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化工污(wū)水流量计励磁系统研制(zhì)的实验(yàn)与测试
点击次数:2310 发布时间(jiān):2021-08-19 07:34:54
摘要:为了提高方波励磁频率,以便(biàn)在浆(jiāng)液测量中克(kè)服浆液噪声的影响,提出基于能量回馈和电流旁(páng)路的化工污水流量计高低压励磁控制方案。通过采用高低压切换的方式,加快方波励磁过程中励磁电流的恒流控制响应速度;引入电流旁路(lù)电路,实现励磁(cí)电流的响(xiǎng)应(yīng)超调;采用能量回馈电路降低电路能耗。经实验验证,该励磁系统能够(gòu)显著加快励磁电流的响应速(sù)度,恒流控制响应速度提升400%,励(lì)磁电路工作稳定(dìng)可靠,励磁恒流(liú)控制精度高,系(xì)统的能量回馈电路效率达78.2%。
1、引言
目前,化工污水流量(liàng)计大多采用低频矩(jǔ)形波励磁方式,以使传感(gǎn)器输出信号获得(dé)较长时间的平稳(wěn)段,保证其测(cè)量精度。当测量浆液流量时,由于浆液中的固体颗粒划过电(diàn)*表面,导致(zhì)传感器输出信号跳变,该(gāi)跳变(biàn)即为浆液噪声。研究发现(xiàn),浆液噪声的特性满(mǎn)足1/f分布。所以,为了减小浆液噪声对输出信号的影响,要求提高励磁频率。然而,由于化工污水流量计的励(lì)磁线圈为感性负载,提高励磁频率将会造成励磁电流在半励磁周(zhōu)期内的稳定段变短,不利于流量的测量。特别是当励磁线圈的电感值较大(dà)时,若提(tí)高励磁频率,就有可能使励磁电流无法(fǎ)进入稳态,从而无法进行流量的测量(liàng)。国外大多采用PWM反馈控制或在H桥低端设置恒流晶体管来进行恒流控制。前(qián)一种方法的电流响应速度较慢,且电流纹波较严重;后一种方(fāng)法由于恒流控制(zhì)电路会造成H桥低端电(diàn)压波动较(jiào)大,不利于H桥的开关(guān)控制。国内生产企业大多采用国外较(jiào)为落后励磁技术,励磁电流在51ms左右才进入稳态,因此励磁频率(lǜ)难以提(tí)高,频率多为2.5~5Hz。为此,国内也进行(háng)了励磁(cí)方法的相关改进研究,文献(xiàn)提出了基于线性电源的励磁控制方案,文献提出了基于高低压(yā)电源切换的励(lì)磁控制方案。基于线性电源的(de)励磁控制方案仅适用于励磁线圈电感值相(xiàng)对较(jiào)小的传感(gǎn)器的高频励磁。高低压(yā)电源切换励磁控制(zhì)方(fāng)案则(zé)由(yóu)于采用更高压电源加速电(diàn)流(liú)响应(yīng)速度,能在一定程度(dù)上(shàng)提高励磁频率。但是,文献披露的高低压电源切换的励磁控制(zhì)方案,对于励磁线圈电感值较大(dà)的传感器,励磁电流响应速(sù)度难(nán)以进一步提(tí)高(gāo),从而(ér)限制了励磁频率进一步提高的可能。并且励磁方向切换时,励磁线圈中储存的电能全部(bù)由泄放电路消耗掉,能量利用率低,造成能量浪费和电路温升。特别是励磁线(xiàn)圈电感值较大(dà)时,电路能耗更大,不利于电路长(zhǎng)期稳定工作。
为此,针对高低压励磁方(fāng)式,提出具有能(néng)量回馈和电流旁路的高低压励磁控制方案。为了加快励磁电流的响应速度(dù),采用(yòng)旁路励磁电(diàn)路与恒流控制电路相结合的励磁(cí)方式,进一步改善高压段励磁效果,加速励磁电流进入稳态;为了(le)提高能量利用率(lǜ),减小系统发热,引(yǐn)入能量回馈电路。
