液(yè)體流量計檢(jian)定系統的自(zi)動化是将工(gong)業生産中的(de)自動檢測、信(xìn)息處理🍉、分析(xi)判斷、操縱控(kong)制的理念及(jí)方法引入流(liu)量計檢定行(háng)業中，從而大(da)限度地解放(fang)人力資源、節(jiē)約管理成本(běn)、規範檢定工(gōng)作。
一、檢定系(xi)統自動化的(de)實現
實現檢(jian)定系統的自(zì)動化需要解(jie)決以下問題(tí)
：（1）泵組及變頻(pín)器的調節；（2）閥(fá)門組的調節(jiē)；（3）過程數據的(de)處🌈理😍及分配(pei)；（4）參數的學習(xi)、分析及整合(he)；（5）檢定流程的(de)自動化控👈制(zhi)及調整；（6）數學(xué)模型的建立(li)；（7）突發狀況的(de)預判及處理(li)。
前4項用于系(xi)統自動調整(zheng)檢定中的流(liu)量點并判斷(duàn)調整後的流(liú)量是否适于(yú)檢定工作，此(ci)項是整個自(zì)動化檢定中(zhōng)的重點和難(nan)💚點，後面将逐(zhu)一解釋，（5）、（6）項用(yong)于完成預定(ding)的檢定過程(chéng)，後一項用于(yú)保障檢定設(she)備的安全。
1.泵(beng)組及變頻器(qi)的預設
我們(men)所選取的設(she)備爲一拖多(duo)模式，即一台(tái)變頻器拖動(dòng)若幹台泵。這(zhè)種模式下需(xu)要系統能夠(gòu)根據所🏃預設(shè)的流量點，自(zì)動确定🏃需要(yao)的泵組合及(ji)各泵的工作(zuo)狀态.實現🔞這(zhè)一預期需要(yao)⛷️4個前提，即泵(bèng)的流量特性(xìng)、泵組合的确(que)定、變頻的動(dong)态調整，以✌️及(jí)泵組實際流(liu)量特性修正(zheng)。
根據每台泵(beng)的H—Q曲線可知(zhī)其在系統中(zhōng)的大出水量(liàng)✌️，如圖1所示，以(yǐ)此作爲依據(ju)使用排列組(zu)合方式确定(dìng)🐆所需流量點(diǎn)的泵組合方(fang)🥵式，此時将得(dé)到一個初步(bù)的泵組合。根(gen)據泵組大出(chu)水量、單台泵(bèng)大出水量、設(shè)定流量的差(chà)值關系确定(dìng)需要變頻調(diào)節的泵，同時(shí)由于變頻輸(shū)出與泵轉速(su)之間爲線性(xing)對應，确定變(biàn)💛頻輸出的數(shu)值。至此，爲流(liú)量點的調節(jie)制定了初步(bù)泵組控制方(fāng)案。
值得注意(yi)的是,泵組的(de)實際出水量(liang)與其理論值(zhí)之間存在差(chà)異，所以應将(jiāng)這種差異代(dài)入其流量特(te)性的修正中(zhōng)，實際操作時(shí)應根據其實(shí)際特性調整(zhěng)泵組初步控(kong)制。
2.閥(fa)門組的調節(jiē)
流量調節中(zhōng)另外的重要(yào)一節是對調(diao)節閥組的調(diào)節，即通過對(duì)♻️管道特性的(de)改變實現流(liú)量改變的目(mu)的。爲實現❤️調(diao)節閥全程範(fàn)圍内的平穩(wen)和可調性，選(xuǎn)擇等百分比(bi)調✍️節閥。圖2爲(wei)等百🏃♂️分比調(diao)節閥的理想(xiǎng)特性曲線，即(ji)兩端壓差不(bu)變的情況下(xià)的特性曲線(xian)。在實際應用(yong)中并不存在(zai)理想情況，所(suǒ)以需要對此(cǐ)🛀🏻曲線作出修(xiū)正，但其總體(ti)走向不變。
實(shi)際應用中爲(wèi)節省成本多(duo)使用标準表(biao)組（如實驗對(duì)象），每台♋标👣準(zhǔn)表後安裝獨(du)立調節閥用(yong)于流量調節(jiē)，由此形㊙️成應(ying)用中的調節(jie)閥組調節。在(zai)多調節閥的(de)調節中，每台(tai)調節閥開度(dù)的改變都會(hui)引起上下遊(yóu)壓力及各管(guan)線流量的變(bian)化，各管線流(liu)量的分配理(lǐ)論上與其💋管(guǎn)徑成正比，但(dàn)由于不同口(kǒu)徑調節閥及(ji)管線鋪設所(suo)産生的局部(bu)壓🔞力損失不(bú)同，各管線實(shi)際流量分配(pei)與理論值存(cún)在出入，需要(yao)在調節閥開(kāi)度算法内調(diao)整這種差異(yì)。
