電磁流量計的標定裝置

電磁流量計的實驗裝置-v錐流量計
   本系統采用實流校驗方法實驗方法。實驗裝置如圖4．1所示圖4．1實驗裝置Fig．4，1 Device for calibration
   本實驗的校驗裝置由電子秤、標準容器、浮子流量計、水箱、潛水泵、傳感器、水閥門、調節閥、伸縮器以及連接管道組成。本校驗裝置使用的電子秤的測量誤差為1／3000，用來稱出測量流體的容量和質量，電子秤上面的換向器用于進行稱量流體的容量和質量的切換；實驗裝置的連接管道可以更換，可連接不同管徑的傳感器。本實驗使用的傳感器內徑為：@25rIlIIl。實驗過程如下：打開水閥門，清水自水箱從左往右流過管道，經過傳感器、伸縮器、換向器，回到水箱。管道內液體的流速可以通過水閥門的開大、關小來控制。要進行摻雜實驗時，在潛水泵內摻進雜質，在上述實驗過程下，打開潛水泵閥門，往清水中摻入雜質，進行摻雜實驗。
  4．2信號轉換器的實驗與結論
  4．2．1軟件系統功能檢測實驗
   根據系統軟件功能實現的目標，檢測內容包含如下表4．1軟件系統功能檢測檢測功能檢測具體內容結論瞬時流量的顯示累計流量的顯示正常顯示各菜單的顯示各菜單設置、操作是否起作用正常系統工作狀態系統異常的判斷、電流的輸出正常脈沖的輸出輸出系統測量誤差測試2％ 系統安否能觸發看門狗電路的報警正常系統零點的調節系統調節系統外部零點的調節可進行調節系統滿量程的凋節外部外部累計流量復位的觸發可觸發觸發外部系統調零的觸發檢測的操作步驟如下：
  1．將信號轉換器與相應的仿真器連接，給信號轉換器上電；
  2．觀察液晶顯示屏是否有顯示，檢查液晶顯示屏是否能正常工作；
  3．切換仿真器的模擬開關，檢查系統是否能跟上給定的變化，輸出相應的瞬時流量和累計流量，并檢驗系統測量誤差；
  4．操作鍵盤，檢查系統能夠是否響應鍵盤操作，顯示菜單。這一步驟檢查本系統所設計的菜單是否能正常顯示；
  5．對可重復設置的菜單進行參數設置，檢查是否可以進行菜單的設置，如操作程序保護菜單，檢查程序保護時，對菜單的設置是否功能已經可靠關閉；
  6．操作功能檢測予菜單，檢查功能檢測菜單是否可用，依次進行其下層子菜單的檢測操作，檢查系統電流輸出是否正常、脈沖輸出是否正常、EPROM 工作是否正常等等；
  7．操作系統調零菜單、系統外部調零菜單、系統滿量程調節菜單，檢查這些菜單是否工作：
  8．操作外部觸發按鈕，檢查系統是否能響應外部操作。
   經過在仿真器對信號變送器的軟件系統測試實驗，結果表明，本軟件系統可變送裝置沒有對系統零點、系統滿量程工作點進行調節情況下進行調零和的實驗結果如表4．2所示： 表4．2系統校正前實驗工作點流速(m3／h) 實際重量(k由表測重量(埏) 誤差98％ 5．9 57．8 50 ．13．49％ 80％ 4．8 56．15 50 ．10．95％ 72％ 4．3 56．75 50 ．11．89％ 62％ 3．7 56．9 50 —12．13％ 55％ 3’3 57．1 50 —12．43％ 47％ 2．8 56．85 50 ．12．05％ 28％ 1．7 56．05 50 ．10．79％ 20％ 1．2 56．6 50 ．11．66％ 不： 系統平均誤差為一12．11％，校正系統零點和滿量程以后，測量結果如表4．3所表4．3系統校止后實驗I 工作流速f一／h) 實際重量(kg) 表測重量(k曲誤差96％ 6．7 51．5 50 ．2．91％ 79％ 5．5 49．45 50 1．11％ 70％ 4．9 48．85 50 2．35％ 56％ 3．9 49．7 50 O．60％ 44％ 3．1 49．25 50 1．52％ 30％ 2．1 48，45 50 3．20％ 14％ 1 O 49．95 50 0．10％ 由以上實驗數據得出，系統校正后平均誤差為1．6843％。