2、实验与测试
励磁系统研制完成后,对其性(xìng)能进行测试:1)对于高频励磁,要求励磁电流进入稳态(tài)所需时间(jiān)短、响应速度快,考察励磁电(diàn)流进入稳态的响应时间。2)对于能量回馈电路,主要测试其(qí)对线圈中能(néng)量的吸收与回馈的效率。3)为了说(shuō)明旁路电路对励磁电路的励磁效果的改善,则对比采用旁路电路(lù)励磁前后,励磁电流进入稳态的响应时(shí)间。4)为了考察恒流控制电路输出(chū)的励(lì)磁(cí)电流在一段时间内的波动情况,进行了励磁电流长期稳定性测试。由于在实际测量时,流(liú)过传感器的被测(cè)流体的流速,与励磁电流流过励磁线圈建立(lì)的磁场场强度成正比,为了(le)使传感器获得平稳的信号输出,要求励磁线圈中的励磁电流在进入稳(wěn)态后波动值较小(xiǎo)。
2.1 励磁电流响应时间性(xìng)能测试
将1台50mm口径(jìng)的化工污(wū)水流量计一次仪表安装在水流量标定装置上进行方波励磁实验。该一次仪表励磁线圈的直流电阻为45Ω,电感值约为1.14H。实验中,采(cǎi)用DPO4054B示波器对励磁系统的励磁电流信号进行监测。
*先,采用(yòng)某(mǒu)公(gōng)司生产的二次仪表匹(pǐ)配一次仪(yí)表进行励磁。该(gāi)二次仪表采用在H桥低端设置恒流晶体管进行恒(héng)流控制的方法,其励磁曲线结果如图6所示,励磁频率为3.125Hz,励磁方(fāng)式(shì)为三值波励磁,励磁电流大约在51.16ms左右进入(rù)稳(wěn)态,励磁电流稳态段波动较大。
其次,采用本文研制的(de)二次仪表匹配一次仪表进行励磁。励磁电流稳态值设定为178mA,迟滞比较电路的阈值上限设定为205mA,阈值下限设定为165mA。方波励磁频率设为12.5Hz,低压励磁电源设定为17V。示波(bō)器采集绘制得到的励磁结果曲线如图7所示。其中图(a)为励磁电流曲线;图(b)为恒流控制电路中,恒流源(yuán)的(de)输(shū)入(rù)输出端电(diàn)压幅值曲线;图(c)为单路励磁(cí)时序(xù)控制信号。从曲线(b)可以看(kàn)到,在励磁系统切换至低压供电时,由于三端稳压芯片的(de)负载感抗较大,其输出调节(jiē)需经历过渡(dù)过程,待输入输出压差稳定后,励磁电流随后进入稳态,进入稳态所需时间约为13ms。

经过对比(bǐ)上述实验结果(guǒ)可知,相对于某公司采用的在H桥低端(duān)设置恒流晶体(tǐ)管进行恒流控制的方法,本文研制(zhì)的励磁系统,励磁电流响应速度(dù)提升4倍,从而保证励磁电流在励磁周期内具有(yǒu)较长的稳(wěn)定段,并保证传感器输出信号的零点稳定性。综上,本(běn)系统可以显著提(tí)高励磁频率(lǜ)。


2.2 能量回馈效率性(xìng)能测试
由图7曲线结(jié)合图2可知,在励磁方向切(qiē)换(huàn)后,检流电路(lù)检测到的图7(a)中的励磁电流瞬间为负(fù),此(cǐ)时(shí)励磁线(xiàn)圈处于电能泄放状态并(bìng)向能量反馈电路中的储能电容充(chōng)电。由于储能电(diàn)容充电,高、低压切换电路的输出电(diàn)压从80V逐渐升高;待励磁线圈能量(liàng)泄放完即励磁电(diàn)流为零(líng)时,储能电容两端电压达到*高86V并(bìng)开(kāi)始放电,励磁电流开始上升;储能电容电压降低至80V时,高低压切换电路趋于80V的稳定输出状态,此时励磁电流继(jì)续上升;待励磁电流上升至设定的超调(diào)量205 mA后,迟滞比较电路控制高低压切换(huàn)电路切换(huàn)至17V低压源作为励磁工作(zuò)电源,恒流电路在17V低压源输入下进行恒流控制输出。
