摘要(yào)：爲了解決(jue)由于檢測(ce)環境不全(quan)面、測試方(fāng)法不到位(wei)等原因引(yǐn)起的産品(pin)故障率較(jiao)高的問題(tí)，掌握氣體(ti)流量計 在(zai)不同溫度(du)和濕度下(xia)的計量性(xing)能,加快新(xin)産品推出(chu)速度.一套(tào)可模拟現(xiàn)場運行管(guan)道、溫度、濕(shi)度等條件(jian)，實現實時(shi)監測流量(liàng)計運行參(cān)數、對運行(hang)氣體流量(liàng)計進行現(xiàn)場檢定等(deng)功能的系(xi)統。
0引言
　　近(jìn)年來,天然(rán)氣流量計(ji) 使用量越(yuè)來越大，使(shǐ)用環境也(yě)是越來越(yuè)複雜。從炎(yán)熱的海南(nán)到寒冷的(de)齊齊哈爾(ěr)，從潮濕溫(wēn)暖的廚房(fáng)到晝夜不(bú)斷變化的(de)戶外管道(dao)，各種環境(jing)都有氣體(ti)流量計的(de)身影。從而(er)導緻同一(yī)批次的氣(qi)體流量計(ji)在不同的(de)使用環境(jing)下,出現的(de)故障和問(wen)題完全不(bu)一樣。
　　随着(zhe)電子技術(shù)的迅猛發(fa)展和人們(men)對故障問(wèn)題研究的(de)深入，發現(xian)由于廠家(jiā)的測試環(huan)境與現場(chǎng)的使用環(huán)境不同，且(qiě)測試條件(jian)和生産環(huán)境過于單(dān)一,無法模(mó)拟現場條(tiao)件。基于上(shang)述原因，我(wǒ)們研制了(le)一種模拟(ni)氣體流量(liàng)計現場運(yun)行、檢定、測(cè)試的系統(tǒng)裝置。
1系統(tǒng)原理
　　系統(tong)結構框圖(tu)如圖1所示(shì)，該系統主(zhu)要由微機(jī)控制中心(xīn)、實驗艙運(yun)行系統、流(liú)量計運行(hang)系統、溫度(du)/濕度運行(háng)系統、流量(liàng)計檢測系(xi)統等組成(cheng)。
 
　　整套系統(tǒng)由微機控(kong)制中心統(tǒng)一協調運(yun)行。主要實(shí)現三大功(gong)能:1)模拟現(xiàn)場環境的(de)氣候條件(jian);2)模拟現場(chǎng)流量計的(de)運行條件(jiàn);3)實時檢測(cè)流量計運(yun)行參數和(hé)計量誤差(cha)。
 
　　控制框圖(tu)如圖2所示(shi)。控制中心(xin)通過實驗(yan)艙内若幹(gan)個溫度傳(chuán)感器和濕(shi)度傳感器(qi)的檢測單(dān)元，及時反(fan)饋實驗艙(cang)的溫度和(hé)濕度等環(huan)境狀态，再(zài)由溫度/濕(shi)度控制單(dan)元和循環(huan)風機的執(zhi)行單元實(shi)現對實驗(yan).艙的溫度(dù)和濕度的(de)控制“,從而(ér)達到自動(dòng)控制的目(mù)的。流量計(ji)數據采集(ji)系統主要(yao)由控制中(zhong)心通過采(cai)集電路實(shi)現對流量(liang)計的溫度(du)、壓力、流量(liang)、運行電流(liu)的采集。控(kong)制中心軟(ruan)件部分根(gen)據實驗艙(cāng)的溫度和(he)濕度控制(zhi)流量計運(yun)行,采集流(liú)量計的運(yun)行數據,判(pàn)斷流量計(ji)是否出現(xian)故障。流量(liang)計運行檢(jian)定系統控(kòng)制測試流(liu)量計的誤(wù)差和運行(háng)狀态。
1.1實驗(yan)艙運行、溫(wēn)/濕度控制(zhì)系統
　　實驗(yan)艙用于實(shi)現模拟現(xiàn)場環境，如(ru)圖3所示,主(zhǔ)要由循環(huán)風機、循環(huán)通道、若幹(gan)濕度和溫(wēn)度傳感器(qi)、出入口等(děng)部分組成(cheng)。
 
