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5.3提高流量批量控制计量精确度问题

在流量批量控制系统中,计量精确度是重要的控制目标。这里所说的计量精确度就是每批实际发料总量同预期总量的一致程度。影响计量精确度的因素除了执行器动作滞后外,主要的还有流量测量误差,包括流量测量仪表的非线性误差,流体温度变化、组分变化等所引起的误差。下面详细介绍其原理和解决方法。

5.3.1执行器动作滞后引起的误差及其补偿

从上面的动作过程可知,执行器动作滞后必然引起控制计量误差,误差值约为滞后时间 与瞬时流量qv的乘积 ,其中滞后时间为从CPU发出关阀指令到切断阀关死之间全部时间,即包括继电器的动作滞后和切断阀的动作滞后,其性质属纯滞后。具体滞后时间主要取决于阀门的型号及口径,小口径电磁阀的滞后时间约为数十毫秒,口径越大,滞后时间越长。

动作滞后引起的误差可从控制器的累积值显示中准确地读出。纠正这一误差最简单的方法是在控制器“提前量”窗口设置一个提前量Qf,即在Q=Qs-Qf时,CPU就发出指令,关闭切断阀。

 5.3.2表前压力变化对定量精确度的影响

   在流量定量控制系统中,流量计前的流体压力经常发生变化,压力变化主要是储罐中液位高度变化所引起的。满罐时,储罐中的液位可能有10m高度,罐中料液即将发完时,可能只剩1m高度,由此引起的流量计前的压力变化十分显著,压力变化引起发料时流量变化。

   发料时流量变化对定量控制精确度带来两个影响。

   (1)瞬时流量不同,要求相应改变提前量  从5.4.1可知,执行器动作滞后引起的误差为 ,合理的提前量Qf应与此误差值相等,即

                                                           (5.1)

式中  Qf——关闭提前量,L;

* ——纯滞后时间,s;

qv——瞬时流量,L/s。

因此,提前量设置为一个常数是不合理的,它应与qv成正比。但是,在实际操作中经常修改提前量又是一件很麻烦的事,如果我们舍弃提前量这个概念,而采用提前时间这个方法,就可以完全不受表前压力的影响了。这个方法是简单的,但提前管断阀的时间间隔 需在实际的装置上具体测定,测定方法如下。

先在控制器的对应窗口设定一个数值很小的“本次发料量”,而“提前时间”设定为0。定量控制系统“启动”后,正常发料,读出瞬时流量,当本次发料结束后,总是会发现实发量比设定值多一些,则可按式(5.2)计算滞后时间。

                                                (5.2)

式中      ——滞后时间,s;

          Qe——最终实际发料量,L;

          qv—— 瞬时流量,L/s。

反复测定数次,得到滞后时间平均值 ,置入仪表,就可长时期使用。

(2)不同流量时流量传感器流量系数不同    表前压力变化引起流量变化对定量控制精确度的影响的另一个原因是流量传感器的非线性,即流量系数的变化。

在经流量定量控制系数发出的料液属贸易实物时,往往此料液要连同装载运输工具一同称重,作为贸易结算依据。以不同的瞬时流量值所发的料装的车,往往会出现千分之几的差异,这主要是流量传感器非线性所引起的。例如0.2级涡轮流量传感器的各点流量系数允许偏离平均流量系数±0.2%,而0.5级传感器则允许偏离±0.5%。第3章中的表3.11所示为一台DN40涡轮流量传感器试验报告中的各个试验点流量系数,以及与平均流量系数相比较的相对误差。

显然,在以8.84m3/h瞬时流量发料时,偏高0.38%属必然之事,而若以4.55m3/h瞬时流量发料时,偏低0.08%也属理所当然。

对流量传感器的非线性进行恰到好处的校正,最简单的方法是将该传感器的标定数据制作成校正折线,然后写到智能流量定量控制器中。仪表运行后,用查表和线性内插相结合的方法得到流量系数校正系数,进而精确地计算瞬时流量,从而完成对传感器非线性的校正。CPU求取流量系数校正系数的程序框图如第3章的图3.52所示。

流量传感器的非线性经校正后,从简单的逻辑关系分析,似乎传感器的误差就不存在了,其实不然,因为流量传感器除了非线性误差之外,还有重复性误差、时间漂移等,但是经过上述校正后,精确度等级可以提高一档是肯定的。

 

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