摘要：爲了解決(jué)由于檢測環境(jing)不全面、測試方(fang)法不到位等原(yuan)因引起的産品(pǐn)故障率較高的(de)問題，掌握氣體(ti)流量計 在不同(tong)溫度和濕度下(xia)的計量性能,加(jiā)快新産品推出(chū)速度.一套可模(mó)拟現場運行管(guan)道、溫度、濕度等(deng)條件，實現實時(shi)監測流量計運(yun)行參數、對運行(háng)氣體流量計進(jin)行現場檢定等(děng)功能的系統。
0引(yǐn)言
　　近年來,天然(ran)氣流量計 使用(yòng)量越來越大，使(shǐ)用環境也是越(yue)來越複雜。從炎(yan)熱的海南到寒(hán)冷的齊齊哈爾(ěr)，從潮濕溫暖的(de)廚房到晝夜不(bú)斷變化的戶外(wài)管道，各種環境(jìng)都有氣體流量(liàng)計的身影。從而(ér)導緻同一批次(cì)的氣體流量計(jì)在不同的使用(yòng)環境下,出現的(de)故障和問題完(wan)全不一樣。
　　随着(zhe)電子技術的迅(xun)猛發展和人們(men)對故障問題研(yán)究的深入，發現(xiàn)由于廠家的測(cè)試環境與現場(chang)的使用環境不(bú)同，且測試條件(jian)和生産環境過(guo)于單一,無法模(mó)拟現場條件。基(jī)于上述原因，我(wo)們研制了一種(zhong)模拟氣體流量(liàng)計現場運行、檢(jian)定、測試的系統(tong)裝置。
1系統原理(lǐ)
　　系統結構框圖(tú)如圖1所示，該系(xì)統主要由微機(ji)控制中心、實驗(yàn)艙運行系統、流(liu)量計運行系統(tong)、溫度/濕度運行(háng)系統、流量計檢(jiǎn)測系統等組成(cheng)。
 
　　整套系統由微(wei)機控制中心統(tǒng)一協調運行。主(zhǔ)要實現三大功(gōng)能:1)模拟現場環(huan)境的氣候條件(jiàn);2)模拟現場流量(liàng)計的運行條件(jiàn);3)實時檢測流量(liàng)計運行參數和(he)計量誤差。
 
　　控制(zhì)框圖如圖2所示(shi)。控制中心通過(guo)實驗艙内若幹(gàn)個溫度傳感器(qì)和濕度傳感器(qì)的檢測單元，及(ji)時反饋實驗艙(cang)的溫度和濕度(dù)等環境狀态，再(zai)由溫度/濕度控(kòng)制單元和循環(huán)風機的執行單(dan)元實現對實驗(yan).艙的溫度和濕(shi)度的控制“,從而(er)達到自動控制(zhì)的目的。流量計(jì)數據采集系統(tǒng)主要由控制中(zhong)心通過采集電(dian)路實現對流量(liàng)計的溫度、壓力(li)、流量、運行電流(liú)的采集。控制中(zhōng)心軟件部分根(gēn)據實驗艙的溫(wen)度和濕度控制(zhi)流量計運行,采(cǎi)集流量計的運(yun)行數據,判斷流(liú)量計是否出現(xiàn)故障。流量計運(yun)行檢定系統控(kòng)制測試流量計(jì)的誤差和運行(hang)狀态。
1.1實驗艙運(yùn)行、溫/濕度控制(zhi)系統
　　實驗艙用(yòng)于實現模拟現(xian)場環境，如圖3所(suǒ)示,主要由循環(huán)風機、循環通道(dào)、若幹濕度和溫(wen)度傳感器、出入(ru)口等部分組成(cheng)。
 
　　溫度和濕度控(kong)制系統用于控(kong)制實驗艙的溫(wen)度和濕度，主要(yao)由艙内循環風(feng)冷機組、加熱器(qì)、除濕/加濕機組(zu)、除濕機制冷機(jī)組等組成，如圖(tu)4所示。
 
　　實驗艙控(kong)制溫度基本原(yuán)理如圖5所示。首(shou)先制定環境運(yùn)行方案,然後由(yóu)軟件控制中心(xin)通過PLC控制系統(tong)實時讀取當前(qian)實驗艙的溫度(du),當讀取的當前(qian)溫度值>目标溫(wen)度值時，開啓制(zhì)冷模式(即打開(kāi)制冷風機),當讀(dú)取的當前溫度(du)值<目标溫度值(zhi)時，開啓制熱模(mo)式(打開加熱器(qì))。制冷和制熱功(gōng)率輸出.大小，取(qǔ)決于當前溫度(dù)值與目标溫度(du)值的差值，按一(yī)定的調節規律(lǜ),用比例運算關(guan)系發出調節信(xìn)号，通過執行單(dan)元改變閥門的(de)開度，實現對加(jia)熱器和制冷器(qì)的功率控制。
 
