摘要：为了解决由于检测环境不全面、测试方法不到位等原因引起的产品故障率较高的问题，掌握气体流量计在不同温度和湿度下的计量性能,加快新产品推出速度.一套可模拟现场运行管道、温度、湿度等条件，实现实时监测流量计运行参数、对运行气体流量计进行现场检定等功能的系统。
0引言
近年来,天然气流量计使用量越来越大，使用环境也是越来越复杂。从炎热的海南到寒冷的齐齐哈尔，从潮湿温暖的厨房到昼夜不断变化的户外管道，各种环境都有气体流量计的身影。从而导致同一批次的气体流量计在不同的使用环境下,出现的故障和问题完全不一样。
随着电子技术的迅猛发展和人们对故障问题研究的深入，发现由于厂家的测试环境与现场的使用环境不同，且测试条件和生产环境过于单一,无法模拟现场条件。基于上述原因，我们研制了一种模拟气体流量计现场运行、检定、测试的系统装置。
1系统原理
系统结构框图如图1所示，该系统主要由微机控制中心、实验舱运行系统、流量计运行系统、温度/湿度运行系统、流量计检测系统等组成。
整套系统由微机控制中心统一协调运行。主要实现三大功能:1)模拟现场环境的气候条件;2)模拟现场流量计的运行条件;3)实时检测流量计运行参数和计量误差。
控制框图如图2所示。控制中心通过实验舱内若干个温度传感器和湿度传感器的检测单元，及时反馈实验舱的温度和湿度等环境状态，再由温度/湿度控制单元和循环风机的执行单元实现对实验.舱的温度和湿度的控制“,从而达到自动控制的目的。流量计数据采集系统主要由控制中心通过采集电路实现对流量计的温度、压力、流量、运行电流的采集。控制中心软件部分根据实验舱的温度和湿度控制流量计运行,采集流量计的运行数据,判断流量计是否出现故障。流量计运行检定系统控制测试流量计的误差和运行状态。
1.1实验舱运行、温/湿度控制系统
实验舱用于实现模拟现场环境，如图3所示,主要由循环风机、循环通道、若干湿度和温度传感器、出入口等部分组成。
温度和湿度控制系统用于控制实验舱的温度和湿度，主要由舱内循环风冷机组、加热器、除湿/加湿机组、除湿机制冷机组等组成，如图4所示。
实验舱控制温度基本原理如图5所示。首先制定环境运行方案,然后由软件控制中心通过PLC控制系统实时读取当前实验舱的温度,当读取的当前温度值>目标温度值时，开启制冷模式(即打开制冷风机),当读取的当前温度值<目标温度值时，开启制热模式(打开加热器)。制冷和制热功率输出.大小，取决于当前温度值与目标温度值的差值，按一定的调节规律,用比例运算关系发出调节信号，通过执行单元改变阀门的开度，实现对加热器和制冷器的功率控制。
热空气/冷空气通过实验舱循环风机送到实验舱的各个角落，软件控制中心不间断地读取各个角落温度传感器的温度值，当实验舱内的温度值达到目标温度值时,温度控制系统停止加热或制冷，反之就运行。
控制湿度基本原理如图5所示。首先制定环境运行方案，然后由软件控制中心通过PLC控制系统实时读取当前实验舱的湿度，当读取的当前湿度值>目标湿度值，开启除湿模式(即打开除湿机组),当读取的当前湿度值<目标湿度值,开启加湿模式(打开加湿机组)。除湿/加湿循环分内循环和外循环，内循环是指抽取实验舱内的空气进行除湿/加湿处理,处理后再重新注入实验舱;外循环是指抽取实验舱外的空气进行除湿/加湿处理，处理后再重新注入实验舱。低温除湿时，为了保证实验舱温度快速达到低温点,还需要将开启除湿冷机组对除湿/加湿机组处理后的空气制冷处理后再注入实验舱,相当于进行双重降温处理。
1.2流量计运行和检定系统
流量计运行和检定系统如图6所示,用于模拟流量计现场运行的状态，并可以检定流量计的准确度等级。
