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1、需要在电脑上进行编程来进行设置。
2、科里奥利质量流量计(Coriolis Mass Flowmeter)简称科氏力流量计,是一种利用流体在振动管道中流动时产生与质量流量成正比的科里奥利力原理来直接测量质量流量的装置,由流量检测元件和转换器组成。科里奥利质量流量计实现了质量流量的直接测量,具有高精度,可测多重介质和多个工艺参数的特点,广泛应用于石化,制药,食品等行业。
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[关键词]科氏力 质量流量计 卷烟加香加料 精度
[中图分类号]TH89[文献标识码]A[文章编号]1007-4309(2010)07-0189-02
随着行业自动化水平的提高,对产品质量要求越来越严格,传统的液体计量器具(电磁流量计),已逐步被更加精确的新一代流量仪表(科氏力质量流量计)所取代,以往的电磁流量计所计量的是按液体流体的体积称取,易受到流体密度、粘度、温度、压力等因素的影响,造成质量流量误差。实验表明,当密度变化30%时,流体流量会产生30―40%的误差。科氏力流量计具有长期稳定、计量精确的特性,测量时不受流体的任何特性影响,是真正意义上的高精度的直接质量流量测量,其测量误差仅为±02%×流量±零点漂移。
1832年,法国气象学家科里奥利在研究水轮机时发现,流体在旋转管内流动时会对管壁产生一个力,为描述旋转体系这个惯性,将其命名为科氏力。例如:从北极点发出一枚炮弹,假如地球不会自转,从空中看,轨迹就是一条直线。因地球会自转,站在北极点看,轨迹会发生偏移。偏移的原因就是有一种假想力的存在,它是对旋转体系中做直线运动的质点,由于惯性相对于旋转体系产生直线运动偏移的描述。依据科氏力原理,流量计测量管采用平衡单管(双管、U型、J型等),当流体以一定线速度,流经安装在传感器内部的转动或振动测量管时,测量管的转动或振动(相当于地球自转)会产生一个角速度,由于转动或振动是受到外加电磁场驱动的,有着固定的频率,因而流体在管道中受到的科氏力仅与质量和运动速度有关,F=2M×V×ω(F―科氏力、M―质量、ω―角速度),而流速×质量=质量流量,因而通过测量流体在管道中受到的科氏力,准确地得到流体的质量流量。由于传感器中部装有驱动线圈,两端装有拾振线圈,变送器提供的电压加到驱动线圈时,测量管作往复的周期振动,流体流经测量管就会产生科氏力效应,使振管扭转振动。安装在振管两端的拾振线圈将产生相位不同的信号,两端的信号差与流经传感器的流体质量成比例关系,从而计算并显示出流体质量。不同的介质流经传感器时,振管的主振频率不同,据此解算出介质密度。同时安装在传感器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度。
根据生产能力和卷烟加香加料的特点,我厂选用德国ROTAMASS产小流量和批量控制的连续测量的E+H83型科氏力质量流量计取代电磁流量计,卷烟加香加料精度大幅提高,加香精度由原来06%左右提高到03%左右,加料精度从08%左右提高到015%左右,详见表1、表2。
影响卷烟加香加料精度的既有系统的因素也有偶然的因素,系统误差一般是恒定不可控的,造成的原因是系统检测、信号传输、信号运算处理滞后性及累计误差影响。从混丝加香系统的控制原理看,加香流量是依据加香前各皮带秤瞬间物料总重(主称纯丝和各配比称梗丝之和)传来的流量信号、脉冲信号以及设定的加香比例运算出加香理论值,与通过质量流量计的瞬时流量信号得出的跟踪值,经PID(控制器)比较调节,数字模拟转换,输出电流信号给变频器进而控制加香泵的转速,从而实现烟丝流量按比例加香的目的。若出现系统误差应从检测信号入手,如各电子皮带秤自身精度校正及各秤配比精度确认,皮带秤和质量流量计归零稳定性等。对于偶然原因引起的精度可控波动,依据PDCA循环从人、机、料、法、环、测等方面查找原因,如人为的操作方法不当、管路损耗、料液的沉淀(颗粒)、剩余料的回吹、管路清洗等。要尽量稳定物料流量,添加足够量的储料喂料装置或叶丝预储柜。加强设备保养,减少停机次数,减小质量流量计由于来料信号剧烈波动而引起的波动,从而提高卷烟加香加料精度,稳定产品质量。
