熱量表的流量自動(dòng)標定系統的設計

　　系統設計

　　整個(gè)標定系統是一個(gè)閉環(huán)測試系統，標定用的流體可以循環(huán)利用以節約成本。如圖1所示，系統由計算機、以MSP430F149為主控芯片的控制單元、電子秤、流量調節閥、恒溫水箱、穩壓罐、儲水罐、電磁閥、水泵等組成。待標定的熱量表串聯(lián)在同一直管路中，通過(guò)光電收發(fā)接口與控制單元進(jìn)行數據交換，實(shí)現批量熱量表的自動(dòng)檢測與修正系數的自動(dòng)寫(xiě)入?？沙炭氐牧髁空{節閥用于流量的自動(dòng)控制。電子秤與儲水罐用于稱(chēng)量計算標準流量，恒溫水箱、水泵及穩壓罐用于提供標定用的流體。為貼近熱量表的現場(chǎng)工作條件，恒溫水槽控制標定用的流體溫度在50℃左右，同時(shí)，為管道增加了相應保溫措施以減少循環(huán)管道的散熱。

　　熱量表的流量標定過(guò)程由上位機通過(guò)控制單元全程自動(dòng)控制。由于管道內的氣泡會(huì )對流量計量帶來(lái)誤差，測試開(kāi)始時(shí)由控制單元啟動(dòng)電磁閥開(kāi)始排氣過(guò)程。排氣結束后，開(kāi)始流量標定。對每個(gè)流量點(diǎn)，等待電子秤讀數穩定后由控制單元從電子秤自動(dòng)讀取數據，從而換算得到流量Q0。同時(shí)控制單元采集熱量表的數據Q1，由此計算出每塊熱量表在該流量點(diǎn)的修正系數C=Q0/Q1。對由中華人民共和國國家計量檢定規程規定的5個(gè)流量點(diǎn)依次測試，完成一輪標定。整個(gè)標定過(guò)程完成后，控制單元將修正系數自動(dòng)寫(xiě)入到相應熱量表中，并將數據上傳至上位機，由上位機判斷熱量表合格與否。

　　該標定系統的標準流量是由電子秤稱(chēng)重來(lái)確定的，因此電子秤量程范圍既要滿(mǎn)足最小流量時(shí)的稱(chēng)量又要滿(mǎn)足最大流量時(shí)的稱(chēng)量，其測量精度直接影響到熱量表的精度。因為是循環(huán)系統，容器體積為最大流量點(diǎn)所需要流體體積的2倍，恒溫水箱體積是最大流量點(diǎn)所需要流體體積的3倍即可滿(mǎn)足要求。為保證流經(jīng)熱量表的流體流態(tài)穩定，待檢定的熱量表上游段的直管段應滿(mǎn)足5倍管徑以上，下游段的直管段應滿(mǎn)足3倍管徑以上。串聯(lián)熱量表個(gè)數不宜過(guò)多，太多不但占地面積大，而且會(huì )使整個(gè)循環(huán)管路中壓差過(guò)大影響標定結果，本系統中最多串聯(lián)12塊熱量表。水泵運行過(guò)程中循環(huán)管道流體常有脈動(dòng)現象，這將對熱量表的流量計量引入誤差，系統設計時(shí)在水泵的后端加裝穩壓罐避免脈動(dòng)沖擊。此外，循環(huán)管路設計時(shí)配置一段透明管道便于操作者觀(guān)察流體是否有氣泡，若排氣過(guò)程中觀(guān)察到已無(wú)氣泡，可人工提前停止排氣;若標定過(guò)程中發(fā)現有氣泡現象，可以通過(guò)停止按鈕結束本次測試重新進(jìn)行標定。對熱量表流量的自動(dòng)標定過(guò)程由控制單元和上位機軟件配合完成。