18第十八章 计算机技术在流量计量中的应用

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1、第十八章计算机技术在流量计量中的应用第一节计算机在流量计制造过程中的应用计算机在流量计制造过程中得到了大量的应用，现代的流量计开发中已离不开计算机。目前普遍采用电子设计自动化(EDA)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)、数字信号处理(DSP)等技术来完成流量计从模型建立、计算控制软件的编程、相关参数及仪表抗干扰能力实验室测试等工作。目前的流量计智能化程度日益增强，其主要的技术都得益于大量采用了计算机技术，不但产品开发周期短、成本低，而且组织生产容易快捷。在A/D+DSP+软件以及仪器与EDA的结合中，A/D采集的数

2、据除了实际测量所得，还有一大部分是用软件模拟的，而EDA的加入无疑给设计人员带来了福音。用户通过计算机的辅助设计就能轻松完成繁重的硬件设计任务，实现的方法通常是采集得到的信号，经过一系列的模拟设计，最后再还原成实际的信号。这种真实加虚拟的形式改变了以往只有搭好流量计电路的各个部分，才能进行联调的状况。用计算机软件设计流量计，缩短了研发时间。在流量计的装配技术上，也依靠计算机来完成其零部件装配，如利用计算机控制机械手进行法兰焊缝连接等。应该说，目前的流量计制造技术中，如果没有计算机技术的应用，就不可能有流量计的快速发展。目前很多流量计

3、制造厂除了仪表出厂前在流量计量标准装置上对其进行整体性能测试外，还可以通过计算机模拟现场的工艺测量信号和干扰信号，进行流量计实验室的调整和诊断调试，进而进行整体性能评价，使出厂的产品性能更加可靠。第二节计算机在流量测量中的应用一、流量计多参数测量的实现当今价格高、性能稳定的流量计都具有多参数测量功能，其流量检测元件或流量传感元件除感受流量外，还可充分利用计算机技术，通过增加必要的测量元件，提高流量计本身的功能，进而衍生流量计的其它功能。如：质量流量计与工艺管道的差压检测技术配套，就可衍生其测量粘度的功能；涡街流量计配用差压变送器测量

4、质量流量；气体体积流量计内装压力/温度传感元件测量质量流量；电磁流量计内装温度检测元件修正体积温度变化的影响等。二、提高流量计的测量准确度流量测量的一个主要技术指标是计量准确度。计量准确度除了与仪表本身采用的技术原理有直接关系外，还可利用计算机技术来提高仪表的测量准确度。主要体现在：（1）通过采用软件滤波等技术，消除过程干扰，提高流量检测强度。（2）动态修正流量计的零点，避免流量计的静态零点变化，引起计量误差。（3）扩展流量计的量程，避免小流量和大流量信号的测量溢出。（4）普遍采用DSP数字处理技术，使计量检测信号计算和传递更可靠。

5、（5）依靠多参数测量，计算机全参数补偿流量信号。这些手段都大大提高了流量测量装置计量检测准确度。三、流量数据的补偿流量测量是工业测量中的4大参数（流量、温度、液位、压力）之一，准确的流量测量必须考虑介质温度、压力的影响。由于流量仪表的设计过程中，设定的温度、压力与实际运行仪表的工作温度、压力存在一定的差异或者由于管道工艺造成流体温度、压力波动较大，致使测量的流量不能真实反映实际工况下的流量，而绝大多数的流量仪表，只有在流体工况与设计条件一致时才能保证其较高的测量准确度。有些流体，比如蒸汽、瓦斯等气体流体，流体变化情况对流量计测量准确

6、度影响更大，必须予以温压补偿。在气体的计量上，密度虽然是其温度、压力的函数，但在不同的压力、温度区间，函数关系也不同，很难用一个简单的函数关系式表示。因此传统技术上的拟合公式法，很难满足计量需要。目前，利用计算机可以很好地解决此类问题，即根据测量现场实际的温度、工作压力、流量等工况条件，修正由于测量实际工作点偏离设计点而引起的设计计算参数的变化。例如：节流装置的流出系数、膨胀系数、运动粘度、密度、孔径和管道内径都会随着工艺条件的变化而引起其与设计值很大的偏离，进而造成很大的误差，孔板流量计设计准确度为1%，但实际工况下的计量准确度可

7、能超过5%。通过计算机修正计算，可以使节流装置的计量准确度在较宽范围内保持不变。如可以保证节流装置在设计工作点周围的3:1量程范围实现1%的系统计量准确度。节流装置量程的动态扩展技术可以在大多数情况下，将节流装置的工作点作为“设计点”来修正节流件工况条件变化影响。在对气体介质进行补偿时，也大量采用计算机技术。在气体低压范围内，可以利用理想气体状态方程来进行其温度、压力补偿；但在高压区，则必须考虑气体压缩系数的影响，否则将会引起明显的误差。按常规处理是将系数看成常数，这将会造成不可忽视的测量误差。如果我们只补偿气体密度变化的影响，那么

8、，即使密度变化引起的误差为零，亦即认为实现了对密度的完全补偿，但其它各余留参数变化累加后的误差还会很大。对于常规仪表，这些余留误差无法得到补偿，而采用计算机补偿系统，对这些参数进行补偿成为可能，即可实现气体的全参数补偿。四、流量计远程