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关键词:流量计 不确定度 测量结果
引言
我们知道进行测量就是要得到被测量的真值,但是由于存在测量误差,所以导致很难确定测量的真值,而测量的结果就只能得到一个与真值接近的近似估计值和一个用于表示近似程度的误差范围来表示。因此我们通常利用测量不确定度来定量的评定测量的水平或质量。而测量的不确定度包括A类不确定度评定和B类不确定度评定,A类不确定度评定是对测量结果的统计分布进行估计,并表示为标准差。它是经过多次测量之后,根据大量观测数据经统计分析得出。B类不确定度评定是依据经验或有关信息加以估计的。两类不确定度评定只是按照不确定度计算方法不同而区分的,不存在哪一类不确定度评定更为可靠之说。
一、引起测量结果的不确定度的来源
通常产生测量过程中的系统效应和随机效应都会带来测量的不确定度,他可能产生的因素包括下面几个方面,可能是被测量的定义不完整或不完善引入的不确定度,实现被测量定义的方法不理想引入的不确定度,取样的代表性不够,即被测量的样本不能完全代表所定义的被测量所引入的不确定度,对测量过程受环境影响的认识不周全,或对环境条件的测量与控制不完善所引入的不确定度,对模拟式一起的读书存在人为偏差(偏移)引入的不确定度,测量仪器计量性能(如灵敏度,分辨力,死区及稳定性等)上的局限性引入的不确定度,赋予计量标准的值和标准物质的值不准确引入的不确定度,引用的数据或其他参量的不确定度引入的不确定度,与测量方法和测量程序有关的近似性和假定性引入的不确定度,在表面上看来完全相同的条件下,被测量重复观测值的变化引入的不确定度,而通过对热式质量流量计的分析,我们可以知道热式质量流量计的测量结果的不确定度包括A类不确定度和B类不确定度,其中热式质量流量计的测量重复性引入的不确定度属于A类不确定度,标准器引入的不确定度和被检流量计的分辨力引入的不确定度为B类不确定度。
二、使用的测量方法和数学模型
我们根据国家标准《质量流量计》中的相关的项目检测方法进行了实验,对流量为10kg/h的流量点进行了6次实验。我们采用的数学模型如下所示
六、结论
通过实验和有关的实际情况,我们给出了三个影响热式质量流量计测量精度的不确定度的来源,同时我们根据相关的数学模型,对测量结果有影响的各个参量进行了计算,可知由流量计引入的不确定度为u(Q)=0.18kg/h,由实验的标准检定引入的不确定度为u(Q)=0.00125kg/h,合成标准不确定度uc=0.18kg/h,扩展不确定度U=k×uc=0.41kg/h,测量结果为Q=(9.6±0.41)kg/h。
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科里奥利质量流量计(简称科氏流量计)可以直接测量流体的质量流量,同时还可测体积流量、密度、温度,测量精度高,可测量流体范围广,具有广阔的应用前景。
目前,国内科氏流量计大都采用基于模拟电路的信号处理方式,驱动电路亦是采用纯模拟电路实现。传统模拟信号处理方法易受噪声干扰,小流量测量精度低,限制了量程比:对于复杂流体(如两相流、批料流)场合,模拟驱动无法维持流量管振动,导致无法测量。如何提高变送器的抗干扰能力、提高小流量的测量精度,以及如何改善变送器的驱动性能,在两相流下维持流量管振动,是目前国内科氏流量计发展所需迫切解决的难题。
为此,我们研制了基于DSP的数字式科氏质量流量变送器,将数字信号处理方法和数字驱动方法相结合应用于科氏流量计,提高科氏变送器的流量测量精度,改善了变送器的驱动性能。
系统硬件方案
系统硬件由信号调理电路、驱动电路、ADC、DSP及外扩存储器、温度补偿电路、LCD显示、键盘、scI、4~20mA电流输出、脉冲输出等模块组成,如图1所示。
信号调理与采集
