液體流量計檢定係統自動化實現
液體流量計檢定係統的自動化是將工業生產中的自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控製的理念及方法引入流量計檢定行業中,從而大限度地解放人力資源、節約管理成本、規範檢定工作。 一、檢定係統自動化的實現 實現檢定係統的自動化需要解決以下問題 :(1)泵組及變頻器的調節;(2)閥門組的調節;(3)過程數據的處理及分配;(4)參數的學習、分析及整合;(5)檢定流程的自動化控製及調整;(6)數學模型的建立;(7)突發狀況的預判及處理。 前4項xiang用yong於yu係xi統tong自zi動dong調tiao整zheng檢jian定ding中zhong的de流liu量liang點dian並bing判pan斷duan調tiao整zheng後hou的de流liu量liang是shi否fou適shi於yu檢jian定ding工gong作zuo,此ci項xiang是shi整zheng個ge自zi動dong化hua檢jian定ding中zhong的de重zhong點dian和he難nan點dian,後hou麵mian將jiang逐zhu一yi解jie釋shi,(5)、(6)項用於完成預定的檢定過程,後一項用於保障檢定設備的安全。 1.泵組及變頻器的預設 我(wo)們(men)所(suo)選(xuan)取(qu)的(de)設(she)備(bei)為(wei)一(yi)拖(tuo)多(duo)模(mo)式(shi),即(ji)一(yi)台(tai)變(bian)頻(pin)器(qi)拖(tuo)動(dong)若(ruo)幹(gan)台(tai)泵(beng)。這(zhe)種(zhong)模(mo)式(shi)下(xia)需(xu)要(yao)係(xi)統(tong)能(neng)夠(gou)根(gen)據(ju)所(suo)預(yu)設(she)的(de)流(liu)量(liang)點(dian),自(zi)動(dong)確(que)定(ding)需(xu)要(yao)的(de)泵(beng)組(zu)合(he)及(ji)各(ge)泵(beng)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai).實現這一預期需要4個前提,即泵的流量特性、泵組合的確定、變頻的動態調整,以及泵組實際流量特性修正。 根據每台泵的H―Q曲線可知其在係統中的大出水量,如圖1所示,以此作為依據使用排列組合方式確定所需流量點的泵組合方式,此時將得到一個初步的泵組合。根據泵組大出水量、單台泵大出水量、設she定ding流liu量liang的de差cha值zhi關guan係xi確que定ding需xu要yao變bian頻pin調tiao節jie的de泵beng,同tong時shi由you於yu變bian頻pin輸shu出chu與yu泵beng轉zhuan速su之zhi間jian為wei線xian性xing對dui應ying,確que定ding變bian頻pin輸shu出chu的de數shu值zhi。至zhi此ci,為wei流liu量liang點dian的de調tiao節jie製zhi定ding了le初chu步bu泵beng組zu控kong製zhi方fang案an。 值得注意的是,bengzudeshijichushuiliangyuqililunzhizhijiancunzaichayi,suoyiyingjiangzhezhongchayidairuqiliuliangtexingdexiuzhengzhong,shijicaozuoshiyinggenjuqishijitexingtiaozhengbengzuchubukongzhi。 2.閥門組的調節 流(liu)量(liang)調(tiao)節(jie)中(zhong)另(ling)外(wai)的(de)重(zhong)要(yao)一(yi)節(jie)是(shi)對(dui)調(tiao)節(jie)閥(fa)組(zu)的(de)調(tiao)節(jie),即(ji)通(tong)過(guo)對(dui)管(guan)道(dao)特(te)性(xing)的(de)改(gai)變(bian)實(shi)現(xian)流(liu)量(liang)改(gai)變(bian)的(de)目(mu)的(de)。為(wei)實(shi)現(xian)調(tiao)節(jie)閥(fa)全(quan)程(cheng)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)平(ping)穩(wen)和(he)可(ke)調(tiao)性(xing),選(xuan)擇(ze)等(deng)百(bai)分(fen)比(bi)調(tiao)節(jie)閥(fa)。圖(tu)2為wei等deng百bai分fen比bi調tiao節jie閥fa的de理li想xiang特te性xing曲qu線xian,即ji兩liang端duan壓ya差cha不bu變bian的de情qing況kuang下xia的de特te性xing曲qu線xian。