3.過程數據的(de)處理及分配(pei)
（1）調節參數的(de)分配及調整(zhěng)
單一的泵組(zu)或調節閥組(zu)的調節并不(bu)能快速、正确(que)😘地達到📱預設(shè)流量，需要合(hé)理分配兩項(xiàng)調節的權重(zhong)，進行組合調(diào)節。系統🔞将實(shi)際流量與設(she)定流量的偏(pian)差範圍分爲(wèi)3級，其範圍依(yi)次縮小，各範(fan)圍随系統運(yùn)✉️行狀況自動(dong)調整，其初值(zhi)建議取10%、5%、1%。
這一(yī)過程中，調節(jiē)閥、泵的選擇(ze)和調整遵循(xun)3個小原🏃🏻♂️則，即(jí)🥰設備增減數(shu)量小，設備調(diao)節量小，流量(liang)波動小。
（2）流量(liàng)穩定性的判(pan)定
對大部分(fèn)被檢表而言(yán)，實際流量與(yǔ)設定流量之(zhi)間的偏差進(jìn)🏃🏻入5%範圍内即(jí)可符合規程(cheng)要求，系統将(jiāng)此範圍默認(rèn)爲1%（可動态調(diào)整），能夠更加(jiā)貼近用戶的(de)實💃🏻際需求。流(liú)量進入這一(yi)範圍（即第3級(jí)調整範圍）後(hou)，計算一段時(shi)間内所采集(ji)的流量點的(de)方差，判斷其(qi)穩定狀态。
（3）調(diao)節死區的處(chu)理
在實際流(liu)量的調節過(guo)程中存在一(yī)定數量的死(si)區♈，這是由調(diao)節機構本身(shēn)性能及檢定(dìng)設備整體結(jie)構所引起的(de)不可控因素(sù)。正确應對死(sǐ)區可以提高(gāo)流量調整速(su)度，同時避免(mian)邏輯判斷進(jìn)入死循環而(er)導緻程序崩(bēng)潰。對于調節(jie)中的死區可(ke)通過調整控(kòng)制📞權重和提(tí)高容錯機制(zhi)處理，在第一(yī)級流量範圍(wéi)内首選調整(zheng)控制權重，後(hòu)兩級尤其是(shì)第3級範圍内(nei)應以提高容(róng)錯機制爲主(zhu)。
4.參數的學習(xí)、分析和整合(he)
參數的自學(xué)習、自調整是(shì)基于人工神(shen)經網絡控制(zhì)（ANNs）的一種控制(zhì)🏃🏻方式，并行、容(róng)錯、自我學習(xi)是其與傳統(tong)控制方法的(de)主要區别，如(ru)圖3所示。系統(tong)隻設置基本(běn)的控制總則(ze)，在🌐基本規則(ze)的框架内，系(xì)統通過在運(yun)行中不斷地(di)采集、分🤩析過(guò)程數據和行(háng)爲，對其初的(de)控制參數進(jin)行分類、優化(huà)。除必要算法(fa)和模型外，在(zai)流量調節中(zhong)不使用固定(ding)算法♊，而是将(jiang)采集、處理過(guò)的過程數據(jù)和設😄備行爲(wei)💜作爲獨立單(dan)元存儲。通過(guò)試運行階段(duan)的磨合🌂，積累(lèi)大量的數據(ju)⛹🏻♀️單元，在正式(shi)使用時，通過(guo)對現場數據(ju)和行爲的分(fen)析，選取佳的(de)單元組合，同(tong)時記錄經調(diào)整後的過程(cheng)數據，選擇增(zeng)加或更新數(shu)據、行爲單元(yuán)。在🍓運行一段(duàn)時間後，控制(zhì)系統與設備(bei)間将達到契(qì)⛱️合度🧡，并💘且由(you)于其關鍵參(can)數一直處💚于(yu)持續的優化(hua)調整中，所以(yǐ)其控制性能(néng)并不會因設(she)備🌈性能、狀态(tài)的改變而下(xia)降。同時由于(yú)系統采用可(kě)調整的容錯(cuò)機制，能夠有(yǒu)效避免由于(yu)設備性能所(suǒ)引起的控制(zhì)死區、系統崩(beng)潰現象。
5.檢(jian)定流程的自(zi)動化控制和(hé)調整
除必要(yào)的儀表基本(ben)信息和系統(tǒng)不能夠直接(jie)采集的環🚶境(jìng)信息外，檢定(ding)過程所需涉(shè)及的過程參(cān)數、流🏒程控制(zhì)、數據處理、設(shè)備保護均應(yīng)作自動化處(chù)理，使系統能(néng)夠在無人狀(zhuàng)态下自動完(wan)成。
針對具體(tǐ)的檢定需求(qiú)，系統需根據(jù)用戶所選擇(zé)的檢定🙇🏻方法(fǎ)🐆和被檢表種(zhǒng)類、精度、信号(hào)等自動調整(zheng)檢定方案和(hé)自動檢定🌐流(liú)程♉。以采用靜(jìng)态質量法的(de)脈沖類電磁(ci)流量計爲例(lì)，其檢定流程(cheng)如圖4所示。