根据测得的励磁电(diàn)流和储能电容的电压信号,参考电感和电(diàn)容的能量计算公式,可计算得到励磁方向切换时励磁线圈泄放的能量约为0.01972J,储能电容储(chǔ)存和回馈的能量约为0.01542J,能(néng)量回(huí)馈效率达到78.2%,相较于现有技术(shù)中励磁线圈中能量直接由能量泄放回路消耗掉而言,大幅提高了能量的利用(yòng)效率,并能避免电路温升,从(cóng)而保证系统可靠工作。
2.3 旁路电路性(xìng)能测试实验
为比较电流旁路电路(lù)对励磁恒流控制的影响,将(jiāng)迟滞比(bǐ)较电路对电流旁路电路的控制断开,即电(diàn)流旁路电路始终处于断开状态。另外为保证励磁电流达到稳态(tài)后高低压切换电路能正常切换至低压,迟滞比较电路的滞环阈值上限设置为(wéi)172mA,低于励磁电流稳态设定值;阈值下限为112mA。针对50mm口径的化工污水流量(liàng)计一次仪表,采用25Hz方波励磁的结果曲线如图8所示。将图7所示实验结果曲线进(jìn)行局部放大如图9所示。由图8可(kě)知,在励磁电流上升至迟(chí)滞比较电路滞环阈值上限后(hòu),高低压切换电路立刻切换低(dī)压源,作为励磁工作电源给恒流控制(zhì)电路。在输入(rù)掉压瞬间,由于恒流控(kòng)制电路中的三端线性稳压器自身的工作特性,导致输出电流也出现瞬间波动。*后,恒流控制电路在(zài)低压源供电的情况下,控制输出励磁电流增(zēng)大至稳态设定值。

实验(yàn)结果表明,高压(yā)源向低压源切换后,三端稳压(yā)器(qì)的工作特性致使的电流波动和低压源供电情(qíng)况下(xià)的(de)恒流控制,会大幅延长励(lì)磁电流的稳态(tài)响应时间。图8所示(shì)励磁(cí)电流约在17ms左右进入稳态,图9所示励磁电流(liú)的稳态响应时间约为12ms。这表明,在(zài)采用三端稳压器搭建恒(héng)流控(kòng)制电(diàn)路的情况下,电流(liú)旁路电路能有效克服三端稳压器工作特性的影响,并能(néng)方便的实现(xiàn)电流超调,加快励磁电流的响应速度。


2.4 励磁电流长(zhǎng)期运行稳定性测试
为了评测所研制励磁系统长期运行稳定性和电流精度(dù),本文进行了长(zhǎng)时间运行测试实验,实验时间为72h。实验中仍采用(yòng)50mm口径的化工污水流量计一次仪表,励磁(cí)电流设为178mA,励磁频率设为12.5Hz。实验(yàn)时,励磁(cí)电流幅值通过(guò)化(huà)工污水流量计(jì)二次仪表的信号(hào)调理(lǐ)采集模块,转换成数(shù)字信号送给DSP。DSP每隔18s将一个励磁电流平(píng)稳段的采样点数据保(bǎo)存至外扩的64kW的(de)SARAM中。72h的励磁电(diàn)流采集结果如图10所(suǒ)示。

由图可知(zhī),励磁系统在上(shàng)电工作后(hòu)需要大约2,h进行预热,随后励磁电流进入稳态,系统工作稳定。不考虑系统预热过程(chéng),由采集得到的励磁电流(liú)数据计(jì)算可得励磁电流在72h内的波动(dòng)率(lǜ)约为0.0156%,从而表明该励磁系统在长时间运行下能够可靠稳(wěn)定工作。
2.5 水流量标定实验
为了评测系统的实际应用效(xiào)果,进行了水流量标定实验(yàn)。分别针对50mm口径与100mm口径的传感器进行标定。系统励磁方式采用方波励磁,励磁频率为12.5Hz,管道*大流(liú)速为7m/s左(zuǒ)右,*小流速为(wéi)0.3 m/s左(zuǒ)右,标定结果如表1所示。

