關於過（guò）熱蒸汽流（liú）量計行業標準裝置研製的探討

【摘（zhāi）要】本文依托（tuō）當前過（guò）熱蒸汽流量計量檢定方麵的要求（qiú），根（gēn）據儀表行業（yè）現狀，提出要（yào）研製出一（yī）種更加高效的計量檢定（dìng）標準（zhǔn）裝置用於高效地進行檢定工作，因此在本文當中提出了相關的研究內容和研究思路，希望可以為檢定裝置的研製提供參考的思路。
1 引言
隨著儀表行業的擴（kuò）張，過熱蒸汽流（liú）量計使用量大增，給檢（jiǎn）定帶來了非常（cháng）大的壓力，檢（jiǎn）定（dìng）工作量大，任（rèn）務艱巨，因（yīn）此檢定部門迫切需求先進的標準檢定儀（yí）器，因此探索過熱蒸汽流量計量檢定標準裝置的研製（zhì），具有（yǒu）非常顯著的現實意義。
2 研（yán）製內容思考
本課題的研究旨在為過（guò）熱蒸汽流量計量檢定標準裝置的研製提（tí）供一些可以參考的思路和方法，因此在本課題的*一部分，重點就研製內（nèi）容進行分析討論。因（yīn）此基於過（guò）熱蒸汽流量計量檢定（dìng）標準裝置研製這一課題，試圖依（yī）托現行**標（biāo）準，完成對過熱（rè）蒸汽流量計性能指標（biāo）的測試工作，對計量檢定標準裝置的係統原理、係統組成等進行多方麵（miàn）的設計論證，形成具體（tǐ）的計量檢定（dìng）標準裝置研製的具體思路。
主要內容上（shàng），*先，考慮高分辨率，多路多信號的（de）信號采集係統，為保證檢定效率以及檢定（dìng）精確度，考慮（lǜ）研製多路信號采集係統，實現對多個過熱蒸汽流量計的信息采（cǎi）集。研究思路上（shàng）包括多路采集電路板研製、確定通訊方式，確定電路板抗幹擾方法（fǎ），研究提高（gāo）信號采集分辨率的方法，確定多信號通道集成的（de）方法。多路信（xìn）號通（tōng）信設計使用和S P I 總線通訊，抗幹擾方法擬采用（yòng）光電隔離技（jì）術。使用信（xìn）號放大器和（hé）高位 A/D 轉換芯片（piàn）提高分辨率。
其次，自動電控係統裝置，為了保證（zhèng）裝置對過熱蒸汽流量計重複性、示（shì）值（zhí）誤差（chà）、響應時間、漂移等檢定指標（biāo）的（de）檢定，需要達到標準氣體的（de）氣壓、流量（liàng）、氣路通（tōng）斷、實時工（gōng）況的自動操控，因此考（kǎo）慮（lǜ）以 PLC 為主控裝置來實現電控，依托P L C 程序來完成自動電控設計，硬件裝置上配置工作站，標準氣體氣壓和流（liú）量控製裝置。具體（tǐ）上以 PLC 為核心，配合電磁閥、真空裝置、繼電器、電源、通信模塊、管線等硬件（jiàn），並設（shè）計相應的驅動控製程序（xù），實現自動化的檢定控製。
3 研製方案思（sī）考
3.1 裝置工作原理
根（gēn）據作業（yè）環境氣體檢測報警儀通用技術要求對計量部分的檢（jiǎn）定要求來看（kàn），既定裝置的檢定項目包括重複性（xìng）、示值誤差、響應時間、漂移（yí）等，根據這（zhè）些項目，結合（hé）上文內（nèi）容確定裝置的組成包括信號采集（jí）、通訊、電氣控製（zhì）和控製（zhì）軟件（jiàn）四個（gè）部分。由此組成的裝置，工（gōng）作原理如下：電氣控製（zhì）部分涵蓋高壓（yā）氣瓶等（děng）硬件裝置，用以控製高壓標準氣體的氣壓和流量，高壓氣瓶輸出標準（zhǔn）氣體到傳感器，為了保證標準氣體（tǐ）的濃度，因此假設通過真空處理（lǐ），來保證不（bú）同濃度氣體（tǐ）切換時濃（nóng）度的穩定性，標準氣體在輸出過程當中要經過減壓限流裝置控製標準氣體的氣壓和流量，並輸送到（dào）傳感器中。信號采集裝置將傳感器的（de）信號采集起來並上傳至上位機，上位（wèi）機部分則包括 PLC 和工作站，在這個部分通過設計的程序（xù）來完成電氣控製與數據處理上的工（gōng）作，實現自動化檢定。
3.2 研製裝置功能模塊
