试论插入式流量传感器的流速计法和流量计法.docx

1、lE仍对称，图6是这人=1,而出现木对称的情况。图6三、堵论从上面的应用实例可见,该法用于工业过程PID参数的整定是成功的，而且有如下优点：（1）操作使用简单，所需调整的参数只有和人，这些参数调整简单直观，易于掌握,经简单培训，仪表工人也能使用。（2）在施加Bang-Bang控制信号时，可以控制系统输出的振荡（不需要的波动）幅值在很小的范围内,也就是说可以保证不影响系统的正常运行，而且PID整定好之后,参数送下去只修正一F原来的PID参数,对系统的扰动很少。因而可以用于系统投运时的整定，也可用于参数变化（如大修等原因）后的重新整定，使系统有一定的适应功能。如上两个优点很重要。-般说来，使用最小

2、二乘辨识基础上的自校正PID调节器算法，口I以达到更好的控制指标。但由于最小二乘辨识需要确定阶次、遗忘因子等参数,这些概念对不懂现代控制理论的仪表工,甚至-些工程技术人员，都是很难埋解和掌握的，而且辨识收敛前一段时间乂很雄保证系统的正常运行，因而到目前为止,自适应控制仍没能在工业过程控制中获得广泛的应用，这是一个很重要的原因。这种基于Bang-Bang信号的PID参数自动整定方法很适合于工业应用。它不仅可以在计算机控制系统中，把该软件加进去进行自动整定，而且也可以把它单独做成仪表,用于憨定现在已经运行的常规仪表以及集散系统中的P1D调节器参数。参考文献1 RadkeFandItiermannR

3、AParameter-adaptivePIDcontrollerWithStepwiseParameterOptimizationAutonwtica,1WI7、23（4）2 CameronFandSeborgED.ASelftuningControllerWithaPIDStructure.INTJ.Control.1983,38（2）3 BanyaszCSandKeviczkyLDirectMethodsforS论文叫对两种确定插入式流址传感器仪表常数的方法作r许多精辟的分析，本文试图对此问题亦谈点看法,如有不当之处，请予指正。插入式流域计并非近年发明的流量计，实际上它早已有之，在1935

4、年一篇著名的孔板流量计研究论文中就曾记载过这么一段话:“早期天然气工业及发电厂曾大量用过皮托管（作者注：它是插入式流量计最古老的个品神），但后来发现流段测最精确度不高，且使用困难，然后就开始研究孔板流段计这说明在国外曾尝试用它解决流域测鼠问题，碰到困难未曾坚持深入钻研即放弃并且至今国外仍认为插入式流垦计是一类精确度较低的流度计。1975年在北京举行英国工业展览会，首次展出英国电子流量计公司(ElectronicFlow-MeterLtd)的插入式涡沦流量计.英国专家C.Griffiths在技术座谈会上说过:在许多工业应用中，插入式涡沦流量计比使用更为普遍的差压流髭计或满管式涡轮流咏计具有更多优

5、点，插入式涡轮流抵计在精确度要求不很高的油，气分配工业中，正取得越来越广泛的应用.其最突出的优点为用途广、成本低。关于未来的发展，现正在努力扩大其范围度和提高测量精确度,特别是针对石油化学工业及配气工业二我国近年来因为大口径流最测度深感困难，才大胆起用它，未想到一用效果不错，形成风起云涌局面。但是,话又说回来,至今插入式流量计确实有如下缺点： 仪表特性受流体流动特性影响严重，现场常因安装条件不满足要求,致使测量精确度大为下降； 仪表标准化难度大； 仪表测修精确度普遍较低。这些缺点是人们对侦表精确度研究得不够造成的，并非仪表本质上的原因。由于插入式流度传感器测最头具有流速计的特点，它的测精对象为

6、矢信，而矢量是比标量更难测量的，因为除幅值外尚有方向的问题。二、流速计法和流计法1. 流速计法插人式涡轮、涡街流宣传感器确定仪表常数的流量计算式：Q岌式中Q体积流fit,m3/sf-一感器的信号频率，次/sK传感器的仪表常数，次/n?传感器仪表常数K的计算式：式中Ko测屋头的仪表常数，次/ma流速分布系数B阻塞系数/宇扰系数A被测管道横截iM枳，2式中各参数意义如下：流速分布系数：测最头所姓位置测得的局部流速与管道平均流逢的比值；阻塞系数：插入测最头及其插入装置后引起管道面枳减小和流速分布畸变等影响的修正系数；干扰系数：传感器所处管段由于前后阻流件之间直管段长度不足引起的仪表常数变化的修正系数

