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化工汙水流量（liàng）計（jì）在（zài）熱量（liàng）表耐久性試驗裝置中的係統設計討論（lùn）
點擊次數：2406 發布（bù）時間：2021-08-19 07:36:53
通信控製係統由工控機（jī）、變頻器、水泵（bèng）、數據采集卡（kǎ）、化工汙水流量計等組成。在整（zhěng）個熱量表耐久（jiǔ）性試驗（yàn）裝（zhuāng）置中，化工汙水（shuǐ）流量計與被試驗熱量表（biǎo）串聯在試驗管路中。係統設定流量值（zhí） qs，通（tōng）過工控機發送信號給變頻器（qì），來控製水泵運轉，係統通過研（yán）華（huá）數據采集卡 PCI1711 將采集到的化工汙水流量計當前瞬時流量值反饋給工控機，工控機將返回流量值與設定流量值（zhí）qs進行比（bǐ）較，從而確定是否需要重新調整變頻器頻率控製水（shuǐ）泵轉速。此過程是（shì）一個完整的閉環 PID 控製過程，其閉（bì）環控製過程如圖 2 所示。 2. 2 管路切換係統管路切換主要由冷熱水箱、水泵、開關閥等組成。要實現熱量表耐久性 4000 次冷熱衝（chōng）擊試驗（yàn），需要實時（shí）控製管路（lù）中熱水與冷水的交替使用。
開始試驗，冷熱水箱預（yù）先（xiān）達（dá）到（dào）試（shì）驗（yàn）要求溫度，水泵運轉調節管路流量至設定（dìng）值。係統給定信號控製四個開關閥(熱（rè）水出水閥、熱水回水閥、冷水出（chū）水閥、冷水回水閥) 的打（dǎ）開與關（guān）閉，實現冷熱水的切換。熱水衝（chōng）擊時（shí），熱水出水閥（fá）與熱水回水閥打開的同時，冷水出（chū）水閥與冷水回水閥關閉，確（què）保試驗管路熱水衝擊;同理，冷水（shuǐ）衝擊時，冷水出水閥與（yǔ）冷水回水閥打開，熱水出水閥與熱水回水閥關閉，確保（bǎo）試驗管路冷水衝擊。係統通（tōng）過四個開關閥對管（guǎn）路進行時序控製，達到管路切換的目的，很好地實現了（le） 4000次冷熱循（xún）環衝擊試（shì）驗。其具體的管路切換控（kòng）製時序圖如圖 3 所示。
如圖 3 所示，初始狀態四個開關閥（fá）全部關閉。試驗開始時，熱水出水閥、熱水回水閥同時打開（kāi）， 95℃熱水狀態下運行 2． 5min 後，1min 內切換至冷（lěng）水，進行冷水衝（chōng）擊。此時，熱水出水閥關閉的同時冷水出（chū）水閥打（dǎ）開，由於管路中（zhōng）還有熱水，為避免冷熱水交叉影響試驗結（jié）果，熱水回水閥延時 T1 關閉;待管路充滿冷水，熱水回水閥關閉同時冷水回（huí）水閥打開， 20℃ 冷水狀（zhuàng）態下運行 2． 5min。此過程為一個完整的冷熱衝擊過程（chéng），過程中熱水出水閥與冷水出水（shuǐ）閥同步（bù）進行，一個打開另一個（gè）關閉，同樣地，熱水回水閥與（yǔ）冷水回水閥也是同（tóng）步進行，一個打開另一個關閉。上述過程為一個周期的（de）運行，如此（cǐ）循環 4000 個周期（qī），便可完成 4000 次冷（lěng）熱衝（chōng）擊試驗。試驗（yàn）過程中，由於（yú）管路切換、閥（fá）門響應時間以（yǐ）及延（yán）遲時間的不同，且每次回水閥都要延遲打開，每個周期回水閥都會相應延時，且延（yán）時時間不（bú）同，如（rú）圖 3 所示，運行*二個（gè）周期時熱水（shuǐ）回水閥總共延時 T1 + T2時間，隨著試驗運行周期的增加，回水閥延時會增加，可能（néng）會導致（zhì）熱水箱或者（zhě）冷水箱水溢出，故要時（shí）刻注意試驗運行（háng）時冷熱水箱水位的平衡（héng），對冷熱回水閥（fá）的遲滯時間進行（háng）相應調節控製，保證冷熱水箱水位的平衡，及時避免（miǎn）溢水。
2. 3 數據采集係統
