一种微机流量演算仪 本发明涉及流量、质量流量的测量,主要用来测量连续通过仪表的流体的流量或质量流量。
水、油、蒸汽和天然气等流体的流量是供需双方计价的根据,因此人们迫切要求准确计量,可是流体的流量又不是可直接感受测得的物理量,而是将传感器受到的力、压力、差压、速度和温度等物理量经过变换和计算而得的,现在常见的各种智能流量仪都用单片机和传感器构成,以微机控制和计算而测得流量。问题是计算所用的参数与流体的状态及传感器的类型、构造和材料有关,因此这些仪器必须针对各用户的工况和所选用的传感器进行设计,用户在订货时必须把工况讲清楚,当工况有所变化时必须修正,当变化范围稍大时就修正不准,有的仪器针对某一工况设计使用,不允许工况有较大变化,实际上工况随时都在变化,因而这种仪器很难测准或校准。必须设定的参数甚至还需在工况下测量、查资料和计算才能得到,使用这些仪器较为麻烦。
本发明的目的是公开一种操作简便而且在多种工况下(广阔的温度、压力范围内)都能准确测量计算出流体流量的仪表。技术方案为:
一种微机流量演算仪,包括微机硬件和软件,其特征在于软件中除主程序和多个子程序外还有一个寄存在(单片机)片外ROM中载有多种气体在不同状态的参数——密度、动力粘度、等熵指数和其它必备参数地数据库。
流量演算仪的硬件是单片机及其外设,如图1所示:单片机的数据口通过键显示接口接至LED显示及矩阵按键;I/O口接多路模拟开关并通过驱动电路接到打印机接口,发光管、扬声器和打印机电源继电器,多路模拟开关接计数器、频率信号传感器,又通过数模转换、多路模拟开关接到模拟信号传感器;地址口接计数器及键显示接口。当该仪器作为集中控制网的一个点时,其通讯口接到上位机。
其软件有图2所示的主程序、各个解释子程序、计算子程序和数据库。
使用本发明产品时,首先用键盘键入表征第几路管线、流体名称、节流件型式(传感器)、信号种类及量程的代号以及流量上限、差压上限及与传感器的结构和材质相关的数据及开机时间、打印间隔时间等。开始运行后根据键入量选通某路信号,使其经数模转换(或直接)送至计数器被单片机读取。经解释程序进行时间控制及电压、波动的处理(考虑对采样量的影响),然后计算(包括询访数据库)出依赖于温度、压力的系数,然后计算出瞬时流量及累积流量,按要求显示、打印,必要时报警。
由于本发明具有较大温度、压力范围内的多种气体的参数,子程序中又有多种传感器所适应的公式,因此可使用各种传感器只要在数据库复盖的范围内都能准确的测算出流体的流量。因为在这一范围内都可认为是设计工况,而无需进行实际工况和设计工况差异的校正,避免了因校正而引入的误差。订货时不需用户向供方提出,待测流体种类,工作状况,传感器的种类型号等,使用时也不必在现场测量后再查表向仪器输入参数,在安装时只需输入一些表征流体种类,使用传感器种类和材质,流量范围,温压范围,传感量程等代号,至多再输入一点液体的个别参数就可以了,购置和使用都很方便,测量很准确。
下文将通过实施例并参照附图更详细地加以说明。
图面说明:
图1是本发明的硬件框图;
图2是本发明的软件框图。
实施例是一种可以同时测量1-4种液体、气体或水蒸汽的质量流量、体积流量和标准状态体积流量的智能仪表。其硬件如上文所述,图1所示;其数据库为压缩数据库,为了满足测量液体、气体,特别是天然气和水蒸汽的需要,必须存入不同状态下的大量参数,如对水蒸汽引用ASME(蒸汽表)而气体性质取自部标SYL04-83(天然气流量的标准孔板计量方法)这些国际测量界公认的权威数据,在实用范围内就需要存十万余条数据,单片机无法完成,必须对这些数据大量压缩,以便寄存,压缩的办法是根据表载数据的曲线趋势选取一些特殊点,使这些相邻的点之间的线性内插值与原表载值的误差小于万分之五。用这样方法取得的饱和水蒸汽、过热水蒸汽天然气的参数以及30种气体和天然气的参数、节流元件材质参数一千四百余条寄存于片外ROM中构成本实施例的数据库;前文所述图2所示的软件中瞬时流量计算程序含有适用于差压式流量计的实用公式Q=KCEΣd2ΔP,]]>适应于靶式流量计的实用公式q=KD2-d2dF]]>以及适应于A类速度式流量计的体积流量qv=f1/k公式的计算程序,并含有湿饱和水蒸汽的干度校正公式,对于差压式(qm)s=qm[X+1.26(1-X)pl/ps]-1]]>,对于A类速度式(qm)a=qx·pxpx=plx1.53+(1-x1.53)pl/ps]]>的计算程序以及湿气体流量换算为干气体流量的换算系数的公式Fps=1-ΦPsPl]]>的计算程序。软件中与温度压力有关系数的计算程序包括计算上述公式中出现的各个系数的计算公式。式中所用符号都是该专业科技文献中贯用的符号。