摘(zhai)要：爲了(le)解決由(you)于檢測(ce)環境不(bu)全面、測(ce)試方法(fa)不到位(wei)等原因(yin)引起的(de)産品故(gu)障率較(jiao)高的問(wen)題，掌握(wo)氣體流(liu)量計 在(zai)不同溫(wen)度和濕(shi)度下的(de)計量性(xing)能,加快(kuai)新産品(pin)推出速(su)度.一套(tao)可模拟(ni)現場運(yun)行管道(dao)、溫度、濕(shi)度等條(tiao)件，實現(xian)實時監(jian)測流量(liang)計運行(hang)參數、對(dui)運行氣(qi)體流量(liang)計進行(hang)現場檢(jian)定等功(gong)能的系(xi)統。
0引言(yan)
　　近年來(lai),天然氣(qi)流量計(ji) 使用量(liang)越來越(yue)大，使用(yong)環境也(ye)是越來(lai)越複雜(za)。從炎熱(re)的海南(nan)到寒冷(leng)的齊齊(qi)哈爾，從(cong)潮濕溫(wen)暖的廚(chu)房到晝(zhou)夜不斷(duan)變化的(de)戶外管(guan)道，各種(zhong)環境都(dou)有氣體(ti)流量計(ji)的身影(ying)。從而導(dao)緻同一(yi)批次的(de)氣體流(liu)量計在(zai)不同的(de)使用環(huan)境下,出(chu)現的故(gu)障和問(wen)題完全(quan)不一樣(yang)。
　　随着電(dian)子技術(shu)的迅猛(meng)發展和(he)人們對(dui)故障問(wen)題研究(jiu)的深入(ru)，發現由(you)于廠家(jia)的測試(shi)環境與(yu)現場的(de)使用環(huan)境不同(tong)，且測試(shi)條件和(he)生産環(huan)境過于(yu)單一,無(wu)法模拟(ni)現場條(tiao)件。基于(yu)上述原(yuan)因，我們(men)研制了(le)一種模(mo)拟氣體(ti)流量計(ji)現場運(yun)行、檢定(ding)、測試的(de)系統裝(zhuang)置。
1系統(tong)原理
　　系(xi)統結構(gou)框圖如(ru)圖1所示(shi)，該系統(tong)主要由(you)微機控(kong)制中心(xin)、實驗艙(cang)運行系(xi)統、流量(liang)計運行(hang)系統、溫(wen)度/濕度(du)運行系(xi)統、流量(liang)計檢測(ce)系統等(deng)組成。
 
　　整(zheng)套系統(tong)由微機(ji)控制中(zhong)心統一(yi)協調運(yun)行。主要(yao)實現三(san)大功能(neng):1)模拟現(xian)場環境(jing)的氣候(hou)條件;2)模(mo)拟現場(chang)流量計(ji)的運行(hang)條件;3)實(shi)時檢測(ce)流量計(ji)運行參(can)數和計(ji)量誤差(cha)。
 
　　控制框(kuang)圖如圖(tu)2所示。控(kong)制中心(xin)通過實(shi)驗艙内(nei)若幹個(ge)溫度傳(chuan)感器和(he)濕度傳(chuan)感器的(de)檢測單(dan)元，及時(shi)反饋實(shi)驗艙的(de)溫度和(he)濕度等(deng)環境狀(zhuang)态，再由(you)溫度/濕(shi)度控制(zhi)單元和(he)循環風(feng)機的執(zhi)行單元(yuan)實現對(dui)實驗.艙(cang)的溫度(du)和濕度(du)的控制(zhi)“,從而達(da)到自動(dong)控制的(de)目的。流(liu)量計數(shu)據采集(ji)系統主(zhu)要由控(kong)制中心(xin)通過采(cai)集電路(lu)實現對(dui)流量計(ji)的溫度(du)、壓力、流(liu)量、運行(hang)電流的(de)采集。控(kong)制中心(xin)軟件部(bu)分根據(ju)實驗艙(cang)的溫度(du)和濕度(du)控制流(liu)量計運(yun)行,采集(ji)流量計(ji)的運行(hang)數據,判(pan)斷流量(liang)計是否(fou)出現故(gu)障。流量(liang)計運行(hang)檢定系(xi)統控制(zhi)測試流(liu)量計的(de)誤差和(he)運行狀(zhuang)态。
1.1實驗(yan)艙運行(hang)、溫/濕度(du)控制系(xi)統
　　實驗(yan)艙用于(yu)實現模(mo)拟現場(chang)環境，如(ru)圖3所示(shi),主要由(you)循環風(feng)機、循環(huan)通道、若(ruo)幹濕度(du)和溫度(du)傳感器(qi)、出入口(kou)等部分(fen)組成。
 
