流(liú)量測量在工(gōng)業自動化控(kong)制系統中應(yīng)用 發布時間(jiān):2020-5-18 08:37:15
流量、壓力、溫(wen)度是檢測物(wu)體的三大參(cān)數,被廣泛應(yīng)用于測量中(zhong)。随着我國工(gōng)業的飛速發(fa)展,各類自動(dong)化控制系統(tong)對流量😄測量(liang)的要求日益(yi)提升,流量儀(yi)表獲得🐇了廣(guǎng)泛的應用。 過(guo)程控制對流(liú)量測量儀表(biao)的要求 流量(liang)儀表廣泛應(yīng)用于過程控(kong)制,流量儀表(biao)在過程㊙️控制(zhì)中✌️的作👈用是(shì)對密封管道(dao)中的流體流(liu)量進行檢測(cè),必要時還将(jiang)流量測量儀(yi)表與調節儀(yi)表、執行器等(děng)組成調節系(xì)統,将流量穩(wěn)❌定在合适的(de)範圍,從✍️而實(shí)現過程的穩(wen)定性。流量測(cè)量儀表在過(guò)程控制中擔(dan)當這樣🧡一個(gè)特定的任務(wu),因此需要滿(mǎn)足一下‼️一些(xiē)要求。 1 、性能穩(wen)定 ①流量測量(liàng)儀表的輸出(chū)應具備良好(hǎo)的穩定性,如(ru)果☀️流量信㊙️号(hào)本身有噪聲(sheng),應可通過表(biao)内的阻尼調(diao)整,使示值穩(wen)定到🐇便于㊙️讀(du)數🚶。在與調節(jiē)器組成調節(jiē)系統時,應使(shi)調節器輸出(chū)無明顯振蕩(dàng)。 ②流量測量儀(yi)表表示值的(de)環境溫度影(yǐng)響應在規定(ding)的技術指标(biao)範圍内。 ③儀表(biao)應具有良好(hao)的長期穩定(ding)性。 2 、可靠性要(yào)求 ①儀表應具(jù)有高度的可(kě)靠性.現代工(gong)業裝置趨向(xiang)于㊙️大☀️型化的(de)連續過程,儀(yi)表故障容易(yi)導緻過程的(de)不穩定,而對(duì)📞安裝在管道(dào)上的流量計(jì)一旦發生故(gu)障,又不可能(néng)爲了修理特(te)🆚地将流程停(tíng)下🛀來,因此儀(yi)表制造和系(xì)統設計都要(yào)首先考慮可(kě)靠性,包括用(yòng)于溫度補償(cháng)的熱電阻的(de)可♊靠性。有些(xiē)儀❓表制造商(shāng)對🏃♀️相比之下(xià)容易發生故(gu)障不便維修(xiū)的部件實行(háng)雙重化。也有(yǒu)🤞一些制造商(shang)設計了在不(bu)斷流條件下(xià)更換⛹🏻♀️傳感器(qì)的方法。有的(de)電磁流量計(ji)制造🛀商提供(gong)了不斷流更(geng)♈換電極的方(fang)法和工具,這(zhè)些都爲提高(gao)可🌏靠性創造(zao)了良好的條(tiáo)件。 ②故障診斷(duàn)。儀表一旦發(fa)生故障,故障(zhang)診斷部分應(ying)能自動提示(shì)發生故障的(de)部位和故障(zhàng)性質,以便維(wei)修者縮短排(pái)除故障的時(shi)間。在儀表數(shù)字通信的方(fang)法将診斷信(xin)息送入計算(suan)機後,計⛷️算機(ji)可對儀表的(de)運行狀況進(jìn)行監視,在儀(yi)表故障時發(fā)出報警信号(hào),并🏃🏻顯示故障(zhang)内容,甚至采(cai)取🌈必要的安(ān)全措施。 3 、抗幹(gan)擾能力強 ①抗(kàng)振動幹擾能(néng)力。 