數據采（cǎi）集係統由工控機、化（huà）工汙水流量計以及數據采集卡組成。 4000 次冷熱衝擊（jī）試驗要求在在*大流量 qs 條件下運行（háng），對流量數據的采集用到化工（gōng）汙水（shuǐ）流量計及（jí）數據采集卡。化（huà）工汙水流量計采集管路流量，數據采集卡將化工汙水流量計采集到的數據反饋（kuì）給工控機係統。過程中，試驗管（guǎn）路水溫以及水箱水位的采（cǎi）集控製也是通過數（shù）據采集卡反饋給係統控製。試驗過程用（yòng）到的數據采集卡采用（yòng）研華生產的PCI － 1711。PCI － 1711 是一款多功能（néng） PCI 總（zǒng）線數據采集卡（kǎ），具有 16 路單端模擬量輸入功能、2 路 12位模擬量輸出功能、16 路數字輸入和 16 路數字輸出功能、計數器功能等。為保證冷熱衝擊試驗結果的（de）準確性，嚴要求嚴格控製管路流量以及管路壓力。因此，管路設置前後管路溫度、冷熱水箱水位以及管路壓力的采集，管路流量根據（jù）化工汙水流量計脈衝計數進行采（cǎi）集，其數據采集卡端口設置（zhì）如表 1 所示。
3 試驗運行
試驗選用公（gōng）司生產的 DN15 超聲波熱量（liàng）表，該表試（shì）驗前（qián）已連續使用 5 年以上，準確度（dù）等級為3 級。試（shì）驗選用 9 塊熱量表（biǎo），截取某次（cì）試驗一段過程運行如圖 5 所示。
整個試驗過程需要對試驗介質進行加熱、保溫，並利用水泵提供足夠的水源壓（yā）力保證熱量表規定的試驗流量。
4 總結
本文（wén）研究的 4000 次冷熱衝擊試（shì）驗的實現具（jù）有以下特點: (1)基（jī）於“工控機 +水泵（bèng） + 化工汙水流量計”的閉環控製係統，實（shí）現了流量自動反饋調節（jiē），滿足（zú）試驗（yàn）要求; (2)通過四（sì）個開關閥的時序切換（huàn），自動（dòng）控製試（shì）驗溫（wēn）度，很（hěn）好的完成了 4000 次溫度衝擊（jī）試驗; (3)通過“工控機 + 數據（jù）數據（jù）采集卡”的數據采集係統，實（shí）時監（jiān）控試驗過（guò）程中的流量、溫（wēn）度（dù）、壓力等相關參數，實現試驗（yàn）方式（shì）的自（zì）動控製，並能對試驗（yàn）數據進（jìn）行分（fèn）析與評定。 (4)試驗的全（quán）過程為智能自動化，可無人員留守看護。試驗（yàn）結果可直接反映出熱量表在長時間運行後的可靠性。為我國熱量表耐（nài）久性試驗研究提供檢測手段，為（wéi）促進產品質量提升做好技術保障。
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開始試驗，冷熱水箱預（yù）先（xiān）達（dá）到（dào）試（shì）驗（yàn）要求溫度，水泵運轉調節管路流量至設定（dìng）值。係統給定信號控製四個開關閥(熱（rè）水出水閥、熱水回水閥、冷水出（chū）水閥、冷水回水閥) 的打（dǎ）開與關（guān）閉，實現冷熱水的切換。熱水衝（chōng）擊時（shí），熱水出水閥（fá）與熱水回水閥打開的同時，冷水出（chū）水閥與冷水回水閥關閉，確（què）保試驗管路熱水衝擊;同理，冷水（shuǐ）衝擊時，冷水出水閥與（yǔ）冷水回水閥打開，熱水出水閥與熱水回水閥關閉，確保（bǎo）試驗管路冷水衝擊。係統通（tōng）過四個開關閥對管（guǎn）路進行時序控製，達到管路切換的目的，很好地實現了（le） 4000次冷熱循（xún）環衝擊試（shì）驗。其具體的管路切換控（kòng）製時序圖如圖 3 所示。