　　溫(wen)度和濕(shi)度控制(zhi)系統用(yong)于控制(zhi)實驗艙(cang)的溫度(du)和濕度(du)，主要由(you)艙内循(xun)環風冷(leng)機組、加(jia)熱器、除(chu)濕/加濕(shi)機組、除(chu)濕機制(zhi)冷機組(zu)等組成(cheng)，如圖4所(suo)示。
 
　　實驗(yan)艙控制(zhi)溫度基(ji)本原理(li)如圖5所(suo)示。首先(xian)制定環(huan)境運行(hang)方案,然(ran)後由軟(ruan)件控制(zhi)中心通(tong)過PLC控制(zhi)系統實(shi)時讀取(qu)當前實(shi)驗艙的(de)溫度,當(dang)讀取的(de)當前溫(wen)度值>目(mu)标溫度(du)值時，開(kai)啓制冷(leng)模式(即(ji)打開制(zhi)冷風機(ji)),當讀取(qu)的當前(qian)溫度值(zhi)<目标溫(wen)度值時(shi)，開啓制(zhi)熱模式(shi)(打開加(jia)熱器)。制(zhi)冷和制(zhi)熱功率(lü)輸出.大(da)小，取決(jue)于當前(qian)溫度值(zhi)與目标(biao)溫度值(zhi)的差值(zhi)，按一定(ding)的調節(jie)規律,用(yong)比例運(yun)算關系(xi)發出調(diao)節信号(hao)，通過執(zhi)行單元(yuan)改變閥(fa)門的開(kai)度，實現(xian)對加熱(re)器和制(zhi)冷器的(de)功率控(kong)制。
 
　　熱空(kong)氣/冷空(kong)氣通過(guo)實驗艙(cang)循環風(feng)機送到(dao)實驗艙(cang)的各個(ge)角落，軟(ruan)件控制(zhi)中心不(bu)間斷地(di)讀取各(ge)個角落(luo)溫度傳(chuan)感器的(de)溫度值(zhi)，當實驗(yan)艙内的(de)溫度值(zhi)達到目(mu)标溫度(du)值時,溫(wen)度控制(zhi)系統停(ting)止加熱(re)或制冷(leng)，反之就(jiu)運行。
　　控(kong)制濕度(du)基本原(yuan)理如圖(tu)5所示。首(shou)先制定(ding)環境運(yun)行方案(an)，然後由(you)軟件控(kong)制中心(xin)通過PLC控(kong)制系統(tong)實時讀(du)取當前(qian)實驗艙(cang)的濕度(du)，當讀取(qu)的當前(qian)濕度值(zhi)>目标濕(shi)度值，開(kai)啓除濕(shi)模式(即(ji)打開除(chu)濕機組(zu)),當讀取(qu)的當前(qian)濕度值(zhi)<目标濕(shi)度值,開(kai)啓加濕(shi)模式(打(da)開加濕(shi)機組)。除(chu)濕/加濕(shi)循環分(fen)内循環(huan)和外循(xun)環，内循(xun)環是指(zhi)抽取實(shi)驗艙内(nei)的空氣(qi)進行除(chu)濕/加濕(shi)處理,處(chu)理後再(zai)重新注(zhu)入實驗(yan)艙;外循(xun)環是指(zhi)抽取實(shi)驗艙外(wai)的空氣(qi)進行除(chu)濕/加濕(shi)處理，處(chu)理後再(zai)重新注(zhu)入實驗(yan)艙。低溫(wen)除濕時(shi)，爲了保(bao)證實驗(yan)艙溫度(du)快速達(da)到低溫(wen)點,還需(xu)要将開(kai)啓除濕(shi)冷機組(zu)對除濕(shi)/加濕機(ji)組處理(li)後的空(kong)氣制冷(leng)處理後(hou)再注入(ru)實驗艙(cang),相當于(yu)進行雙(shuang)重降溫(wen)處理。
1.2流(liu)量計運(yun)行和檢(jian)定系統(tong)
　　流量計(ji)運行和(he)檢定系(xi)統如圖(tu)6所示,用(yong)于模拟(ni)流量計(ji)現場運(yun)行的狀(zhuang)态，并可(ke)以檢定(ding)流量計(ji)的準确(que)度等級(ji)。
 
