摘(zhai)要：爲了解(jie)決由于檢(jian)測環境不(bu)全面、測試(shi)方法不到(dao)位等原因(yin)引起的産(chan)品故障率(lü)較高的問(wen)題，掌握氣(qi)體流量計(ji) 在不同溫(wen)度和濕度(du)下的計量(liang)性能,加快(kuai)新産品推(tui)出速度.一(yi)套可模拟(ni)現場運行(hang)管道、溫度(du)、濕度等條(tiao)件，實現實(shi)時監測流(liu)量計運行(hang)參數、對運(yun)行氣體流(liu)量計進行(hang)現場檢定(ding)等功能的(de)系統。
0引言(yan)
　　近年來,天(tian)然氣流量(liang)計 使用量(liang)越來越大(da)，使用環境(jing)也是越來(lai)越複雜。從(cong)炎熱的海(hai)南到寒冷(leng)的齊齊哈(ha)爾，從潮濕(shi)溫暖的廚(chu)房到晝夜(ye)不斷變化(hua)的戶外管(guan)道，各種環(huan)境都有氣(qi)體流量計(ji)的身影。從(cong)而導緻同(tong)一批次的(de)氣體流量(liang)計在不同(tong)的使用環(huan)境下,出現(xian)的故障和(he)問題完全(quan)不一樣。
　　随(sui)着電子技(ji)術的迅猛(meng)發展和人(ren)們對故障(zhang)問題研究(jiu)的深入，發(fa)現由于廠(chang)家的測試(shi)環境與現(xian)場的使用(yong)環境不同(tong)，且測試條(tiao)件和生産(chan)環境過于(yu)單一,無法(fa)模拟現場(chang)條件。基于(yu)上述原因(yin)，我們研制(zhi)了一種模(mo)拟氣體流(liu)量計現場(chang)運行、檢定(ding)、測試的系(xi)統裝置。
1系(xi)統原理
　　系(xi)統結構框(kuang)圖如圖1所(suo)示，該系統(tong)主要由微(wei)機控制中(zhong)心、實驗艙(cang)運行系統(tong)、流量計運(yun)行系統、溫(wen)度/濕度運(yun)行系統、流(liu)量計檢測(ce)系統等組(zu)成。
 
　　整套系(xi)統由微機(ji)控制中心(xin)統一協調(diao)運行。主要(yao)實現三大(da)功能:1)模拟(ni)現場環境(jing)的氣候條(tiao)件;2)模拟現(xian)場流量計(ji)的運行條(tiao)件;3)實時檢(jian)測流量計(ji)運行參數(shu)和計量誤(wu)差。
 
　　控制框(kuang)圖如圖2所(suo)示。控制中(zhong)心通過實(shi)驗艙内若(ruo)幹個溫度(du)傳感器和(he)濕度傳感(gan)器的檢測(ce)單元，及時(shi)反饋實驗(yan)艙的溫度(du)和濕度等(deng)環境狀态(tai)，再由溫度(du)/濕度控制(zhi)單元和循(xun)環風機的(de)執行單元(yuan)實現對實(shi)驗.艙的溫(wen)度和濕度(du)的控制“,從(cong)而達到自(zi)動控制的(de)目的。流量(liang)計數據采(cai)集系統主(zhu)要由控制(zhi)中心通過(guo)采集電路(lu)實現對流(liu)量計的溫(wen)度、壓力、流(liu)量、運行電(dian)流的采集(ji)。控制中心(xin)軟件部分(fen)根據實驗(yan)艙的溫度(du)和濕度控(kong)制流量計(ji)運行,采集(ji)流量計的(de)運行數據(ju),判斷流量(liang)計是否出(chu)現故障。流(liu)量計運行(hang)檢定系統(tong)控制測試(shi)流量計的(de)誤差和運(yun)行狀态。
1.1實(shi)驗艙運行(hang)、溫/濕度控(kong)制系統
　　實(shi)驗艙用于(yu)實現模拟(ni)現場環境(jing)，如圖3所示(shi),主要由循(xun)環風機、循(xun)環通道、若(ruo)幹濕度和(he)溫度傳感(gan)器、出入口(kou)等部分組(zu)成。
 
　　溫度和(he)濕度控制(zhi)系統用于(yu)控制實驗(yan)艙的溫度(du)和濕度，主(zhu)要由艙内(nei)循環風冷(leng)機組、加熱(re)器、除濕/加(jia)濕機組、除(chu)濕機制冷(leng)機組等組(zu)成，如圖4所(suo)示。
 
　　實驗艙(cang)控制溫度(du)基本原理(li)如圖5所示(shi)。首先制定(ding)環境運行(hang)方案,然後(hou)由軟件控(kong)制中心通(tong)過PLC控制系(xi)統實時讀(du)取當前實(shi)驗艙的溫(wen)度,當讀取(qu)的當前溫(wen)度值>目标(biao)溫度值時(shi)，開啓制冷(leng)模式(即打(da)開制冷風(feng)機),當讀取(qu)的當前溫(wen)度值<目标(biao)溫度值時(shi)，開啓制熱(re)模式(打開(kai)加熱器)。制(zhi)冷和制熱(re)功率輸出(chu).大小，取決(jue)于當前溫(wen)度值與目(mu)标溫度值(zhi)的差值，按(an)一定的調(diao)節規律,用(yong)比例運算(suan)關系發出(chu)調節信号(hao)，通過執行(hang)單元改變(bian)閥門的開(kai)度，實現對(dui)加熱器和(he)制冷器的(de)功率控制(zhi)。
 
