小口径流量计检定系统的研究与现场应用

　　0　引言

　　在炼铜的生产和计量管理过程中,对闪速炉中出来的冰铜及从阳极炉中出来的液态铜(含铜70%~80%)流量的准确计量是十分重要的。目前,某炼铜厂所用的DN100以下小口径流量计主要有电磁流量计、涡街流量计、孔板流量计、质量流量计等。这些流量计在使用一段时间之后,必须对其准确度进行检定。多年来,该厂的流量计校验过程都只是对二次仪表进行精度检定,现有的测量手段和方法无法满足流量精确校验和检定的需求。长期以来,流量检测停留在估算与经验相结合的粗放模式下。一些高精度的流量计都是送往外地检定,不仅成本高昂,且往返周期长,很难大范围进行。

　　1　检定系统的组成和工作原理

　　1.1　检定系统的组成

　　该套检定系统是采用静态容积法进行检定的,用水作为检定介质。该厂需要检定的流量计的口径分别有DN100、DN80、DN60、DN50和DN25 5种,但考虑到经济性和精确性,该套检定系统设计了4个检定通道,其中DN60和DN50口径的被检流量计共用一个检定通道,其他3种口径的流量计分别设置一个通道。同时,为了使整个系统在检定过程中的水压保持稳定,该系统用水塔作为稳压容器,且要求稳压容器内的水处于溢流状态,以保证流量稳定。检定系统的组成结构图如图1所示。

　　1.2　检定系统的工作原理

　　按要求将被检流量计安装到系统中,启动水泵,再根据本次检定点的流量值,选择一个合适的标准容器为工作容器。检定前应将换向器打到非工作的标准容器,用调节阀将流量调节到所需的流量点。待流量稳定后,将换向器从非工作容器切换到工作容器,从而使水流流入工作容器中^[1]。换向器换向的同时启动定时/计数器进行计时和计数,当液位达到一定高度时,切换换向器的方向,使水流由工作容器切换到非工作容器,在换向器换向的同时停止定时/计数器。最后将工作容器中水的体积值与被检定流量计的示值进行比较,就能求出被检定流量计的误差^[2]。

　　2　系统硬件结构组成

　　流量计检定系统的硬件包括:工控机、采集卡、转换电路、控制器件、执行设备(排水阀、换向器和执行器等)、被检仪表、温度变送器以及人机交互设备(键盘、鼠标以及打印设备)等,同时为系统本身和被检仪表提供所需的电源和其他防干扰隔离设备,以保证系统的可靠运行。系统硬件组成框图如图2所示。

　　由系统的检测要求可知,检定系统需要对温度变送器和被检流量计的输出信号进行数据采集,对检定装置的控制设备图2　系统硬件组成框图(左右工作容器排水阀、换向器以及流量调节阀)进行自动控制。流量计检定系统的自动控制与数据采集是采用工控机控制相应的继电器的闭合来选定被检流量计的信号输入通道。被检流量计的模拟输出信号通过PC-6313采集卡上的A/D转换后输入到工控机,而被检流量计发出的脉冲信号直接输入到工控机中。管道中的温度经A/D转换后采集到工控机中。同时,在检定系统内部设有恒流供电电路分别对各检测仪器仪表和被检流量计供电,系统向被检流量计供电是采用通过控制继电器的断开/闭合的方法来接通某一电压的电源通道的。