　　該系統(tong)主要由(you)運行管(guan)道、換熱(re)器、标準(zhun)表、控制(zhi)流量的(de)閥門、風(feng)機、變頻(pin)器等組(zu)成。該系(xi)統可以(yi)同時運(yun)行8台流(liu)量計,可(ke)以通過(guo)控制閥(fa)門的開(kai)1關來控(kong)制流量(liang)計是否(fou)運行，通(tong)過改變(bian)變頻器(qi)頻率大(da)小控制(zhi)風機運(yun)轉速度(du)及各個(ge)閥門，從(cong)而實現(xian)控制運(yun)行流量(liang)計流量(liang)的大小(xiao)。
　　運行系(xi)統基本(ben)原理如(ru)圖7所示(shi)。根據流(liu)量計運(yun)行方案(an)由軟件(jian)控制中(zhong)心通過(guo)PLC控制系(xi)統指令(ling)來控制(zhi)閥門的(de)打開和(he)關閉狀(zhuang)态。然後(hou)軟件控(kong)制中心(xin)通過PLC控(kong)制系統(tong)控制電(dian)氣開關(guan)閥、4~20mA調節(jie)閥的開(kai)度、變頻(pin)器的頻(pin)率控制(zhi)流量風(feng)機轉速(su)等方式(shi)控制流(liu)量大小(xiao)，軟件控(kong)制中心(xin)實時讀(du)取标準(zhun)表流量(liang)脈沖信(xin)号并結(jie)合标準(zhun)表儀表(biao)系數計(ji)算出工(gong)況流量(liang)，當工況(kuang)流量值(zhi)等于目(mu)标流量(liang)值時，穩(wen)定變頻(pin)器的頻(pin)率和閥(fa)門狀态(tai)，讓各個(ge)流量計(ji)處于運(yun)行狀态(tai)中。
 
　　同時(shi),這套系(xi)統也是(shi)一套标(biao)準表法(fa)檢定裝(zhuang)置，可以(yi)檢定各(ge)台氣體(ti)流量計(ji)示值誤(wu)差、準确(que)度等級(ji)，基本原(yuan)理如圖(tu)8所示。首(shou)先打開(kai)被檢流(liu)量計的(de)閥門,其(qi)餘通道(dao)都關閉(bi)，通過控(kong)制變頻(pin)器改變(bian)流量大(da)小，實現(xian)對不同(tong)流量點(dian)的檢定(ding)，通過采(cai)集系統(tong)讀取被(bei)檢流量(liang)計的脈(mo)沖信号(hao)、溫度值(zhi)、壓力值(zhi)和标準(zhun)表的脈(mo)沖信号(hao)、溫度值(zhi)、壓力值(zhi)，再由标(biao)準表法(fa)檢定裝(zhuang)置軟件(jian)計算流(liu)量示值(zhi)誤差，生(sheng)成檢定(ding)報表，确(que)定被檢(jian)流量計(ji)的準确(que)度等級(ji)。
 
1.3流量計(ji)檢測系(xi)統
　　流量(liang)計檢測(ce)系統如(ru)圖9所示(shi),用于檢(jian)測流量(liang)計運行(hang)的各項(xiang)參數是(shi)否正常(chang)，主要由(you)軟件控(kong)制中心(xin)、交換機(ji)、接口轉(zhuan)換單元(yuan)、電流檢(jian)測單元(yuan)、電壓檢(jian)測單元(yuan)、信号發(fa)生/計數(shu)單元、本(ben)地通信(xin)/GPRS單元、16路(lu)通斷切(qie)換單元(yuan)等組成(cheng)。
 
