摘(zhāi)要：爲了解決(jue)由于檢測環(huán)境不全面、測(cè)試方法不到(dào)位等原因引(yin)起的産品故(gù)障率較高的(de)問題，掌握氣(qi)體流量計 在(zai)不同溫度和(hé)濕度下的計(ji)量性能,加快(kuài)新産品推出(chu)速度.一套可(kě)模拟現場運(yun)行管道、溫度(du)、濕度等條件(jiàn)，實現實時監(jian)測流量計運(yun)行參數、對運(yùn)行氣體流量(liàng)計進行現場(chang)檢定等功能(néng)的系統。
0引言(yan)
　　近年來,天然(ran)氣流量計 使(shi)用量越來越(yue)大，使用環境(jing)也是越來越(yue)複雜。從炎熱(rè)的海南到寒(han)冷的齊齊哈(ha)爾，從潮濕溫(wēn)暖的廚房到(dào)晝夜不斷變(bian)化的戶外管(guǎn)道，各種環境(jìng)都有氣體流(liu)量計的身影(yǐng)。從而導緻同(tong)一批次的氣(qì)體流量計在(zài)不同的使用(yòng)環境下,出現(xian)的故障和問(wèn)題完全不一(yi)樣。
　　随着電子(zi)技術的迅猛(měng)發展和人們(men)對故障問題(ti)研究的深入(ru)，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(xiàn)場條件。基于(yú)上述原因，我(wǒ)們研制了一(yi)種模拟氣體(ti)流量計現場(chang)運行、檢定、測(ce)試的系統裝(zhuang)置。
1系統原理(li)
　　系統結構框(kuàng)圖如圖1所示(shi)，該系統主要(yao)由微機控制(zhi)中心、實驗艙(cang)運行系統、流(liu)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(wēi)機控制中心(xīn)統一協調運(yùn)行。主要實現(xiàn)三大功能:1)模(mo)拟現場環境(jìng)的氣候條件(jiàn);2)模拟現場流(liu)量計的運行(háng)條件;3)實時檢(jian)測流量計運(yùn)行參數和計(ji)量誤差。
 
　　控制(zhì)框圖如圖2所(suo)示。控制中心(xin)通過實驗艙(cang)内若幹個溫(wen)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(zhí)行單元實現(xiàn)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(yào)由控制中心(xin)通過采集電(dian)路實現對流(liú)量計的溫度(du)、壓力、流量、運(yùn)行電流的采(cǎi)集。控制中心(xīn)軟件部分根(gen)據實驗艙的(de)溫度和濕度(dù)控制流量計(jì)運行,采集流(liú)量計的運行(háng)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(háng)狀态。
1.1實驗艙(cang)運行、溫/濕度(du)控制系統
　　實(shí)驗艙用于實(shi)現模拟現場(chang)環境，如圖3所(suǒ)示,主要由循(xun)環風機、循環(huan)通道、若幹濕(shi)度和溫度傳(chuan)感器、出入口(kǒu)等部分組成(chéng)。
 
　　溫度和濕度(du)控制系統用(yòng)于控制實驗(yan)艙的溫度和(hé)濕度，主要由(you)艙内循環風(feng)冷機組、加熱(rè)器、除濕/加濕(shī)機組、除濕機(jī)制冷機組等(deng)組成，如圖4所(suǒ)示。
 
　　實驗艙控(kong)制溫度基本(běn)原理如圖5所(suǒ)示。首先制定(ding)環境運行方(fang)案,然後由軟(ruǎn)件控制中心(xin)通過PLC控制系(xi)統實時讀取(qu)當前實驗艙(cang)的溫度,當讀(du)取的當前溫(wēn)度值>目标溫(wēn)度值時，開啓(qi)制冷模式(即(jí)打開制冷風(feng)機),當讀取的(de)當前溫度值(zhí)<目标溫度值(zhi)時，開啓制熱(rè)模式(打開加(jiā)熱器)。制冷和(hé)制熱功率輸(shū)出.大小，取決(jué)于當前溫度(du)值與目标溫(wen)度值的差值(zhí)，按一定的調(diao)節規律,用比(bi)例運算關系(xì)發出調節信(xìn)号，通過執行(hang)單元改變閥(fa)門的開度，實(shi)現對加熱器(qi)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(dú)取各個角落(luo)溫度傳感器(qì)的溫度值，當(dang)實驗艙内的(de)溫度值達到(dao)目标溫度值(zhí)時,溫度控制(zhi)系統停止加(jiā)熱或制冷，反(fan)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(fang)案，然後由軟(ruǎn)件控制中心(xīn)通過PLC控制系(xi)統實時讀取(qu)當前實驗艙(cang)的濕度，當讀(du)取的當前濕(shi)度值>目标濕(shi)度值，開啓除(chu)濕模式(即打(dǎ)開除濕機組(zu)),當讀取的當(dāng)前濕度值<目(mù)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(huán)，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(ru)實驗艙;外循(xún)環是指抽取(qǔ)實驗艙外的(de)空氣進行除(chu)濕/加濕處理(lǐ)，處理後再重(zhòng)新注入實驗(yàn)艙。低溫除濕(shi)時，爲了保證(zheng)實驗艙溫度(du)快速達到低(dī)溫點,還需要(yao)将開啓除濕(shi)冷機組對除(chú)濕/加濕機組(zǔ)處理後的空(kong)氣制冷處理(li)後再注入實(shí)驗艙,相當于(yú)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(jian)定系統如圖(tu)6所示,用于模(mó)拟流量計現(xian)場運行的狀(zhuàng)态，并可以檢(jiǎn)定流量計的(de)準确度等級(jí)。
 
