陳容

摘 要：隨著新能源應(yīng)用的日益廣泛，燃?xì)庾鳛槟壳爸匾墓I(yè)生產(chǎn)和人們生活的主要能源，對其進(jìn)行計量和檢測可有效監(jiān)測燃?xì)饬魍ü艿赖那闆r，對于確保燃?xì)獍踩珣?yīng)用具有較大作用。從燃?xì)庾詣佑嬃亢蜋z測兩個方面探討，為研究燃?xì)獍踩\(yùn)輸、計量和安全使用提供重要參考。

關(guān)鍵詞：天燃?xì)?；自動計量；檢測系統(tǒng)；控制模塊

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.120

目前常見的燃?xì)庵饕刑烊粴?、石油氣和人工燃?xì)獾热N，而天然氣具有熱值較高、安全、無毒和環(huán)保等特性，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和生活之中。燃?xì)獗碜鳛樽詣恿髁坑嬃勘?，其主要功能就是計量燃?xì)夤艿纼?nèi)通過的燃?xì)怏w積，通過準(zhǔn)確計量燃?xì)饬魍肯蛉細(xì)庥脩羰杖≠M(fèi)用。燃?xì)庾詣訖z測系統(tǒng)主要是針對燃?xì)庑孤秵栴}而安置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)燃?xì)庑孤秷缶?，為燃?xì)獍踩褂锰峁┲匾Ｕ?。針對燃?xì)庾詣佑嬃亢腿細(xì)獾淖詸z系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，為促進(jìn)燃?xì)鉁?zhǔn)確計量和安全使用工作提供幫助。

1 基本原理

1.1 燃?xì)庥嬃吭?/p>

燃?xì)庥嬃勘韺儆谝环N機(jī)械波計量，其主要由接收器、發(fā)送器兩種組成。燃?xì)庥嬃績x表中的傳感器比較特殊，一些儀表具有接收和發(fā)送雙重功能，同時還可以實(shí)現(xiàn)電信號之間的轉(zhuǎn)換。燃?xì)鈨x表無論采用何種設(shè)計，均要考慮到計量精度，儀表的計量精度的影響因素為時間和速度，由這兩種因素共同決定計量精度。但是儀表的傳播速度由溫度控制，因此可以得出 如果要保證燃?xì)庾詣佑嬃勘淼臏y量精度，則應(yīng)該從定時器和傳感器的精度上進(jìn)行提高。

1.2 燃?xì)庾詸z原理

燃?xì)獾淖詸z原理主要是通過管道的閥門控制管內(nèi)液體或者氣體的流通，檢測管內(nèi)的壓力、流量和方向。目前采用的閥門動力傳送方式主要為流體傳統(tǒng)和電動機(jī)電能轉(zhuǎn)換，其中，流體的流動分為氣體流動和液體流動兩種模式。氣壓流動主要是以壓縮空氣作為工作介質(zhì)，其他傳動具有無污染、容易獲取、流動阻力小等特點(diǎn)，可以適應(yīng)多條件變化的惡劣環(huán)境。但是氣壓傳動的閥門檢測卻存在著壓縮氣源不易得到、噪聲大和穩(wěn)定性差等特點(diǎn)。液壓傳動主要借助液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)將液壓轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)動閥門的傳動系統(tǒng)。液壓傳動存在著體積大、拆裝困難、對維護(hù)的要求相當(dāng)高等特點(diǎn)。電動閥門裝置主要由閥門電動裝置與閥門組合，可以有效控制水、空氣、蒸汽等液體的流動。

2 燃?xì)庾詣佑嬃抗ぷ髁鞒碳霸O(shè)計

2.1 燃?xì)庾詣佑嬃苛鞒?/p>

燃?xì)庾詣佑嬃肯到y(tǒng)設(shè)置有自動操作和手動操作兩個模式，可以根據(jù)用戶的需要進(jìn)行隨意調(diào)整。燃?xì)庾詣佑嬃抗ぷ髁鞒虨椋喊l(fā)射電路接收單片機(jī)輸入的方波信號，此信號的頻率為固定頻率，必須借用脈沖變壓器進(jìn)行信號發(fā)射，發(fā)射開始則計量開始。當(dāng)接收器收到回波信號后，經(jīng)過放大器放大之后傳輸?shù)綑z測電路。如果檢測為回波信號，則發(fā)送信號到單片機(jī)，表示已經(jīng)接收到信號。單片機(jī)接收到回波信號之后，計量表計時停止。

