变水头法标定系统的设计.pdf

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1、变水头法标定系统的设计宋友志，等变水头法标定系统的设计DesignoftheCalibratingSystemwithVariableWaterHead宋友圭1‘邵粤2简敞密1(上海理工大学光电信息与计算机工程学院1，上海200091；上海华强仪表有限公司2，上海201802)摘要：针对大口径流量仪表的标定问题，提出了一种变水头大流量标准装置。在阐述系统工作原理的基础上．对变水头法的数学模型进行了推导，详细介绍了系统各部分的实现；分别采用BST电路板进行液位测量，并应用组态王软件构成上位机，用来反映当前的标

2、定情况。实践表明，该套标定装置提高了仪表的不确定度。关键词：标准装置流量仪表标定系统液位测量不确定度中图分类号：TP216+．1文献标志码：AAbstract：Aimingattheissueofcalibrationforlargeboreflowinstruments，thestandarddevicewithvariablewaterheadisproposed．Ontheba-8isofdescribingtheoperationalprincipleofthesystem。themathemati

3、calmodelofvariablewater}屺admethodisderived．Theimplementationofeachpartofthesystemisintroduced．ByadoptingBSTcircuitboard，theliquidlevelismeasured。thehostcomputerissetupwithKingViewsoft-wageforreflectingcurrentcalibratingconditions．Thepracticeindicatesthatth

4、iscalibrationdeviceenhancestheuncertaintyoftheinstrument．Keywords：StandarddeviceFlowinstrumentCalibratingsystemLiquidlevelmeasurementUncertainty0引言为使各制造厂家生产的各类仪表量值统一并达到一定的测量精确度，必须对新制造或使用中的流量仪表进行标定。在标定过程中，用来实现对流量仪表标定的设备是各种流量标准装置⋯。目前，国内外用于标定流量仪表的水流量标准装置多数建立在

5、定常流动的基础上(恒水头法)。这类装置在标定过程中必须保持流体不断循环，所以存在能耗大、效率低的缺点：其次，由于受工艺、造价等因素的影响，这类装置的口径、流量均受到一定限制，一般来说，基于定常流动原理的水流量标准装置的被校表口径不超过500nlnl。为解决大口径流量仪表的标定问题，上海华强仪表有限公司自主研发了变水头法标定系统。实践证明，该系统的运行费用远小于恒水头法标准装置，在实际应用中发挥了巨大作用，是大口径流量计标定系统的发展方向。1变水头法基本原理1．1系统组成变水头法标定系统原理框图如图1所示。修

6、改稿收到日期：2010—Ol—ll。第一作者宋友志，男．1982年生．现为上海理工大学电力电子与电力传动专业在读硕士研究生；主要从事过程控制系统及自动化仪表方面的研究。计算机650m3一'lIIJ《]一束⋯箧萄容』量标准一装⋯置⋯匿DNi600、I广，气动调节易’j八p一＼／I-s∞。，贮水池型图1变水头法标定系统原理框图Fig．1Principleofthecalibratingsystemofvariablewaterhead图l中：最左侧为650m3水容量标准装置，它设有16个标定点，标准装置底部装有

7、压力变送器、温度变送器、注水泵和试验管路；BST为华强自主研发的电路板，用于实现液位测量和对HQ91l做通道转换处理；HQ921为智能测控仪，是整个系统的控制器；HQ911为流量演算仪，用来记录被校表的流量和时间；试验管路上装有被校表和流量调节阀。1．2变水头法数学模型在标定过程中，液面造成的流动是一个随时间变化的不定常运动悼1。设选定的两个标定点为A、B。则液面高度方程为：r害dz+孚+∑(A：了Li+f)孚+A。告×譬=gH+譬(1)66PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONV

8、oL31No．7July2010变水头法标定系统的设计宋友志。等式中：V1为液位F降断面的平均速度；D为水容量标准装置直径；g为当地重力加速度；％为试验管路横截面断面的平均速度；d为试验管路直径；dv／dt为断面平均速度随时间的变化率；厶为试验管路中直管的长度；dl为在流线上沿流动方向取的微元；f为试验管路中流体流动的局部阻力系数；A。为液位下降的沿程阻力系数；A：为试验管路内流体流动的沿程阻力系数。由式(1)可