　　溫度和濕(shi)度控制系(xi)統用于控(kong)制實驗艙(cāng)的溫度和(hé)濕度，主要(yào)由艙内循(xún)環風冷機(ji)組、加熱器(qì)、除濕/加濕(shī)機組、除濕(shi)機制冷機(jī)組等組成(cheng)，如圖4所示(shi)。
 
　　實驗艙控(kòng)制溫度基(ji)本原理如(rú)圖5所示。首(shǒu)先制定環(huán)境運行方(fang)案,然後由(you)軟件控制(zhi)中心通過(guo)PLC控制系統(tǒng)實時讀取(qǔ)當前實驗(yan)艙的溫度(dù),當讀取的(de)當前溫度(du)值>目标溫(wen)度值時，開(kāi)啓制冷模(mo)式(即打開(kāi)制冷風機(jī)),當讀取的(de)當前溫度(du)值<目标溫(wen)度值時，開(kai)啓制熱模(mo)式(打開加(jiā)熱器)。制冷(lěng)和制熱功(gōng)率輸出.大(dà)小，取決于(yu)當前溫度(du)值與目标(biāo)溫度值的(de)差值，按一(yi)定的調節(jie)規律,用比(bǐ)例運算關(guān)系發出調(diao)節信号，通(tong)過執行單(dān)元改變閥(fá)門的開度(du)，實現對加(jia)熱器和制(zhi)冷器的功(gong)率控制。
 
　　熱(rè)空氣/冷空(kong)氣通過實(shi)驗艙循環(huan)風機送到(dao)實驗艙的(de)各個角落(luo)，軟件控制(zhi)中心不間(jiān)斷地讀取(qǔ)各個角落(luò)溫度傳感(gan)器的溫度(du)值，當實驗(yàn)艙内的溫(wēn)度值達到(dào)目标溫度(dù)值時,溫度(du)控制系統(tong)停止加熱(rè)或制冷，反(fǎn)之就運行(hang)。
　　控制濕度(du)基本原理(li)如圖5所示(shi)。首先制定(dìng)環境運行(hang)方案，然後(hòu)由軟件控(kong)制中心通(tōng)過PLC控制系(xi)統實時讀(du)取當前實(shi)驗艙的濕(shi)度，當讀取(qǔ)的當前濕(shi)度值>目标(biao)濕度值，開(kai)啓除濕模(mó)式(即打開(kai)除濕機組(zu)),當讀取的(de)當前濕度(dù)值<目标濕(shi)度值,開啓(qi)加濕模式(shi)(打開加濕(shi)機組)。除濕(shī)/加濕循環(huan)分内循環(huán)和外循環(huán)，内循環是(shi)指抽取實(shí)驗艙内的(de)空氣進行(háng)除濕/加濕(shī)處理,處理(li)後再重新(xīn)注入實驗(yan)艙;外循環(huan)是指抽取(qu)實驗艙外(wai)的空氣進(jin)行除濕/加(jiā)濕處理，處(chù)理後再重(zhòng)新注入實(shi)驗艙。低溫(wen)除濕時，爲(wèi)了保證實(shi)驗艙溫度(du)快速達到(dao)低溫點,還(hái)需要将開(kai)啓除濕冷(lěng)機組對除(chu)濕/加濕機(ji)組處理後(hou)的空氣制(zhi)冷處理後(hou)再注入實(shi)驗艙,相當(dang)于進行雙(shuāng)重降溫處(chu)理。
1.2流量計(jì)運行和檢(jian)定系統
　　流(liú)量計運行(hang)和檢定系(xi)統如圖6所(suo)示,用于模(mo)拟流量計(ji)現場運行(hang)的狀态，并(bìng)可以檢定(dìng)流量計的(de)準确度等(deng)級。
 