   2．容積法不摻雜實驗
   在上述系統校正結果下進行容積法不摻雜實驗，實驗結果如表4．4所示表4．4容積法不摻雜實驗j 工作點流速(m3n1) 實際體積(L) 表測體積(L) 誤差l 89％ 6．2 100．1515 98．012 —214％ I 43％ 3．0 100．3205 99．88 ．0 44％ 29％ 2．O 100．716 100．145 ．0．57％ 由實驗結果可看出，系統平均誤差為一1．05％。
   3．容積法摻雜實驗
   在清水流過管道，往潛水泵內摻入直徑為d91nva的氧化鋁顆粒，并使勁攪拌雜質的實驗結果如表4．5所示： 表4．5容積法摻雜實驗工作點流速(m3m) 實際體積(L) 表測體積(L) 誤差5l％ 3．6 99．9805 101．968 1．99％I 50％ 3．5 99．9875 99．88 ．0 11％1 31％ 2．2 100．6895 104．375 3．66％由上述數據分析，系統測量平均誤差為1．8467％。
   4．對比實驗
   選用三臺國際器品牌的電磁流量計與我們所研發的電流流量計科研樣機進行對比，下面分別用EMFI、EMF2、EMF3來表示這三臺儀表。EMFl和EMF2是一個品牌，分別采用雙頻勵磁和改進的雙頻威磁，EMF3采用正弦交流勵磁并且用DSP 進行數字信號處理。EMFl在市場很，EMF2和EMF3是業界*的當代的電磁流量計。另外需要指出的是，我們的研發目標中并不包括傳感器部分，但為了進行實流標定實驗，又得不到有關圖紙，是在時間很倉促的情況下，參照相近傳感器圖紙，估計出可能的磁路參數，交付制造了兩臺傳感器。實驗中發現， 自制的傳感器與信號轉換器參數不匹配，而且磁場強度偏弱。這種情況下進行對比實驗，對展示所研發的轉換器性能是不利的。對比實驗在上節介紹的實驗裝置上進行，在容器中摻入了大量的直徑lmm的氧化鋁顆粒，還有我們自己通過孔徑為2mm標準篩選出的黃沙，還有通過孔徑為3mm標準篩選出的木屑。這種含雜質的流體是通過潛水泵打入管道的。
   圖4．2對比實驗曲線I 圖4．2中，從上往下依次是科研樣機的電極信號曲線、科研樣機瞬時流量的電流輸出曲線、EMFl、EMF2、EMF3的電流輸出I{{fi線。測量方法是，加入250歐姆的負載電阻，利用數據采集器D1730P同時采集上述信號。由圖可知，EMFl在有雜質的情況下有時*失效，根本不能正常反映流速的變化， 改進的EMF2可以適應摻雜流體，能夠正確反映流量變化的趨勢。EMF3則由于采用了當代*的DSP 技術，不但能反映流量變化的趨勢，而且能夠反映流量變化的細節，對比電極信號中閥門開關的瞬間即可看出。對比以上實驗效果，雖然科研樣機不具備EMF3那樣優良的系統性能，很好地反映流量變化地趨勢及細節，但它沒有EMF3的純滯后， 并具有響應快的優點。
   圖4．4是-次實驗時間較長的摻雜實驗結果圖，在不斷改變管道內雜質的含量情況下測取流量曲線，由實驗結果分析，從電極信號中可以看到顯著的低頻干擾，面對這種干擾，性能EMF3儀表基本上能去除系統干擾，輸出穩定的流量信號，EMFl、EMF2就不具備去除這種干擾的能力，系統工作不穩定，而科研樣機測取效果僅次于性能EMF3儀表，能正確反映管道內液體流速，系統輸出波動不大，測量精度達到了2％，而且并不比清水無雜質時標定的精度差。圖4．4對比實驗曲線III Fig．4．4 The curve for contrast test III
