液體流量計(jì)檢定系統(tǒng)的自動(dòng)化是將工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)檢測(cè)、信息處理、分析判斷、操縱控制的理念及方法引入流量計(jì)檢定行業(yè)中，從而大限度地解放人力資源、節(jié)約管理成本、規(guī)范檢定工作。
一、檢定系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)
實(shí)現(xiàn)檢定系統(tǒng)的自動(dòng)化需要解決以下問(wèn)題
：（1）泵組及變頻器的調(diào)節(jié)；（2）閥門(mén)組的調(diào)節(jié)；（3）過(guò)程數(shù)據(jù)的處理及分配；（4）參數(shù)的學(xué)習(xí)、分析及整合；（5）檢定流程的自動(dòng)化控制及調(diào)整；（6）數(shù)學(xué)模型的建立；（7）突發(fā)狀況的預(yù)判及處理。
　　前4項(xiàng)用于系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整檢定中的流量點(diǎn)并判斷調(diào)整后的流量是否適于檢定工作，此項(xiàng)是整個(gè)自動(dòng)化檢定中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，后面將逐一解釋?zhuān)��?）、（6）項(xiàng)用于完成預(yù)定的檢定過(guò)程，后一項(xiàng)用于保障檢定設(shè)備的安全。
1.泵組及變頻器的預(yù)設(shè)
　　 我們所選取的設(shè)備為一拖多模式，即一臺(tái)變頻器拖動(dòng)若干臺(tái)泵。這種模式下需要系統(tǒng)能夠根據(jù)所預(yù)設(shè)的流量點(diǎn)，自動(dòng)確定需要的泵組合及各泵的工作狀態(tài).實(shí)現(xiàn)這一預(yù)期需要4個(gè)前提，即泵的流量特性、泵組合的確定、變頻的動(dòng)態(tài)調(diào)整，以及泵組實(shí)際流量特性修正。
　　根據(jù)每臺(tái)泵的H—Q曲線(xiàn)可知其在系統(tǒng)中的大出水量，如圖1所示，以此作為依據(jù)使用排列組合方式確定所需流量點(diǎn)的泵組合方式，此時(shí)將得到一個(gè)初步的泵組合。根據(jù)泵組大出水量、單臺(tái)泵大出水量、設(shè)定流量的差值關(guān)系確定需要變頻調(diào)節(jié)的泵，同時(shí)由于變頻輸出與泵轉(zhuǎn)速之間為線(xiàn)性對(duì)應(yīng)，確定變頻輸出的數(shù)值。至此，為流量點(diǎn)的調(diào)節(jié)制定了初步泵組控制方案。
　　值得注意的是,泵組的實(shí)際出水量與其理論值之間存在差異，所以應(yīng)將這種差異代入其流量特性的修正中，實(shí)際操作時(shí)應(yīng)根據(jù)其實(shí)際特性調(diào)整泵組初步控制。

2.閥門(mén)組的調(diào)節(jié)
　　流量調(diào)節(jié)中另外的重要一節(jié)是對(duì)調(diào)節(jié)閥組的調(diào)節(jié)，即通過(guò)對(duì)管道特性的改變實(shí)現(xiàn)流量改變的目的。為實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥全程范圍內(nèi)的平穩(wěn)和可調(diào)性，選擇等百分比調(diào)節(jié)閥。圖2為等百分比調(diào)節(jié)閥的理想特性曲線(xiàn)，即兩端壓差不變的情況下的特性曲線(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中并不存在理想情況，所以需要對(duì)此曲線(xiàn)作出修正，但其總體走向不變。

