煤油流量（liàng）計在熱量表耐（nài）久性試驗裝置中的係統設計討論
點擊次數：1877 發布時間：2021-01-19 14:39:40
通信控製係統由（yóu）工控機、變（biàn）頻器、水泵、數據采集（jí）卡、煤油流（liú）量（liàng）計等組成。在整個熱量表耐久性試驗裝置中，煤油流量（liàng）計與被試驗熱量表串聯在試驗管（guǎn）路中。係統設定流量值 qs，通過工（gōng）控（kòng）機發送信號給變頻器（qì），來控製水泵運轉，係統通過研（yán）華數據采集卡 PCI1711 將采集到的煤油流量計當前瞬時流量（liàng）值反饋給工控機，工（gōng）控（kòng）機將返回流（liú）量（liàng）值與（yǔ）設定流量值qs進行（háng）比（bǐ）較，從而確定是否需要重新（xīn）調整（zhěng）變（biàn）頻器頻率控製水泵轉速。此過程是一個完整的閉環 PID 控製過程，其（qí）閉（bì）環控製（zhì）過程如圖 2 所示。 2. 2 管路切換係統管路切（qiē）換主（zhǔ）要由冷熱水（shuǐ）箱、水（shuǐ）泵、開關閥等組成。要實現（xiàn）熱（rè）量表耐久性 4000 次冷（lěng）熱衝擊試驗，需要實時（shí）控（kòng）製管路中熱水與冷水（shuǐ）的交替使用（yòng）。
開始試驗，冷熱水箱預先達到試驗要求溫度，水泵運轉調節管路流量至設定值。係統給定信號控製四個開關閥(熱水（shuǐ）出水閥、熱水回水閥、冷水出水閥、冷水回水閥) 的打開與關閉，實現冷（lěng）熱水的切換。熱水衝擊時，熱水出水閥（fá）與熱水回（huí）水閥打開的同時，冷水出水閥與（yǔ）冷水回水閥關（guān）閉，確（què）保試驗管路熱水衝擊;同理，冷水衝擊（jī）時，冷（lěng）水出水閥與冷水回水閥打開（kāi），熱水出水閥與熱水回水閥關閉，確（què）保試驗管路冷水衝擊。係統通過四個開關閥對管路進（jìn）行時序（xù）控製，達（dá）到管路切換的目的，很好地實現（xiàn）了 4000次冷熱循（xún）環衝擊試（shì）驗。其具體（tǐ）的管路切換控製時序圖如圖 3 所示。
如圖 3 所示，初始狀態四個開關閥全部關閉。試驗開始時，熱水（shuǐ）出水閥、熱水回水閥同時打開， 95℃熱水狀態下運行 2． 5min 後，1min 內切（qiē）換至冷水，進行冷水衝擊。此時，熱水出水閥關閉的同時（shí）冷水出水閥打開，由（yóu）於管路中還有熱（rè）水，為避免冷（lěng）熱水交叉影響試（shì）驗結果（guǒ），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水閥打開， 20℃ 冷水狀態下運行 2． 5min。此過程為一個完整的冷熱（rè）衝（chōng）擊（jī）過程，過程中熱水出水（shuǐ）閥與冷水出水閥同步進行，一個打開另一個關閉，同樣地，熱水回水閥與冷（lěng）水回水閥也是同步進行，一個打開另一個關閉。上述過程為一個周期的運行，如此循環 4000 個周期，便可完成 4000 次冷熱衝擊（jī）試驗。試驗過程中（zhōng），由於管路切換、閥門響應時間（jiān）以及延遲時間（jiān）的不同，且每次回水閥都要（yào）延遲打開，每個周期回水閥都（dōu）會相應延時，且延時時間不（bú）同，如圖 3 所示，運行*二個周期時（shí）熱水回水閥總共延時（shí） T1 + T2時間，隨著試驗運行周（zhōu）期的增加，回水閥延時會增加，可能會導致熱水箱或者冷水箱水溢出，故要時刻注意試驗（yàn）運行時冷熱水（shuǐ）箱水位的（de）平衡，對冷熱回水閥的遲滯時間進行相應調節控製，保證冷熱水箱水位（wèi）的（de）平衡，及時避免溢水。
2. 3 數（shù）據采集係統
