智能通用型金属管浮子流量计研究

　　0　引　言

　　浮子流量计安装方便、坚固可靠、耐高温高压,广泛应用于液体、气体、蒸汽等介质流量的测量和自动控制系统,特别适合于精细化工、化肥、石化、乙烯、冶金、造纸等行业的高温高压、易燃易爆、强腐蚀介质的测量过程。

　　传统的机械式金属管浮子流量计,由于其局限性,无法进行流量的精确计量。即便是改进型的机械式金属管浮子流量计,用凸轮板和转角变送器进行修正,虽能提高精度,但凸轮板的加工需要考虑不同测量介质及工况条件,且机加工的复杂度很高,流量计量的精度仍受到加工精度的限制。因此,设计了一种可以通过微处理器灵活配置参数、适应不同测量介质和工况条件的通用型智能金属管浮子流量计,其结构如图1所示。通过自行设计的角位移传感器将浮子位置的变化转换为反映角度变化的电信号,利用程序预设的数字模型进行流量计算,克服了凸轮式机械结构进行流量计算固有的弊端。

　　1　通用型智能金属浮子流量计设计

　　本文开发了一种人机界面友好,具有流量自动修正功能,广泛适用于液体、气体及不同工况条件的通用型智能金属管浮子流量计。

　　1·1　配置参数设计

　　为提高计算精度,灵活进行参数配置以适应不同工况条件,将配置参数分为内部和外部参数两类。

　　1·1·1　内部参数配置

　　内部参数包括浮子密度、口径、测量介质种类、测量范围以及本机仪表系数,由配置软件在出厂标定时设置。该软件运行于Windows平台,将浮子标定过程与内部参数配置融合为一体,其工作过程如下:

　　(1)设定编号、口径、标定点数、浮子密度和测量介质,

　　为方便使用,可选是否正反行程标定;

　　(2)选择测量范围;

　　(3)开始实际标定,产生角位移传感器输出电压与标定点流量的对应列表;

　　(4)自动进行数据拟合,计算本机仪表系数,并将内部参数写入浮子流量计。

　　计算机与智能金属管浮子流量计通讯采用异步串行通讯方式,由于通用串行通讯协议较复杂,因此,自定义了一种简化通讯协议,其帧格式为:

　　其中,方向标志表示数据的传送方向。“>”为下行标志(0x3E),表示数据由计算机发送到智能浮子流量计;“<”为上行标志(0x3C),表示数据由智能浮子流量计发送到计算机。

　　根据功能的不同,设计8种通讯帧,其中下行帧5种,分别为电压采集帧、写配置参数帧、读配置参数帧、写产品标识帧和读产品标识帧;上行帧3种,分别为电压上传帧、配置参数上传帧和产品标识上传帧。下行帧包括命令标志,上行帧省略命令标志。