如圖 3 所示，初始狀態四個開關閥（fá）全部關閉。試驗開始時，熱水出水閥、熱水回水閥同時打開（kāi）， 95℃熱水狀態下運行 2． 5min 後，1min 內切換至冷（lěng）水，進行冷水衝（chōng）擊。此時，熱水出水閥關閉的同時冷水出（chū）水閥打（dǎ）開，由於管路中（zhōng）還有熱水，為避免冷熱水交叉影響試驗結（jié）果，熱水回水閥延時 T1 關閉;待管路充滿冷水，熱水回水閥關閉同時冷水回（huí）水閥打開， 20℃ 冷水狀（zhuàng）態下運行 2． 5min。此過程為一個完整的冷熱衝擊過程（chéng），過程中熱水出水閥與冷水出水（shuǐ）閥同步（bù）進行，一個打開另一個（gè）關閉，同樣地，熱水回水閥與（yǔ）冷水回水閥也是同（tóng）步進行，一個打開另一個關閉。上述過程為一個周期的（de）運行，如此（cǐ）循環 4000 個周期（qī），便可完成 4000 次冷（lěng）熱衝（chōng）擊試驗。試驗（yàn）過程中，由於（yú）管路切換、閥（fá）門響應時間以（yǐ）及延（yán）遲時間的不同，且每次回水閥都要延遲打開，每個周期回水閥都會相應延時，且延（yán）時時間不（bú）同，如（rú）圖 3 所示，運行*二個（gè）周期時熱水（shuǐ）回水閥總共延時 T1 + T2時間，隨著試驗運行周期的增加，回水閥延時會增加，可能（néng）會導致（zhì）熱水箱或者（zhě）冷水箱水溢出，故要時（shí）刻注意試驗運行（háng）時冷熱水箱水位的平衡（héng），對冷熱回水閥（fá）的遲滯時間進行（háng）相應調節控製，保證冷熱水箱水位的平衡，及時避免（miǎn）溢水。
2. 3 數據采集係統
數據采（cǎi）集係統由工控機、化（huà）工汙水流量計以及數據采集卡組成。 4000 次冷熱衝擊（jī）試驗要求在在*大流量 qs 條件下運行（háng），對流量數據的采集用到化工（gōng）汙水（shuǐ）流量計及（jí）數據采集卡。化（huà）工汙水流量計采集管路流量，數據采集卡將化工汙水流量計采集到的數據反饋（kuì）給工控機係統。過程中，試驗管（guǎn）路水溫以及水箱水位的采（cǎi）集控製也是通過數（shù）據采集卡反饋給係統控製。試驗過程用（yòng）到的數據采集卡采用（yòng）研華生產的PCI － 1711。PCI － 1711 是一款多功能（néng） PCI 總（zǒng）線數據采集卡（kǎ），具有 16 路單端模擬量輸入功能、2 路 12位模擬量輸出功能、16 路數字輸入和 16 路數字輸出功能、計數器功能等。為保證冷熱衝擊試驗結果的（de）準確性，嚴要求嚴格控製管路流量以及管路壓力。因此，管路設置前後管路溫度、冷熱水箱水位以及管路壓力的采集，管路流量根據（jù）化工汙水流量計脈衝計數進行采（cǎi）集，其數據采集卡端口設置（zhì）如表 1 所示。
3 試驗運行
試驗選用公（gōng）司生產的 DN15 超聲波熱量（liàng）表，該表試（shì）驗前（qián）已連續使用 5 年以上，準確度（dù）等級為3 級。試（shì）驗選用 9 塊熱量表（biǎo），截取某次（cì）試驗一段過程運行如圖 5 所示。
整個試驗過程需要對試驗介質進行加熱、保溫，並利用水泵提供足夠的水源壓（yā）力保證熱量表規定的試驗流量。
4 總結
本文（wén）研究的 4000 次冷熱衝擊試（shì）驗的實現具（jù）有以下特點: (1)基（jī）於“工控機 +水泵（bèng） + 化工汙水流量計”的閉環控製係統，實（shí）現了流量自動反饋調節（jiē），滿足（zú）試驗（yàn）要求; (2)通過四（sì）個開關閥的時序切換（huàn），自動（dòng）控製試（shì）驗溫（wēn）度，很（hěn）好的完成了 4000 次溫度衝擊（jī）試驗; (3)通過“工控機 + 數據（jù）數據（jù）采集卡”的數據采集係統，實（shí）時監（jiān）控試驗過（guò）程中的流量、溫（wēn）度（dù）、壓力等相關參數，實現試驗（yàn）方式（shì）的自（zì）動控製，並能對試驗（yàn）數據進（jìn）行分（fèn）析與評定。 (4)試驗的全（quán）過程為智能自動化，可無人員留守看護。試驗（yàn）結果可直接反映出熱量表在長時間運行後的可靠性。為我國熱量表耐（nài）久性試驗研究提供檢測手段，為（wéi）促進產品質量提升做好技術保障。
上一篇：詳談智能型汙水流量計*次運用在尿素水解（jiě）係統中的應用