在zai實shi際ji應ying用yong中zhong並bing不bu存cun在zai理li想xiang情qing況kuang,所suo以yi需xu要yao對dui此ci曲qu線xian作zuo出chu修xiu正zheng,但dan其qi總zong體ti走zou向xiang不bu變bian。 實際應用中為節省成本多使用標準表組(如實驗對象),每(mei)台(tai)標(biao)準(zhun)表(biao)後(hou)安(an)裝(zhuang)獨(du)立(li)調(tiao)節(jie)閥(fa)用(yong)於(yu)流(liu)量(liang)調(tiao)節(jie),由(you)此(ci)形(xing)成(cheng)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)調(tiao)節(jie)閥(fa)組(zu)調(tiao)節(jie)。在(zai)多(duo)調(tiao)節(jie)閥(fa)的(de)調(tiao)節(jie)中(zhong),每(mei)台(tai)調(tiao)節(jie)閥(fa)開(kai)度(du)的(de)改(gai)變(bian)都(dou)會(hui)引(yin)起(qi)上(shang)下(xia)遊(you)壓(ya)力(li)及(ji)各(ge)管(guan)線(xian)流(liu)量(liang)的(de)變(bian)化(hua),各(ge)管(guan)線(xian)流(liu)量(liang)的(de)分(fen)配(pei)理(li)論(lun)上(shang)與(yu)其(qi)管(guan)徑(jing)成(cheng)正(zheng)比(bi),但(dan)由(you)於(yu)不(bu)同(tong)口(kou)徑(jing)調(tiao)節(jie)閥(fa)及(ji)管(guan)線(xian)鋪(pu)設(she)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)局(ju)部(bu)壓(ya)力(li)損(sun)失(shi)不(bu)同(tong),各(ge)管(guan)線(xian)實(shi)際(ji)流(liu)量(liang)分(fen)配(pei)與(yu)理(li)論(lun)值(zhi)存(cun)在(zai)出(chu)入(ru),需(xu)要(yao)在(zai)調(tiao)節(jie)閥(fa)開(kai)度(du)算(suan)法(fa)內(nei)調(tiao)整(zheng)這(zhe)種(zhong)差(cha)異(yi)。 3.過程數據的處理及分配 (1)調節參數的分配及調整 單一的泵組或調節閥組的調節並不能快速、正確地達到預設流量,需要合理分配兩項調節的權重,進行組合調節。係統將實際流量與設定流量的偏差範圍分為3級,其範圍依次縮小,各範圍隨係統運行狀況自動調整,其初值建議取10%、5%、1%。 這一過程中,調節閥、泵的選擇和調整遵循3個小原則,即設備增減數量小,設備調節量小,流量波動小。 (2)流量穩定性的判定 對大部分被檢表而言,實際流量與設定流量之間的偏差進入5%範圍內即可符合規程要求,係統將此範圍默認為1%(可動態調整),能夠更加貼近用戶的實際需求。流量進入這一範圍(即第3級調整範圍)後,計算一段時間內所采集的流量點的方差,判斷其穩定狀態。 (3)調節死區的處理 在(zai)實(shi)際(ji)流(liu)量(liang)的(de)調(tiao)節(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)數(shu)量(liang)的(de)死(si)區(qu),這(zhe)是(shi)由(you)調(tiao)節(jie)機(ji)構(gou)本(ben)身(shen)性(xing)能(neng)及(ji)檢(jian)定(ding)設(she)備(bei)整(zheng)體(ti)結(jie)構(gou)所(suo)引(yin)起(qi)的(de)不(bu)可(ke)控(kong)因(yin)素(su)。正(zheng)確(que)應(ying)對(dui)死(si)區(qu)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)流(liu)量(liang)調(tiao)整(zheng)速(su)度(du),同(tong)時(shi)避(bi)免(mian)邏(luo)輯(ji)判(pan)斷(duan)進(jin)入(ru)死(si)循(xun)環(huan)而(er)導(dao)致(zhi)程(cheng)序(xu)崩(beng)潰(kui)。對(dui)於(yu)調(tiao)節(jie)中(zhong)的(de)死(si)區(qu)可(ke)通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)控(kong)製(zhi)權(quan)重(zhong)和(he)提(ti)高(gao)容(rong)錯(cuo)機(ji)製(zhi)處(chu)理(li),在(zai)第(di)一(yi)級(ji)流(liu)量(liang)範(fan)圍(wei)內(nei)首(shou)選(xuan)調(tiao)整(zheng)控(kong)製(zhi)權(quan)重(zhong),後(hou)兩(liang)級(ji)尤(you)其(qi)是(shi)第(di)3級範圍內應以提高容錯機製為主。 