科氏变送器通过测量两路信号的时间差来计算流量,并且两路信号时间差非常小,因此,设计出两路结构对称、性能稳定、温漂小的高精度信号调理采集电路,是保证测量精度的前提条件。
驱动模块
科氏流量计的测量是建立在振动基础上的、对振动的控制在科氏流量计中处于重要地位,是产生精确测量数据的基础。传统模拟驱动方法简单、容易实现,硬件电路不需要DSP进行控制,但启动时间长、不能适用于两相流/批量流的实际应用场合等。数字驱动方法中,DSP实时跟踪传感器信号变化,并采用先进的算法对驱动信号进行灵活控制,大大改善驱动系统的动态性能。
DSP芯片
采用TI C2000系列高端浮点DSPTMS320F28335,主频150MHz,带浮点核,片上外设资源丰富,集成了eCAN,SCI,SPI、McBSP、ePWM、12C、ADc等。DSP负责系统全局控制和运算,主要包括:(1)采集两路传感器信号,计算信号频率和相位差,进而计算质量流量;(2)检测流体温度,进行温度补偿;(3)控制驱动电路,提供正确的驱动信号维持流量管振动;(4)将测量值在LCD上实时显示,并通过SCI向上位机上传,最后以4~20mA模拟量和脉冲的形式输出流量值。
温度补偿电路
传感器流量管表面贴有温度电阻Pt100,以恒定的微小电流流过Pt100,将Pt100的电阻信号转换为电压信号,由ADC采样转换为数字量送入DSP。
存储器扩展
为满足大量数据存储及掉电时需保存各仪表参数的需求,系统外扩了一片128 kB SARAM和512B的铁电RAM(FRAM)存储器。
脉冲输出4~20mA输出
工业标定时,要求变送器能够输出代表流量的脉冲信号,并且实际工业现场要对仪表进行远程测量,要求变送器有标准的模拟输出,一般是4~20nA电流信号。
系统软件方案
系统软件采用模块化设计,主要包括初始化、算法、中断、人机接口、测量结果输出、FR_AM、看门狗等模块,这些模块由主监控程序统一调用,如图2所示。
主监控程序
主监控程序负责整个软件系统各模块子程序的调度。系统上电后,主监控程序调用各模块初始化子程序,初始化完毕后,开启AD转换,采集传感器信号,确定滤波器参数:之后便进入不断调用算法、计算流量、控制驱动信号的循环中,其中还包含调用LCD显示、键盘处理子程序、SCI上传数据以及输出相应电流和脉冲信号。
初始化模块
系统初始化负责对整个系统时钟、片内外设时钟的配置,以及对看门狗模块和中断向量表的初始化:外设初始化包含对片内、片外各设备模块的初始化,片内设备主要包含McSBP、DMA、XINTF、CPU定时器、ePWM、GPIO、SCI等、片外器件主要包含ADC、LCD、FRAM、等:算法初始化主要负责对全局变量、算法相关参数的初始化。
驱动模块
DSP内部采用正负阶跃交替激励启振法,结合非线性幅值控制算法,实现对传感器幅值的灵活控制,可以使传感器快速启振。非线性幅值控制算法能在传感器信号很小时提供更大的增益控制信号,在两相流/批料流情况下维持流量管的振动。
中断模块
系统中断主要包括AD、DMA、cputimero、掉电保护中断,其中AD、DMA中断用于对AD采样数据的读取,cputimero中断用来实现对流量的累加,而掉电保护中断则是用于掉电时对相关参数的保存。
算法模块
算法模块主要包含带通滤波、格型自适应算法、计及负频率的DTFT算法。
数字带通滤波器用来滤除工业现场的多种噪声,如随机噪声、工频干扰、电机和管道振动等引起的某一固定频率干扰等。
采用格型自适应算法估计信号的频率。与直接型自适应陷波滤波器相比,格型计算量大大降低,且参数少,通过调整相应参数就能方便地跟踪频率的变化,且跟踪速度快,跟踪精度高。
采用计及负频率影响的DTFT算法计算信号相位差,DTFT算法可以在每个采样点计算出傅立叶系数,且收敛速度快,满足科长
信号处理的实时性;同
时,因为考虑了负频率的影响,所以提高了相位差的计算精度。
测量结果输出
在计算出流体流量、密度等参量之后,一方面,DSP将测量结果显示于LCD上,并通过SCI接口上传至上位机;另一方面,将流量信号转换成脉冲和电流信号,输出相应的脉冲和电流。
看门狗