2.2 燃?xì)庾詣佑嬃吭O(shè)計

燃?xì)庾詣佑嬃肯到y(tǒng)包括發(fā)射電路、接收電路、檢波電路等幾個部分。發(fā)射電路的發(fā)射驅(qū)動選用脈沖變壓器，可以有效解決儀表傳播過程中的能量衰減問題，并避免普通電路功率和驅(qū)動能力均較低等問題。發(fā)射電路不利于儀表接收，但是采用脈沖變壓器之后則可以有效提高電壓值，同時增強(qiáng)回波能量和信號接收的成功率。接收電路在接收到回波信號之后，由于電壓效應(yīng)會極大限度地降低，因此回波信號的電壓也會降低，電壓值會急速下降。而這種極低的電壓信號不能夠被直接傳回到檢波電路之中，必須經(jīng)過放大器放大。檢波電路中帶寬和頻率通過增加或者減少外部電阻和電容來進(jìn)行調(diào)配。如果輸入的檢波頻率與核心檢測部件的頻率一致，則會產(chǎn)生高電平；否則就會產(chǎn)生低電平。

3 燃?xì)鈾z測系統(tǒng)設(shè)計

3.1 檢測系統(tǒng)設(shè)計

燃?xì)獗頇z測系統(tǒng)主要應(yīng)用了電子技術(shù)、機(jī)械設(shè)計和智能儀器儀表開發(fā)技術(shù)，并且燃?xì)獗頇z測系統(tǒng)還必須完成軟硬件設(shè)計和工裝設(shè)計。系統(tǒng)設(shè)計涉及范圍較廣，并需要堅(jiān)持“高效、安全、實(shí)用”基本原則。閥門參數(shù)自動檢測系統(tǒng)在方案設(shè)計的時候，必須要處理好收集的數(shù)據(jù)，對于一些不合格判斷情況及時記錄。該燃?xì)鈾z測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化自檢、執(zhí)行和控制融合功能，更是以控制機(jī)作為核心，將多個部件組合起來完成了一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計。檢測系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)，隨后便將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，再由上位機(jī)中的軟件分析檢測結(jié)果。

3.2 電參數(shù)測量

燃?xì)鈾z測系統(tǒng)中的電參數(shù)測量作為檢測系統(tǒng)的核心工程，其必須要完成對燃?xì)獗韮?nèi)部閥門的內(nèi)阻和動態(tài)電流的測定，然后利用串接方式在電機(jī)閥門負(fù)載回路中采用標(biāo)準(zhǔn)采樣電阻R將電流量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷毫?。燃?xì)鈾z測系統(tǒng)的檢測精度則會因?yàn)椴蓸与娮铻榧冏栊栽?、檢測過程中不會引起電流波形畸變而得到保障。另外，選擇采樣電阻時，一般選用的阻值較小，需要對電壓值進(jìn)行放大處理，然后再采用采集卡進(jìn)行測量。目前閥門系統(tǒng)采用的儀表放大器為通用的INAI28U芯片，此芯片的主要優(yōu)勢在于其功耗低、精度高，只需要連接耽擱的電阻即可對放大增益元件進(jìn)行控制。計算電路中的放大電流值時，由于INA128U芯片的輸出管腳連接到數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸入點(diǎn)，采樣的電阻值為1，所以采集卡獲得電壓值其實(shí)就是放大電流值。

