CN207649729U - 一种气体流量自动校准系统装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种气体流量自动校准系统装置，包括标准系统、实验表、流量测控计算机、调节阀和出气管，其特征在于：标准表与实验表串接，标准表与实验表的中间是补偿装置，气体首先通过标准系统气体产生装置，然后标准表检测气体流量，采用PLC和变频器进行稳流控制，完成闭环测量与控制气体流量，温度传感器和压力传感器的中间有一调节阀，温度传感器、压力传感器、标准表和实验表都反馈数据给PLC，流量测控计算机通过RS‑485与PLC通信，完成气体流量测量与控制，最后气体从出气管排出。其优点是：实现了气体流量的在线实流检定，能够自动化完成数据分析与处理，现检定过程自动化和高效性，减少操作人员的工作强度，提高了检定效果。

Description

一种气体流量自动校准系统装置

技术领域

本实用新型涉及自动化领域，具体涉及一种气体流量自动校准系统装置。

背景技术

流量计量是能源计量中的一个重要参数，与国民经济发展和人民生活有着千丝万缕的联系。从居民家庭里用于计量收费的煤气表、水表和供热使用的热量表，到国内进出口的原油、天然气贸易结算等无不与流量计有关。为了科学地使用气体，节约能源，需要用气体流量计对气体流量进行准确的计量，气体流量校准装置就是为了保证气体流量计的准确度而建立的鉴定气体流量计的设备。因此流量计检定和校准的准确性是流量值传递或溯源中最重要的环节，不仅关系到贸易双方的经济利益，而且对我国国民经济的发展有很重要的社会利益。目前我国在能源和资源的科学管理上，与先进国家相比还存在较大差距。单位GDP所付出的代价远超过发达国家，流量计仪表和校准水平的落后是原因之一。由于在能源与资源的开发利用和国际合作中，对于各口径和各流量的流量计及其标定的标准装置的需求十分突出。而国内的流量的标定和校准装置多是引进或模仿国外现成技术，存在较大的局限性。所以构建的气体流量计校准的标准装置，以实现流量计的高精度标定和检定在科学利用和管理能源方面有着重要应用背景。

目前国内大部分流量标准装置仍然是用人工控制检定排量，人工记录数据、人工计算误差，部分科研机构和检定装置的生产厂家也开始研究自动控制系统，虽然也研究出了一些成果，但流量标准装置都不能正确复现流量计工作时的各种流动状态，检定精度低、效果差。由于流量是一个动态量，流量测量技术复杂，流量的条件多种多样的，温度的高低，压力的变化，流速大小，流体的流动状态等都对测量产生影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题设计了气体流量实流自动校准的计算机控制装置，此时的校准能够真正计入各种因素对流量仪表性能的影响，提高检定的效率和精度。

本实用新型的技术方案是：一种气体流量自动校准系统装置，包括标准系统、实验表、流量测控计算机、调节阀和出气管，标准系统包含气体产生装置、流量控制、补偿装置和标准表，流量控制装置包括PLC和变频器，补偿装置包括温度传感器和压力传感器，其特征在于：标准表与实验表串接，标准表与实验表的中间是补偿装置，气体首先通过标准系统气体产生装置，然后标准表检测气体流量，采用PLC和变频器进行稳流控制，完成闭环测量与控制气体流量，温度传感器和压力传感器的中间有一调节阀，温度传感器、压力传感器、标准表和实验表都反馈数据给PLC，流量测控计算机通过RS-485与PLC通信，完成气体流量测量与控制，最后气体从出气管排出。

本实用新型所述气体产生装置为气泵型号为HG-370-C。

本实用新型所述标准表选用气体涡旋流量计型号为LWQ-M250SLENN。

本实用新型所述PLC型号为CPU224XP+EM235。

本实用新型所述变频器的型号为D700。

本实用新型所述流量测控计算机采用组态软件编写计操作界面、PID等控制算法与控制参数的传递程序(都是已知的)。

本实用新型所述校准系统采用标准表与实验表串接的方式来验证和测试实验表的性能指标。校准系统还包括不锈钢框架、可编程控制箱、不锈钢储水箱、有机玻璃液位水箱、三相磁力泵等组成。通过温度和压力传感器测量得到管道实况温度和压力值，实现流量测量值的温度与压力补偿。流量测控计算机采用组态软件编写计操作界面、PID等控制算法与控制参数的传递程序，通过RS-485与PLC通信，完成气体流量测量与控制。设置好实验所需的流量后，通过控制算法控制被控对象使管道流量值达到设定值。将实验表安装在标准系统上，通过规则和不规则改变设定流量值观察实验表和标准表的变化趋势和误差程度并对比记录从而实现对实验表的校准。