7、。流速计法是与流量计法相对应的一种确定插入式流斌传感器仪表常数的方法，它把测量头作为流逢计对待，其特点为测量头只反映流速，需把流速和管道横截面枳以及局部流逢和平均流速等关系联系起来，通过计算求得管道内的流鼠。流速计法发展历史悠久，国际标准ISO3354JS)3966总结人们用杯式流速计和皮托一静压管依据速度面枳法测量流量的方法，遗憾的是速度面枳法虽能精确地测得流堡，却不适于现场日常的应用。ISO7145是根据测量截面上点流速测管道流量的方法。该方法较适合实验室应用，现场应用时将遇到极大困难，其困谁有三：最小直管段要求太高;在管道轴心处测量需个别标定以求得平均派速和管道轴心处流速的比值,这并非是

8、所有情况都能办得到的;测段头尺寸的限制，目前工业上常用的管径无法满足标准的要求。要直接用理论计算流速计法的仪表常数是极其困谁的，其难点有：流速计及其插入杆安装在管道中流速分布受到干扰，速度分布的畸变难用理论计算求得，特别是现场应用常遇到的非充分发展管流，其流速分布本身已畸变，再要计算其干扰，其困难是难以克服的；测届头尺中不可能太小(一般为25、050皿岑)，与管道截面积相比实际上不能作为点检测对待,置于平均流速处除速度梯度大外尚需务虑壁的影响,它会带来很大的测敏误差。只有在管径很大的情况下(如管径为】.5m以上）阻塞及塞壁影响等才可以忽略，其时测量头插于平均流速处，仪表常数确定就很简单了。可是

9、，目前工业上常用的管径大都为大口径系列的下限，径（200-800mm），这时上述诸影响因素都必须号虑。根据国际标准所述，过去15年（指19601975年）对阻塞影响已作过较多的研究，而且依据这些研究已作出某些结论，结论并不很严密，因为流速计品种很多，从所掌握的知识者，认为误差与流速成正比，并且可以取正误差。影响测玷误差的主要参数为支架与测鼠头的正投影面枳与管道截面积的比值。流速计本身内部几何尺寸亦有影响，但影响要小得多。2. 流计法把测量头连同插入杆及测量头附近一段管道看成一台清管式流量计（有时仪表厂产品就带有此段瓣最管，成为一台满管式流量计），在流量标准装置上标定求得其仪表常数。流域计法的流

10、鼠计算式如式（】所示。式中传感器的仪表常数是直接在流域标准装置匕标定得到的。流仙计法是一种直观、简便的方法，无须如流速计法那样为求许多伤脑筋的修正系数而操心。三、流速计法和流计法的比较1. 当现场使用条件（主要为管道内流速分布）与实验室条件相符合时流量计法可以获得很高的测最精确度，按照我国大口径水流责标准装置精确度为士0.2%0.5%,则仪表的测量精确度可达土0.5%-1%,这种情况在某些场合是可能存在的,例如大口径输水管道。2. 现场使用条件与实验室条件完全相符诃以说并非普遍存在，可能更多的情位为条件有偏离，偏离的原因为：直管段长度不足，对于大口径管道这是经常出现的，阻流件后流场畸变会使测量

11、精确度严重下降*管壁糙度变化（现场流体介质的枳垢、腐蚀等作用使管壁糙度发生变化）,而管壁糙度是决定流速分布的主要因素之一，流量计法尽管芜须了解流速分布，但流速分布的变化却会使流缺计法标定的仪表常数偏离实际仪表常数；管道尺寸及形状的偏差（现场管道尺寸及形状由于各种原因很椎精确掌握），其影响有二，一是管道横截面积计算与实际数值发生偏差，另一是对速度分布有影响，该因素的影响所产生的误差常难估计，很难控制在千分之几的数量级。总之，实验室标定得到的仪表常数与现场实际仪表常数发生偏离是难以避免的，作者曾对数十台现场使用的插入式流量计作过调查，认为现场测微精确度要求到】土2%需在实验室标定的基础上再作大量I

