专利名称：机电一体化的无损流量测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生产过程自动控制的基本装置，具体地说，涉及一种机电一体化的无损流量测定装置，属于现代测试技术领域。
流量是基本的热工参数，是许多工业生产装置中主要的监测参数之一。许多科学研究项目、工艺过程和工程设计都要依靠对流体流量的测试来提供重要数据，在石油、化工、能源、建材、治金、机械等许多行业中都是如此。现在，不少流量测试仪表结构复杂、另件精密、价格昂贵，维护工作量大。相对比较，孔板差压流量计的结构稍为简单些，在多数工矿企业采用这种流量计来测定各种工业流程中的介质流量。
图1是其原理简图。图中1是管道，2是流孔板(通常为带中心孔的园盘)，3是差动压强变换器，4是介质中高压强区域，5是介质中低压强区域，箭头6表示介质流动方向，箭头7表示等于流体流量的输出电压或电阻值。由于这是在流体流动的途经中放置障碍物，造成流体压强在其前后发生变化，再用差动压强变换器进行测算而得出流体的流动速率或流量的。因此，这种流量计造成了不必要的能量耗损。而且，其他一些二次阻流测量仪表，如文氏流量计、喷嘴流量计和变截面流量计等都存在这种缺陷。
本发明的目的是提供一种根据常规的物理学原理，利用流体的物理特性而设计的机电一体化的无损流量测定装置装置。
本发明是包括有装置计算机，分布式就地工业控制界面“RTU”，装在生产流程装置中需要监测的各个不同部位的若干个压力传感器和温度传感器组成的数据采集单元群以及相应的传输连接装置等形成硬件结构装置设备和在系统计算机的内存中存储有能根据测定的压力和温度值来进行计算相应流量的实时数据处理的程序和数据所形成的软件两部分。
图2是本发明的硬件结构装置设备配置图。图中8是装置计算机，9是多个分布式就地工业控制界面“RTU”。10是数据采集单元群，其中P是压力传感器，T是温度传感器。11是传输电缆及连接装置。装置计算机通过串行通讯接口与工业控制介面(RTU)相连，工业控制界面(RTU)就近安置在被测装置的附近，数据采集单元群的各个成员则装在需要监测的各个位置上，并与就近的RTU相连。装置计算机8配置有控制键盘KEY和输出打印机PRT。
随着科学技术的发展，新技术革命将把人类社会从工业化社会推进到信息化社会，目前常规的各种机械和工业装置都将链入以微计算机为基础的信息系统中去。所以，今后重要的工业生产装置必须安装用于实时控制的计算机8和分布式的就地工业控制界面“RTU”9，这两种设备也都是市场上可以随意选购的标准化的通用商品。而在一般的工艺流程中的关键部位，都安装有监测压力和温度的测试仪表。对于本发明的硬件配置，则除在原有的敏感压力和温度两个变量状态的地方以外，还在工艺流程中需要监测流量特征的地方，也配置上敏感压力、温度等变量的传感器，并且将这些传感器全部改为如专利申请CN8910所述的机电一体化的数据采集单元－－利用半导体器件技术制造的集成化的传感器和与其相对应的输入模块两部分组成，传感器通过电缆和标准接插件与插入标准的工业控制界面“RTU”的输入模块连接，以便将敏感到的物理信号转换成工业控制计算机能够接收处理的输入信息。这些分布安装的多个传感器构成数据采集单元群10，其输入模块都就近安排插在邻近的一个分布式就地工业控制介面(RTU)9中的插槽里，组成装置控制计算机8的各个输入外围设备。上述这些形成装置的硬件设备配置。
由于流体介质的不同，其物理特性也有不同的差异。但对于同一个介质而言，它的各个物理状态变量之间都存在着一定的内在联系。例如，对于气体介质，表征气体平衡状态的三个参量压强P、气体所占的的体积V和温度T之间就存在着被称为气体的状态方程的关系式。一定质量气体的每一个平衡状态可以用一组(P、V、T)的量值来表示和确定。这样，在气体介质的流率是不变的条件下，只要知道其压强和温度两个状态变量的参数，就能测算出相应气体体积。而现代微计算机所具备的运算速度高和实时处理响应的功能为我们的发明创造提供了物质基础条件我们可以只要敏感测试压力和温度这两个状态变量，就可以测算出气体介质的流量来！同样，对于液体介质的流体，也能用类似的办法间接地无损耗地测算出其流量来。而这些测试和计算工作则由系统计算机内存中存储的能根据测定的压力和温度值来进行计算相应流量的实时数据处理的程序和数据来完成之。
在使用以前，首先应对整个装置进行标定。标定时，先在该流程中安装标准的流量计量仪表，在测试装置的全部流量复盖范围内，从最小到最大逐渐改变其流量，作动态测试。并将标准的各个参数值同时输入计算机存储。经过一个标定循环后，经计算机的数据处理和分析，就测得该流程的若干个特征参数，并将其存入装置的数据库中供以后测试转换时调用。这些特征参数经过一定的时间(一年或几年进行一次)还需定期校正和检验。实际运行时，计算机不断地对流程装置的各项参数进行实时采集和处理，上述数据采集单元群所敏感到的压力、温度等参数亦在采集和处理的范围内，再辅以流量特征参数构成流量计算模型，就可直接完成装置中的流量实时测定工作，根本不需要在装置的管道中间设置用于测试的障碍物，所以不会产生能量的损耗。
本发明充分运用当前以微电子技术和微型计算机为代表的信息产业的技术优势，采集单元机电一体化，没有附加的压力损耗，有利于节能省电，采集单元只承担敏感和传递基本物理参数，其他高级处理工作均由计算机完成，这样，使得硬件结构大大简化，可以省略专门的流量计量仪表并简化原来工艺流程中相应的测试流量的装置，使维护工作也显著减少。而微机的工作特点使得测试能够连续化、自动化，并且精度高、响应快、耗能少，和具有“人工智能”管理的特性。再者，本发明的硬件具有很强的通用性和兼容性，而软件则需针对每个特定的流程工艺而具体设计和标定。实际上硬件装置的装置计算机和RTU是已经配置好的，只需要补充若干测试数据采集单元就可以构成本发明的硬件组成了。
权利要求1.一种机电一体化的无损流量测定系统，其特征包括有系统计算机、分布式就地工业控制界面(RTU)、装在生产流程装置中需要监测的各个不同部位的若干个压力传感器和温度传感器组成的数据采集单元群以及相应的传输连接装置构成硬件设备系统；其中系统计算机通过串行通讯接口与工业控制界面(RTU)相连，工业控制界面(RTU)则就近安置在被测装置的附近。
2.如权利要求1所述的无损流量测定系统，其特征是系统计算机的内存中存储有在流程有关部位的压力和流量特征参数和能根据测定的压力与温度值来计算相应流量的实时数据处理的程序和数据。
专利摘要一种机电一体化的无损流量测定系统是由系统计算机、分布式就地工业控制界面“RTU”、数据采集单元群和传输连接装置等硬件和相应的实时数据处理的程序和数据所形成的软件两部分组成。可以省略专门的流量计量仪表并简化原来工艺流程中相应的流量测试装置，管道里也没有附加的压力损耗，节能省电，而且可以连续、自动地实时测试，精度高，响应快，具有“人工智能”特性，维护工作也显著减少。
文档编号G01F1/68GK2055929SQ89216730
公开日1990年4月11日 申请日期1989年9月20日 优先权日1989年9月20日
发明者石行 申请人:北京市西城新开通用试验厂