流量傳感(gǎn)器大多安裝(zhuāng)在管道上,現(xian)場環境條件(jiàn)較惡劣,其中(zhōng)振動式一大(da)幹擾,所以流(liú)量傳感器、轉(zhuǎn)換器等都應(yīng)有較強的抗(kàng)幹擾能力。有(you)些渦街流量(liang)計✂️和科裏奧(ào)利質量流量(liang)計就是🌍因爲(wei)抗振動幹擾(rǎo)能力不夠理(lǐ)想,在現場用(yong)不好,出現“無(wu)中生有”和“示(shì)值🥵偏高”等現(xian)象。 ②抗射頻幹(gàn)擾能力。 在安(ān)裝流量計的(de)工業現場有(you)多種幹擾源(yuan),例如廠房内(nèi)的行車開過(guo),鏟車開過或(huò)附近有人使(shǐ)用對講機,都(dou)會引起某些(xiē)流🌈量測量儀(yi)表示值升高(gāo),這是因爲行(hang)車中的電器(qì)、鏟車的火花(hua)👅塞發出的射(she)頻電磁波,對(dui)講機天線發(fa)出🌈的射頻電(diàn)磁波經某些(xie)途徑進👣入儀(yí)表,幹擾🌈其工(gong)作。近幾年,人(rén)們對射頻幹(gàn)擾影響開始(shi)重視起來。測(cè)量儀表增設(she)射頻幹擾影(yǐng)響指标㊙️,并采(cai)取很多措施(shī)提高抗幹擾(rǎo)能力。 4 、影響時(shi)間短 有許多(duō)流量測量儀(yi)表與調節器(qì)等一起組成(chéng)調節㊙️系統,要(yào)求流量測量(liàng)儀表的響應(ying)時間在1s以内(nei)。在流量定值(zhí)調節系統中(zhong),流量測量環(huan)節的總時間(jiān)常數🍓如果大(dà)于1s,就可能對(duì)調🧑🏾🤝🧑🏼節品質産(chǎn)生明顯影響(xiang),嚴重時導緻(zhi)系♈統振蕩,無(wú)法工作。 5 、輸出(chū)信号的多樣(yang)性 ①模拟輸出(chu)。 流量測量儀(yi)表應有4~20mA的模(mó)拟輸出,而且(qiě)應有恒流特(te)性。 ②頻率輸出(chu)。 流量變送器(qi)(轉換器)用頻(pín)率将流量信(xìn)号傳送到顯(xiǎn)示儀表⛷️或調(diao)🌏節器,可以基(ji)本不損失精(jing)度,這是這種(zhǒng)方法的突出(chū)優🔅點。 ③數字量(liang)輸出。 流量測(cè)量儀表RS485之類(lèi)的通信口與(yu)計算機連接(jiē),在專用軟件(jiàn)的支持下,不(bu)僅可将流量(liang)測量儀表測(ce)量到👉的各種(zhong)參數傳送到(dào)計算機,将故(gu)障信息和有(you)關組态數據(jù)、表征儀表狀(zhuang)況的有關數(shu)據傳送到計(jì)算機,而且可(ke)以通過計算(suàn)機在控制室(shì)修改現場儀(yi)表的✏️組态,進(jin)行檢查、校驗(yàn)、維護和管理(lǐ)等各項工作(zuò)。 流量檢測與(yu)流量儀表的(de)使用 流量測(ce)量是工業測(cè)量的常見方(fang)法,在工業控(kòng)制領域,如電(dian)力、冶金、化工(gōng)、石油、食品等(děng)行業,獲得了(le)廣泛應用。凡(fan)涉及質量互(hu)變的過程,都(dōu)需要用到流(liu)量測量,流量(liàng)儀表是進行(hang)流量測量的(de)工具,根據測(cè)量原理的不(bu)同,測量儀表(biao)可以分爲很(hen)多種類,随着(zhe)現代測量方(fāng)法的發展,流(liu)量儀表也從(cóng)最初的差壓(yā)式、容積式、電(dian)磁式等逐漸(jiàn)發展,不僅結(jié)構更加簡潔(jie),功能也日趨(qu)多樣。