　　由軟件(jian)控制中(zhong)心通過(guo)電流檢(jian)測單元(yuan)讀取流(liu)量計的(de)電流值(zhi);電壓檢(jian)測單元(yuan)讀取流(liu)量計的(de)電壓值(zhi);信号發(fa)生/計數(shu)單元檢(jian)測流量(liang)計的軟(ruan)件計算(suan)誤差;本(ben)地通信(xin)單元讀(du)取流量(liang)計的内(nei)部時間(jian)、總量、瞬(shun)時流量(liang)、溫度、壓(ya)力等參(can)數;再由(you)檢測系(xi)統軟件(jian)根據設(she)計标準(zhun)值.判斷(duan)運行的(de)流量計(ji)的各項(xiang)性能指(zhi)标是否(fou)合格。
1.4軟(ruan)件控制(zhi)中心
　　控(kong)制系統(tong)軟件包(bao)括流量(liang)計運行(hang)控制、模(mo)拟環境(jing)控制、流(liu)量計檢(jian)定、流量(liang)計檢測(ce)、文檔管(guan)理等部(bu)分組成(cheng),整體軟(ruan)件運行(hang)流程如(ru)圖10所示(shi)。
1.4.1流量計(ji)運行控(kong)制
　　可以(yi)設置運(yun)行流量(liang)計的數(shu)量、流量(liang)、時間等(deng)，可以實(shi)時采集(ji)各個流(liu)量計的(de)運行數(shu)據。
根據(ju)不同的(de)運行方(fang)案，讓流(liu)量計通(tong)氣運行(hang),并記錄(lu)各個流(liu)量計的(de)标況總(zong)量、瞬時(shi)流量、溫(wen)度、壓力(li)等數據(ju)，進行測(ce)試流量(liang)計性能(neng)和輸差(cha)計算。運(yun)行模式(shi)有短期(qi)運行和(he)長期運(yun)行兩種(zhong)。
1.4.2模拟環(huan)境控制(zhi)
　　可以設(she)置實驗(yan)艙的溫(wen)度、濕度(du)、運行時(shi)間、以及(ji)不同組(zu)合的循(xun)環周期(qi)等，可以(yi)實時采(cai)集實驗(yan)艙的各(ge)個位置(zhi)的溫度(du)和濕度(du)。
根據不(bu)同的氣(qi)候特點(dian)，制定不(bu)同環境(jing)的方案(an)，通過控(kong)制溫度(du)和濕度(du)，驗證流(liu)量計在(zai)不同環(huan)境條件(jian)下的性(xing)能。
1.4.3檢定(ding)控制
　　依(yi)據氣體(ti)流量計(ji)的檢定(ding)規程，通(tong)過控制(zhi)檢定系(xi)統，對被(bei)檢表進(jin)行檢定(ding)，測試流(liu)量計在(zai)長期運(yun)行後和(he)不同溫(wen)度下示(shi)值誤差(cha)的變化(hua)情況。
1.4.4流(liu)量計檢(jian)測
　　可以(yi)檢測流(liu)量計的(de)電流、本(ben)地通信(xin)功能、遠(yuan)程通信(xin)功能、高(gao)低頻輸(shu)出的準(zhun)确性、流(liu)量計量(liang)準确性(xing)、讀取溫(wen)度/壓力(li)值的準(zhun)确性等(deng)。
　　通過不(bu)間斷地(di)檢測流(liu)量計的(de)性能參(can)數，掌握(wo)流量計(ji)運行在(zai)不同時(shi)間點和(he)溫度點(dian)下的運(yun)行狀态(tai)。
 
1.4.5文檔管(guan)理
　　可以(yi)輸出運(yun)行報告(gao)、檢定報(bao)告、流量(liang)計檢測(ce)數據以(yi)及曆史(shi)數據查(cha)詢。
2結束(shu)語
　　結合(he)現階段(duan)的檢測(ce)技術、檢(jian)定技術(shu)、計算機(ji)集散控(kong)制，系統(tong)、現場總(zong)線控制(zhi)系統，該(gai)設備可(ke)實現對(dui)流量計(ji)運行狀(zhuang)态下的(de)全程監(jian)控，模拟(ni)各種不(bu)斷變化(hua)的氣候(hou)，檢定流(liu)量計在(zai)不同氣(qi)候條件(jian)下的流(liu)量示值(zhi)誤差，預(yu)測流量(liang)計在不(bu)同條件(jian)下的潛(qian)在故障(zhang)。本設備(bei)用于研(yan)發測試(shi)，可以提(ti)高新産(chan)品在不(bu)同環境(jing)下使用(yong)的穩定(ding)性、可靠(kao)性;可以(yi)由原來(lai)用戶實(shi)際使用(yong)的試挂(gua)模式，改(gai)爲模拟(ni)現場氣(qi)候在實(shi)驗室中(zhong)進行試(shi)挂，從而(er)縮短試(shi)挂測試(shi)的時間(jian)和産品(pin)上市時(shi)間。

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