檢(jian)定流程中所(suo)涉及的大部(bu)分功能都以(yi)模塊化方式(shi)⚽設計✏️，可以根(gen)據實際需求(qiu)選擇是否開(kai)啓，以增加🍓系(xì)統的靈活度(du)。比如在一般(ban)檢定中，爲得(de)到更好的♋檢(jiǎn)定數據，可選(xuan)擇剔除粗大(dà)誤🌈差，或對産(chǎn)生粗大誤差(cha)的點重新檢(jian)定。但在整體(ti)裝💘置穩定性(xing)評定時，需要(yao)連續10次測量(liang)數據，爲反映(yìng)設備真實🏃🏻性(xing)能，可不選擇(ze)剔除。
此外，檢(jian)定自動化并(bìng)非不允許人(rén)爲操作，系統(tong)在設♈計上具(ju)🔴備手🏃♀️/自動兩(liang)種模式，手動(dong)模式的存在(zai)有利于實驗(yan)性項目的開(kāi)展。
6.測量模型(xíng)的建立
作爲(wèi)流量計檢定(dìng)領域的行業(ye)軟件，系統對(dui)被檢表的❗誤(wu)📐差、重複🈲性、精(jing)度等數據的(de)計算和判定(dìng)都需要遵循(xun)現行國家✉️計(jì)量檢定📱規程(cheng)。其測量模型(xíng)的建立應嚴(yan)格💞遵循施行(háng)中的計量檢(jian)🔞定規程🐉，同時(shi)考慮到規程(cheng)的不定期更(gèng)新，更需預留(liu)更新接口。所(suǒ)以測量😄模型(xíng)的建立應以(yǐ)規程号爲分(fèn)類依據獨立(li)編寫（雖然很(hen)多隸屬不同(tóng)規程的流量(liàng)計其計算模(mó)型是相同的(de)）。
7.突發狀況的(de)預判及處理(lǐ)
系統需要考(kao)慮在檢定過(guo)程中可能出(chū)現的突發情(qing)📞況，如🌍采用🈲靜(jing)态質量法時(shi)的溢水、開關(guan)閥門失靈等(deng)情況。對此需(xu)要實時🔆處理(lǐ)過程中的數(shu)據，預判可能(neng)發生的危險(xian)，并及時作出(chu)調整。對于來(lai)👈不及調整或(huo)已經發生的(de)突發狀況，需(xū)要啓動緊急(ji)措施，避免或(huò)🏃♂️減少由此而(er)産生的不良(liáng)後果。
以質量(liang)法時的防溢(yi)出爲例，當實(shi)際流量、設定(ding)檢定時間、稱(chēng)重罐允許容(rong)積配比不當(dang)時（即Q×t＞V），将出現(xiàn)罐内水溢🌂出(chu)情況。爲避免(miǎn)這一情況的(de)發生，系統實(shí)時監視流量(liang)的瞬時波動(dong)和一段時間(jiān)内的平均值(zhi)，參考設定時(shi)間提前估算(suan)出檢定時間(jian)内的總流量(liàng)範圍，當其風(feng)險比例超出(chu)允許範圍後(hou)，将根據具體(tǐ)情況選擇縮(suō)短時🆚間，暫停(tíng)檢定，調整流(liú)量等不同的(de)應對措施。預(yu)判應對能夠(gou)消除🔞絕大部(bu)分的危險因(yin)素。如🎯果由于(yú)外在原因預(yù)判失敗，将進(jin)入緊急應對(dui)模式，此時應(yīng)及時開通旁(pang)路和洩水通(tong)路，消除或減(jiǎn)少由此引起(qǐ)的不良後果(guǒ)。緊急🏃🏻應對模(mo)式解決問題(ti)後需📱要自動(dong)回複正常狀(zhuang)态，同時将此(cǐ)次處理操作(zuò)記錄在案。
二(èr)、結束語
液體(tǐ)流量計檢定(ding)系統的全自(zi)動化能有效(xiào)降低使♋用者(zhe)的管理和人(ren)力成本，減少(shao)檢定工作中(zhong)由于人爲因(yīn)🐉素而增加的(de)不⭕确定🌍因素(sù)，有利于檢定(dìng)工作的高效(xiao)、公正。但也應(ying)注意🔞到，全自(zi)動系統對檢(jian)定設備的硬(ying)件要🍉求相對(dui)較高，需要配(pei)🌈備相應的信(xìn)号回饋機構(gou)和較高性能(neng)的調節機構(gou)才能保證其(qí)高效穩定的(de)工作。在成🌈本(ben)與性能之間(jian)如何平衡也(ye)是需要我們(men)進一步研究(jiu)🚶♀️的問題。
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