4.參數的學習、分析和整合 參數的自學習、自調整是基於人工神經網絡控製(ANNs)的一種控製方式,並行、容錯、自我學習是其與傳統控製方法的主要區別,如圖3所示。係統隻設置基本的控製總則,在基本規則的框架內,係統通過在運行中不斷地采集、分析過程數據和行為,對其初的控製參數進行分類、優化。除必要算法和模型外,在流量調節中不使用固定算法,而是將采集、chuliguodeguochengshujuheshebeixingweizuoweidulidanyuancunchu。tongguoshiyunxingjieduandemohe,jileidaliangdeshujudanyuan,zaizhengshishiyongshi,tongguoduixianchangshujuhexingweidefenxi,xuanqujiadedanyuanzuhe,tongshijilujingtiaozhenghoudeguochengshuju,xuanzezengjiahuogengxinshuju、行xing為wei單dan元yuan。在zai運yun行xing一yi段duan時shi間jian後hou,控kong製zhi係xi統tong與yu設she備bei間jian將jiang達da到dao契qi合he度du,並bing且qie由you於yu其qi關guan鍵jian參can數shu一yi直zhi處chu於yu持chi續xu的de優you化hua調tiao整zheng中zhong,所suo以yi其qi控kong製zhi性xing能neng並bing不bu會hui因yin設she備bei性xing能neng、狀態的改變而下降。同時由於係統采用可調整的容錯機製,能夠有效避免由於設備性能所引起的控製死區、係統崩潰現象。 5.檢定流程的自動化控製和調整 除必要的儀表基本信息和係統不能夠直接采集的環境信息外,檢定過程所需涉及的過程參數、流程控製、數據處理、設備保護均應作自動化處理,使係統能夠在無人狀態下自動完成。 針對具體的檢定需求,係統需根據用戶所選擇的檢定方法和被檢表種類、精度、信號等自動調整檢定方案和自動檢定流程。以采用靜態質量法的脈衝類電磁流量計為例,其檢定流程如圖4所示。 檢(jian)定(ding)流(liu)程(cheng)中(zhong)所(suo)涉(she)及(ji)的(de)大(da)部(bu)分(fen)功(gong)能(neng)都(dou)以(yi)模(mo)塊(kuai)化(hua)方(fang)式(shi)設(she)計(ji),可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)實(shi)際(ji)需(xu)求(qiu)選(xuan)擇(ze)是(shi)否(fou)開(kai)啟(qi),以(yi)增(zeng)加(jia)係(xi)統(tong)的(de)靈(ling)活(huo)度(du)。比(bi)如(ru)在(zai)一(yi)般(ban)檢(jian)定(ding)中(zhong),為(wei)得(de)到(dao)更(geng)好(hao)的(de)檢(jian)定(ding)數(shu)據(ju),可(ke)選(xuan)擇(ze)剔(ti)除(chu)粗(cu)大(da)誤(wu)差(cha),或(huo)對(dui)產(chan)生(sheng)粗(cu)大(da)誤(wu)差(cha)的(de)點(dian)重(zhong)新(xin)檢(jian)定(ding)。但(dan)在(zai)整(zheng)體(ti)裝(zhuang)置(zhi)穩(wen)定(ding)性(xing)評(ping)定(ding)時(shi),需(xu)要(yao)連(lian)續(xu)10次測量數據,為反映設備真實性能,可不選擇剔除。 此外,檢定自動化並非不允許人為操作,係統在設計上具備手/自動兩種模式,手動模式的存在有利於實驗性項目的開展。 6.測量模型的建立 作為流量計檢定領域的行業軟件,係統對被檢表的誤差、重複性、精jing度du等deng數shu據ju的de計ji算suan和he判pan定ding都dou需xu要yao遵zun循xun現xian行xing國guo家jia計ji量liang檢jian定ding規gui程cheng。其qi測ce量liang模mo型xing的de建jian立li應ying嚴yan格ge遵zun循xun施shi行xing中zhong的de計ji量liang檢jian定ding規gui程cheng,同tong時shi考kao慮lv到dao規gui程cheng的de不bu定ding期qi更geng新xin,更geng需xu預yu留liu更geng新xin接jie口kou。