數據采集係統由工（gōng）控機、煤油流量（liàng）計以及數據采集卡組成。 4000 次冷熱衝擊試驗要求在在*大流量 qs 條件（jiàn）下（xià）運行，對（duì）流量數據的采集用（yòng）到煤油流量計及數據采集卡。煤油（yóu）流量計采集（jí）管路流量（liàng），數據采集卡將煤油流量計采集到的數據反饋給工控機係統。過程中，試驗管（guǎn）路水溫以及水箱水位的采集控製也是通過（guò）數據采集卡反饋給係統控製。試驗（yàn）過（guò）程用到（dào）的數（shù）據采集卡采用研華生產的PCI － 1711。PCI － 1711 是（shì）一款多功能 PCI 總線數據采（cǎi）集卡，具有 16 路單端模擬量輸入功能、2 路（lù） 12位模擬量輸出功能、16 路（lù）數字輸入和 16 路數字輸出功能、計數（shù）器功能等。為（wéi）保證冷熱衝擊試驗結果的準確性，嚴要求嚴（yán）格控製管路流量以及管路壓力。因此，管路設（shè）置前後管路溫度、冷熱水箱水位以及（jí）管路壓力的（de）采集，管路流量根據煤油流量（liàng）計脈衝計數進行采（cǎi）集，其數據采集卡端口設置如表 1 所示。
3 試驗運（yùn）行
試驗選用公司生產的 DN15 超（chāo）聲波熱量表，該表試驗前已連續使（shǐ）用 5 年以上，準確度等級為3 級。試驗選用 9 塊熱量表，截取某次試驗一段過程運（yùn）行如圖 5 所示。
整個試驗過程需要（yào）對試驗介（jiè）質進行加熱、保溫，並（bìng）利（lì）用水泵提供足夠（gòu）的水源壓力保證熱量表（biǎo）規定的試驗流量。
4 總（zǒng）結
本文研究的 4000 次（cì）冷熱衝（chōng）擊試驗的實現具有以下特點: (1)基於“工控（kòng）機 +水泵 + 煤油流量計”的閉環控製係統，實現（xiàn）了流量自（zì）動反饋調節，滿足試驗要求; (2)通過四個開關閥的時序切換，自動控製試驗溫度，很好的完成了 4000 次溫度衝擊試驗; (3)通過“工控（kòng）機 + 數據數據（jù）采集卡”的數據采（cǎi）集係統，實時監控試（shì）驗（yàn）過程中的流量、溫度（dù）、壓力等相關參（cān）數，實現試驗方式的自動控製，並能對試驗數據進行分析與評定（dìng）。 (4)試（shì）驗的（de）全過程為智能自動化，可無人員（yuán）留守看護。試驗結果可（kě）直接反映出熱量表在長（zhǎng）時間運行後的可靠性。為我國熱量表耐久性試驗（yàn）研究提供檢（jiǎn）測手段，為促進產品（pǐn）質量提（tí）升做好技術保障（zhàng）。
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開始試驗，冷熱水箱預先達到試驗要求溫度，水泵運轉調節管路流量至設定值。係統給定信號控製四個開關閥(熱水（shuǐ）出水閥、熱水回水閥、冷水出水閥、冷水回水閥) 的打開與關閉，實現冷（lěng）熱水的切換。熱水衝擊時，熱水出水閥（fá）與熱水回（huí）水閥打開的同時，冷水出水閥與（yǔ）冷水回水閥關（guān）閉，確（què）保試驗管路熱水衝擊;同理，冷水衝擊（jī）時，冷（lěng）水出水閥與冷水回水閥打開（kāi），熱水出水閥與熱水回水閥關閉，確（què）保試驗管路冷水衝擊。係統通過四個開關閥對管路進（jìn）行時序（xù）控製，達（dá）到管路切換的目的，很好地實現（xiàn）了 4000次冷熱循（xún）環衝擊試（shì）驗。其具體（tǐ）的管路切換控製時序圖如圖 3 所示。