由标定结果(guǒ)可知,所研制的化工污水流量计系统针对50mm口径的水流(liú)量标(biāo)定示值误差小于0.41%,重复性误差小于0.11%。针对100mm口径的水流量标定示值误差小于0.21%,重(chóng)复性误差小于0.12%。据此可知(zhī),所研制的化工污水流量计系(xì)统针对50mm与100mm口径的水(shuǐ)流量标定精度均优于0.5级。
3、结论(lùn)
1) 由能量回(huí)馈效率性能测试实验可(kě)知,采用能量回(huí)馈电路对励磁方向切换后,线圈中剩余(yú)的能量进行存(cún)储并利用,该方法(fǎ)较于国内普遍通过转化为热量进行消耗的方(fāng)法而(ér)言,能够提高系(xì)统78.2%的(de)能量利(lì)用(yòng)效率,降(jiàng)低电(diàn)路(lù)能量耗散,保证电路长期可靠工作。
2) 由励磁电流(liú)响应时间性能测试以及旁路电路性能测试实验可知,相较于(yú)PWM反馈控制的方法或是在H桥低端设置恒流晶(jīng)体管进行恒流控制的方法,采用(yòng)电流旁路电路的高低压励磁方式(shì)能够使得励磁电流产生响应超调,加快恒流控(kòng)制的响应速度,使(shǐ)得励磁电流响应时间(jiān)从51ms缩短到12ms,恒流控制(zhì)响应速度提升至400%,从而有利于进(jìn)一步提高化工污水流量计的励磁频率,减小浆液测量(liàng)中的浆液(yè)干扰。
3) 由励磁电流长期运行稳定性(xìng)测试实验可知,较于(yú)采用PWM反馈控制方法,励(lì)磁电流(liú)稳态段纹(wén)波严重,研制的励(lì)磁系统72h内励磁电流波动率为0.0156%,从而表明长时间运行下,本系统能够稳(wěn)定可靠工作且励磁电流波动率较小(xiǎo)。
4)由水流量标定实验可知(zhī),针对50mm与100mm口径传感器,标定示值误差小于0.41%,重复性误差小于0.11%,表明研制的励磁(cí)系统能够为化工污(wū)水(shuǐ)流量(liàng)计(jì)的高(gāo)精度测量提供保证。
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1、引言
目前,化工污水流量(liàng)计大多采用低频矩(jǔ)形波励磁方式,以使传感(gǎn)器输出信号获得(dé)较长时间的平稳(wěn)段,保证其测(cè)量精度。当测量浆液流量时,由于浆液中的固体颗粒划过电(diàn)*表面,导致(zhì)传感器输出信号跳变,该(gāi)跳变(biàn)即为浆液噪声。研究发现(xiàn),浆液噪声的特性满(mǎn)足1/f分布。所以,为了减小浆液噪声对输出信号的影响,要求提高励磁频率。然而,由于化工污水流量计的励(lì)磁线圈为感性负载,提高励磁频率将会造成励磁电流在半励磁周(zhōu)期内的稳定段变短,不利于流量的测量。特别是当励磁线圈的电感值较大(dà)时,若提(tí)高励磁频率,就有可能使励磁电流无法(fǎ)进入稳态,从而无法进行流量的测量(liàng)。国外大多采用PWM反馈控制或在H桥低端设置恒流晶体管来进行恒流控制。前(qián)一种方法的电流响应速度较慢,且电流纹波较严重;后一种方(fāng)法由于恒流控制(zhì)电路会造成H桥低端电(diàn)压波动较(jiào)大,不利于H桥的开关(guān)控制。国内生产企业大多采用国外较(jiào)为落后励磁技术,励磁电流在51ms左右才进入稳态,因此励磁频率(lǜ)难以提(tí)高,频率多为2.5~5Hz。