为防止系统程序跑飞,启用了DSP内部看门狗模块。该模块有一个8位计数器,为避免看门狗模块触发硬件复位,需要在软件内部适时添加“喂狗”指令,在其计数值达到最大之前,复位计数器。
系统性能指标
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关键词:应用 旋流分离多相计量装置 单井 分队计量 分单元计量
随着精细化管理的不断深入,原油计量的问题不断凸显,一是计量标准不适应。二是计量技术单一,工况适应性差。三是基础建设欠账、计量设施老化。四是管理制度不适应。以上四方面问题严重影响了单井计量的准确度,同时分单元、分队产量以“分”为主,造成了新区评价资料不准,老区开发动态分析失真;开发管理上,单元指标预测不准,经营考核依据不硬的问题,影响了精细化管理进程和原油产量的平稳运行。
一、旋流分离计量装置的技术原理
(一)结构组成
主要由管式旋流分离器、无源气液分离控制器、旋转式计量分配阀组和计量系统四大部分组成(图1)。
(二)技术原理
1.管式旋流分离器
倾角向下的预分离入口段,从切线方向与旋流段垂直管相连,气液两相混合物依靠旋流转动产生的离心力以及气液自身重力实现气液两相的高效分离。密度大一些的液体沿着直管的管壁到了底端,低密度气体到了漩涡的中央,形成一个倒圆锥型的涡流面,从顶部分离出来,从而实现油井气液分离
2.无源气液分离控制
无源气液分离控制部分由气体调节单元、液体调节单元和液位变送控制单元等组成。在无源气液控制器工作状态时,液位变送控制单元中的浮子,一部分被液体浸没,此时无源气液控制器中的液位和压力与管式旋流分离器中的液位和压力几乎相等并保持同步变化,当入口液相流量增大、气相流量减小、压力降低等引起无源气液控制器内液位上升,浮子受浮力作用向上移动,同步带动气体调节单元中气阀开度减小、液相调节单元中液阀开度增大,气流量减小、液流量增大,直至管式旋流分离器中的液位及压力达到新的平衡。当液相流量减小时,原理同上。
3.旋转式计量分配阀组
旋转式计量分配阀组由总汇管、分管、旋转式中心分管、自动选井装置、过滤器、拐阀、球阀等组成(图4)。在由计量系统的控制部分根据设定的计量油井井号、计量时间向旋转式计量分配阀组发出定位指令之后,阀组内的自动选井装置通过控制电机的转动与停止带动旋转中心分管并将中心分管与油井进站管线单独导通,使单井计量装置与需计量的油井管线形成同一密闭通道,并可自动完成计量站各油井的转换,实现单井计量功能。
4.计量系统
计量系统主要包括计量仪表(质量流量计、气体流量计、压力变送器等)、现场终端下位机等硬件及进行数据采集处理、控制、通讯等作用的软件组成。
产出液经过管式旋流分离器后,气相部分由气体流量计进行计量,液相部分由质量流量计进行计量。
通过质量流量计测得液相质量流量、混合密度、温度。结合已知的油、水单相密度,计算出含水率及纯油、纯水的质量。
含水率=水密度×(混合密度-油密度)/(混合密度×(水密度-油密度));
纯油量=液相质量总量×(1-含水率);
纯水量=液相质量总量×含水率
二、旋流分离计量装置应用分析
分队、分单元计量统计液量计量误差5.48%,油量误差5.2%。为日常的生产经营、开发管理的管理起到了指导作用。
1.改变了生产运行方式
以往的生产数据通过采油班组量油后逐级上报,间隔一天后才形成数据,当天的生产情况无法及时反映,等确定后已经影响了较多的产量。使用分队计量系统后,厂、矿级管理人员可以随时查看各段时间内的生产数据,根据各级的数据曲线变化,由面及点的快速找出存在问题的采油队,迅速组织人员确定解决,提高生产时率。
2.为各类方案制定提供了精准的油井产量和可靠依据
原来配产方案、产量调整等方案都是依据井口产量核算,但由于掺水、热洗水、水井洗井、人员责任心等问题,井口产量存在不准确的现象,核实产量由于进库原油没有分罐计量,只能核算几个队的共同产量,造成输差太大,无法准确的制定方案,采用分队、分单元计量后,各队、各单元的产量可以通过数据客观、真实的反应,为采油厂的方案制定提供了可靠的依据。
3.减少了原油损失