　　實(shí)際應(yīng)用中為節(jié)省成本多使用標(biāo)準(zhǔn)表組（如實(shí)驗(yàn)對(duì)象），每臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)表后安裝獨(dú)立調(diào)節(jié)閥用于流量調(diào)節(jié)，由此形成應(yīng)用中的調(diào)節(jié)閥組調(diào)節(jié)。在多調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)中，每臺(tái)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的改變都會(huì)引起上下游壓力及各管線(xiàn)流量的變化，各管線(xiàn)流量的分配理論上與其管徑成正比，但由于不同口徑調(diào)節(jié)閥及管線(xiàn)鋪設(shè)所產(chǎn)生的局部壓力損失不同，各管線(xiàn)實(shí)際流量分配與理論值存在出入，需要在調(diào)節(jié)閥開(kāi)度算法內(nèi)調(diào)整這種差異。
3.過(guò)程數(shù)據(jù)的處理及分配
（1）調(diào)節(jié)參數(shù)的分配及調(diào)整
　　單一的泵組或調(diào)節(jié)閥組的調(diào)節(jié)并不能快速、正確地達(dá)到預(yù)設(shè)流量，需要合理分配兩項(xiàng)調(diào)節(jié)的權(quán)重，進(jìn)行組合調(diào)節(jié)。系統(tǒng)將實(shí)際流量與設(shè)定流量的偏差范圍分為3級(jí)，其范圍依次縮小，各范圍隨系統(tǒng)運(yùn)行狀況自動(dòng)調(diào)整，其初值建議取10%、5%、1%。
　　這一過(guò)程中，調(diào)節(jié)閥、泵的選擇和調(diào)整遵循3個(gè)小原則，即設(shè)備增減數(shù)量小，設(shè)備調(diào)節(jié)量小，流量波動(dòng)小。
（2）流量穩(wěn)定性的判定
　　對(duì)大部分被檢表而言，實(shí)際流量與設(shè)定流量之間的偏差進(jìn)入5%范圍內(nèi)即可符合規(guī)程要求，系統(tǒng)將此范圍默認(rèn)為1%（可動(dòng)態(tài)調(diào)整），能夠更加貼近用戶(hù)的實(shí)際需求。流量進(jìn)入這一范圍（即第3級(jí)調(diào)整范圍）后，計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)所采集的流量點(diǎn)的方差，判斷其穩(wěn)定狀態(tài)。
（3）調(diào)節(jié)死區(qū)的處理
　　在實(shí)際流量的調(diào)節(jié)過(guò)程中存在一定數(shù)量的死區(qū)，這是由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)本身性能及檢定設(shè)備整體結(jié)構(gòu)所引起的不可控因素。正確應(yīng)對(duì)死區(qū)可以提高流量調(diào)整速度，同時(shí)避免邏輯判斷進(jìn)入死循環(huán)而導(dǎo)致程序崩潰。對(duì)于調(diào)節(jié)中的死區(qū)可通過(guò)調(diào)整控制權(quán)重和提高容錯(cuò)機(jī)制處理，在第一級(jí)流量范圍內(nèi)首選調(diào)整控制權(quán)重，后兩級(jí)尤其是第3級(jí)范圍內(nèi)應(yīng)以提高容錯(cuò)機(jī)制為主。
4.參數(shù)的學(xué)習(xí)、分析和整合
　　參數(shù)的自學(xué)習(xí)、自調(diào)整是基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制（ANNs）的一種控制方式，并行、容錯(cuò)、自我學(xué)習(xí)是其與傳統(tǒng)控制方法的主要區(qū)別，如圖3所示。系統(tǒng)只設(shè)置基本的控制總則，在基本規(guī)則的框架內(nèi)，系統(tǒng)通過(guò)在運(yùn)行中不斷地采集、分析過(guò)程數(shù)據(jù)和行為，對(duì)其初的控制參數(shù)進(jìn)行分類(lèi)、優(yōu)化。除必要算法和模型外，在流量調(diào)節(jié)中不使用固定算法，而是將采集、處理過(guò)的過(guò)程數(shù)據(jù)和設(shè)備行為作為獨(dú)立單元存儲(chǔ)。通過(guò)試運(yùn)行階段的磨合，積累大量的數(shù)據(jù)單元，在正式使用時(shí)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和行為的分析，選取佳的單元組合，同時(shí)記錄經(jīng)調(diào)整后的過(guò)程數(shù)據(jù)，選擇增加或更新數(shù)據(jù)、行為單元。在運(yùn)行一段時(shí)間后，控制系統(tǒng)與設(shè)備間將達(dá)到契合度，并且由于其關(guān)鍵參數(shù)一直處于持續(xù)的優(yōu)化調(diào)整中，所以其控制性能并不會(huì)因設(shè)備性能、狀態(tài)的改變而下降。同時(shí)由于系統(tǒng)采用可調(diào)整的容錯(cuò)機(jī)制，能夠有效避免由于設(shè)備性能所引起的控制死區(qū)、系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象。