本实用新型的有益效果：实现了气体流量的在线实流检定，能够自动化完成数据分析与处理，实现检定过程自动化和高效性，减少操作人员的工作强度，提高了检定效果。针对气体流量测量场合越来越多而利用原级气体标准装置对气体流量计检定时效率相对较低的现状，研制气体流量标准装置的在线实时检定的计算机测控系统，根据被检仪表的管道流场特性选择相应实验设备装置和测控方法。在组态信息管理环境下完成标准装置的检定，在被检流量计检定规程规定的一次测量时间内，计算机同时采集被检表和标准表输出的流量信号，并分别利用温度、压力值对流量进行修正得到相应的标况下的流量，再与标准表测量的流量值进行比较，得到被检表指示流量值的误差及仪表系数，根据测试的结果修正流量仪表系数；通过多次测量得到被检仪表的重复性及线性度误差，完成标准装置的不确定度的分析，确保校准质量。在保证较高检定精度的前提下，更大限度地提高流量计在生产制造过程中的检定效率。系统具备自动报警、自动采集各种数据、自动计算以及自动打印报表和储存数据等功能，实现校准过程自动化、高精度与高效性。

附图说明

图1为本实用新型的校准系统结构图。

参照附图，1为标准系统；11为气体产生装置；12为流量控制装置；121为PLC：122为变频器13为补偿装置；131为温度传感器；132为压力传感器14为标准表2为实验表；3为流量测控计算机；4为调节阀；5为出气管。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是这样来工作的，一种气体流量自动校准系统装置，包括标准系统(1)、实验表(2)、流量测控计算机(3)、调节阀(4)和出气管(5)，标准系统(1)包含气体产生装置(11)、流量控制装置(12)、补偿装置(13)和标准表(14)，流量控制装置(12)包括PLC(121)和变频器(122)，补偿装置(13)包括温度传感器(131)和压力传感器(132)，其特征在于：标准表(14)与实验表(2)串接，标准表(14)与实验表(2)的中间是补偿装置(13)，气体首先通过标准系统(1)气体产生装置(11)，然后标准表(14)检测气体流量，采用PLC(121)和变频器(122)进行稳流控制，完成闭环测量与控制气体流量，温度传感器(131)和压力传感器(132)的中间有一调节阀(4)，温度传感器(131)、压力传感器(132)、标准表(14)和实验表(2)都反馈数据给PLC(121)，流量测控计算机(3)通过RS-485与PLC(121)通信，完成气体流量测量与控制，最后气体从出气管(5)排出。

校准系统采用标准表(14)与实验表(2)串接的方式来验证和测试实验表的性能指标。校准系统还包括不锈钢框架、可编程控制箱、不锈钢储水箱、有机玻璃液位水箱、三相磁力泵等组成。通过温度传感器(131)和压力传感器(132)测量得到管道实况温度和压力值，实现流量测量值的温度与压力补偿。流量测控计算机(3)采用组态软件编写计操作界面、PID等控制算法与控制参数的传递程序，通过RS-485与PLC(121)通信，完成气体流量测量与控制。设置好实验所需的流量后，通过控制算法控制被控对象使管道流量值达到设定值。将实验表(2)安装在标准系统(1)上，通过规则和不规则改变设定流量值观察实验表(2)和标准表(14)的变化趋势和误差程度并对比记录从而实现对实验表(2)的校准。

用户需在上位机组态软件中设置预定的流量值和通过一定方法得出的PID参数，控制器PLC(121)对设定值处理并完成PID参数的设定和系统的控制，D700接受EM235输出的4-20mA(25％的偏移量)并输出变化的频率。HG-370-C(风机)根据D700的输出值改变转速从而实现流量的改变，LWQ-M250SLENN(流量计)检测流量的变化最终输出4-20mA的电压值并输入PLC(121)进行记录，PLC(121)根据实时的温度和压力值对采集的流量值进行补偿并通过组态显示，完成校准系统运行。

Claims (5)

1.一种气体流量自动校准系统装置，包括标准系统(1)、实验表(2)、流量测控计算机(3)、调节阀(4)和出气管(5)，标准系统(1)包含气体产生装置(11)、流量控制装置(12)、补偿装置(13)和标准表(14)，流量控制装置(12)包括PLC(121)和变频器(122)，补偿装置(13)包括温度传感器(131)和压力传感器(132)，其特征在于：标准表(14)与实验表(2)串接，标准表(14)与实验表(2)的中间是补偿装置(13)。

2.根据权利要求1中所述的一种气体流量自动校准系统装置，其特征在于：所述气体产生装置(11)为气泵型号为HG-370-C。

3.根据权利要求1中所述的一种气体流量自动校准系统装置，其特征在于：所述标准表(14)选用气体涡旋流量计型号为LWQ-M250SLENN。

4.根据权利要求1中所述的一种气体流量自动校准系统装置，其特征在于：所述PLC(121)型号为CPU224XP+EM235。

5.根据权利要求1中所述的一种气体流量自动校准系统装置，其特征在于：所述变频器(122)的型号为D700。