流量儀(yi)表測量的正(zhèng)确與否,直接(jiē)關系到工業(yè)控制過程的(de)正确、穩定實(shi)現,與我國國(guó)民經濟發展(zhan)有着直接聯(lian)系,所以,掌握(wo)常見流量儀(yí)表的原理,了(le)解典型流量(liàng)儀表在自動(dong)化系統中的(de)應用,對提高(gao)工業自動化(huà)水平和儀表(biǎo)裝備水平具(jù)有重要意義(yi)。 流量儀表在(zai)自動化控制(zhì)系統中的應(ying)用 1 、流量計在(zài)油田自動化(huà)計量系統中(zhong)的應用 油田(tián)是應用 流量(liàng)計 最爲廣泛(fan)的行業之一(yī),主要用于産(chan)油量計量、統(tǒng)計和分💞析,測(cè)🧡量油井日采(cai)出量等,先進(jìn)的計量和工(gong)藝技術有利(li)于及㊙️時了解(jie)油田開發情(qíng)況和油井儲(chu)層變化情況(kuàng),分析油氣生(shēng)産變化的動(dong)态,進一步指(zhǐ)導油田開發(fā)✍️方針。在油田(tián)的分隊計量(liàng)中,采油獲得(de)的原始來液(ye)首先經過三(sān)相分離器分(fen)爲三部分,一(yi)部分經過調(diao)節閥後去壓(ya)氣站,一部分(fen)經過電磁流(liú)量計去沉降(jiàng)罐,還有一部(bu)分經過質量(liang)📱流量計去緩(huan)沖💜罐。 圖1中,油水(shui)混合液經過(guò)質量流量計(ji)傳感器采集(ji)油管🐉内的流(liu)量、溫度和密(mi)度等參數信(xin)号,上送處理(li)器❤️,通過相關(guān)的微☔機算法(fǎ),将采集到的(de)原油和水分(fèn)的相關參數(shu)進行分析計(ji)算,再經過變(biàn)送🏃🏻環節,通過(guo)TCP/IP以🥰太網通訊(xùn),上送監控主(zhu)機,完成對數(shù)據的顯示、存(cún)儲、報表、打印(yìn)等👌綜合管理(lǐ)功能,實現對(duì)多台油水計(ji)量系統的監(jian)控。 此外,在油(yóu)田的轉井現(xiàn)場,針對深井(jing)普遍存在的(de)高密度和✌️重(zhòng)材料浪費問(wèn)題,通過流量(liang)計傳感器采(cai)集和分🛀析鑽(zuàn)井液黏度、密(mi)度和離心機(ji)性能參數的(de)變化,經過控(kong)制系統計算(suan)得出離心機(jī)的工作轉速(sù)和相應處理(li)量後,通過計(ji)算機輸☎️出控(kong)制,來建立控(kong)制✂️系統流程(chéng),能🐇夠有效提(tí)升重材料的(de)回收利用率(lü),節約重材料(liào)的✉️使🔞用費用(yòng)。 2 、流量計在電(diàn)廠工藝系統(tǒng)中的應用 2.1應(yīng)用于鍋爐送(song)風工藝 在電(dian)廠鍋爐中,流(liu)量計主要用(yòng)來測量空氣(qì)、蒸汽、鍋爐送(song)風等的流量(liàng)。最爲常用的(de)流量計爲旋(xuan)渦流量計。旋(xuán)渦流量計使(shǐ)用速度式原(yuan)理,采用有規(guī)律的旋渦剝(bāo)離現象來💃🏻進(jin)行流量的測(cè)量,當蒸汽、風(feng)力等流✌️體流(liu)過流🍓量計的(de)傳感器時,能(néng)夠在前部産(chan)生壓力大于(yú)管道靜壓的(de)高壓區👣,當流(liu)體流經管道(dào)的加速段時(shí),産生壓力🏃♀️小(xiao)于管道靜壓(yā)的低壓區,并(bìng)在💔低壓區的(de)後部形成一(yī)個有旋渦的(de)真空地帶,這(zhe)樣就形成了(le)壓力波動,其(qí)波📱動的頻率(lǜ)與氣體的流(liú)量成正💋比,所(suǒ)以通過測量(liang)這個振動頻(pin)💔率并經過相(xiang)應的換算和(he)補償,能夠計(ji)算出流體的(de)流速。 