在过去的管理中,由于许多采油队干线交集,采油队的集输干线出现问题后,特别是夜间发生的问题,通过发现、调查、判断等程序,时间往往过去了几个小时,因原油泄露造成的直接、间接损失较大,采油队只能依靠人员巡线解决问题,但效果并不理想。分队计量投用后,采油厂、各矿、采油队设立产量运行监控室,专人24小时管理,依据月度配产和工作量设定预警值,监控各队即时(每五分钟数据变化)的液量、油量、压力、温度变化,出现预警,监控人员就会第一时间通知有关人员,进行问题分析和原因查找,各级管理人员也可以通过系统,对生产组织、措施效果及时予以跟踪。对于管线泄漏、防止偷盗油,掌握停、开井时间,提高采油时率,减少原油损失起到了关键作用。
4.促进了开发管理信息化水平提高
通过单井、分单元、分队计量等计量数据的实时监测、计量设备的远程控制,加强了油田现场数据监控、资源共享,实现了油田现场生产数据的自动化采集和统一的信息化管理。结合油井井口数据、电参数等通过计算机进行统计、汇总和分析,为技术人员提供了综合生产自动化平台,实现生产分析智能化、管理信息化。
三、结论
通过多年的应用和分析,旋流分离计量装置在单井计量和分队计量中应用数据准确,为开发管理提供了数据支撑,为运行管理提供了实时数据,为生产经营提供了准确依据。
参考文献
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[3] 张慧慧,廖德云,刘学凯. 2011. 自动计量系统硬件环节影响因素研究. 计量技术,11(11):23
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??那天,风清云淡,我和几个朋友一起去爬岳麓山,一路笑着,蛮开心的,准备几次要上去的,但一直天气都不怎么的好。
??在山脚下,我们见到一个小男孩,跪在地上,哭丧着脸,在他面前铺着一张纸,写着家庭的一些变故,我开始一看,就对朋友说:“这肯定是假的,这些我见多了,骗人的。”
??“如果你认为是假的,那请你走开,虽然我们穷,但是我爸一直都说做人要问自己的良心,我的诚实是不许你侮辱的,你可以坦然的走开,但请不要侮辱我。”说着,有几滴泪从他的眼里滑落。
??我见他这副模样,信了他,我们每人都给了他一块钱,我们上了山。
??令我惊讶的是,在山上我们见扫了他,他正在一家小吃店里喝酒划拳。
??当时,我真的想大哭一场,我为他深深的感到悲哀,我的心好痛好痛,这就是我们的年轻一代啊,眼里只有钱,出卖了自己的良知,出卖了自己的人格,出卖了自己的尊严,出卖了自己的信仰。我想对他说:“象你这样的人,不配活在这块美丽的土地上,不配,你在深深伤害着那些有这怜悯之心的善良的人,往他们美丽的心泼硫酸,是他们痛苦不堪。”我还是没说,我不想再多看他一眼,象他这样的人令我恶心,使我悲哀,我匆匆的下山了,那时的夕阳象血一样的红,而我的心滴着血。
??我回来时,看到街上有这许多的乞丐,但是一点怜悯之意都没有了,我的眼里含着泪,默默的走开了,我不想看他们那些虚伪的眼,不想听到他们的声音,不想与他们呼吸同一片空气,我的心受伤了。
??我很伤心,我的善良竟然被那些可耻之徒利用了,我的心真的很痛。那几天,我一直都没说话,很沉默,很悲哀,为我们的国家感到悲哀,一向有着勤劳勇敢美誉之邦中,有着让人让自己同类鄙视恶心的人,深感不幸。
??为什么在一个生活比原来好上许多的社会当中,人的内心的那种淳朴与真诚却越来越少了,为什么在一个经济飞速发展的时代,而人却彼此越来越陌生,越来越远了。我怀疑将来会有一天有人是愿意与动物做朋友,而不愿与人了。人与人之间变的很冷漠,善良的人只能把自己的怜悯之心放在内心深处,要不然受伤的会是自己。有许多的人会为这样的人哭泣的,为什么有伤害我们善良的同类呢 那些流浪的人啊,为什么自己不好好活出个人样呢,你们难道一点人性的美都没有了吗 你们难道就毫无人生的追求了吗 你们难道真的毫无羞耻之心了吗
??我们的仁爱之心还能走多远呢,能坚持多久呢?问问自己,每个人都要问自己,在一个充满功利的社会里,多少还需要一片精神的家园,别让自己的良知泯灭了……