所suo以yi測ce量liang模mo型xing的de建jian立li應ying以yi規gui程cheng號hao為wei分fen類lei依yi據ju獨du立li編bian寫xie(雖然很多隸屬不同規程的流量計其計算模型是相同的)。 7.突發狀況的預判及處理 係統需要考慮在檢定過程中可能出現的突發情況,如采用靜態質量法時的溢水、開(kai)關(guan)閥(fa)門(men)失(shi)靈(ling)等(deng)情(qing)況(kuang)。對(dui)此(ci)需(xu)要(yao)實(shi)時(shi)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)數(shu)據(ju),預(yu)判(pan)可(ke)能(neng)發(fa)生(sheng)的(de)危(wei)險(xian),並(bing)及(ji)時(shi)作(zuo)出(chu)調(tiao)整(zheng)。對(dui)於(yu)來(lai)不(bu)及(ji)調(tiao)整(zheng)或(huo)已(yi)經(jing)發(fa)生(sheng)的(de)突(tu)發(fa)狀(zhuang)況(kuang),需(xu)要(yao)啟(qi)動(dong)緊(jin)急(ji)措(cuo)施(shi),避(bi)免(mian)或(huo)減(jian)少(shao)由(you)此(ci)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)不(bu)良(liang)後(hou)果(guo)。 以質量法時的防溢出為例,當實際流量、設定檢定時間、稱重罐允許容積配比不當時(即Q×t>V),jiangchuxianguanneishuiyichuqingkuang。weibimianzheyiqingkuangdefasheng,xitongshishijianshiliuliangdeshunshibodongheyiduanshijianneidepingjunzhi,cankaoshedingshijiantiqiangusuanchujiandingshijianneidezongliuliangfanwei,dangqifengxianbilichaochuyunxufanweihou,jianggenjujutiqingkuangxuanzesuoduanshijian,zantingjianding,tiaozhengliuliangdengbutongdeyingduicuoshi。yupanyingduinenggouxiaochujuedabufendeweixianyinsu。ruguoyouyuwaizaiyuanyinyupanshibai,jiangjinrujinjiyingduimoshi,cishiyingjishikaitongpangluhexieshuitonglu,xiaochuhuojianshaoyouciyinqidebulianghouguo。jinjiyingduimoshijiejuewentihouxuyaozidonghuifuzhengchangzhuangtai,tongshijiangcicichulicaozuojiluzaian。 二、結束語 yetiliuliangjijiandingxitongdequanzidonghuanengyouxiaojiangdishiyongzhedeguanliherenlichengben,jianshaojiandinggongzuozhongyouyurenweiyinsuerzengjiadebuquedingyinsu,youliyujiandinggongzuodegaoxiao、公(gong)正(zheng)。但(dan)也(ye)應(ying)注(zhu)意(yi)到(dao),全(quan)自(zi)動(dong)係(xi)統(tong)對(dui)檢(jian)定(ding)設(she)備(bei)的(de)硬(ying)件(jian)要(yao)求(qiu)相(xiang)對(dui)較(jiao)高(gao),需(xu)要(yao)配(pei)備(bei)相(xiang)應(ying)的(de)信(xin)號(hao)回(hui)饋(kui)機(ji)構(gou)和(he)較(jiao)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)調(tiao)節(jie)機(ji)構(gou)才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)其(qi)高(gao)效(xiao)穩(wen)定(ding)的(de)工(gong)作(zuo)。在(zai)成(cheng)本(ben)與(yu)性(xing)能(neng)之(zhi)間(jian)如(ru)何(he)平(ping)衡(heng)也(ye)是(shi)需(xu)要(yao)我(wo)們(men)進(jin)一(yi)步(bu)研(yan)究(jiu)的(de)問(wen)題(ti)。
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