  4．3實驗結論
   由此實驗結果分析得知，軟件系統運行良好。同時，由以上的實驗數據分析得知，在沒有校正系統零點和系統滿量程工作點之前，系統測量誤差比較大，測量平均誤差達到了一12．11％。但在校正了系統零點和系統滿量程工作點以后，系統測量平均誤差變小，僅為1．6843％，說明系統具有比較好的調整性能，在系統工作點遷移的情況下，可通過調整系統工作點的方法是系統進行正常的工作。由容積法摻雜實驗和容積法不摻雜實驗得出的實驗結果分析，容積法不摻雜實驗系統測量的平均洪差為一l_05％，容積法摻雜實驗系統測量的平均誤差為1．8467％，摻雜與不摻雜的測量誤差僅為0．7967％，也就是0．008的誤差， 系統誤差在2％左右，這表明系統具備良好的抗力以及具備良好的系統穩定性，對于摻雜的液體的流速測量具有比較好的效果。綜上所述，系統對于摻雜液體的測量具有比較好的工作效果，具備較好的系統穩定性，同時系統對輸入具有比較快的響應速度。
   第5章結論
   電磁流量計是目前較為成熟又發展較快的流量儀表，且由其本身具有的眾多優點而廣泛應用于石油、化工、冶金、造紙、制藥等領域。為了向國家提供具有自主知識產權的電磁流量計，本著低起點，高目標的指導方針，研制了一款電磁流量計。該電磁流量轉換器具有如下特點：
  1)采用基于專用芯片、微處理器、模擬信號處理電路相結合架構實現電磁流量計信號轉換器低成本的微處理器方案，對含有懸浮固相的流體具有較好的測量精度；
  2)累積流量的單位、傳感器管道、瞬時流量的范圍、阻尼系數等參數的可設置的，可適用于多種型號的傳感器；
  3)具有測量正反向瞬時流量的能力；
  4)可自診斷異常事件并給出報警信號，如瞬時過流量、電極信號過低等；
  5)可實現系統工作點的調節，系統具有良好的適應性。本文主要負責電磁流量計信號轉換器軟件系統的設計與開發工作。在電子行業迅猛發展，儀表集成化程度越來越高，由于CPLD和FPcA的應用而導致制造成本越來越低的今天，工業行業對儀表也提出了新的要求。最典型表現在紙漿行業，由于紙漿行業對測量要求比較高，所以對紙漿的測量難度越來越大，這就要求系統具有高的集成度、穩定性以及比較強的過程控制能力，因此這也對電磁流量計可實現的功能提出了更高的要求。同時，電磁流量計中電磁兼容也是亟待解決的問題。目前，多相流過程層析成型技術得到了發展，這對于推進多相流體的測量提供了理論指導，本文結合智能電磁流量計的發展現狀，在已做工作的基礎上，提出下一步工作要求：
  1)研究多相流的數學模型，進一步完善對于多相流的瞬時流量的算法：
  2)進一步濾除系統噪音，考慮利用DsP來處理算法以協助系統去除噪聲；
 3)進一步減小電磁流量裝置的體積，增加系統的集成度，更有效地解決電磁兼容的問題；
  4)在電磁流量計中引入通訊模塊，更好地發揮電磁流量計在過程控制中的作用，提高過程控制系統的穩定性以及系統的響應能力。擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、V錐流量計、V型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入渦街流量計、智能渦街流量計，更多信息請訪問開封中儀網站：