为此,国内也进行(háng)了励磁(cí)方法的相关改进研究,文献(xiàn)提出了基于线性电源的励磁控制方案,文献提出了基于高低压(yā)电源切换的励(lì)磁控制方案。基于线性电源的(de)励磁控制方案仅适用于励磁线圈电感值相(xiàng)对较(jiào)小的传感(gǎn)器的高频励磁。高低压(yā)电源切换励磁控制(zhì)方(fāng)案则(zé)由(yóu)于采用更高压电源加速电(diàn)流(liú)响应(yīng)速度,能在一定程度(dù)上(shàng)提高励磁频率。但是,文献披露的高低压电源切换的励磁控制(zhì)方案,对于励磁线圈电感值较大(dà)的传感器,励磁电流响应速(sù)度难(nán)以进一步提(tí)高(gāo),从而(ér)限制了励磁频率进一步提高的可能。并且励磁方向切换时,励磁线圈中储存的电能全部(bù)由泄放电路消耗掉,能量利用率低,造成能量浪费和电路温升。特别是励磁线(xiàn)圈电感值较大(dà)时,电路能耗更大,不利于电路长(zhǎng)期稳定工作。
为此,针对高低压励磁方(fāng)式,提出具有能(néng)量回馈和电流旁路的高低压励磁控制方案。为了加快励磁电流的响应速度(dù),采用(yòng)旁路励磁电(diàn)路与恒流控制电路相结合的励磁(cí)方式,进一步改善高压段励磁效果,加速励磁电流进入稳态;为了(le)提高能量利用率(lǜ),减小系统发热,引(yǐn)入能量回馈电路。
2、实验与测试
励磁系统研制完成后,对其性(xìng)能进行测试:1)对于高频励磁,要求励磁电流进入稳态(tài)所需时间(jiān)短、响应速度快,考察励磁电(diàn)流进入稳态的响应时间。2)对于能量回馈电路,主要测试其(qí)对线圈中能(néng)量的吸收与回馈的效率。3)为了说(shuō)明旁路电路对励磁电路的励磁效果的改善,则对比采用旁路电路(lù)励磁前后,励磁电流进入稳态的响应时(shí)间。4)为了考察恒流控制电路输出(chū)的励(lì)磁(cí)电流在一段时间内的波动情况,进行了励磁电流长期稳定性测试。由于在实际测量时,流(liú)过传感器的被测(cè)流体的流速,与励磁电流流过励磁线圈建立(lì)的磁场场强度成正比,为了(le)使传感器获得平稳的信号输出,要求励磁线圈中的励磁电流在进入稳(wěn)态后波动值较小(xiǎo)。
2.1 励磁电流响应时间性(xìng)能测试
将1台50mm口径(jìng)的化工污(wū)水流量计一次仪表安装在水流量标定装置上进行方波励磁实验。该一次仪表励磁线圈的直流电阻为45Ω,电感值约为1.14H。实验中,采(cǎi)用DPO4054B示波器对励磁系统的励磁电流信号进行监测。
*先,采用(yòng)某(mǒu)公(gōng)司生产的二次仪表匹(pǐ)配一次仪(yí)表进行励磁。该(gāi)二次仪表采用在H桥低端设置恒流晶体管进行恒(héng)流控制的方法,其励磁曲线结果如图6所示,励磁频率为3.125Hz,励磁方(fāng)式(shì)为三值波励磁,励磁电流大约在51.16ms左右进入(rù)稳(wěn)态,励磁电流稳态段波动较大。
其次,采用本文研制的(de)二次仪表匹配一次仪表进行励磁。励磁电流稳态值设定为178mA,迟滞比较电路的阈值上限设定为205mA,阈值下限设定为165mA。方波励磁频率设为12.5Hz,低压励磁电源设定为17V。示波(bō)器采集绘制得到的励磁结果曲线如图7所示。其中图(a)为励磁电流曲线;图(b)为恒流控制电路中,恒流源(yuán)的(de)输(shū)入(rù)输出端电(diàn)压幅值曲线;图(c)为单路励磁(cí)时序(xù)控制信号。从曲线(b)可以看(kàn)到,在励磁系统切换至低压供电时,由于三端稳压芯片的(de)负载感抗较大,其输出调节(jiē)需经历过渡(dù)过程,待输入输出压差稳定后,励磁电流随后进入稳态,进入稳态所需时间约为13ms。

