水流量标准装置的设计与实现

摘要

流量标准装置是流量单位量值统一与传递的标准，同时也被广泛用作流量仪表的实验装置，它的研究和应用是流量计量和测试技术发展的重要环节。对于流量计制造企业，有大量仪表检定工作和新产品研制过程中的实验工作，不仅要求流量标准装置有足够的准确度和可靠性，还希望能有比较高的检定效率。本论文针对工业应用场合的特点，研究并设计了一套组合式水流量标准装置。该装置具有检定效率高、成本低和自动化程度高的特点，可以实现各种速度式流量计的检定与实验研究。 目前国内外广泛采取的水塔式标准装置存在不可避免的节流损失，从而造成能源浪费。针对这一问题，本文提出基于变频调速和稳压容器结合的稳压方式，通过对采用变频调速技术的流量调节系统的性能和误差来源的分析，计算出系统的控制参数和稳压容器的设计参数。在此基础上完成了系统的硬件和软件部分设计，包括：硬件选型与实现、现场布线、上位机监控等。系统采用了模糊PID控制算法，满足了标定控制系统高效、参数多变等的要求。上位机采用西门子WinCC6.0对系统监控，界面友好、完善。 实验证明：本文提出的变频调速和稳压容器结合的稳压方式实现了组合式流量标定系统的预定要求，从标准流量检定装置的扩展不确定度的评定结果可以看出，该方式完全可以代替水塔法稳压。从经济上和技术上都可以体现出该鉴定方法的优越性，具有广泛的应用前景。本系统最终得到了辽宁省技术监督局的认证，为权威专家和部门认可。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1流量标定的意义

1.2流量检定系统的国内外研究现状

1.3本文的主要研究工作

1.4本文创新点

1.5本文组织结构

第二章流量计标定方法分析

2.1检定系统的检测要求

2.1.1被检定仪表类型与辅助控制功能

2.1.2系统软件要求

2.1.3标准装置检定条件要求

2.2检定系统的组成和工作原理

2.2.1检定系统的组成

2.2.2检定系统的工作原理

2.3标定系统方案设计

2.3.1检定系统的检定对象

2.3.2检定系统方案选择

2.3.3影响检定精度的因素

2.4流量仪表精度传递的准确度分析

2.5本章小结

第三章流量标准装置的设计

3.1换向器原理与同步性的实现

3.1.1换向器的原理

3.1.2同步性的实现

3.2变频调速技术在标准装置中的应用

3.2.1变频调速原理

3.2.2流量变频调节原理

3.2.3采用变频调速的方法调节流量

3.2.4变频器组合方案的确定

3.3稳压装置的设计和稳定度的计算

3.3.1稳压装置的设计目的

3.3.2稳压装置设计的理论依据

3.3.3流量稳定度的计算

3.4装置电气部分设计

3.4.1可编程控制器

3.4.2 PROFIBUS工业通讯网络

3.4.3电子设备数据文件(GSD)

3.4.4系统PROFIBUS网络

3.4.5电控柜和控制台的设计

3.5上位机监控程序的实现

3.5.1 WinCC简介

3.5.2 WinCC与S7-300之间通讯的实现

3.5.3标准装置监控系统总体分析

3.5.4监视和控制画面

第四章稳压系统模糊PID控制器的设计

4.1经典PID控制

4.1.1经典PID控制器模型

4.1.2数字PID控制算法

4.1.3数字PID在标定控制系统的应用

4.2模糊控制器的设计

4.3模糊PID控制器

4.4稳压模糊PID控制器的设计

4.4.1稳压模糊PID控制器的模糊化

4.4.2模糊PID液位控制器的控制规则的设计

4.4.3模糊PID控制器的SIMULINK仿真

4.4.4模糊PID在系统中的实现

4.4.5现场运行结果分析

第五章装置性能评估及试验数据结果分析

5.1装置性能评估结果

第六章结论

参考文献

致谢