以 旋渦(wō)流量計 在鍋(guō)爐送風流量(liàng)中的測量爲(wei)例,鍋爐的送(song)風流量是體(ti)現熱電廠鍋(guo)爐和風機運(yun)行狀态的重(zhòng)要參數之一(yī)㊙️,其對鍋爐燃(rán)燒的自動控(kong)制系統控制(zhi)有重要作用(yòng),實際電廠的(de)送風管道多(duo)爲矩形截面(miàn),常規的流量(liang)計很🏃🏻♂️難進行(hang)正确的測量(liang)♈,使用旋渦流(liú)量計具🚩有較(jiao)好效果。使用(yòng)旋渦流量計(jì)進行鍋爐送(song)風流量測量(liàng)時,由傳感🐪器(qi)、轉換器、控制(zhi)中心組成鍋(guo)爐送風🤟測量(liàng)系統,其中傳(chuan)感器包括旋(xuán)渦發生體和(he)旋渦檢測器(qì)兩部分,主要(yào)用來進行鍋(guō)爐送風流量(liang)的測量🏃♀️并将(jiang)之轉換爲對(dui)應的頻率信(xin)💰号,該頻率信(xin)号在轉換器(qì)中進行整形(xíng)和放大,并輸(shu)出4~20mA的直流控(kong)制信号,送至(zhì)控制中心,進(jin)行待測送風(fēng)流量的顯示(shì)、記錄和分析(xi),作爲電廠鍋(guo)爐運行狀态(tai)🐕的重要參考(kao)。 使用旋渦流(liú)量計進行鍋(guo)爐送風流量(liàng)的測量時,應(ying)注🌈意👅儀表量(liang)程的選擇和(hé)溫度與壓力(lì)的補償問題(ti)。将被測流體(ti)的♊常用流量(liàng)控制在旋渦(wō)流量計的1/2~2/3範(fan)圍内,可🏃🏻确保(bao)旋🛀渦流量❄️計(ji)的精度誤差(chà)在允許範圍(wéi)🐪内,同時,還要(yào)選擇合适的(de)溫度和壓力(li)測量儀器與(yu)旋渦流量計(ji)相配套,以建(jian)立準确的鍋(guo)爐自動化控(kòng)制系統。随着(zhe)計算機和微(wēi)電子技術的(de)發展,智❗能型(xing)旋渦流量計(jì)已經🈲獲得普(pu)及,具有流🈲量(liang)校正和自診(zhen)斷功能,能夠(gou)根據電廠鍋(guo)爐的運行工(gong)況🏃🏻♂️進行更加(jia)靈活的控制(zhì),并對誤差進(jìn)行修正,技術(shu)更加成🈚熟。 2.2應(ying)用于煙氣脫(tuō)硫工藝 流量(liàng)計在電廠煙(yan)氣脫硫工藝(yi)中也有廣泛(fan)應用,電廠的(de)⛱️煙氣排放由(yóu)于粉塵大、溫(wēn)度高,且具有(you)一定的💘腐蝕(shi)🤞性,同🏒時電廠(chǎng)鍋爐的風煙(yan)道存在紊流(liu)和旋流🏃♀️,不利(lì)于流量計的(de)準确測量,所(suo)以需要設置(zhi)多個測點來(lái)計算平均值(zhi)。電廠流量測(cè)點衆多,包括(kuò)一次風、二次(ci)風、人爐氣體(tǐ)、脫硫煙氣等(děng),給電廠的煙(yan)氣檢測🆚帶來(lái)了一定的難(nán)度。應用于脫(tuo)硫的煙氣流(liu)量計采用了(le)獨特的原理(lǐ),基于熱擴散(san)原理,根據流(liú)體流過傳感(gǎn)器RTD時的溫度(dù)差與流量的(de)關系,轉🍉換爲(wèi)線性輸💰出的(de)流量信号,結(jie)合專用的流(liu)量數據模型(xíng)和模糊🐉控制(zhì)理論,輸出控(kong)制信号,通過(guò)專用的電荷(hé)感應式探針(zhen)和刮掃裝置(zhi)來完成📱系統(tǒng)控制。 