3.3 燃?xì)鈾z測系統(tǒng)功能簡介

燃?xì)鈾z測系統(tǒng)以工控機(jī)為核心部分，其結(jié)合NI數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)對電路各個模塊的檢測，具有自動開關(guān)電機(jī)閥門功能。自動檢測系統(tǒng)用戶主要采用鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)行操作，選擇不同檢測電壓進(jìn)行檢查，結(jié)果通過顯示器顯示，最后再進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。檢測軟件操作時，使用按鈕啟動裝置，實(shí)現(xiàn)了閥門內(nèi)阻、電流量等電信號的轉(zhuǎn)換，然后再由數(shù)據(jù)采集卡完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，并將數(shù)據(jù)輸送到工控機(jī)中處理。在閥門運(yùn)動過程中，由攝像頭拍攝閥門的不同狀態(tài)，然后對圖片進(jìn)行分析處理。此過程不需要對整個運(yùn)動距離測量，也可通過反射式傳感器來判斷運(yùn)動的有無。

3.4 燃?xì)鈾z測系統(tǒng)測量與模塊

3.4.1 燃?xì)鈾z測測量與控制模塊

燃?xì)鈾z測的核心功能為測量和控制兩個部分，其主要起到了數(shù)據(jù)采集和控制作用，其負(fù)責(zé)采集閥門電路中的各種信號，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦た貦C(jī)。該模塊主要負(fù)責(zé)NI公司生產(chǎn)的PCI-6220采集。除完成基本的數(shù)據(jù)處理任務(wù)之后，還要實(shí)現(xiàn)信號檢測控制。各項(xiàng)參數(shù)為：16位分辨率、16個模擬通道、250 kS/s的采樣率、24個自定義數(shù)字IO通道和2個計數(shù)器/定時器通道。

3.4.2 人機(jī)控制模塊

燃?xì)鈾z測系統(tǒng)必須要保持界面簡潔，適合于工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，同時也還要能在流水線上使用，可清楚地將各種信息明了地顯示在顯示器上。對于顯示界面，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿阑图庸ぃ哂胁煌娘@示邏輯，更方便人們操作使用。燃?xì)鈾z測系統(tǒng)分為A/B板，操作人員在進(jìn)行A板檢測的時候，必須要求B板已經(jīng)完成檢測，并且已經(jīng)按照檢測結(jié)果進(jìn)行分類。檢測完成之后再對待測產(chǎn)品進(jìn)行檢測，以提升流水線的作業(yè)效率。A，B板工裝上各自安裝有兩個按鍵的LED顯示燈，指示燈的狀態(tài)一共分為三種：①熄滅狀態(tài)，即LED亮度變?yōu)榘担虎诘却龣z測狀態(tài)，即LED等變?yōu)橹械攘炼?；③檢測狀態(tài)，即LED檢測燈為最亮狀態(tài)。用戶可以根據(jù)指示燈的亮度來判斷檢測狀態(tài)，檢測中，只需要按下任意一個指示燈，即可開啟工裝檢測狀態(tài)。檢測完成之后LED的指示燈亮度會自動調(diào)節(jié)到待檢測狀態(tài)。

4 結(jié)束語

隨著我國工藝技術(shù)水平的不斷提高，燃?xì)庾詣佑嬃亢蜋z測系統(tǒng)工藝技術(shù)日益成熟，其對于我國燃?xì)膺\(yùn)輸和燃?xì)庥嬃烤哂蟹浅Ｖ匾囊饬x。自動計量作為當(dāng)前燃?xì)庥嬃康闹髁鞣绞剑溆嬃康臏?zhǔn)確度關(guān)系到燃?xì)馄髽I(yè)與燃?xì)庥脩魞煞降睦?，因此，在燃?xì)庥嬃肯到y(tǒng)升級中，必須以提升計量準(zhǔn)確度為原則，從而實(shí)現(xiàn)對燃?xì)獾臏?zhǔn)確計量。本文針對燃?xì)庾詣佑嬃颗c檢測系統(tǒng)進(jìn)行了分析和探討，希望能為促進(jìn)燃?xì)鉁?zhǔn)確計量和安全使用工作提供建議。

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〔編輯：王霞〕