经过对比(bǐ)上述实验结果(guǒ)可知,相对于某公司采用的在H桥低端(duān)设置恒流晶体(tǐ)管进行恒流控制的方法,本文研制(zhì)的励磁系统,励磁电流响应速度(dù)提升4倍,从而保证励磁电流在励磁周期内具有(yǒu)较长的稳(wěn)定段,并保证传感器输出信号的零点稳定性。综上,本(běn)系统可以显著提(tí)高励磁频率(lǜ)。


2.2 能量回馈效率性(xìng)能测试
由图7曲线结(jié)合图2可知,在励磁方向切(qiē)换(huàn)后,检流电路(lù)检测到的图7(a)中的励磁电流瞬间为负(fù),此(cǐ)时(shí)励磁线(xiàn)圈处于电能泄放状态并(bìng)向能量反馈电路中的储能电容充(chōng)电。由于储能电(diàn)容充电,高、低压切换电路的输出电(diàn)压从80V逐渐升高;待励磁线圈能量(liàng)泄放完即励磁电(diàn)流为零(líng)时,储能电容两端电压达到*高86V并(bìng)开(kāi)始放电,励磁电流开始上升;储能电容电压降低至80V时,高低压切换电路趋于80V的稳定输出状态,此时励磁电流继(jì)续上升;待励磁电流上升至设定的超调(diào)量205 mA后,迟滞比较电路控制高低压切换(huàn)电路切换(huàn)至17V低压源作为励磁工作(zuò)电源,恒流电路在17V低压源输入下进行恒流控制输出。
根据测得的励磁电(diàn)流和储能电容的电压信号,参考电感和电(diàn)容的能量计算公式,可计算得到励磁方向切换时励磁线圈泄放的能量约为0.01972J,储能电容储(chǔ)存和回馈的能量约为0.01542J,能(néng)量回(huí)馈效率达到78.2%,相较于现有技术(shù)中励磁线圈中能量直接由能量泄放回路消耗掉而言,大幅提高了能量的利用(yòng)效率,并能避免电路温升,从(cóng)而保证系统可靠工作。
2.3 旁路电路性(xìng)能测试实验
为比较电流旁路电路(lù)对励磁恒流控制的影响,将(jiāng)迟滞比(bǐ)较电路对电流旁路电路的控制断开,即电(diàn)流旁路电路始终处于断开状态。另外为保证励磁电流达到稳态(tài)后高低压切换电路能正常切换至低压,迟滞比较电路的滞环阈值上限设置为(wéi)172mA,低于励磁电流稳态设定值;阈值下限为112mA。针对50mm口径的化工污水流量(liàng)计一次仪表,采用25Hz方波励磁的结果曲线如图8所示。将图7所示实验结果曲线进(jìn)行局部放大如图9所示。由图8可(kě)知,在励磁电流上升至迟(chí)滞比较电路滞环阈值上限后(hòu),高低压切换电路立刻切换低(dī)压源,作为励磁工作电源给恒流控制(zhì)电路。在输入(rù)掉压瞬间,由于恒流控(kòng)制电路中的三端线性稳压器自身的工作特性,导致输出电流也出现瞬间波动。*后,恒流控制电路在(zài)低压源供电的情况下,控制输出励磁电流增(zēng)大至稳态设定值。

实验(yàn)结果表明,高压(yā)源向低压源切换后,三端稳压(yā)器(qì)的工作特性致使的电流波动和低压源供电情(qíng)况下(xià)的(de)恒流控制,会大幅延长励(lì)磁电流的稳态(tài)响应时间。图8所示(shì)励磁(cí)电流约在17ms左右进入稳态,图9所示励磁电流(liú)的稳态响应时间约为12ms。这表明,在(zài)采用三端稳压器搭建恒(héng)流控(kòng)制电(diàn)路的情况下,电流(liú)旁路电路能有效克服三端稳压器工作特性的影响,并能(néng)方便的实现(xiàn)电流超调,加快励磁电流的响应速度。