如圖 3 所示，初始狀態四個開關閥全部關閉。試驗開始時，熱水（shuǐ）出水閥、熱水回水閥同時打開， 95℃熱水狀態下運行 2． 5min 後，1min 內切（qiē）換至冷水，進行冷水衝擊。此時，熱水出水閥關閉的同時（shí）冷水出水閥打開，由（yóu）於管路中還有熱（rè）水，為避免冷（lěng）熱水交叉影響試（shì）驗結果（guǒ），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水閥打開， 20℃ 冷水狀態下運行 2． 5min。此過程為一個完整的冷熱（rè）衝（chōng）擊（jī）過程，過程中熱水出水（shuǐ）閥與冷水出水閥同步進行，一個打開另一個關閉，同樣地，熱水回水閥與冷（lěng）水回水閥也是同步進行，一個打開另一個關閉。上述過程為一個周期的運行，如此循環 4000 個周期，便可完成 4000 次冷熱衝擊（jī）試驗。試驗過程中（zhōng），由於管路切換、閥門響應時間（jiān）以及延遲時間（jiān）的不同，且每次回水閥都要（yào）延遲打開，每個周期回水閥都（dōu）會相應延時，且延時時間不（bú）同，如圖 3 所示，運行*二個周期時（shí）熱水回水閥總共延時（shí） T1 + T2時間，隨著試驗運行周（zhōu）期的增加，回水閥延時會增加，可能會導致熱水箱或者冷水箱水溢出，故要時刻注意試驗（yàn）運行時冷熱水（shuǐ）箱水位的（de）平衡，對冷熱回水閥的遲滯時間進行相應調節控製，保證冷熱水箱水位（wèi）的（de）平衡，及時避免溢水。
2. 3 數（shù）據采集係統
數據采集係統由工（gōng）控機、煤油流量（liàng）計以及數據采集卡組成。 4000 次冷熱衝擊試驗要求在在*大流量 qs 條件（jiàn）下（xià）運行，對（duì）流量數據的采集用（yòng）到煤油流量計及數據采集卡。煤油（yóu）流量計采集（jí）管路流量（liàng），數據采集卡將煤油流量計采集到的數據反饋給工控機係統。過程中，試驗管（guǎn）路水溫以及水箱水位的采集控製也是通過（guò）數據采集卡反饋給係統控製。試驗（yàn）過（guò）程用到（dào）的數（shù）據采集卡采用研華生產的PCI － 1711。PCI － 1711 是（shì）一款多功能 PCI 總線數據采（cǎi）集卡，具有 16 路單端模擬量輸入功能、2 路（lù） 12位模擬量輸出功能、16 路（lù）數字輸入和 16 路數字輸出功能、計數（shù）器功能等。為（wéi）保證冷熱衝擊試驗結果的準確性，嚴要求嚴（yán）格控製管路流量以及管路壓力。因此，管路設（shè）置前後管路溫度、冷熱水箱水位以及（jí）管路壓力的（de）采集，管路流量根據煤油流量（liàng）計脈衝計數進行采（cǎi）集，其數據采集卡端口設置如表 1 所示。
3 試驗運（yùn）行
試驗選用公司生產的 DN15 超（chāo）聲波熱量表，該表試驗前已連續使（shǐ）用 5 年以上，準確度等級為3 級。試驗選用 9 塊熱量表，截取某次試驗一段過程運（yùn）行如圖 5 所示。
整個試驗過程需要（yào）對試驗介（jiè）質進行加熱、保溫，並（bìng）利（lì）用水泵提供足夠（gòu）的水源壓力保證熱量表（biǎo）規定的試驗流量。
4 總（zǒng）結
本文研究的 4000 次（cì）冷熱衝（chōng）擊試驗的實現具有以下特點: (1)基於“工控（kòng）機 +水泵 + 煤油流量計”的閉環控製係統，實現（xiàn）了流量自（zì）動反饋調節，滿足試驗要求; (2)通過四個開關閥的時序切換，自動控製試驗溫度，很好的完成了 4000 次溫度衝擊試驗; (3)通過“工控（kòng）機 + 數據數據（jù）采集卡”的數據采（cǎi）集係統，實時監控試（shì）驗（yàn）過程中的流量、溫度（dù）、壓力等相關參（cān）數，實現試驗方式的自動控製，並能對試驗數據進行分析與評定（dìng）。 (4)試（shì）驗的（de）全過程為智能自動化，可無人員（yuán）留守看護。試驗結果可（kě）直接反映出熱量表在長（zhǎng）時間運行後的可靠性。為我國熱量表耐久性試驗（yàn）研究提供檢（jiǎn）測手段，為促進產品（pǐn）質量提（tí）升做好技術保障（zhàng）。
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