液体流量控制仪补偿方法及其准确度分析.pdf

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1、第12期李美美等．液体流量控制仪补偿方法及其准确度分析液体流量控制仪补偿方法及其准确度分析李美美1任大呈2鲁曦2陈曦2(1．上海龙放建筑智能系统工程有限公司，上海200032；2．河北工业大学控制科学与工程学院，天津300130)摘要工业现场液体流量测控成套装置的使用精度由组成系统的各部分设备基本误差决定。为提高定量流量控制精度，对液体流量测控成套装置核心的液体流量控制仪的补偿方法进行研究，并对其准确度进行分析。关键词成套系统单片机补偿方法流量控制误差分析中图分类号TH715文献标识码A文章编号1000．3932(201

2、2)12．1579-03目前国内外的许多科研单位都在连续化配料方法上做了大量的研发工作。美国物理研究所的FujiiY等研制了一种质量流量控制仪用于液氦的自动化转移，取代了传统方式⋯。HendrikJ等在蒸发器搅拌机(电力)液体喷射系统中采用质量流量控制器，使系统较传统方式有更快的响应时间，更高的重复性和更好的稳定性。2o。西安工业学院的刘文汉和刘武利用PIC58BC单片机研制自动液体流量控制仪，实现了输出量累计等功能"。。吉林大学的王淑玲等利用AT89C51单片机设计液体流量控制系统，其稳定性好、体积小且性价比高，实现了

3、液体的定量定时输出H1。液体流量控制仪作为流量控制系统的核心，系统误差最终由流量控制仪体现，国内外对流量控制仪的研制过程中，鲜见针对成套系统中液体流量控制仪的补偿方法研究。为提高基于流量控制仪的成套系统准确度，笔者对一种常见流量控制系统进行流量控制仪的补偿方法研究，并对造成误差的因素进行分析，验证补偿方法的可行性。1理论基础1．1液体流量控制系统由水泵、阀门、流量计和管道组成的简易流量控制系统如图1所示。液体由水泵打入管道，通过阀门，由涡轮流量计测量瞬时流量，流入容器。该系统中通过流量控制仪设定质量预设值、控制水泵起／停

4、、读取涡轮流量计流量信号、读取Ptl00温度信号和控制阀门开／闭。1．2补偿方法研究液体动态质量流量控制仪流量主要包括温度液体流量控制仪图1液体流量控制系统和阀门响应误差两个补偿模块。1．2．1温度补偿模块由于被测介质的密度会随温度变化而变化，因此涡轮流量计测得体积流量和预设质量流量不等价，所以必须进行温度补偿。实际介质密度为：P；=p20[1+卢(20一t)](1)式中卢——介质的温度体积膨胀系数；’p。——温度t时的介质密度，kg／m3；p2r一20℃时的介质密度，kg／m3。体积流量和质量流量的换算公式为：Q。=p

5、；×Q，(2)式中Q。——质量流量，kg／h；Q，——体积流量，13"13／h。1．2．2阀门响应误差补偿阀门接收到闭合信号到完全闭合需要响应时间，因此若不做补偿，实际质量必然会大于预设质收穰日期：2012-09—19(修改稿)化工自动化及仪表第39卷量。笔者以某品牌电动阀门为例进行说明，全闭响应时间为0．4s。根据响应曲线积分，从接收到关闭信号到完全闭合时超出的流量约为0．15q。。实际流量控制仪质量流量标准值为：M=M。一0．15×P。×q，(3)式中M——流量控制仪实际质量标准值，kg；M。——流量控制仪预设质量值

6、，kg；g。——阀门接收闭合信号时的瞬时体积流量，m3／h。2实验验证2．1实验方案参考涡轮流量计检定规程和液体流量标准装置检定规程，主要检定液体动态质量流量控制仪的B类相对不确定度和A类相对不确定度。B类相对不确定度即线性度误差(也称为相对示值误差)，A类相对不确定度即重复性误差。其中涡轮流量计在0．1m3／h流量点的B类不确定度为0．3240％，A类不确定度为0．0816％。取1、2、3、4、5kg5个质量预设点进行测量，每点检定3次。B类相对不确定度为：‰=l警卜晚㈩EBi2音§Eni(5)E。=(E。；)⋯(6)

7、A类相对不确定度为：E矿[者∑(Es“一EBi)2]丁(7)E。=(E。；)⋯(8)式中E。——液体动态质量流量控制仪的A类相对不确定度，％；’E．。——第i检定点控制仪A类相对不确定度，％；E。——液体动态质量流量控制仪的B类相对不确定度，％；E。。——第i检定点控制仪B类相对不确定度，％；E蹦——第i检定点，第J次检定控制仪B类相对不确定度，％；n——每点检定次数；Q；，——第i检定点，第J次检定称重示值，kg；Q。；——第i检定点控制仪预设质量值，kg。2．2准确度检定实验数据及误差分析流量o．1m3／h时液体动态

8、质量流量控制仪补偿前、后准确度检定实验数据见表1、2。表1补偿前准确度检定实验数据预设值称重读数EBiER。EAiEBEAkg％预设值称重读数E晰Es。E“EsEAkg％实验数据表明，在流量为0．1m3／h、预设值为1～5kg时液体动态质量流量控制仪补偿后工作(下转第1590页)1590化工自动化及仪表第39卷[2]