民用膜式燃?xì)獗頇z定裝置（鐘罩式）的自動(dòng)化升級(jí)改造

李程

摘 要：為保障民用膜式燃?xì)獗頊y(cè)量結(jié)果的可靠性、準(zhǔn)確性，根據(jù)《JJG577-2012膜式燃?xì)獗怼窓z定規(guī)程的要求，需要對(duì)民用燃?xì)獗磉M(jìn)行強(qiáng)制檢定。傳統(tǒng)的鐘罩式膜式燃?xì)獗頇z定裝置容易受到環(huán)境、人員、方法等因素影響造成誤差，從而影響測(cè)量結(jié)果。鐘罩式膜式燃?xì)獗頇z定裝置經(jīng)過自動(dòng)化升級(jí)改造，使用成熟的自動(dòng)控制技術(shù)，可以快速提高膜式燃?xì)獗淼臋z定效率和質(zhì)量。本文主要對(duì)檢定裝置的壓力補(bǔ)償、溫度自動(dòng)測(cè)量、圖像識(shí)別等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行升級(jí)改造。

關(guān)鍵詞：膜式燃?xì)獗?；鐘罩式檢定裝置；壓力補(bǔ)償；溫度測(cè)量

中圖分類號(hào)：TH814 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）24-0068-02

1 引言

當(dāng)前，計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)使用鐘罩式膜式燃?xì)獗頇z定裝置主要由鐘罩、氣源、U型管壓力計(jì)、酒精溫度計(jì)等設(shè)備組合而成。檢定工作基本由檢定人員手動(dòng)完成，檢定效率、檢定質(zhì)量難以得到控制。本文所述主要以原鐘罩式燃?xì)獗頇z定裝置為基礎(chǔ)，對(duì)溫度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、壓力補(bǔ)償系統(tǒng)、圖像識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，實(shí)現(xiàn)符合《JJG577-2012膜式燃?xì)獗怼窓z定規(guī)程要求的自動(dòng)化檢定裝置，從根本上解決膜式燃?xì)獗韽?qiáng)制檢定工作的效率和質(zhì)量問題，從而提升計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的技術(shù)水平。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

如圖1所示，該檢定裝置主要由標(biāo)準(zhǔn)裝置、壓縮氣源、溫度變送器、差壓變送器、圖像識(shí)別系統(tǒng)和PC機(jī)六個(gè)部分組成。

2.1 系統(tǒng)工作原理

鐘罩和固定的液槽形成一個(gè)容積可變的密封空腔。鐘罩下降過程中通過壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使其內(nèi)部氣體壓力不隨鐘罩浸入密封液的深度而變化。以鐘罩內(nèi)有效容積為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)鐘罩下降時(shí)，鐘罩內(nèi)氣體經(jīng)管道排往被檢燃?xì)獗?，以鐘罩?nèi)排出的氣體容量值與被檢燃?xì)獗淼睦塾?jì)流量值作比較，從而計(jì)算出被檢燃?xì)獗淼臏y(cè)量誤差。

2.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)及功能的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)升級(jí)后測(cè)量范圍為（0.016～6.0）m3/h，準(zhǔn)確度等級(jí)不低于0.5%。主要實(shí)現(xiàn)的功能有環(huán)境溫度、封液溫度、鐘罩出口氣體的溫度自動(dòng)檢測(cè)功能，被檢燃?xì)獗淼膲毫p失自動(dòng)補(bǔ)償功能，測(cè)量結(jié)果的自動(dòng)識(shí)別功能，計(jì)算機(jī)軟件部分為多單位聯(lián)合研發(fā)。

