水流量标准装置中变频调速对装置稳定性的研究

　　流量标准装置的研究与应用是流量计量和测试技术的重要环节,目前已广泛地运用于过程工业、能量计量和城市公用事业[1]. 近年来,微电子技术与计算机技术的飞速发展,又极大地推动了流量仪表的更新换代和流量标准装置测试系统自动化控制的实现. 水代表了不可压缩液体,是最基本的流体介质,水流量标准装置的研究更有其特殊的意义. 但是迄今为止,在水流量标准装置上还没有真正实现完全的自动化测试. 在对液体流量标准装置的研究中,流量稳定性问题是研究的热点. 而在水流量标准装置中运用计算机控制变频器的频率,对于流量装置的稳定性和不确定性有多大的影响,是否可行,此类报道尚不多见.笔者借助实验的方法, 对此领域进行研究和探讨.

　　1 测试装置与稳定性分析

　　流量标准装置作为流量的模拟装置,将流量计在装置上进行试验,可获得仪表的主要技术特征: 流量测量范围、仪表变换系数、仪表的基本误差以及流动特性对仪表的影响等. 同时,作为流量仪表制造厂家的产品质量检验装置,通过水实流测试,由流量计的再现性、重复性等检查、鉴定产品的制造质量[2]. 根据流量计量的原理,静态容积法的水流量标准装置除要求保持一定的容积精度和计时精度外,还须保证在试验过程中, 流量系统能维持高度的稳定. 即要求整个装置在流量循环的过程中,它的压头能保持不变或使压头波动控制在流量测量允许的误差范围之内. 这就对流量检定装置提出了稳定压力源的要求,以保证检定结果的可靠性. 目前,水流量标准装置中的压源型式基本上有两种: 高位水箱和稳压容器.

　　相对而言,稳压容器较为先进,具有压力范围大、流量测量范围宽、建造费用低和占地面积小等优点,受到越来越广泛的应用[2]. 本测试实验台采用了稳压容器法的水流量标准装置,并以静态容积法进行测试,具体工作流程如图 1 所示.

　　自循环闭式水流量测量标定实验台的工作流程为: 计算机设置变频初始值,控制变频器频率,从而控制离心泵的转速和流量;将循环水池中的水打入供水管道,注入充气稳压容器,吸收部分的频率脉动, 使系统压力趋于稳定;液体流经一定的试验管段,被标定流量仪表, 经换向器进入工作量器,读取标准容积后,经放水底阀流回循环水池.

　　虽然,水泵产生的扬程波动经过稳压容器可以起到一定的稳压作用,但是不稳定性还是存在.一般采用的是三相异步电动机拖动离心泵[3], 泵的出口压力和流量会因泵的进口压力、电源电压频率以及泵的叶轮结构形式的影响而产生波动.目前国内中小型的液体标准装置虽均设有高位水箱或稳压容器的稳压水源,但是流量波动(累计测量时间间隔内的流量不稳定性)仍为 1%左右[4].