电磁流量计的标定装置

电磁流量计的实验装置-v锥流量计
   本系统采用实流校验方法实验方法。实验装置如图4．1所示图4．1实验装置Fig．4，1 Device for calibration
   本实验的校验装置由电子秤、标准容器、浮子流量计、水箱、潜水泵、传感器、水阀门、调节阀、伸缩器以及连接管道组成。本校验装置使用的电子秤的测量误差为1／3000，用来称出测量流体的容量和质量，电子秤上面的换向器用于进行称量流体的容量和质量的切换；实验装置的连接管道可以更换，可连接不同管径的传感器。本实验使用的传感器内径为：@25rIlIIl。实验过程如下：打开水阀门，清水自水箱从左往右流过管道，经过传感器、伸缩器、换向器，回到水箱。管道内液体的流速可以通过水阀门的开大、关小来控制。要进行掺杂实验时，在潜水泵内掺进杂质，在上述实验过程下，打开潜水泵阀门，往清水中掺入杂质，进行掺杂实验。
  4．2信号转换器的实验与结论
  4．2．1软件系统功能检测实验
   根据系统软件功能实现的目标，检测内容包含如下表4．1软件系统功能检测检测功能检测具体内容结论瞬时流量的显示累计流量的显示正常显示各菜单的显示各菜单设置、操作是否起作用正常系统工作状态系统异常的判断、电流的输出正常脉冲的输出输出系统测量误差测试2％ 系统安否能触发看门狗电路的报警正常系统零点的调节系统调节系统外部零点的调节可进行调节系统满量程的凋节外部外部累计流量复位的触发可触发触发外部系统调零的触发检测的操作步骤如下：
  1．将信号转换器与相应的仿真器连接，给信号转换器上电；
  2．观察液晶显示屏是否有显示，检查液晶显示屏是否能正常工作；
  3．切换仿真器的模拟开关，检查系统是否能跟上给定的变化，输出相应的瞬时流量和累计流量，并检验系统测量误差；
  4．操作键盘，检查系统能够是否响应键盘操作，显示菜单。这一步骤检查本系统所设计的菜单是否能正常显示；
  5．对可重复设置的菜单进行参数设置，检查是否可以进行菜单的设置，如操作程序保护菜单，检查程序保护时，对菜单的设置是否功能已经可靠关闭；
  6．操作功能检测予菜单，检查功能检测菜单是否可用，依次进行其下层子菜单的检测操作，检查系统电流输出是否正常、脉冲输出是否正常、EPROM 工作是否正常等等；
  7．操作系统调零菜单、系统外部调零菜单、系统满量程调节菜单，检查这些菜单是否工作：
  8．操作外部触发按钮，检查系统是否能响应外部操作。
   经过在仿真器对信号变送器的软件系统测试实验，结果表明，本软件系统可变送装置没有对系统零点、系统满量程工作点进行调节情况下进行调零和的实验结果如表4．2所示： 表4．2系统校正前实验工作点流速(m3／h) 实际重量(k由表测重量(埏) 误差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： 系统平均误差为一12．11％，校正系统零点和满量程以后，测量结果如表4．3所表4．3系统校止后实验I 工作流速f一／h) 实际重量(kg) 表测重量(k曲误差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％ 由以上实验数据得出，系统校正后平均误差为1．6843％。
   2．容积法不掺杂实验
   在上述系统校正结果下进行容积法不掺杂实验，实验结果如表4．4所示表4．4容积法不掺杂实验j 工作点流速(m3n1) 实际体积(L) 表测体积(L) 误差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％ 由实验结果可看出，系统平均误差为一1．05％。
   3．容积法掺杂实验
   在清水流过管道，往潜水泵内掺入直径为d91nva的氧化铝颗粒，并使劲搅拌杂质的实验结果如表4．5所示： 表4．5容积法掺杂实验工作点流速(m3m) 实际体积(L) 表测体积(L) 误差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％由上述数据分析，系统测量平均误差为1．8467％。
   4．对比实验
   选用三台国际器品牌的电磁流量计与我们所研发的电流流量计科研样机进行对比，下面分别用EMFI、EMF2、EMF3来表示这三台仪表。EMFl和EMF2是一个品牌，分别采用双频励磁和改进的双频威磁，EMF3采用正弦交流励磁并且用DSP 进行数字信号处理。EMFl在市场很，EMF2和EMF3是业界的当代的电磁流量计。另外需要指出的是，我们的研发目标中并不包括传感器部分，但为了进行实流标定实验，又得不到有关图纸，是在时间很仓促的情况下，参照相近传感器图纸，估计出可能的磁路参数，交付制造了两台传感器。实验中发现， 自制的传感器与信号转换器参数不匹配，而且磁场强度偏弱。这种情况下进行对比实验，对展示所研发的转换器性能是不利的。对比实验在上节介绍的实验装置上进行，在容器中掺入了大量的直径lmm的氧化铝颗粒，还有我们自己通过孔径为2mm标准筛选出的黄沙，还有通过孔径为3mm标准筛选出的木屑。这种含杂质的流体是通过潜水泵打入管道的。
