容积式流量传感器智能化表头的开发和应用

容积式流量传感器智能化表头的开发和应用1.基本结构组成及流量容积式流量计的基本结构大体有3部分组成：（1）流量计本体（又称传感器），它被连接于被测流体的管路上承受工作，借助于流体进、出口之间的压力差，流体推动转子与轴连续转动。它们每转一周便有恒定的、且极为精确的流体量通过流量计，故测知轴的转数即可知道体积量值。（2）表头它是被安装于本体上方的将轴转数n传送到计数器，并最终以数字形式显示出流过管道的被输送流体体积量值的一套机构。（3）电脉冲发讯装置它是一个将经过容差补偿的轴转数变换成电脉冲信号的装置。由于容积式流量计一般都不具有瞬时流量计显示功能，有了电脉冲信号配以流量数显仪即可显示瞬时流量，方便流量调控操作。2.机械式表头容差补偿原理及存在问题一台未经标定或借某特定介质进行标定而用于测量介质与标定介质粘度不同时，流量计总是存在一个相对“固定偏差”，为最大限度地减小它，机械式容差补偿机构是在主轴转数向机械计数器传动的齿轮系的某个环节加装一个差动轮系机构，人为地为齿轮传动增加或减少一个Δn的补偿量。这种表头的补偿机构目前有两种基本形式，一是更换齿轮方式，二是一个塔轮轮系机构。经过多年的应用，国内外生产厂家和用户普遍认为它至少有以下几个不足之处：（1）流量计正常工作时，其轴必须带动一整套齿轮传动系统与机械计数器，不仅结构复杂，而且易磨损和出现齿轮打滑、掉齿；在小流量段因负荷重而影响整机精确度。（2）更换齿轮时必须停机更换，影响连续稳定生产节奏。（3）容差的补偿有较大的局限性是其主要缺陷。如前期所述，其补偿量Δn是对每个流量点同时增（减）的，这就是说它只能使原有的特性曲线在误差的方向上上下平移，即只能消除固有偏差，而不能提高原有曲线符合精确度要求线性范围以外流量点的精确度，这种方式称为“硬补偿”。3.智能化表头的工作原理智能化表头的研制、设计原理充分借鉴和利用有关的智能化技术在自动化仪表领域得到的各种成果，制成具有智能功能并适合于容积式流量计得以实现高精度容差补偿要求的新型表头。智能化表头是将本体轴的转数先经脉冲发讯器转换成方波电脉冲信号，可以从几十Hz至数百Hz，用流量标准计量装置对流量计分6—12个点进行标定，依照N/V=K，可分别得到对应流量点的K1、K2……K12。若将N、V分别除以标定的时间（s）则可得到：f/Q=K式中：N为标定流量点标准装置累积脉冲数；V为标定流量点标准装置对应于N的标准容积值；f为标定流量点标准装置显示的频率值；Q为标定流量点标准装置的瞬时流量；K为标定流量点流量计的仪表系数。4.智能化表头的软硬件特点（1）适合流量计全口径系列的优质电脉冲发讯器；（2）各个相关参数的输入、修改、存储等程序；（3）对流量计标定曲线的分段修正技术。智能显示仪之所以能提高流量计的测量精确度和扩大量程，是因为它不仅可以模拟流量传感器本身的特性曲线，而且可用实时计算值再复现出这一曲线并显示流量。而表头设计的软件将按下列的补偿公式通过实时计算再现（或重合于）该曲线，这既扩大量程又提高了精确度。上海康汇实业发展有限公司的U--HOW高精度油耗传感器为国内唯一取得国家计量/防爆认证的发明专利产品,已在油田企业广泛应用.油田车队油耗管理信息化,智能化已经成为不可逆转的大趋势,并与油田通信部门的数字化平台实现对接,在线监控,依靠高精度油路传感器,精准计量发动机等动力设备的真实油料消耗值,为油田运输企业的节能降耗提供基础计量数据,是数字化油田的重要一环.5.结论(1)智能化表头实现高精确度和款流量范围的容差补偿，其原理在于它是利用精确标定结果得出的每个流量点的高精确度仪表系数进行实时计算流量值，再现了仪表实际特性，由此原理再进一步提高精确度或扩大量程还有潜力，关键在于流量要有非常好的重复性和设计可完成复杂、可靠编程；(2)所有参数的设置、修改、存储等均可按实际工况条件在现场进行，且无需停机，非常方便、加之设置密码可确保安全，同时使容积式流量计有了现场瞬时流量显示，更为直观、便捷了解和控制状况提供了条件和依据。(3)智能化表头的体积只有机械式表头的1/2—1/4，重量减轻50%以上，更符合小型化、轻量化的发展方向。(4)智能化表头还有很大的发展余地，例如：增加分段可进一步提高测量精确度；可实现4—20mA电流输出；可增加现场总线功能，方便进入网络系统；拓宽无线收发功能，若增加和实现温度压力补偿比机械式表头方便等等。由此可见智能化表头比机械式表头更具有优越性，是容积式流量计的一个必然发展方向。