该系统主要由运行管道、换热器、标准表、控制流量的阀门、风机、变频器等组成。该系统可以同时运行8台流量计,可以通过控制阀门的开1关来控制流量计是否运行，通过改变变频器频率大小控制风机运转速度及各个阀门，从而实现控制运行流量计流量的大小。
运行系统基本原理如图7所示。根据流量计运行方案由软件控制中心通过PLC控制系统指令来控制阀门的打开和关闭状态。然后软件控制中心通过PLC控制系统控制电气开关阀、4~20mA调节阀的开度、变频器的频率控制流量风机转速等方式控制流量大小，软件控制中心实时读取标准表流量脉冲信号并结合标准表仪表系数计算出工况流量，当工况流量值等于目标流量值时，稳定变频器的频率和阀门状态，让各个流量计处于运行状态中。
同时,这套系统也是一套标准表法检定装置，可以检定各台气体流量计示值误差、准确度等级，基本原理如图8所示。首先打开被检流量计的阀门,其余通道都关闭，通过控制变频器改变流量大小，实现对不同流量点的检定，通过采集系统读取被检流量计的脉冲信号、温度值、压力值和标准表的脉冲信号、温度值、压力值，再由标准表法检定装置软件计算流量示值误差，生成检定报表，确定被检流量计的准确度等级。
1.3流量计检测系统
流量计检测系统如图9所示,用于检测流量计运行的各项参数是否正常，主要由软件控制中心、交换机、接口转换单元、电流检测单元、电压检测单元、信号发生/计数单元、本地通信/GPRS单元、16路通断切换单元等组成。
由软件控制中心通过电流检测单元读取流量计的电流值;电压检测单元读取流量计的电压值;信号发生/计数单元检测流量计的软件计算误差;本地通信单元读取流量计的内部时间、总量、瞬时流量、温度、压力等参数;再由检测系统软件根据设计标准值.判断运行的流量计的各项性能指标是否合格。
1.4软件控制中心
控制系统软件包括流量计运行控制、模拟环境控制、流量计检定、流量计检测、文档管理等部分组成,整体软件运行流程如图10所示。
1.4.1流量计运行控制
可以设置运行流量计的数量、流量、时间等，可以实时采集各个流量计的运行数据。
根据不同的运行方案，让流量计通气运行,并记录各个流量计的标况总量、瞬时流量、温度、压力等数据，进行测试流量计性能和输差计算。运行模式有短期运行和长期运行两种。
1.4.2模拟环境控制
可以设置实验舱的温度、湿度、运行时间、以及不同组合的循环周期等，可以实时采集实验舱的各个位置的温度和湿度。
根据不同的气候特点，制定不同环境的方案，通过控制温度和湿度，验证流量计在不同环境条件下的性能。
1.4.3检定控制
依据气体流量计的检定规程，通过控制检定系统，对被检表进行检定，测试流量计在长期运行后和不同温度下示值误差的变化情况。
1.4.4流量计检测
可以检测流量计的电流、本地通信功能、远程通信功能、高低频输出的准确性、流量计量准确性、读取温度/压力值的准确性等。
通过不间断地检测流量计的性能参数，掌握流量计运行在不同时间点和温度点下的运行状态。
1.4.5文档管理
可以输出运行报告、检定报告、流量计检测数据以及历史数据查询。
2结束语
结合现阶段的检测技术、检定技术、计算机集散控制，系统、现场总线控制系统，该设备可实现对流量计运行状态下的全程监控，模拟各种不断变化的气候，检定流量计在不同气候条件下的流量示值误差，预测流量计在不同条件下的潜在故障。本设备用于研发测试，可以提高新产品在不同环境下使用的稳定性、可靠性;可以由原来用户实际使用的试挂模式，改为模拟现场气候在实验室中进行试挂，从而缩短试挂测试的时间和产品上市时间。
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