基于虚拟仪器的质量流量测量吴敬明

基于虚拟仪器的质量流量测量姓名：吴敬明背景：针对质量流量参数测量困难,精度低的现状,开发了基于虚拟仪器技术适用于圆形管道的新型质量流量计。这种质量流量计结构简单、精度高,有测量、显示和数据处理等多种功能,并可以数字和图形的方式给出测量结果,具有较好的应用前景。质量流量是工业生产过程中的一个重要参数。现在常用测量方法可分为两大类:直接式和推导式。直接式质量流量计结构比较复杂,在使用中受到很大限制;推导式可分为密度补偿式和温度、压力补偿式。•其中,温度、压力补偿式质量流量计应用较多,不过在仪表结构上需加入乘法器、除法器开方器等运算部件,使仪表结构变得复杂,测量精度会有所下降。由于在流体温度、压力变化的场合或要求精确测量时,一般都要求采用质量流量来表示流量大小。•虚拟仪器是计算机技术在仪器仪表领域的应用所形成的一种新型的、富有生命力的仪表种类,它是计算机资源、仪器测/控硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面的软件之间的有效结合。虚拟仪器最大的特点是用户可以设计自己的仪器,体现了“软件即仪器”的概念。•工业上常用的质量流量计一般为间接式,由于连续测量温度、压力比直接使用密度计连续测量密度容易且准确;因此,目前工业上多采用温度、压力补偿式质量流量计来测量质量流量。测量原理•测量流体的体积流量,以及流体的状态参数—温度和压力。当被测流体种类一定时,由于被测流体的密度ρ是温度、压力的函数,即ρ=f(p,t)可以通过查取密度表或根据经验公式计算出流体的密度ρ，因此质量流量•qm=ρqv=Ksqrt(△pρ)=ksqrt(△pf(p,t)),K为常数。密度温度、压力补偿式质量流量计适用的流体多为单相流,即气体、液体和过热蒸汽。在线测量时,当测得流体状态参数(温度、压力)后,可通过查取流体密度表得到密度,常用的方法是利用经验公式计算得到密度的大小。密度的精度直接关系到流量计的准确度,故要求经验公式必须具有一定的精度对于液体,一般工业条件下认为液体是不可压缩流体,它的密度受温度影响相对较大,可用如下公式计算:ρt=ρt0{1-u(t-t0)}式中:ρt为实际温度下的液体密度;ρt0为参考温度下t0的液体密度;u为液体的体膨胀系数。体积流量测量•1体积流量的测量有许多成熟的技术,其中又以节流式流量测方法在火电厂中应用最为广泛,通过它可以测量得到流体的体积流量。对于火电厂中广泛使用的节流式体积流量测量方法,测量原理主要是测量节流件两边的差压,再由流量公式和测量系统的状态参数迭代计算出体积流量,然后在差压计上以流量值刻度形成体积流量计•2所以,基于虚拟仪器技术的质量流量计,对使用节流式方法测量体积流量的,并不需要安装专门的体积流量计。它只需要测得节流件两边的差压△p,就可以通过测量软件直接计算出体积流量,再由流体的密度进而得到质量流量的大小。如此既可以节省测量仪表,使测量系统的结构得到简化,又使测量的精度和稳定性也较原来系统有所提高,且使整个测量过程实现自动测量;测量原理•由以上公式可以看出,当测量到流体的状态参数(温度、压力)后,便可通过上式计算出流体的密度,再由体积流量计得到的体积流量,最终算出质量流量。测量原理示意图•差压温度压力迭代运算经验公式或查表质量流量温度传感器压力传感器差压传感器信号调理输出数据采集流程示意流体具体件及参数测量介质:水管道内径50mm，材料有机玻璃测量管上下游直管段满足标准节流装置规定的最小直管段长度要求差压流量计:节流件材料青铜节流件孔径30mm流量计型号cwc—282测量范围0—60kpa介质温度17介质表压力4.9Mpa差压信号由差压式流量计的模拟通道直接输出温度传感器:wzc铜电阻温度计测量范围—50~150压力传感器:YBT型压力变送器测量范围0~10Mpa虚拟面板•质量流量累计流量测点选择温度压力流量报警时间流量流体名称谢谢！