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精信測器

 

5.3提高流量批量控制計量精確度問題

在流量批量控制系統中,計量精確度是重要的控制目標。這里所說的計量精確度就是每批實際發料總量同預期總量的一致程度。影響計量精確度的因素除了執行器動作滯后外,主要的還有流量測量誤差,包括流量測量儀表的非線性誤差,流體溫度變化、組分變化等所引起的誤差。下面詳細介紹其原理和解決方法。

5.3.1執行器動作滯后引起的誤差及其補償

從上面的動作過程可知,執行器動作滯后必然引起控制計量誤差,誤差值約為滯后時間 與瞬時流量qv的乘積 ,其中滯后時間為從CPU發出關閥指令到切斷閥關死之間全部時間,即包括繼電器的動作滯后和切斷閥的動作滯后,其性質屬純滯后。具體滯后時間主要取決于閥門的型號及口徑,小口徑電磁閥的滯后時間約為數十毫秒,口徑越大,滯后時間越長。

動作滯后引起的誤差可從控制器的累積值顯示中準確地讀出。糾正這一誤差最簡單的方法是在控制器“提前量”窗口設置一個提前量Qf,即在Q=Qs-Qf時,CPU就發出指令,關閉切斷閥。

 5.3.2表前壓力變化對定量精確度的影響

   在流量定量控制系統中,流量計前的流體壓力經常發生變化,壓力變化主要是儲罐中液位高度變化所引起的。滿罐時,儲罐中的液位可能有10m高度,罐中料液即將發完時,可能只剩1m高度,由此引起的流量計前的壓力變化十分顯著,壓力變化引起發料時流量變化。

   發料時流量變化對定量控制精確度帶來兩個影響。

   (1)瞬時流量不同,要求相應改變提前量  從5.4.1可知,執行器動作滯后引起的誤差為 ,合理的提前量Qf應與此誤差值相等,即

                                                           (5.1)

式中  Qf——關閉提前量,L;

* ——純滯后時間,s;

qv——瞬時流量,L/s。

因此,提前量設置為一個常數是不合理的,它應與qv成正比。但是,在實際操作中經常修改提前量又是一件很麻煩的事,如果我們舍棄提前量這個概念,而采用提前時間這個方法,就可以完全不受表前壓力的影響了。這個方法是簡單的,但提前管斷閥的時間間隔 需在實際的裝置上具體測定,測定方法如下。

先在控制器的對應窗口設定一個數值很小的“本次發料量”,而“提前時間”設定為0。定量控制系統“啟動”后,正常發料,讀出瞬時流量,當本次發料結束后,總是會發現實發量比設定值多一些,則可按式(5.2)計算滯后時間。

                                                (5.2)

式中      ——滯后時間,s;

          Qe——最終實際發料量,L;

          qv—— 瞬時流量,L/s。

反復測定數次,得到滯后時間平均值 ,置入儀表,就可長時期使用。

(2)不同流量時流量傳感器流量系數不同    表前壓力變化引起流量變化對定量控制精確度的影響的另一個原因是流量傳感器的非線性,即流量系數的變化。

在經流量定量控制系數發出的料液屬貿易實物時,往往此料液要連同裝載運輸工具一同稱重,作為貿易結算依據。以不同的瞬時流量值所發的料裝的車,往往會出現千分之幾的差異,這主要是流量傳感器非線性所引起的。例如0.2級渦輪流量傳感器的各點流量系數允許偏離平均流量系數±0.2%,而0.5級傳感器則允許偏離±0.5%。第3章中的表3.11所示為一臺DN40渦輪流量傳感器試驗報告中的各個試驗點流量系數,以及與平均流量系數相比較的相對誤差。

顯然,在以8.84m3/h瞬時流量發料時,偏高0.38%屬必然之事,而若以4.55m3/h瞬時流量發料時,偏低0.08%也屬理所當然。

對流量傳感器的非線性進行恰到好處的校正,最簡單的方法是將該傳感器的標定數據制作成校正折線,然后寫到智能流量定量控制器中。儀表運行后,用查表和線性內插相結合的方法得到流量系數校正系數,進而精確地計算瞬時流量,從而完成對傳感器非線性的校正。CPU求取流量系數校正系數的程序框圖如第3章的圖3.52所示。

流量傳感器的非線性經校正后,從簡單的邏輯關系分析,似乎傳感器的誤差就不存在了,其實不然,因為流量傳感器除了非線性誤差之外,還有重復性誤差、時間漂移等,但是經過上述校正后,精確度等級可以提高一檔是肯定的。

 

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