3 溫度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

結(jié)合該裝置運(yùn)行的環(huán)境溫度變化范圍小的特點(diǎn)，本文選用了三只集成采集模塊的pt100一體化熱電阻溫度計(jì)，如圖2所示，分別用于測(cè)量室內(nèi)環(huán)境溫度、封液溫度和鐘罩出口氣體溫度。并將采集的實(shí)際溫度經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后傳送至計(jì)算機(jī)。環(huán)境溫度點(diǎn)測(cè)量的實(shí)際溫度超出檢定規(guī)程要求時(shí)，溫度信號(hào)觸發(fā)報(bào)警裝置，提醒檢定人員及時(shí)調(diào)整溫度，同時(shí)系統(tǒng)停止工作。封液溫度和鐘罩出口氣體溫度點(diǎn)測(cè)量的實(shí)際溫度，通過計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算，折算為工況下的氣體累計(jì)體積進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

4 壓力補(bǔ)償系統(tǒng)

由于鐘罩下降過程中其內(nèi)部氣體壓力需要保持恒定，不隨鐘罩浸入封液的深度而變化。且氣體介質(zhì)通過被檢燃?xì)獗碓斐傻膲毫p失均需要進(jìn)行壓力補(bǔ)償。如圖3所示，本文選用一支表壓力傳感器測(cè)量表前壓力，選用三支差壓變送器測(cè)量被檢燃?xì)獗淼膲毫p失。結(jié)合封液溫度和出口氣體溫度，通過計(jì)算機(jī)軟件，利用公式（1）進(jìn)行壓力補(bǔ)償。

（1）

5 圖像識(shí)別系統(tǒng)

膜式燃?xì)獗韴D像識(shí)別系統(tǒng)主要由攝像部分、視頻切換器、視頻捕捉卡、圖像分析軟件、計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。首先在每只燃?xì)獗碜州喌恼龑?duì)位置安裝工業(yè)攝像頭，讀取字輪圖像。視頻切換器將讀取的多路圖像信息進(jìn)行組合切換，將需要顯示的信息輸入視頻捕捉卡中。經(jīng)過計(jì)算機(jī)中的圖像分析軟件生成燃?xì)獗碜州喿x數(shù)并建立圖庫，實(shí)現(xiàn)圖像自動(dòng)識(shí)別的功能。識(shí)別結(jié)果如圖4所示。

6 裝置的測(cè)量能力

該裝置改造完成后，本單位與燃?xì)獗韽S甲和燃?xì)獗韽S乙對(duì)同一塊燃?xì)獗磉M(jìn)行了數(shù)據(jù)比對(duì)。按照檢定規(guī)程的要求選取了4.0m3/h、0.8m3/h、0.025m3/h三個(gè)檢定點(diǎn)，分別通氣100L、50L、20L，進(jìn)行兩次檢定。測(cè)量結(jié)果如表1、表2所示。

測(cè)量結(jié)果最大示值誤差為0.7%，符合規(guī)程要求。

測(cè)量結(jié)果最大示值誤差為1.0%，符合規(guī)程要求。

8 結(jié)語

本單位對(duì)現(xiàn)有的鐘罩式燃?xì)獗頇z定裝置實(shí)施了自動(dòng)化改造，結(jié)合《JJG577-2012膜式燃?xì)獗怼窓z定規(guī)程的要求，應(yīng)用pt100一體化溫度變送器實(shí)現(xiàn)了環(huán)境溫度、封液溫度、鐘罩出口氣體的溫度自動(dòng)檢測(cè)功能；應(yīng)用表壓傳感器和差壓變送器實(shí)現(xiàn)了被檢燃?xì)獗淼膲毫p失自動(dòng)補(bǔ)償功能；應(yīng)用工業(yè)攝像頭實(shí)現(xiàn)了測(cè)量結(jié)果自動(dòng)識(shí)別功能。通過與燃?xì)獗韽S商的數(shù)據(jù)比對(duì)，測(cè)量結(jié)果基本一致。該裝置的自動(dòng)化升級(jí)改造進(jìn)一步加強(qiáng)了民用膜式燃?xì)獗頇z定工作的檢定效率和質(zhì)量，使計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的技術(shù)水平得以提升。

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