)溫度(du)值達(da)到目(mu)标溫(wen)度值(zhi)時,溫(wen)度控(kong)制系(xi)統停(ting)止加(jia)熱或(huo)制冷(leng)，反之(zhi)就運(yun)行。
　　控(kong)制濕(shi)度基(ji)本原(yuan)理如(ru)圖5所(suo)示。首(shou)先制(zhi)定環(huan)境運(yun)行方(fang)案，然(ran)後由(you)軟件(jian)控制(zhi)中心(xin)通過(guo)PLC控制(zhi)系統(tong)實時(shi)讀取(qu)當前(qian)實驗(yan)艙的(de)濕度(du)，當讀(du)取的(de)當前(qian)濕度(du)值>目(mu)标濕(shi)度值(zhi)，開啓(qi)除濕(shi)模式(shi)(即打(da)開除(chu)濕機(ji)組),當(dang)讀取(qu)的當(dang)前濕(shi)度值(zhi)<目标(biao)濕度(du)值,開(kai)啓加(jia)濕模(mo)式(打(da)開加(jia)濕機(ji)組)。除(chu)濕/加(jia)濕循(xun)環分(fen)内循(xun)環和(he)外循(xun)環，内(nei)循環(huan)是指(zhi)抽取(qu)實驗(yan)艙内(nei)的空(kong)氣進(jin)行除(chu)濕/加(jia)濕處(chu)理,處(chu)理後(hou)再重(zhong)新注(zhu)入實(shi)驗艙(cang);外循(xun)環是(shi)指抽(chou)取實(shi)驗艙(cang)外的(de)空氣(qi)進行(hang)除濕(shi)/加濕(shi)處理(li)，處理(li)後再(zai)重新(xin)注入(ru)實驗(yan)艙。低(di)溫除(chu)濕時(shi)，爲了(le)保證(zheng)實驗(yan)艙溫(wen)度快(kuai)速達(da)到低(di)溫點(dian),還需(xu)要将(jiang)開啓(qi)除濕(shi)冷機(ji)組對(dui)除濕(shi)/加濕(shi)機組(zu)處理(li)後的(de)空氣(qi)制冷(leng)處理(li)後再(zai)注入(ru)實驗(yan)艙,相(xiang)當于(yu)進行(hang)雙重(zhong)降溫(wen)處理(li)。
1.2流量(liang)計運(yun)行和(he)檢定(ding)系統(tong)
　　流量(liang)計運(yun)行和(he)檢定(ding)系統(tong)如圖(tu)6所示(shi),用于(yu)模拟(ni)流量(liang)計現(xian)場運(yun)行的(de)狀态(tai)，并可(ke)以檢(jian)定流(liu)量計(ji)的準(zhun)确度(du)等級(ji)。
 
　　該系(xi)統主(zhu)要由(you)運行(hang)管道(dao)、換熱(re)器、标(biao)準表(biao)、控制(zhi)流量(liang)的閥(fa)門、風(feng)機、變(bian)頻器(qi)等組(zu)成。該(gai)系統(tong)可以(yi)同時(shi)運行(hang)8台流(liu)量計(ji),可以(yi)通過(guo)控制(zhi)閥門(men)的開(kai)1關來(lai)控制(zhi)流量(liang)計是(shi)否運(yun)行，通(tong)過改(gai)變變(bian)頻器(qi)頻率(lü)大小(xiao)控制(zhi)風機(ji)運轉(zhuan)速度(du)及各(ge)個閥(fa)門，從(cong)而實(shi)現控(kong)制運(yun)行流(liu)量計(ji)流量(liang)的大(da)小。
　　運(yun)行系(xi)統基(ji)本原(yuan)理如(ru)圖7所(suo)示。根(gen)據流(liu)量計(ji)運行(hang)方案(an)由軟(ruan)件控(kong)制中(zhong)心通(tong)過PLC控(kong)制系(xi)統指(zhi)令來(lai)控制(zhi)閥門(men)的打(da)開和(he)關閉(bi)狀态(tai)。然後(hou)軟件(jian)控制(zhi)中心(xin)通過(guo)PLC控制(zhi)系統(tong)控制(zhi)電氣(qi)開關(guan)閥、4~20mA調(diao)節閥(fa)的開(kai)度、變(bian)頻器(qi)的頻(pin)率控(kong)制流(liu)量風(feng)機轉(zhuan)速等(deng)方式(shi)控制(zhi)流量(liang)大小(xiao)，軟件(jian)控制(zhi)中心(xin)實時(shi)讀取(qu)标準(zhun)表流(liu)量脈(mo)沖信(xin)号并(bing)結合(he)标準(zhun)表儀(yi)表系(xi)數計(ji)算出(chu)工況(kuang)流量(liang)，當工(gong)況流(liu)量值(zhi)等于(yu)目标(biao)流量(liang)值時(shi)，穩定(ding)變頻(pin)器的(de)頻率(lü)和閥(fa)門狀(zhuang)态，讓(rang)各個(ge)流量(liang)計處(chu)于運(yun)行狀(zhuang)态中(zhong)。
 