　　熱空氣/冷(leng)空氣通過(guo)實驗艙循(xun)環風機送(song)到實驗艙(cang)的各個角(jiao)落，軟件控(kong)制中心不(bu)間斷地讀(du)取各個角(jiao)落溫度傳(chuan)感器的溫(wen)度值，當實(shi)驗艙内的(de)溫度值達(da)到目标溫(wen)度值時,溫(wen)度控制系(xi)統停止加(jia)熱或制冷(leng)，反之就運(yun)行。
　　控制濕(shi)度基本原(yuan)理如圖5所(suo)示。首先制(zhi)定環境運(yun)行方案，然(ran)後由軟件(jian)控制中心(xin)通過PLC控制(zhi)系統實時(shi)讀取當前(qian)實驗艙的(de)濕度，當讀(du)取的當前(qian)濕度值>目(mu)标濕度值(zhi)，開啓除濕(shi)模式(即打(da)開除濕機(ji)組),當讀取(qu)的當前濕(shi)度值<目标(biao)濕度值,開(kai)啓加濕模(mo)式(打開加(jia)濕機組)。除(chu)濕/加濕循(xun)環分内循(xun)環和外循(xun)環，内循環(huan)是指抽取(qu)實驗艙内(nei)的空氣進(jin)行除濕/加(jia)濕處理,處(chu)理後再重(zhong)新注入實(shi)驗艙;外循(xun)環是指抽(chou)取實驗艙(cang)外的空氣(qi)進行除濕(shi)/加濕處理(li)，處理後再(zai)重新注入(ru)實驗艙。低(di)溫除濕時(shi)，爲了保證(zheng)實驗艙溫(wen)度快速達(da)到低溫點(dian),還需要将(jiang)開啓除濕(shi)冷機組對(dui)除濕/加濕(shi)機組處理(li)後的空氣(qi)制冷處理(li)後再注入(ru)實驗艙,相(xiang)當于進行(hang)雙重降溫(wen)處理。
1.2流量(liang)計運行和(he)檢定系統(tong)
　　流量計運(yun)行和檢定(ding)系統如圖(tu)6所示,用于(yu)模拟流量(liang)計現場運(yun)行的狀态(tai)，并可以檢(jian)定流量計(ji)的準确度(du)等級。
 
　　該系(xi)統主要由(you)運行管道(dao)、換熱器、标(biao)準表、控制(zhi)流量的閥(fa)門、風機、變(bian)頻器等組(zu)成。該系統(tong)可以同時(shi)運行8台流(liu)量計,可以(yi)通過控制(zhi)閥門的開(kai)1關來控制(zhi)流量計是(shi)否運行，通(tong)過改變變(bian)頻器頻率(lü)大小控制(zhi)風機運轉(zhuan)速度及各(ge)個閥門，從(cong)而實現控(kong)制運行流(liu)量計流量(liang)的大小。
　　運(yun)行系統基(ji)本原理如(ru)圖7所示。根(gen)據流量計(ji)運行方案(an)由軟件控(kong)制中心通(tong)過PLC控制系(xi)統指令來(lai)控制閥門(men)的打開和(he)關閉狀态(tai)。然後軟件(jian)控制中心(xin)通過PLC控制(zhi)系統控制(zhi)電氣開關(guan)閥、4~20mA調節閥(fa)的開度、變(bian)頻器的頻(pin)率控制流(liu)量風機轉(zhuan)速等方式(shi)控制流量(liang)大小，軟件(jian)控制中心(xin)實時讀取(qu)标準表流(liu)量脈沖信(xin)号并結合(he)标準表儀(yi)表系數計(ji)算出工況(kuang)流量，當工(gong)況流量值(zhi)等于目标(biao)流量值時(shi)，穩定變頻(pin)器的頻率(lü)和閥門狀(zhuang)态，讓各個(ge)流量計處(chu)于運行狀(zhuang)态中。
 
　　同時(shi),這套系統(tong)也是一套(tao)标準表法(fa)檢定裝置(zhi)，可以檢定(ding)各台氣體(ti)流量計示(shi)值誤差、準(zhun)确度等級(ji)，基本原理(li)如圖8所示(shi)。首先打開(kai)被檢流量(liang)計的閥門(men),其餘通道(dao)都關閉，通(tong)過控制變(bian)頻器改變(bian)流量大小(xiao)，實現對不(bu)同流量點(dian)的檢定，通(tong)過采集系(xi)統讀取被(bei)檢流量計(ji)的脈沖信(xin)号、溫度值(zhi)、壓力值和(he)标準表的(de)脈沖信号(hao)、溫度值、壓(ya)力值，再由(you)标準表法(fa)檢定裝置(zhi)軟件計算(suan)流量示值(zhi)誤差，生成(cheng)檢定報表(biao)，确定被檢(jian)流量計的(de)準确度等(deng)級。
 
