智能显示仪表的特殊运算功能.doc

智能显示仪表的特殊运算功能1 智能显示仪表的发展智能显示仪表主要包括采用单片微机控制技术的数字显示仪、无纸纪录仪等类仪表，近年来，这些仪表已大量取代常规指针式显示仪、有纸有笔记录仪，显示出强劲的发展势头。在智能显示仪表的发展过程中，突破单纯的显示功能而将多种功能基于一身是其突出的特点，如带配电功能（向变送器提供24VDC电源功能）、带变送输出功能（可提供输入信号的标准信号输出功能）、带PID调节功能（也包括带模糊控制、自整定等控制功能）、带报警功能、带通信功能、带数学运算功能等等，从而使由智能显示仪表组成的检测、控制系统构成简化，投资也大大减少。2 智能显示仪表的一般运算功能早期的智能显示仪表主要完成一些面广量大的运算功能，如在单元组合仪表中由开方器、积算器完成的开方、累积运算功能及稍后增加的由多台仪表完成的温度压力补偿运算功能。以带温度压力补偿运算功能为例，由单元组合仪表和由智能显示仪表构成的系统框图分别如图1、图2所示。当采用电动III型单元组合仪表时，至少需要乘除器、开方器、比例积算器（开方器、比例积算器也可合为一台开方积算器），某些情况下还需要一台计数器（如 I系列仪表）。再早的时候使用电动II型单元组合仪表还要增加2台恒流给定器和2台加法器，系统更为复杂。当采用智能显示仪表时，一台智能流量积算仪就可以取代上述全部仪表，多数情况下还可以省掉温度变送器，由智能流量积算仪直接接受铂电阻信号，再加上图1中没有画出的三台变送器的配电器，一台智能流量积算仪就可以取代五六台以上的仪表。由此可见，智能显示仪表的使用可以简化系统结构，减少仪表盘盘面面积，节省投资。3 智能显示仪表的特殊运算功能生产过程中对显示仪表的运算功能常常有一些特殊要求，如要求对多个信号进行相加、相减、乘除运算，各种测量参数的补偿运算，开方、N次方运算等等，上面介绍的气体流量温度、压力补偿运算就是其中应用最多的一个例子，下文将介绍另外一些带特殊运算功能的智能显示仪表。3.1 液位差智能显示仪表北京宇科泰吉公司YK-12双输入液位差智能显示仪表有两个信号输入端，可接两台液位变送器，输入两个液位信号，在仪表的主显示屏上显示液位差值：L=液位1（PV1）液位2（PV2）在辅助显示屏上可选择显示液位1、液位2、报警设定值及液位差的变送输出值。这种仪表适用于测量水池、水库大坝的液位差测量。这种仪表也可用于压差、流量差、温差等参数的差值测量。3.2 压力补偿式锅炉汽包水位智能显示仪表北京宇科泰吉公司YK-12LCD压力补偿式锅炉汽包水位智能显示仪表有两个信号输入端，可接汽包压力值和汽包水位测量差压值两个输入信号，在仪表的主显示屏上显示经压力补偿后的汽包水位值，在辅助显示屏上可选择显示汽包水位测量差压值、汽包压力、报警设定值及经压力补偿后的汽包水位的变送输出值。这种仪表适用于汽包压力为中高压并且波动较大的场合，因为汽包压力波动引起汽包内的水、蒸汽的密度变化，将影响汽包水位测量精确度，而当压力大幅度波动时，还有可能产生虚假水位现象，而对水位信号进行压力补偿可得到精确的实际水位值，从而保证锅炉汽包的安全运行。3.3 物位/仓容智能显示仪表北京宇科泰吉公司YK-11系列物位/仓容智能显示仪表可对物位测量信号进行数据处理，从而将物位信号转换成仓容（仓内物料容积）或仓重（仓内物料重量）显示。以北京宇科泰吉公司YK-11系列物位/仓容智能显示仪表为例，它采用查表法实现非均匀断面储仓的物位/仓容（或物位/仓重）的信号转换运算。用户可根据实际使用的储仓的几何形状及尺寸列出物位高度仓容（或物位高度仓重）的数据对照表，在仪表组态时一一对应输入，即可由仪表完成转换运算。