　　同時(shi),這套(tao)系統(tong)也是(shi)一套(tao)标準(zhun)表法(fa)檢定(ding)裝置(zhi)，可以(yi)檢定(ding)各台(tai)氣體(ti)流量(liang)計示(shi)值誤(wu)差、準(zhun)确度(du)等級(ji)，基本(ben)原理(li)如圖(tu)8所示(shi)。首先(xian)打開(kai)被檢(jian)流量(liang)計的(de)閥門(men),其餘(yu)通道(dao)都關(guan)閉，通(tong)過控(kong)制變(bian)頻器(qi)改變(bian)流量(liang)大小(xiao)，實現(xian)對不(bu)同流(liu)量點(dian)的檢(jian)定，通(tong)過采(cai)集系(xi)統讀(du)取被(bei)檢流(liu)量計(ji)的脈(mo)沖信(xin)号、溫(wen)度值(zhi)、壓力(li)值和(he)标準(zhun)表的(de)脈沖(chong)信号(hao)、溫度(du)值、壓(ya)力值(zhi)，再由(you)标準(zhun)表法(fa)檢定(ding)裝置(zhi)軟件(jian)計算(suan)流量(liang)示值(zhi)誤差(cha)，生成(cheng)檢定(ding)報表(biao)，确定(ding)被檢(jian)流量(liang)計的(de)準确(que)度等(deng)級。
 
1.3流(liu)量計(ji)檢測(ce)系統(tong)
　　流量(liang)計檢(jian)測系(xi)統如(ru)圖9所(suo)示,用(yong)于檢(jian)測流(liu)量計(ji)運行(hang)的各(ge)項參(can)數是(shi)否正(zheng)常，主(zhu)要由(you)軟件(jian)控制(zhi)中心(xin)、交換(huan)機、接(jie)口轉(zhuan)換單(dan)元、電(dian)流檢(jian)測單(dan)元、電(dian)壓檢(jian)測單(dan)元、信(xin)号發(fa)生/計(ji)數單(dan)元、本(ben)地通(tong)信/GPRS單(dan)元、16路(lu)通斷(duan)切換(huan)單元(yuan)等組(zu)成。
 