   图4．2对比实验曲线I 图4．2中，从上往下依次是科研样机的电极信号曲线、科研样机瞬时流量的电流输出曲线、EMFl、EMF2、EMF3的电流输出I{{fi线。测量方法是，加入250欧姆的负载电阻，利用数据采集器D1730P同时采集上述信号。由图可知，EMFl在有杂质的情况下有时失效，根本不能正常反映流速的变化， 改进的EMF2可以适应掺杂流体，能够正确反映流量变化的趋势。EMF3则由于采用了当代*的DSP 技术，不但能反映流量变化的趋势，而且能够反映流量变化的细节，对比电极信号中阀门开关的瞬间即可看出。对比以上实验效果，虽然科研样机不具备EMF3那样优良的系统性能，很好地反映流量变化地趋势及细节，但它没有EMF3的纯滞后， 并具有响应快的优点。
   图4．4是-次实验时间较长的掺杂实验结果图，在不断改变管道内杂质的含量情况下测取流量曲线，由实验结果分析，从电极信号中可以看到显著的低频干扰，面对这种干扰，性能EMF3仪表基本上能去除系统干扰，输出稳定的流量信号，EMFl、EMF2就不具备去除这种干扰的能力，系统工作不稳定，而科研样机测取效果仅次于性能EMF3仪表，能正确反映管道内液体流速，系统输出波动不大，测量精度达到了2％，而且并不比清水无杂质时标定的精度差。图4．4对比实验曲线III Fig．4．4 The curve for contrast test III
  4．3实验结论
   由此实验结果分析得知，软件系统运行良好。同时，由以上的实验数据分析得知，在没有校正系统零点和系统满量程工作点之前，系统测量误差比较大，测量平均误差达到了一12．11％。但在校正了系统零点和系统满量程工作点以后，系统测量平均误差变小，仅为1．6843％，说明系统具有比较好的调整性能，在系统工作点迁移的情况下，可通过调整系统工作点的方法是系统进行正常的工作。由容积法掺杂实验和容积法不掺杂实验得出的实验结果分析，容积法不掺杂实验系统测量的平均洪差为一l_05％，容积法掺杂实验系统测量的平均误差为1．8467％，掺杂与不掺杂的测量误差仅为0．7967％，也就是0．008的误差， 系统误差在2％左右，这表明系统具备良好的抗力以及具备良好的系统稳定性，对于掺杂的液体的流速测量具有比较好的效果。综上所述，系统对于掺杂液体的测量具有比较好的工作效果，具备较好的系统稳定性，同时系统对输入具有比较快的响应速度。
   第5章结论
   电磁流量计是目前较为成熟又发展较快的流量仪表，且由其本身具有的众多优点而广泛应用于石油、化工、冶金、造纸、制药等领域。为了向国家提供具有自主知识产权的电磁流量计，本着低起点，高目标的指导方针，研制了一款电磁流量计。该电磁流量转换器具有如下特点：
  1)采用基于专用芯片、微处理器、模拟信号处理电路相结合架构实现电磁流量计信号转换器低成本的微处理器方案，对含有悬浮固相的流体具有较好的测量精度；
  2)累积流量的单位、传感器管道、瞬时流量的范围、阻尼系数等参数的可设置的，可适用于多种型号的传感器；
  3)具有测量正反向瞬时流量的能力；
  4)可自诊断异常事件并给出报警信号，如瞬时过流量、电极信号过低等；
  5)可实现系统工作点的调节，系统具有良好的适应性。本文主要负责电磁流量计信号转换器软件系统的设计与开发工作。在电子行业迅猛发展，仪表集成化程度越来越高，由于CPLD和FPcA的应用而导致制造成本越来越低的今天，工业行业对仪表也提出了新的要求。最典型表现在纸浆行业，由于纸浆行业对测量要求比较高，所以对纸浆的测量难度越来越大，这就要求系统具有高的集成度、稳定性以及比较强的过程控制能力，因此这也对电磁流量计可实现的功能提出了更高的要求。同时，电磁流量计中电磁兼容也是亟待解决的问题。目前，多相流过程层析成型技术得到了发展，这对于推进多相流体的测量提供了理论指导，本文结合智能电磁流量计的发展现状，在已做工作的基础上，提出下一步工作要求：
  1)研究多相流的数学模型，进一步完善对于多相流的瞬时流量的算法：
  2)进一步滤除系统噪音，考虑利用DsP来处理算法以协助系统去除噪声；
 3)进一步减小电磁流量装置的体积，增加系统的集成度，更有效地解决电磁兼容的问题；
  4)在电磁流量计中引入通讯模块，更好地发挥电磁流量计在过程控制中的作用，提高过程控制系统的稳定性以及系统的响应能力。扩展阅读：开封中仪流量仪表有限公司专业生产电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计、文丘里流量计、V锥流量计、V型锥流量计、喷嘴流量计、插入式电磁流量计、智能电磁流量计、分体式电磁流量计、一体式电磁流量计、标准孔板流量计、标准孔板、一体化孔板流量计、标准喷嘴流量计、长径喷嘴流量计、标准喷嘴、长径喷嘴、插入涡街流量计、智能涡街流量计，更多信息请访问开封中仪网站：