　　該系統(tǒng)主要由運(yun)行管道、換(huan)熱器、标準(zhun)表、控制流(liu)量的閥門(mén)、風機、變頻(pín)器等組成(cheng)。該系統可(kě)以同時運(yùn)行8台流量(liàng)計,可以通(tong)過控制閥(fá)門的開1關(guan)來控制流(liú)量計是否(fǒu)運行，通過(guò)改變變頻(pín)器頻率大(da)小控制風(fēng)機運轉速(su)度及各個(gè)閥門，從而(er)實現控制(zhì)運行流量(liàng)計流量的(de)大小。
　　運行(háng)系統基本(ben)原理如圖(tú)7所示。根據(ju)流量計運(yun)行方案由(you)軟件控制(zhi)中心通過(guo)PLC控制系統(tǒng)指令來控(kòng)制閥門的(de)打開和關(guan)閉狀态。然(rán)後軟件控(kòng)制中心通(tong)過PLC控制系(xi)統控制電(dian)氣開關閥(fá)、4~20mA調節閥的(de)開度、變頻(pin)器的頻率(lü)控制流量(liàng)風機轉速(sù)等方式控(kong)制流量大(da)小，軟件控(kong)制中心實(shí)時讀取标(biāo)準表流量(liang)脈沖信号(hao)并結合标(biāo)準表儀表(biǎo)系數計算(suàn)出工況流(liú)量，當工況(kuàng)流量值等(děng)于目标流(liu)量值時，穩(wěn)定變頻器(qi)的頻率和(he)閥門狀态(tai)，讓各個流(liú)量計處于(yu)運行狀态(tài)中。
 
　　同時,這(zhe)套系統也(yě)是一套标(biao)準表法檢(jian)定裝置，可(kě)以檢定各(ge)台氣體流(liu)量計示值(zhi)誤差、準确(que)度等級，基(ji)本原理如(ru)圖8所示。首(shou)先打開被(bei)檢流量計(jì)的閥門,其(qí)餘通道都(dōu)關閉，通過(guo)控制變頻(pin)器改變流(liu)量大小，實(shi)現對不同(tong)流量點的(de)檢定，通過(guò)采集系統(tǒng)讀取被檢(jiǎn)流量計的(de)脈沖信号(hao)、溫度值、壓(ya)力值和标(biao)準表的脈(mò)沖信号、溫(wēn)度值、壓力(lì)值，再由标(biao)準表法檢(jian)定裝置軟(ruan)件計算流(liu)量示值誤(wù)差，生成檢(jian)定報表，确(que)定被檢流(liú)量計的準(zhun)确度等級(jí)。
 
1.3流量計檢(jian)測系統
　　流(liu)量計檢測(cè)系統如圖(tu)9所示,用于(yú)檢測流量(liàng)計運行的(de)各項參數(shu)是否正常(cháng)，主要由軟(ruǎn)件控制中(zhōng)心、交換機(jī)、接口轉換(huan)單元、電流(liu)檢測單元(yuan)、電壓檢測(ce)單元、信号(hào)發生/計數(shu)單元、本地(di)通信/GPRS單元(yuán)、16路通斷切(qie)換單元等(deng)組成。
 