　　由(you)軟件(jian)控制(zhi)中心(xin)通過(guo)電流(liu)檢測(ce)單元(yuan)讀取(qu)流量(liang)計的(de)電流(liu)值;電(dian)壓檢(jian)測單(dan)元讀(du)取流(liu)量計(ji)的電(dian)壓值(zhi);信号(hao)發生(sheng)/計數(shu)單元(yuan)檢測(ce)流量(liang)計的(de)軟件(jian)計算(suan)誤差(cha);本地(di)通信(xin)單元(yuan)讀取(qu)流量(liang)計的(de)内部(bu)時間(jian)、總量(liang)、瞬時(shi)流量(liang)、溫度(du)、壓力(li)等參(can)數;再(zai)由檢(jian)測系(xi)統軟(ruan)件根(gen)據設(she)計标(biao)準值(zhi).判斷(duan)運行(hang)的流(liu)量計(ji)的各(ge)項性(xing)能指(zhi)标是(shi)否合(he)格。
1.4軟(ruan)件控(kong)制中(zhong)心
　　控(kong)制系(xi)統軟(ruan)件包(bao)括流(liu)量計(ji)運行(hang)控制(zhi)、模拟(ni)環境(jing)控制(zhi)、流量(liang)計檢(jian)定、流(liu)量計(ji)檢測(ce)、文檔(dang)管理(li)等部(bu)分組(zu)成,整(zheng)體軟(ruan)件運(yun)行流(liu)程如(ru)圖10所(suo)示。
1.4.1流(liu)量計(ji)運行(hang)控制(zhi)
　　可以(yi)設置(zhi)運行(hang)流量(liang)計的(de)數量(liang)、流量(liang)、時間(jian)等，可(ke)以實(shi)時采(cai)集各(ge)個流(liu)量計(ji)的運(yun)行數(shu)據。
根(gen)據不(bu)同的(de)運行(hang)方案(an)，讓流(liu)量計(ji)通氣(qi)運行(hang),并記(ji)錄各(ge)個流(liu)量計(ji)的标(biao)況總(zong)量、瞬(shun)時流(liu)量、溫(wen)度、壓(ya)力等(deng)數據(ju)，進行(hang)測試(shi)流量(liang)計性(xing)能和(he)輸差(cha)計算(suan)。運行(hang)模式(shi)有短(duan)期運(yun)行和(he)長期(qi)運行(hang)兩種(zhong)。
1.4.2模拟(ni)環境(jing)控制(zhi)
　　可以(yi)設置(zhi)實驗(yan)艙的(de)溫度(du)、濕度(du)、運行(hang)時間(jian)、以及(ji)不同(tong)組合(he)的循(xun)環周(zhou)期等(deng)，可以(yi)實時(shi)采集(ji)實驗(yan)艙的(de)各個(ge)位置(zhi)的溫(wen)度和(he)濕度(du)。
根據(ju)不同(tong)的氣(qi)候特(te)點，制(zhi)定不(bu)同環(huan)境的(de)方案(an)，通過(guo)控制(zhi)溫度(du)和濕(shi)度，驗(yan)證流(liu)量計(ji)在不(bu)同環(huan)境條(tiao)件下(xia)的性(xing)能。
1.4.3檢(jian)定控(kong)制
　　依(yi)據氣(qi)體流(liu)量計(ji)的檢(jian)定規(gui)程，通(tong)過控(kong)制檢(jian)定系(xi)統，對(dui)被檢(jian)表進(jin)行檢(jian)定，測(ce)試流(liu)量計(ji)在長(zhang)期運(yun)行後(hou)和不(bu)同溫(wen)度下(xia)示值(zhi)誤差(cha)的變(bian)化情(qing)況。
1.4.4流(liu)量計(ji)檢測(ce)
　　可以(yi)檢測(ce)流量(liang)計的(de)電流(liu)、本地(di)通信(xin)功能(neng)、遠程(cheng)通信(xin)功能(neng)、高低(di)頻輸(shu)出的(de)準确(que)性、流(liu)量計(ji)量準(zhun)确性(xing)、讀取(qu)溫度(du)/壓力(li)值的(de)準确(que)性等(deng)。
　　通過(guo)不間(jian)斷地(di)檢測(ce)流量(liang)計的(de)性能(neng)參數(shu)，掌握(wo)流量(liang)計運(yun)行在(zai)不同(tong)時間(jian)點和(he)溫度(du)點下(xia)的運(yun)行狀(zhuang)态。
 
1.4.5文(wen)檔管(guan)理
　　可(ke)以輸(shu)出運(yun)行報(bao)告、檢(jian)定報(bao)告、流(liu)量計(ji)檢測(ce)數據(ju)以及(ji)曆史(shi)數據(ju)查詢(xun)。
2結束(shu)語
　　結(jie)合現(xian)階段(duan)的檢(jian)測技(ji)術、檢(jian)定技(ji)術、計(ji)算機(ji)集散(san)控制(zhi)，系統(tong)、現場(chang)總線(xian)控制(zhi)系統(tong)，該設(she)備可(ke)實現(xian)對流(liu)量計(ji)運行(hang)狀态(tai)下的(de)全程(cheng)監控(kong)，模拟(ni)各種(zhong)不斷(duan)變化(hua)的氣(qi)候，檢(jian)定流(liu)量計(ji)在不(bu)同氣(qi)候條(tiao)件下(xia)的流(liu)量示(shi)值誤(wu)差，預(yu)測流(liu)量計(ji)在不(bu)同條(tiao)件下(xia)的潛(qian)在故(gu)障。本(ben)設備(bei)用于(yu)研發(fa)測試(shi)，可以(yi)提高(gao)新産(chan)品在(zai)不同(tong)環境(jing)下使(shi)用的(de)穩定(ding)性、可(ke)靠性(xing);可以(yi)由原(yuan)來用(yong)戶實(shi)際使(shi)用的(de)試挂(gua)模式(shi)，改爲(wei)模拟(ni)現場(chang)氣候(hou)在實(shi)驗室(shi)中進(jin)行試(shi)挂，從(cong)而縮(suo)短試(shi)挂測(ce)試的(de)時間(jian)和産(chan)品上(shang)市時(shi)間。

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