　　該系統主要(yào)由運行管道(dao)、換熱器、标準(zhun)表、控制流量(liàng)的閥門、風機(ji)、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(zhi)閥門的開1關(guān)來控制流量(liang)計是否運行(háng)，通過改變變(biàn)頻器頻率大(dà)小控制風機(ji)運轉速度及(ji)各個閥門，從(cong)而實現控制(zhi)運行流量計(ji)流量的大小(xiao)。
　　運行系統基(ji)本原理如圖(tú)7所示。根據流(liu)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(fa)門的打開和(hé)關閉狀态。然(rán)後軟件控制(zhì)中心通過PLC控(kong)制系統控制(zhi)電氣開關閥(fa)、4~20mA調節閥的開(kai)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(xin)實時讀取标(biao)準表流量脈(mò)沖信号并結(jie)合标準表儀(yí)表系數計算(suan)出工況流量(liang)，當工況流量(liang)值等于目标(biao)流量值時，穩(wen)定變頻器的(de)頻率和閥門(mén)狀态，讓各個(gè)流量計處于(yú)運行狀态中(zhong)。
 
　　同時,這套系(xi)統也是一套(tào)标準表法檢(jian)定裝置，可以(yi)檢定各台氣(qì)體流量計示(shi)值誤差、準确(que)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(bì)，通過控制變(bian)頻器改變流(liu)量大小，實現(xian)對不同流量(liang)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(zhi)、壓力值和标(biao)準表的脈沖(chòng)信号、溫度值(zhi)、壓力值，再由(you)标準表法檢(jian)定裝置軟件(jian)計算流量示(shì)值誤差，生成(cheng)檢定報表，确(que)定被檢流量(liang)計的準确度(du)等級。
 
1.3流量計(jì)檢測系統
　　流(liú)量計檢測系(xi)統如圖9所示(shì),用于檢測流(liu)量計運行的(de)各項參數是(shì)否正常，主要(yao)由軟件控制(zhi)中心、交換機(jī)、接口轉換單(dān)元、電流檢測(cè)單元、電壓檢(jiǎn)測單元、信号(hào)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(děng)組成。
 
　　由軟件(jiàn)控制中心通(tong)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(liú)量計的電壓(ya)值;信号發生(sheng)/計數單元檢(jiǎn)測流量計的(de)軟件計算誤(wù)差;本地通信(xìn)單元讀取流(liú)量計的内部(bu)時間、總量、瞬(shun)時流量、溫度(du)、壓力等參數(shù);再由檢測系(xi)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(biāo)是否合格。
1.4軟(ruan)件控制中心(xin)
　　控制系統軟(ruan)件包括流量(liàng)計運行控制(zhì)、模拟環境控(kong)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(yun)行流程如圖(tu)10所示。
1.4.1流量計(jì)運行控制
　　可(kě)以設置運行(hang)流量計的數(shu)量、流量、時間(jiān)等，可以實時(shí)采集各個流(liu)量計的運行(hang)數據。
根據不(bu)同的運行方(fāng)案，讓流量計(ji)通氣運行,并(bing)記錄各個流(liu)量計的标況(kuang)總量、瞬時流(liu)量、溫度、壓力(lì)等數據，進行(hang)測試流量計(jì)性能和輸差(chà)計算。運行模(mó)式有短期運(yun)行和長期運(yun)行兩種。
1.4.2模拟(ni)環境控制
　　可(kě)以設置實驗(yàn)艙的溫度、濕(shi)度、運行時間(jiān)、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(wèi)置的溫度和(he)濕度。
根據不(bú)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(néng)。
1.4.3檢定控制
　　依(yī)據氣體流量(liàng)計的檢定規(gui)程，通過控制(zhi)檢定系統，對(duì)被檢表進行(háng)檢定，測試流(liú)量計在長期(qi)運行後和不(bu)同溫度下示(shi)值誤差的變(biàn)化情況。
1.4.4流量(liàng)計檢測
　　可以(yi)檢測流量計(ji)的電流、本地(dì)通信功能、遠(yuan)程通信功能(néng)、高低頻輸出(chu)的準确性、流(liu)量計量準确(que)性、讀取溫度(dù)/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(zhǎng)握流量計運(yun)行在不同時(shí)間點和溫度(dù)點下的運行(hang)狀态。
 
1.4.5文檔管(guan)理
　　可以輸出(chu)運行報告、檢(jiǎn)定報告、流量(liang)計檢測數據(jù)以及曆史數(shu)據查詢。
2結束(shù)語
　　結合現階(jiē)段的檢測技(jì)術、檢定技術(shù)、計算機集散(san)控制，系統、現(xian)場總線控制(zhì)系統，該設備(bèi)可實現對流(liu)量計運行狀(zhuàng)态下的全程(chéng)監控，模拟各(ge)種不斷變化(hua)的氣候，檢定(dìng)流量計在不(bu)同氣候條件(jian)下的流量示(shì)值誤差，預測(cè)流量計在不(bú)同條件下的(de)潛在故障。本(ben)設備用于研(yan)發測試，可以(yǐ)提高新産品(pǐn)在不同環境(jìng)下使用的穩(wěn)定性、可靠性(xing);可以由原來(lái)用戶實際使(shi)用的試挂模(mo)式，改爲模拟(ni)現場氣候在(zài)實驗室中進(jin)行試挂，從而(ér)縮短試挂測(ce)試的時間和(hé)産品上市時(shí)間。

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