*先電氣控製模塊，主要任務是在 P L C 的控製下實現對減壓限流裝置的自動控製，以此來保證（zhèng）輸出（chū）標準氣體的氣壓、流（liú）量，確保標準氣體有效地融入被檢定的過（guò）熱蒸汽（qì）流量計當中，實現自動控製、采集與（yǔ）計算。整個自（zì）動電控係統包（bāo）括 P L C、電磁閥、標準（zhǔn）氣體儲存瓶、氣壓表、穩壓器、減壓限流（liú）裝置、公共艙體、流量計、控製電路等組（zǔ）成。程序方麵要求 OLC 根據上位機的控製指令來（lái）完（wán）成對電磁閥的驅動，並且（qiě）要有（yǒu）自檢能力，同時要實現根據運算的結（jié）果（guǒ），自動發出控製指令，完成（chéng）控製過程，且要具備手（shǒu）動控（kòng）製功能。
其次，信號采集模塊（kuài），主要任務是未來完成對過熱蒸汽流量計性能指標信息的采集，為了完成這一目標，結合上（shàng）文的分（fèn）析來說，采用 SPI 總線通訊，實現多路檢定，電路板使（shǐ）用信號（hào）放大器以及高位（wèi） A/D 轉換芯片來實現高分辨率的信號采（cǎi）集，同時利用光電隔離技術來提高抗（kàng）幹擾（rǎo）能力。總結起來，信號采集模塊要實現對多種信號的集成，變換，隔離和放大（dà），為此考慮使用單片機來進行（háng）信息采集與（yǔ）處理並通過總線方式來上傳到主板單片機。單片機（jī）主要完成對A / D 芯片的（de）控（kòng）製以及接收芯片（piàn）輸出的信號（hào），通過編寫相（xiàng）應的數據處理程序，將接收的信號處（chù）理後上傳至主板（bǎn）單片機。主板單片機通過必要電路與上位機通訊。
再次，通訊模塊，其主要任務在於完成電氣控製部分和上位機（jī）之間的通訊。通訊網絡采用無線網絡互聯（lián）通訊技術和 USB 通訊技術，實用（yòng）無線互聯模塊，USB 通訊（xùn）上使用專業芯（xīn）片來構建 USB 通訊。
*後工（gōng）作站及 P L C 的程序設計（jì），P L C 程序（xù）設計按照選用的 PLC 所提供的程序設計（jì）軟件進行設計，要求滿足上文（wén）提出的控製（zhì）要求。工作站方（fāng）麵是重點內容，要（yào）求包括用戶管理（lǐ），閥門切換，儀器校準，示值誤差、重複性、響（xiǎng）應時間、漂移等的檢定。
3.3 研製裝置（zhì）成效
根（gēn）據上文的思路設計研製了一款過熱蒸汽流量計量檢定標準裝置，經過後期的（de）安裝調試後，確（què）定其主要參數包括，測量標準電壓範圍 0 ～ 5V，分辨率 0.001V，測試標準（zhǔn）電流範圍 4 ～ 20 毫安，分辨率（lǜ） 0.01 毫安，測試標準頻率範圍 0 ～ 10KHz，分辨率 1Hz。電源參數 22V/AC。適合 5 ～45 攝氏度（dù）環境。
按照這一裝置，選用多部過熱蒸汽流量計進行（háng）實驗檢定，並通過數據分析處理後得出如下結論，A / D 采集（jí）線性度誤差為 0.12%，基本上可以保證一定的測試準確度，因此針對過熱蒸汽流量計進行（háng）檢定（dìng）實（shí）驗，結果顯示，被實驗對象探測器零點漂移為零（líng），示值誤差在 0.5 ～ 0.9% 之間。示值誤（wù）差（chà）方麵在不考慮其他條件的情況下誤（wù）差範圍在 -1.5 ～0.8% 之間。重複性測（cè）量誤差在 0.16 ～ 0.22% 之間。響應時（shí）間平均值在 16.37 ～ 28.84s 之間。
根（gēn）據實驗結論來看，0.12% 的信息（xī）采集線性度誤差產生的原因可能是標（biāo）準信號源不穩定，采樣環境本身線性（xìng）度較差。但總（zǒng）體上來（lái）說對探測器（qì）檢定影（yǐng）響不大。根據檢定（dìng）項目來（lái）看，實驗結果相對比較理想。
4 結（jié）語
綜上所（suǒ）述，對於過熱蒸汽流量計的計量標準（zhǔn）檢定裝置的（de）研製具有必要性，目前過熱蒸汽流量計的應用量大，對（duì）檢定工作提出了很高的要求，因此適合（hé）的檢定裝置是保證檢定工作順利高效展開的關鍵，因（yīn）此研製專門的計量檢定裝置具有顯著的現實意義，因此在本文當中探索了一種檢定裝置（zhì）的研製開發思路（lù），可能存在不足之處，但希望可（kě）以為過熱蒸汽流量計的檢定裝置的開發研究提供一定的參考思路（lù）。

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