　　熱(rè)空氣/冷空氣通(tōng)過實驗艙循環(huán)風機送到實驗(yan)艙的各個角落(luo)，軟件控制中心(xin)不間斷地讀取(qu)各個角落溫度(dù)傳感器的溫度(dù)值，當實驗艙内(nei)的溫度值達到(dao)目标溫度值時(shi),溫度控制系統(tong)停止加熱或制(zhi)冷，反之就運行(hang)。
　　控制濕度基本(ben)原理如圖5所示(shì)。首先制定環境(jìng)運行方案，然後(hòu)由軟件控制中(zhong)心通過PLC控制系(xi)統實時讀取當(dang)前實驗艙的濕(shi)度，當讀取的當(dang)前濕度值>目标(biāo)濕度值，開啓除(chu)濕模式(即打開(kai)除濕機組),當讀(du)取的當前濕度(du)值<目标濕度值(zhí),開啓加濕模式(shì)(打開加濕機組(zǔ))。除濕/加濕循環(huan)分内循環和外(wai)循環，内循環是(shi)指抽取實驗艙(cang)内的空氣進行(hang)除濕/加濕處理(lǐ),處理後再重新(xīn)注入實驗艙;外(wai)循環是指抽取(qǔ)實驗艙外的空(kong)氣進行除濕/加(jia)濕處理，處理後(hou)再重新注入實(shí)驗艙。低溫除濕(shi)時，爲了保證實(shí)驗艙溫度快速(su)達到低溫點,還(hái)需要将開啓除(chú)濕冷機組對除(chu)濕/加濕機組處(chù)理後的空氣制(zhì)冷處理後再注(zhu)入實驗艙,相當(dang)于進行雙重降(jiang)溫處理。
1.2流量計(ji)運行和檢定系(xi)統
　　流量計運行(háng)和檢定系統如(ru)圖6所示,用于模(mó)拟流量計現場(chang)運行的狀态，并(bìng)可以檢定流量(liang)計的準确度等(děng)級。
 
　　該系統主要(yào)由運行管道、換(huan)熱器、标準表、控(kòng)制流量的閥門(mén)、風機、變頻器等(děng)組成。該系統可(ke)以同時運行8台(tái)流量計,可以通(tōng)過控制閥門的(de)開1關來控制流(liu)量計是否運行(hang)，通過改變變頻(pín)器頻率大小控(kòng)制風機運轉速(su)度及各個閥門(mén)，從而實現控制(zhi)運行流量計流(liú)量的大小。
　　運行(hang)系統基本原理(li)如圖7所示。根據(jù)流量計運行方(fang)案由軟件控制(zhì)中心通過PLC控制(zhì)系統指令來控(kong)制閥門的打開(kai)和關閉狀态。然(ran)後軟件控制中(zhong)心通過PLC控制系(xì)統控制電氣開(kāi)關閥、4~20mA調節閥的(de)開度、變頻器的(de)頻率控制流量(liàng)風機轉速等方(fang)式控制流量大(dà)小，軟件控制中(zhōng)心實時讀取标(biao)準表流量脈沖(chong)信号并結合标(biāo)準表儀表系數(shù)計算出工況流(liú)量，當工況流量(liang)值等于目标流(liú)量值時，穩定變(bian)頻器的頻率和(he)閥門狀态，讓各(gè)個流量計處于(yú)運行狀态中。
 
　　同(tóng)時,這套系統也(ye)是一套标準表(biao)法檢定裝置，可(kě)以檢定各台氣(qi)體流量計示值(zhi)誤差、準确度等(deng)級，基本原理如(rú)圖8所示。首先打(da)開被檢流量計(jì)的閥門,其餘通(tong)道都關閉，通過(guo)控制變頻器改(gai)變流量大小，實(shí)現對不同流量(liàng)點的檢定，通過(guò)采集系統讀取(qǔ)被檢流量計的(de)脈沖信号、溫度(du)值、壓力值和标(biao)準表的脈沖信(xìn)号、溫度值、壓力(li)值，再由标準表(biao)法檢定裝置軟(ruan)件計算流量示(shì)值誤差，生成檢(jian)定報表，确定被(bèi)檢流量計的準(zhǔn)确度等級。
 