12、：作才行。3. 流星计法首先必须解决具备大型流量标定设备的问题，这井非大多数生产厂所能办到的，其次逐台标定的昂贵标定费亦是经济上难以接受的，实行逐台标定将使插入式流居计的生命力大打折扣。4. 流速计法确实尚存在许多难题，各项修正系数的确定要达到高精确度需有极丰富的研究试验资料，而目前则尚感不足。目前各项修正系数的状况是：速度分布系数：充分发展管流的流速分布是流体力学学科的一个专题.目前已积累极丰富的资料，但是遗憾的是流体力学研究此问题的角度与流星计量不尽相同，要说出分布系数的误差为多少比较困难，因此流量侧母工作者可借用这些数据，但还需针对自己的问题再做H作；阻塞系数：国外曾做过许多工作，国际标

13、准中亦有记载，但此系数不好完全借用，因为它与传感器具体结构联系在-起，要得到高精确度的数据必须自己动手，目前国内有关单位针对某产品做过一些工作，作者认为在仪表测量精确度要求不太高时（如土4%）可以参考国外发表的数据，较高精确度则需针对产品进行试验求得：干扰系数：由于现场直管段长度不足普遍存在，此系数的获得意义重大,实际上不管是流速计法或流璃计法都需具备此系数，目前国内有关单位曾对有限类型阻流件进行过试验，由于阻流件类型多样且复杂，试验I：作量极大，不可能一蹴而成，只能逐步积累，今后应发动全行业都来进行此项工作。5. 流速计法的一个突出优点为仅须对测量头的仪表常数进行实流标定，测最头标定设备为专

14、门装置，可以是中小型的,因此无论装置建造费或H常标定费都较低廉，采用此校验法后插入式流量计的生产成本在各种大口径流量计中将最为低廉，仪表推广使用具有强大生命力。6. 流速计法的主要修正系数流速分布系数是流体力学学科的一个专题.随着流体力学科学的进展，该系数不断在完善着，因此流速计法的技术进步不仅取决卜流鼠测量工作者的工作,还与整个流体力学科学发展联系着,它可兼容并蓄，博采众长，使自己更臻完善。7. 流速计法的阻塞系数应该是产品生产厂的任务，从目前情况看，国内已具备实验的条件,可以通过实验求得,作者认为试捡的重点应放在大口径系列下限门径(0200-8UUnim)。8. 干扰系数是插入式流最计所有

15、校验万法所共有的，它是全部修诉系数中最复杂的一个，亦是现场应用最迫切需要的一个系数，由于现场条件变化万千，要求得全部应用条件的干扰系数是卜可能的,目前应集中力检首先解决最常见的几种典型阻流件类型的干扰系数。参考文献1悔全士，唐怀珠，插入式涡轮流就传感器的渔速计法和流V计法.白成化仅表,I%*),11mBeiderRSTheMowofWatriThroughOnlicet*)hioStateUniversityEngineeringExperimentStationBulletin.1935W，步进电动机的调频调压驱动电源、华侨大学潘金火吴金灿主题词：驱动电源步进电动机调频调压电路一、引言步进电

16、动机是数控系统、工具机控制、程序控制、自动化主题词：驱动电源步进电动机调频调压电路一、引言步进电动机是数控系统、工具机控制、程序控制、自动化潘企火仪表.以及各类电子计算机外围设备经常使用的控制执行元件。其驱动系统的性能及稳定性，直接影响设备的运行控制精度和可靠性。良好的驱动系统，光有性能良好的电机是不够的，还必须有性能良好的控制脉冲分配器和高质量的驱动电路。目前常用的高、低压供电的脉冲加速法驱动电路，或斩波型驱动电路存在的问题是：只注意注入电机绕组电流，没有顾及统组中电流在高频和低频时的差别，因而出现了诸如高频端出力提高了，但低频端使电机主振区的振荡加剧，甚至形成失步区。本设计提出的调频调压驱动电源，使步进电动机在低频运行时用低压供电，而高频运行时用高压供电.随肴电机工作频率变化,自动连续调压，这样既使高频运行出力增加，又能避免低频运行可能产生的振荡，电机的矩频特性曲线变得更为平坦，整个驱动系统更加完美。二、电路结构及工作原理本步进电动机骤动系统使用的驱动电源电压随电机控制脉冲倾率变化而变化，为调撅调压直流