临界流文丘里喷嘴气体流量计检定系统

临界流文丘里喷嘴气体流量计检定系统基于负压法方式进行设计，最大工况流量不小于6500m3/h，满足DN300及以下10种尺寸规格流量计检定。该系统的控制系统以工控机为核心，PLC模块采集温度、压力、湿度等参数，实现阀门、真空泵等设备的控制。该系统具备流量计的自动标定、数据存储等功能。

1、系统结构

该系统主要由检测管道、滞止容器、音速喷嘴组、开关阀组、背压容器、动力系统、被检流量计检定台位、测控系统等组成。流量计检定系统如图1所示。

（1）系统检测管道采用DN50、DN80、DN100、DN150、DN200、DN250、DN300 共7种规格，检测管道长度按照前20D后10D设计。在音速喷嘴入口处安装过滤网防止大颗粒物质进入污染喷嘴，安装喇叭形装置用于降低入口处噪声。7个检测台位配备相应规格的气动夹表器，实现仪表的快速自动装夹。DN50检测台位兼容DN25、DN32、DN40规格的测试需求。

（2）滞止容器采用大、小罐体组合模式设计，中间采用阀门联通，当检测小管径仪表的小流量点时，系统将阀门关闭，介质流经小滞止容器并通过罐体上的小音速喷嘴组对被检表小流量点进行检定，通过减小滞止容器管容，提高被检流量计在小流量检定时的稳定性，缩短稳定时间并提高计量精度。当检测小管径仪表的大流量点时，系统将中间阀门打开，介质流经大滞止容器并通过罐体上的大音速喷嘴组对被检表大流量点进行检定。

（3）每只临界流文丘里喷嘴均配气动阀门用于选择，系统依据设定的流量值自动选择打开相应的阀门。

（4）动力系统包括气环式真空泵、开关阀门组、真空缓冲罐、连接管路等。根据系统装置最大流量为6500m3/h的要求，系统选用3台气环式真空泵。

2、测控系统

为了满足气体流量检定系统的各项要求，系统以工控机为核心，PLC控制器和双计时计数模块作为信号采集、控制终端。上位机平台通过西门子S7-300 PLC进行各种数据采集、自动切换、控制相应执行机构以及完成数据处理、文件管理、数据记录打印等功能，能够可靠地实现远程操控，实现主流流量仪表、变送器数据的自动采集，并输出多路控制信号自动控制流量满足检定要求，也兼有数据处理和管理功能。

系统采用高性能的A/D转换芯片，可以准确测量各测压、测温点的实时数据，保证装置的准确度；在检测过程中，实时自动采集大气压力和温、湿度数据；被检表信号采集器可以采集各种流量仪表、变送器输出的4~20mA信号、高低频脉冲信号、光电采样器信号、图像等信号；开关阀控制所有开关阀门的电源也是由控制系统本身提供，对开关阀门的控制既可以通过点击屏幕上的图形和按钮，也可以根据系统的流程自动开启，在自动检定状态下，系统可根据流量大小自动选择喷嘴组合并开闭阀门。

3、上位机功能

上位机软件采用C#开发编写，通过软件平台对检定参数进行设定以及数据管理，具有自动检定和人工检定功能，检定方案可由用户增删或修改，具有开放性。在检定开始后，系统可自动完成整个过程中对装置的控制（包括流量点的切换、泵组及阀门的开闭等），快速精准地采集和处理环境、装置、被检表等设备的数据，分析得出检定结果并将检定信息存储、打印。

在检定过程中，首先打开气环真空泵，设定检定方式和参数后开始检定。检定工作开始后，系统获取实验室室温和环境相对湿度，每间隔0.5s读取一次被检表处压力、温度和滞止容器的压力、温度以及背压容器的压力。显示界面实时刷新显示内容，便于实时掌握检定信息和可能的异常状态。系统获取被检表的数据后进行处理，并计算出被检表的系数和重复性。系统依据设置的最大允许误差，自动判定被检流量计是否合格，并结合相应的操作，依照规定的表格形式自动生成流量计检定记录单，过程数据和鉴定结果存储于数据库中，便于数据管理、查询、调用。

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