[发明专利]一种基于实验室多路管道的高速气体流量校准系统及校准方法

摘要

本发明公开了一种基于实验室多路管道的高速气体流量校准系统及校准方法，它包括气源产生装置、标准表区和待测表区三大部分，及主控器，其特征在于空压机和前储气罐构成系统气源产生装置，分别安装喷嘴流量计、涡街流量计和超声波流量计的并联的三路管道为系统的标准表区，后储气罐和分别安装三个待测表的并联的三路管道为系统的待测表区。本发明采用改进的过程控制系统对流体产生进行控制，提高了系统气源的可靠性。创新式的发明了多路管道校准模式，使系统适用能力更强。系统能够很好的应用于实验室气体流量校准的各项要求。

主权项

一种基于实验室多路管道的高速气体流量校准方法，校准系统包括气源产生装置、标准表区和待测表区三大部分，及主控器，空压机和前储气罐构成系统气源产生装置，分别安装喷嘴流量计、涡街流量计和超声波流量计的并联的三路管道为系统的标准表区，后储气罐和分别安装三个待测表的并联的三路管道为系统的待测表区，其特征在于校准方法的实现过程分为控制实现和组态实现两部分：控制实现为：控制实现又分为一般闭环控制和阀门的自适应控制，控制器PLC采用组态软件进行上位机检测，根据设置好的流量值和检测到的流量值的差值进行运算，并改变套筒调节阀实现控制管道流量的目的；PID控制器是一种线性控制器，它对给定值r(t)和实际输出值y(t)之间的偏差e(t)进行控制，系统的被控对象为电动套筒调节阀；根据多组阀门开度和流量的对应数据采用曲线拟合方法拟合出多项式，采用一次多项式拟合方法即线性拟合并采用最小二乘法的拟合方法，将实时的设定值代入多项式运算得到一个阀门开度参考值；再通过调节算法缩短调节时间达到优化调节目的；组态实现为：上位机选用组态软件MCGS5.5进行系统的控制界面建立和参数的设置，先对系统中设计的所有参数制成表格输入到组态的实时数据库，为后续组态的调用做准备；通过组态软件选择所需的标定模式中：单路模式有9路选择模式，对待测表而言有3种标准表选择；通过上位机设定好参考流量后，通过系统自动调节阀门开度使管道流量达到设定值，进行流量记录；其后改变几组流量值，分别记录下标准表和待测表的显示数据；标定时标准表的选择按同类优先原则，即优先保证标准表和测试表为同一类型；同时对流体特性进行测试，通过对同种流量计在不同管道管径情况下的流量差异来研究流体流量特性，理论上当流速小于50m/s、气压变化不大情况下，认为气体为不可压缩气体；多路模式共有40种，在进行多路标定之前要进行单路标定实验验证标准表的准确性，否则将引起后面的标定数据的无效；多路标定覆盖面按标定形式划分，包含待测表测试性能验证和待测表精度标定；按控制方法分为1+n、2+n、3+n共三大种，其中数字代表标准表个数，n代表待测表个数；其中1+n模式下，当n=2，3时共有12条通路；2+n模式下，n=1,2,3共有21条通路；3+n模式下，n=1,2,3共有7条通路，按需要选择所需的系统通路，多路标定视为对待测表标定的实际验证，起到佐证其性能参数的作用。