5.檢定流程的自動(dòng)化控制和調(diào)整
　　除必要的儀表基本信息和系統(tǒng)不能夠直接采集的環(huán)境信息外，檢定過(guò)程所需涉及的過(guò)程參數(shù)、流程控制、數(shù)據(jù)處理、設(shè)備保護(hù)均應(yīng)作自動(dòng)化處理，使系統(tǒng)能夠在無(wú)人狀態(tài)下自動(dòng)完成。
　　針對(duì)具體的檢定需求，系統(tǒng)需根據(jù)用戶(hù)所選擇的檢定方法和被檢表種類(lèi)、精度、信號(hào)等自動(dòng)調(diào)整檢定方案和自動(dòng)檢定流程。以采用靜態(tài)質(zhì)量法的脈沖類(lèi)電磁流量計(jì)為例，其檢定流程如圖4所示。
　　檢定流程中所涉及的大部分功能都以模塊化方式設(shè)計(jì)，可以根據(jù)實(shí)際需求選擇是否開(kāi)啟，以增加系統(tǒng)的靈活度。比如在一般檢定中，為得到更好的檢定數(shù)據(jù)，可選擇剔除粗大誤差，或?qū)Ξa(chǎn)生粗大誤差的點(diǎn)重新檢定。但在整體裝置穩(wěn)定性評(píng)定時(shí)，需要連續(xù)10次測(cè)量數(shù)據(jù)，為反映設(shè)備真實(shí)性能，可不選擇剔除。

　　此外，檢定自動(dòng)化并非不允許人為操作，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上具備手/自動(dòng)兩種模式，手動(dòng)模式的存在有利于實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目的開(kāi)展。
6.測(cè)量模型的建立
　　作為流量計(jì)檢定領(lǐng)域的行業(yè)軟件，系統(tǒng)對(duì)被檢表的誤差、重復(fù)性、精度等數(shù)據(jù)的計(jì)算和判定都需要遵循現(xiàn)行國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程。其測(cè)量模型的建立應(yīng)嚴(yán)格遵循施行中的計(jì)量檢定規(guī)程，同時(shí)考慮到規(guī)程的不定期更新，更需預(yù)留更新接口。所以測(cè)量模型的建立應(yīng)以規(guī)程號(hào)為分類(lèi)依據(jù)獨(dú)立編寫(xiě)（雖然很多隸屬不同規(guī)程的流量計(jì)其計(jì)算模型是相同的）。
7.突發(fā)狀況的預(yù)判及處理
　　系統(tǒng)需要考慮在檢定過(guò)程中可能出現(xiàn)的突發(fā)情況，如采用靜態(tài)質(zhì)量法時(shí)的溢水、開(kāi)關(guān)閥門(mén)失靈等情況。對(duì)此需要實(shí)時(shí)處理過(guò)程中的數(shù)據(jù)，預(yù)判可能發(fā)生的危險(xiǎn)，并及時(shí)作出調(diào)整。對(duì)于來(lái)不及調(diào)整或已經(jīng)發(fā)生的突發(fā)狀況，需要啟動(dòng)緊急措施，避免或減少由此而產(chǎn)生的不良后果。
　　以質(zhì)量法時(shí)的防溢出為例，當(dāng)實(shí)際流量、設(shè)定檢定時(shí)間、稱(chēng)重罐允許容積配比不當(dāng)時(shí)（即Q×t＞V），將出現(xiàn)罐內(nèi)水溢出情況。為避免這一情況的發(fā)生，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視流量的瞬時(shí)波動(dòng)和一段時(shí)間內(nèi)的平均值，參考設(shè)定時(shí)間提前估算出檢定時(shí)間內(nèi)的總流量范圍，當(dāng)其風(fēng)險(xiǎn)比例超出允許范圍后，將根據(jù)具體情況選擇縮短時(shí)間，暫停檢定，調(diào)整流量等不同的應(yīng)對(duì)措施。預(yù)判應(yīng)對(duì)能夠消除絕大部分的危險(xiǎn)因素。如果由于外在原因預(yù)判失敗，將進(jìn)入緊急應(yīng)對(duì)模式，此時(shí)應(yīng)及時(shí)開(kāi)通旁路和泄水通路，消除或減少由此引起的不良后果。緊急應(yīng)對(duì)模式解決問(wèn)題后需要自動(dòng)回復(fù)正常狀態(tài)，同時(shí)將此次處理操作記錄在案。
二、結(jié)束語(yǔ)
　　液體流量計(jì)檢定系統(tǒng)的全自動(dòng)化能有效降低使用者的管理和人力成本，減少檢定工作中由于人為因素而增加的不確定因素，有利于檢定工作的高效、公正。但也應(yīng)注意到，全自動(dòng)系統(tǒng)對(duì)檢定設(shè)備的硬件要求相對(duì)較高，需要配備相應(yīng)的信號(hào)回饋機(jī)構(gòu)和較高性能的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)才能保證其高效穩(wěn)定的工作。在成本與性能之間如何平衡也是需要我們進(jìn)一步研究的問(wèn)題。

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