1.3流量計(ji)檢測系統(tong)
　　流量計檢(jian)測系統如(ru)圖9所示,用(yong)于檢測流(liu)量計運行(hang)的各項參(can)數是否正(zheng)常，主要由(you)軟件控制(zhi)中心、交換(huan)機、接口轉(zhuan)換單元、電(dian)流檢測單(dan)元、電壓檢(jian)測單元、信(xin)号發生/計(ji)數單元、本(ben)地通信/GPRS單(dan)元、16路通斷(duan)切換單元(yuan)等組成。
 
　　由(you)軟件控制(zhi)中心通過(guo)電流檢測(ce)單元讀取(qu)流量計的(de)電流值;電(dian)壓檢測單(dan)元讀取流(liu)量計的電(dian)壓值;信号(hao)發生/計數(shu)單元檢測(ce)流量計的(de)軟件計算(suan)誤差;本地(di)通信單元(yuan)讀取流量(liang)計的内部(bu)時間、總量(liang)、瞬時流量(liang)、溫度、壓力(li)等參數;再(zai)由檢測系(xi)統軟件根(gen)據設計标(biao)準值.判斷(duan)運行的流(liu)量計的各(ge)項性能指(zhi)标是否合(he)格。
1.4軟件控(kong)制中心
　　控(kong)制系統軟(ruan)件包括流(liu)量計運行(hang)控制、模拟(ni)環境控制(zhi)、流量計檢(jian)定、流量計(ji)檢測、文檔(dang)管理等部(bu)分組成,整(zheng)體軟件運(yun)行流程如(ru)圖10所示。
1.4.1流(liu)量計運行(hang)控制
　　可以(yi)設置運行(hang)流量計的(de)數量、流量(liang)、時間等，可(ke)以實時采(cai)集各個流(liu)量計的運(yun)行數據。
根(gen)據不同的(de)運行方案(an)，讓流量計(ji)通氣運行(hang),并記錄各(ge)個流量計(ji)的标況總(zong)量、瞬時流(liu)量、溫度、壓(ya)力等數據(ju)，進行測試(shi)流量計性(xing)能和輸差(cha)計算。運行(hang)模式有短(duan)期運行和(he)長期運行(hang)兩種。
1.4.2模拟(ni)環境控制(zhi)
　　可以設置(zhi)實驗艙的(de)溫度、濕度(du)、運行時間(jian)、以及不同(tong)組合的循(xun)環周期等(deng)，可以實時(shi)采集實驗(yan)艙的各個(ge)位置的溫(wen)度和濕度(du)。
根據不同(tong)的氣候特(te)點，制定不(bu)同環境的(de)方案，通過(guo)控制溫度(du)和濕度，驗(yan)證流量計(ji)在不同環(huan)境條件下(xia)的性能。
1.4.3檢(jian)定控制
　　依(yi)據氣體流(liu)量計的檢(jian)定規程，通(tong)過控制檢(jian)定系統，對(dui)被檢表進(jin)行檢定，測(ce)試流量計(ji)在長期運(yun)行後和不(bu)同溫度下(xia)示值誤差(cha)的變化情(qing)況。
1.4.4流量計(ji)檢測
　　可以(yi)檢測流量(liang)計的電流(liu)、本地通信(xin)功能、遠程(cheng)通信功能(neng)、高低頻輸(shu)出的準确(que)性、流量計(ji)量準确性(xing)、讀取溫度(du)/壓力值的(de)準确性等(deng)。
　　通過不間(jian)斷地檢測(ce)流量計的(de)性能參數(shu)，掌握流量(liang)計運行在(zai)不同時間(jian)點和溫度(du)點下的運(yun)行狀态。
 
1.4.5文(wen)檔管理
　　可(ke)以輸出運(yun)行報告、檢(jian)定報告、流(liu)量計檢測(ce)數據以及(ji)曆史數據(ju)查詢。
2結束(shu)語
　　結合現(xian)階段的檢(jian)測技術、檢(jian)定技術、計(ji)算機集散(san)控制，系統(tong)、現場總線(xian)控制系統(tong)，該設備可(ke)實現對流(liu)量計運行(hang)狀态下的(de)全程監控(kong)，模拟各種(zhong)不斷變化(hua)的氣候，檢(jian)定流量計(ji)在不同氣(qi)候條件下(xia)的流量示(shi)值誤差，預(yu)測流量計(ji)在不同條(tiao)件下的潛(qian)在故障。本(ben)設備用于(yu)研發測試(shi)，可以提高(gao)新産品在(zai)不同環境(jing)下使用的(de)穩定性、可(ke)靠性;可以(yi)由原來用(yong)戶實際使(shi)用的試挂(gua)模式，改爲(wei)模拟現場(chang)氣候在實(shi)驗室中進(jin)行試挂，從(cong)而縮短試(shi)挂測試的(de)時間和産(chan)品上市時(shi)間。

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