2.4 励磁电流长(zhǎng)期运行稳定性测试
为了评测所研制励磁系统长期运行稳定性和电流精度(dù),本文进行了长(zhǎng)时间运行测试实验,实验时间为72h。实验中仍采用(yòng)50mm口径的化工污水流量计一次仪表,励磁(cí)电流设为178mA,励磁频率设为12.5Hz。实验(yàn)时,励磁(cí)电流幅值通过(guò)化(huà)工污水流量计(jì)二次仪表的信号(hào)调理(lǐ)采集模块,转换成数(shù)字信号送给DSP。DSP每隔18s将一个励磁电流平(píng)稳段的采样点数据保(bǎo)存至外扩的64kW的(de)SARAM中。72h的励磁电(diàn)流采集结果如图10所(suǒ)示。

由图可知(zhī),励磁系统在上(shàng)电工作后(hòu)需要大约2,h进行预热,随后励磁电流进入稳态,系统工作稳定。不考虑系统预热过程(chéng),由采集得到的励磁电流(liú)数据计(jì)算可得励磁电流在72h内的波动(dòng)率(lǜ)约为0.0156%,从而表明该励磁系统在长时间运行下能够可靠稳(wěn)定工作。
2.5 水流量标定实验
为了评测系统的实际应用效(xiào)果,进行了水流量标定实验(yàn)。分别针对50mm口径与100mm口径的传感器进行标定。系统励磁方式采用方波励磁,励磁频率为12.5Hz,管道*大流(liú)速为7m/s左(zuǒ)右,*小流速为(wéi)0.3 m/s左(zuǒ)右,标定结果如表1所示。

由标定结果(guǒ)可知,所研制的化工污水流量计系统针对50mm口径的水流(liú)量标(biāo)定示值误差小于0.41%,重复性误差小于0.11%。针对100mm口径的水流量标定示值误差小于0.21%,重(chóng)复性误差小于0.12%。据此可知(zhī),所研制的化工污水流量计系(xì)统针对50mm与100mm口径的水(shuǐ)流量标定精度均优于0.5级。
3、结论(lùn)
1) 由能量回(huí)馈效率性能测试实验可(kě)知,采用能量回(huí)馈电路对励磁方向切换后,线圈中剩余(yú)的能量进行存(cún)储并利用,该方法(fǎ)较于国内普遍通过转化为热量进行消耗的方(fāng)法而(ér)言,能够提高系(xì)统78.2%的(de)能量利(lì)用(yòng)效率,降(jiàng)低电(diàn)路(lù)能量耗散,保证电路长期可靠工作。
2) 由励磁电流(liú)响应时间性能测试以及旁路电路性能测试实验可知,相较于(yú)PWM反馈控制的方法或是在H桥低端设置恒流晶(jīng)体管进行恒流控制的方法,采用(yòng)电流旁路电路的高低压励磁方式(shì)能够使得励磁电流产生响应超调,加快恒流控(kòng)制的响应速度,使(shǐ)得励磁电流响应时间(jiān)从51ms缩短到12ms,恒流控制(zhì)响应速度提升至400%,从而有利于进(jìn)一步提高化工污水流量计的励磁频率,减小浆液测量(liàng)中的浆液(yè)干扰。
3) 由励磁电流长期运行稳定性(xìng)测试实验可知,较于(yú)采用PWM反馈控制方法,励(lì)磁电流(liú)稳态段纹(wén)波严重,研制的励(lì)磁系统72h内励磁电流波动率为0.0156%,从而表明长时间运行下,本系统能够稳(wěn)定可靠工作且励磁电流波动率较小(xiǎo)。
4)由水流量标定实验可知(zhī),针对50mm与100mm口径传感器,标定示值误差小于0.41%,重复性误差小于0.11%,表明研制的励磁(cí)系统能够为化工污(wū)水(shuǐ)流量(liàng)计(jì)的高(gāo)精度测量提供保证。
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