1.3流量(liang)計檢測系統
　　流(liú)量計檢測系統(tǒng)如圖9所示,用于(yú)檢測流量計運(yun)行的各項參數(shù)是否正常，主要(yao)由軟件控制中(zhong)心、交換機、接口(kǒu)轉換單元、電流(liu)檢測單元、電壓(ya)檢測單元、信号(hào)發生/計數單元(yuan)、本地通信/GPRS單元(yuán)、16路通斷切換單(dan)元等組成。
 
　　由軟(ruan)件控制中心通(tong)過電流檢測單(dān)元讀取流量計(ji)的電流值;電壓(ya)檢測單元讀取(qǔ)流量計的電壓(yā)值;信号發生/計(jì)數單元檢測流(liú)量計的軟件計(ji)算誤差;本地通(tong)信單元讀取流(liú)量計的内部時(shí)間、總量、瞬時流(liu)量、溫度、壓力等(deng)參數;再由檢測(ce)系統軟件根據(ju)設計标準值.判(pan)斷運行的流量(liang)計的各項性能(neng)指标是否合格(gé)。
1.4軟件控制中心(xin)
　　控制系統軟件(jiàn)包括流量計運(yùn)行控制、模拟環(huan)境控制、流量計(jì)檢定、流量計檢(jian)測、文檔管理等(deng)部分組成,整體(ti)軟件運行流程(chéng)如圖10所示。
1.4.1流量(liang)計運行控制
　　可(ke)以設置運行流(liu)量計的數量、流(liú)量、時間等，可以(yǐ)實時采集各個(ge)流量計的運行(háng)數據。
根據不同(tóng)的運行方案，讓(ràng)流量計通氣運(yun)行,并記錄各個(ge)流量計的标況(kuang)總量、瞬時流量(liàng)、溫度、壓力等數(shu)據，進行測試流(liu)量計性能和輸(shū)差計算。運行模(mo)式有短期運行(háng)和長期運行兩(liang)種。
1.4.2模拟環境控(kong)制
　　可以設置實(shí)驗艙的溫度、濕(shī)度、運行時間、以(yǐ)及不同組合的(de)循環周期等，可(ke)以實時采集實(shi)驗艙的各個位(wei)置的溫度和濕(shi)度。
根據不同的(de)氣候特點，制定(dìng)不同環境的方(fāng)案，通過控制溫(wen)度和濕度，驗證(zheng)流量計在不同(tong)環境條件下的(de)性能。
1.4.3檢定控制(zhì)
　　依據氣體流量(liàng)計的檢定規程(chéng)，通過控制檢定(ding)系統，對被檢表(biǎo)進行檢定，測試(shì)流量計在長期(qi)運行後和不同(tong)溫度下示值誤(wù)差的變化情況(kuang)。
1.4.4流量計檢測
　　可(ke)以檢測流量計(jì)的電流、本地通(tong)信功能、遠程通(tōng)信功能、高低頻(pín)輸出的準确性(xing)、流量計量準确(que)性、讀取溫度/壓(ya)力值的準确性(xing)等。
　　通過不間斷(duàn)地檢測流量計(ji)的性能參數，掌(zhǎng)握流量計運行(hang)在不同時間點(dian)和溫度點下的(de)運行狀态。
 
1.4.5文檔(dàng)管理
　　可以輸出(chū)運行報告、檢定(dìng)報告、流量計檢(jian)測數據以及曆(li)史數據查詢。
2結(jie)束語
　　結合現階(jie)段的檢測技術(shu)、檢定技術、計算(suan)機集散控制，系(xì)統、現場總線控(kong)制系統，該設備(bèi)可實現對流量(liàng)計運行狀态下(xia)的全程監控，模(mó)拟各種不斷變(bian)化的氣候，檢定(ding)流量計在不同(tóng)氣候條件下的(de)流量示值誤差(chà)，預測流量計在(zai)不同條件下的(de)潛在故障。本設(she)備用于研發測(ce)試，可以提高新(xin)産品在不同環(huán)境下使用的穩(wěn)定性、可靠性;可(kě)以由原來用戶(hù)實際使用的試(shi)挂模式，改爲模(mó)拟現場氣候在(zài)實驗室中進行(háng)試挂，從而縮短(duǎn)試挂測試的時(shí)間和産品上市(shì)時間。

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