3 、流量計(ji)在污水處理(lǐ)工藝系統中(zhong)的應用 随着(zhe)現代工業的(de)飛速發展,城(chéng)市污水處理(li)的重要性日(rì)🈲益提升。在實(shi)現了自動化(huà)的污水處理(li)廠中,流量計(jì)也獲得了廣(guang)泛的應用。污(wu)水中含有大(da)量的懸浮物(wù)、廢水、雜質、病(bing)菌等,不同監(jiān)測點對流量(liang)計的需求是(shi)不同的, 電磁(ci)流量計 、超聲(shēng)波流量計等(děng)都有應用,超(chao)聲波流量計(jì)因其精度高(gāo)🥵、集☀️成度好、體(ti)積小等優點(diǎn),近年來獲得(de)了更多應用(yong)。 以 超聲波流(liú)量計 在污水(shui)處理中的應(ying)用爲例,通過(guo)超聲波流量(liang)計與巴氏計(ji)量槽相配合(he),監測出水流(liu)量,控制進水(shuǐ)流量和超🌈越(yue)閥門,實現對(duì)污水處理的(de)流量控制,在(zai)超聲波的流(liu)量自動控制(zhi)系統中,超聲(shēng)波傳感器檢(jian)測流量信息(xī),根據測量零(líng)位置到傳☔感(gan)器測量膜片(piàn)和滿💃量程之(zhi)間的距離,得(de)出實際的污(wū)水流✊量對應(yīng)的高度,并将(jiāng)之送到控制(zhì)系統的中央(yāng)微處理器,經(jing)過換算輸出(chū)4~20mA的脈沖信号(hào),上送中央控(kong)制室的可編(biān)程控制器,經(jīng)過通訊後在(zài)管理機顯示(shi),包括流量的(de)瞬時值、最大(dà)值、最小值、平(píng)均值等信息(xī),支持流量統(tǒng)計和🔅打印,并(bing)根據故障判(pàn)别邏輯,當發(fa)生系統故障(zhang)或流量異常(cháng)時,輸出報警(jing)信息,提示運(yùn)行人員通過(guò)調節進水閥(fá)門和超越閥(fá)門進行流量(liang)控制,從而滿(man)足污水處理(lǐ)工藝的生産(chan)要求。更先進(jìn)的控制系統(tong)可以将流量(liang)作爲一個變(bian)量,輸入到中(zhong)央控制室的(de)PLC中,直😄接進行(hang)程序運算并(bing)✌️控制進水閥(fá)門和超越閥(fá)門的變化量(liang),同時☎️将進水(shuǐ)閥門和超越(yuè)閥門更改爲(wei)電動驅動,就(jiu)不需要運行(hang)人員再進行(hang)控制,進一步(bù)提高了系統(tǒng)的工作效率(lü)。 除了上述領(ling)域,流量計在(zài)脫硫工藝、直(zhí)流供電、煤氣(qì)化廢水♊處理(lǐ)👉、能源計量、環(huán)境保護等方(fang)面都有大量(liàng)運用,遍及工(gōng)業♊生産㊙️各個(ge)能量轉換環(huán)節。随着工業(ye)生産自動化(huà)程🎯度的不斷(duan)提升、計算機(ji)微電子技術(shu)🐪的飛速發展(zhǎn),流量計從機(jī)械式向電子(zǐ)技術式發展(zhǎn),新型流量計(jì)不斷出現,流(liú)量計在我國(guo)國民經濟中(zhong)發揮的作用(yòng)也越來越大(dà),具有良好的(de)發展前景。
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