1、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
2、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
3、一定时, 由于被测流体的密度 是温度、压力的函数, 即=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 ，因此质量流量 q m= q v = K sqrt(p )=k sqrt(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
4、计算:t=t0 1-u(t -t0) 式中: t为实际温度下的液体密度; t0 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
5、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,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cwc282 测量范围 060kpa 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50150 压力传感器:YBT型压力变送器 测量范围010Mpa,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！,