以一个有锥底的圆柱形储仓为例 （见图1），其有关尺寸如下： H1=3000 mm ，C=H2=1000mm，D=H=H1+H2=4000mm，圆筒直径=2000mm。 3.4 明渠智能流量积算仪表北京宇科泰吉公司YK-98LCD明渠智能流量积算仪表可测量通过流槽的水流量，流槽可以是帕斯尔流槽、卡发基流槽等多种形式的流槽，使用时通过测量流槽上游的水位，再通过数学运算得到水的瞬时流量和累积流量。我们知道，通过流槽的水流量Q的通用计算公式为：Q=Ahn式中，A为运算系数，h为水位高度，n为与堰缺口形状有关的指数，可以是5/2、3/2等等。由这个公式可见，常规的运算仪表不可能完成这项运算功能，而明渠智能流量积算仪表可通过参数组态选定对应流槽结构形式的公式，完成上述Q通用计算公式的运算。当然，也可以采用类似物位/仓容智能显示仪表的查表法进行计算。3.5 矿浆中干矿量智能流量积算仪表北京宇科泰吉公司YK-98LCD矿浆中干矿量智能流量积算仪表有两路输入信号：矿浆流量和矿浆密度，通过输入一个固定系数并与上面两个参数相乘后，可得到矿浆中干矿量瞬时流量，再经累积运算得到累积流量。在显示器上可同时或切换显示：矿浆流量、矿浆累积流量值、矿浆密度、矿浆中干矿量瞬时流量、矿浆中干矿量累积流量、报警状态和报警限。这种仪表主要用于选矿厂、污水处理厂的矿浆、泥浆的计量。3.6 热焓智能积算仪表北京宇科泰吉公司YK-98LCD系列热焓智能显示仪表有三路信号输入。当选择为蒸汽的流量（或差压）、压力、温度信号输入时，可对蒸汽的流量信号进行温度压力补偿运算以得到蒸汽的质量流量，可根据预先存储的蒸汽比容、比焓对照函数表及输出蒸汽的热焓值和热焓累积值；当选择为热水的流量、进出水温度信号输入时，可计算出热水的入口热焓值、热水出口热焓值、系统热量交换量及系统热量累积交换量。在显示器上可同时或切换显示上述输入参数值、中间计算值、最终计算结果值等等。3.7 电子皮带秤用智能流量积算仪表上面介绍了几种智能流量积算仪表，而电子皮带秤是一种固体流量计算仪表，与上述流量积算仪表稍有差别的是它还需要向称重传感器提供约为10VDC的精密稳压电源及一些特殊的调整功能。北京宇科泰吉公司YK-98LCD电子皮带秤智能流量积算仪表可接受皮带速度信号（通常为频率信号）、称重传感器信号（通常为mV信号），在显示器上可显示皮带速度、皮带荷重、物料瞬时流量、物料累积流量。在参数设定时，可对皮带秤独有的秤零点、皮带周长、检定圈数等参数进行设置。在皮带秤需要校验时可进入检定程序，检定时可设置为自动量程调整，校验系数即可由仪表自动进行计算。3.8 天然气流量积算仪表这种仪表是普通流量积算仪表应用的一个特例，由于国家先后制定了SY/T6143-96 “天然气的标准孔板计量方法” 和GB/T 11062-89 “天然气发热量、密度和相对密度的计算方法”两个标准，而对于天然气田、油田所开采的天然气来说，受时间、地域、地层深度不同的影响，所采天然气具有组分的多样性和不遵循理想气体状态方程的特点，使用传统的温度、压力补偿方式不适用于天然气。北京宇科泰吉公司YK-98LCD系列天然气流量积算仪具有以下特点：可输入由用户提供的天然气摩尔组分，计算天然气真实相对密度系数Gr ，用于计算相对密度系数 Fg；由仪表面板输入Gr和天然气中N2、CO2的摩尔分数，并与在线测量的表静压P1、流动温度t1 按标准提供的函数关系实现在线计算超压缩因子FZ的功能；它在仪表温度输入端子输入流动温度信号，在线测量天然气流动温度t1 ，依据t1 实现在线计算流动温度系数FT ；仪表有压力信号输入端，可将在线测量的静压力P1用于补偿计算；可将仪表的工作状态下的体积流量