　　由軟(ruǎn)件控制中(zhong)心通過電(dian)流檢測單(dan)元讀取流(liu)量計的電(dian)流值;電壓(yā)檢測單元(yuan)讀取流量(liàng)計的電壓(yā)值;信号發(fā)生/計數單(dān)元檢測流(liu)量計的軟(ruan)件計算誤(wu)差;本地通(tōng)信單元讀(du)取流量計(ji)的内部時(shí)間、總量、瞬(shun)時流量、溫(wēn)度、壓力等(deng)參數;再由(yóu)檢測系統(tǒng)軟件根據(jù)設計标準(zhun)值.判斷運(yùn)行的流量(liang)計的各項(xiang)性能指标(biao)是否合格(ge)。
1.4軟件控制(zhi)中心
　　控制(zhi)系統軟件(jiàn)包括流量(liàng)計運行控(kòng)制、模拟環(huan)境控制、流(liu)量計檢定(ding)、流量計檢(jian)測、文檔管(guan)理等部分(fèn)組成,整體(tǐ)軟件運行(hang)流程如圖(tu)10所示。
1.4.1流量(liàng)計運行控(kòng)制
　　可以設(she)置運行流(liu)量計的數(shu)量、流量、時(shi)間等，可以(yǐ)實時采集(ji)各個流量(liang)計的運行(háng)數據。
根據(ju)不同的運(yun)行方案，讓(ràng)流量計通(tong)氣運行,并(bìng)記錄各個(ge)流量計的(de)标況總量(liàng)、瞬時流量(liàng)、溫度、壓力(li)等數據，進(jin)行測試流(liu)量計性能(neng)和輸差計(ji)算。運行模(mó)式有短期(qi)運行和長(zhǎng)期運行兩(liǎng)種。
1.4.2模拟環(huán)境控制
　　可(ke)以設置實(shí)驗艙的溫(wēn)度、濕度、運(yùn)行時間、以(yi)及不同組(zu)合的循環(huán)周期等，可(ke)以實時采(cai)集實驗艙(cāng)的各個位(wèi)置的溫度(dù)和濕度。
根(gen)據不同的(de)氣候特點(dian)，制定不同(tóng)環境的方(fāng)案，通過控(kong)制溫度和(hé)濕度，驗證(zheng)流量計在(zai)不同環境(jìng)條件下的(de)性能。
1.4.3檢定(ding)控制
　　依據(jù)氣體流量(liang)計的檢定(ding)規程，通過(guò)控制檢定(ding)系統，對被(bèi)檢表進行(hang)檢定，測試(shì)流量計在(zài)長期運行(háng)後和不同(tóng)溫度下示(shì)值誤差的(de)變化情況(kuang)。
1.4.4流量計檢(jiǎn)測
　　可以檢(jian)測流量計(ji)的電流、本(ben)地通信功(gong)能、遠程通(tong)信功能、高(gāo)低頻輸出(chū)的準确性(xìng)、流量計量(liang)準确性、讀(dú)取溫度/壓(ya)力值的準(zhun)确性等。
　　通(tōng)過不間斷(duan)地檢測流(liu)量計的性(xing)能參數，掌(zhǎng)握流量計(ji)運行在不(bu)同時間點(diǎn)和溫度點(dian)下的運行(hang)狀态。
 
1.4.5文檔(dàng)管理
　　可以(yi)輸出運行(háng)報告、檢定(ding)報告、流量(liàng)計檢測數(shu)據以及曆(li)史數據查(cha)詢。
2結束語(yǔ)
　　結合現階(jie)段的檢測(cè)技術、檢定(dìng)技術、計算(suan)機集散控(kòng)制，系統、現(xiàn)場總線控(kong)制系統，該(gāi)設備可實(shi)現對流量(liang)計運行狀(zhuàng)态下的全(quan)程監控，模(mó)拟各種不(bu)斷變化的(de)氣候，檢定(dìng)流量計在(zài)不同氣候(hòu)條件下的(de)流量示值(zhí)誤差，預測(cè)流量計在(zai)不同條件(jiàn)下的潛在(zai)故障。本設(shè)備用于研(yan)發測試，可(kě)以提高新(xin)産品在不(bú)同環境下(xia)使用的穩(wen)定性、可靠(kào)性;可以由(yóu)原來用戶(hu)實際使用(yong)的試挂模(mó)式，改爲模(mó)拟現場氣(qi)候在實驗(yan)室中進行(háng)試挂，從而(ér)縮短試挂(gua)測試的時(shí)間和産品(pǐn)上市時間(jian)。

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