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工(gōng)业污水处理流量计在自动配料系统中应用(yòng)的结果分(fèn)析

点(diǎn)击次数:2462 发布时间:2020-12-24 08:50:37
在自动配(pèi)料系统中,目前应用较多流(liú)量计就是工业污(wū)水(shuǐ)处理流量计(jì)和涡轮流量计,工业污水处理流量计因为测量管体中无阻流件,更加适合于流(liú)体(tǐ)介的(de)自动定量配料(liào)。据本公司的客户案例统(tǒng)计,涡轮流量计用于半自动化的定量控制中(zhōng)更多一点。本文探计的是工业污水处理流量计在自动(dòng)化配料控(kòng)制系统中的应用。液体介质的原料的运输传送以及供给计量(liàng)通常都需要在生(shēng)产过程中安装工业(yè)污水处理流量计以实现精(jīng)确计量和控制的目的。如(rú)何实现自动化配料供给的功能,*先需要通过高清电影标定工业污水处理(lǐ)流量计的测量精度,再通(tōng)过(guò)大量的的试验数(shù)据(jù)的统(tǒng)计得到一个较为理想的线性关系,同进找出电机频率与流量之间的波动联系,以此建立一(yī)个数据(jù)关系模型。再利用动态模糊控制作(zuò)为其核心控制算法,准确地控制液态原料的供给(gěi)。
工业污水处理流量计是根据(jù)法拉*电磁感应定律制(zhì)成,用来测量导电液体体积(jī)流量的仪表。目前已广泛地被应用于工业过程?中各种导电(diàn)液体的流量测(cè)量(liàng),如(rú)各(gè)种酸、碱、盐等腐蚀性介质;各种浆液流量测量,形成了独特的应(yīng)用领域(yù)。在自动配料系统中,通过控制电机运行频率来控(kòng)制(zhì)流量的大小。其应用的准确度对企业产品的质量、原料的消(xiāo)耗以及经济效益等有直接(jiē)的影响。工业污水处理流量计作为液态原料的计量装置,随(suí)着微电子技术的发展而不断提高其计量准确(què)度(dù)和应用范围。而流量计计量是*其复杂的动(dòng)态计量,其准(zhǔn)确度(dù)会受很多因(yīn)素影响,如:流体的导(dǎo)电性、非轴对称、电*衬里附着物的影(yǐng)响(xiǎng)、电机运行的稳定性、工业污水处理流量计安装的位置、励磁的技术、信号线的长度以及外界干扰等。
工业(yè)污水处理流量(liàng)计在调试期间常会遇到一些故障(zhàng),如显示波动、精(jīng)度下降、仪表(biǎo)损坏等,一经(jīng)排除,以后相同条件下(xià)不会再出(chū)现。究其原因主要有仪表本身元器件(jiàn)损坏引起故(gù)障、有选用不当、安装不妥、环境条(tiáo)件、流体特性等因素造成故障(zhàng);在(zài)正常运行期间若出现故障,则(zé)一般由流量传感(gǎn)器内壁附着层、雷电打击以及环境条件变化等因素引起。日常工作中时刻注意这些故障,并很好地加以排除解决,工业污水处理流量计就能够发挥它应有的作用。本文在工业污水处理流量计正常(cháng)工作(zuò)的基础上,利用其与工控机、变频器及电机组成自动控制系统(tǒng),以模糊(hú)控制(zhì)作为其核心控制算法来研究电机频率变(biàn)化时(shí)对应流量的变化关系(xì),以达到提高准(zhǔn)确控制流(liú)量的目的。
工业污水处理流量计的静态标定
工业污水处理流量计(jì)在出厂时经过(guò)检定(dìng),在实际运行中实时流量能同步的显示在其表头上,但在自动供料系(xì)统中我们需要在工控机上也实时显示其流量,并以(yǐ)此进行调控,这就需要我们把工业污水处理流量计(jì)本身的流量信息及(jí)时(shí)地传送到(dào)工控机上。而工业污水处理流量计的输出信号为4—20 mA的电流信号,工控机的采集卡只能检测0—10 V的电压信号,故在工业污水处理流量计的信号输出端串接一个小于500 Q的电阻用以将电流信号转换成电压信号¨1供采集卡采集。表1为工业污水处理流量计(jì)信号输出端串接一(yī)个200 Q电阻后,工(gōng)业污水处理流量计在电机运行(háng)于不同(tóng)频率时其(qí)本身测量(liàng)的(de)流(liú)量值和采集卡所采集的数(shù)值。由表1可知(zhī)。工业污水处理流量计的波动(dòng)与采集卡所采(cǎi)集(jí)的数值有(yǒu)较好的(de)一致性,满足实际使用需求(qiú)。

表1 工业污水处理流量计的波动与采集卡所(suǒ)采集的数值
3工业污水处理(lǐ)流量(liàng)计在自(zì)动(dòng)配料系统中的应用
3.1 工业污水处(chù)理流量计在自动配料系统中的作用
在自动配料系统中(zhōng),液(yè)态原料的供给同样是按配方(fāng)的比例进行(háng)。我们希望(wàng)在整个生产过程(chéng)中(zhōng)流(liú)量都按一个常量进行供给,而实际中即使电机固定在某个(gè)固定频率,其流量依然不是一个常(cháng)量,如图l中记录的为固定频率下工业污水处理(lǐ)流量计的测量值。如果人为的进行干预,其滞后性及精确度都得不到保证,这势(shì)必影响产品的质量与生产(chǎn)的(de)效率。而采用工控机根据工业污水处理(lǐ)流量计的实际流(liú)量进行实时的(de)监控与调节,能让流量稳定在很小的范围内,这(zhè)无疑大大提高(gāo)了自动供料系统的精度与效率㈨。
图1 固定频率下工业污水处理流量计的流量值

3.2流量的(de)自(zì)动(dòng)控制及模糊(hú)控制思想
电(diàn)磁流鼍计(jì)实时地测量生产过(guò)程中的液(yè)态原料供给,工控机(jī)根据其提供的信号对变频器的频率进(jìn)行调整从而实现流量的调节。流(liú)量的自动控制不仅要达到规定时间内总量的供给,更重要的是要保证生产过程中(zhōng)瞬时(shí)流量的配比需(xū)求。在生产过程中,工业污水处理流量计计量(liàng)的(de)流量如图2所示。
图2工业污水处理流量计计量的流量

在(zài)工作时间r内我们期望工业(yè)污水处理流量计测量的信号(hào)Y(t)为一常量(liàng),这也是(shì)生产过程配方(fāng)比(bǐ)例中所期望的,而由图1中我们知道Y(t)受各种因素的影响而不停的(de)波动。在工作时间内对Y(t)积分可得到流量的累积£:


实际生产中流量一直在某个区域内波动,且其动态特性不易(yì)掌握。从上面的理(lǐ)论中(zhōng)我们能够让误差△£尽(jìn)可能的小,这样距我们(men)所需(xū)要的理(lǐ)论值%就越接近。而减小误差(chà)需要我们把n取的尽可能大,也就是在(zài)生产时间(jiān)内划分更多的周期去调节流量。当工控(kòng)机根据工业污水处理流量计传送(sòng)回来的信号(hào)发出调节变频器工作频率的指令后,电机调整功率(lǜ)到工(gōng)业污水处理流量计的实际测量(liàng)为一个工作周期(qī),我们知道从指(zhǐ)令发送到实际测量值(zhí)返回有一个较大(dà)的滞后,如(rú)果调节的周期时间小于流(liú)量计本(běn)身的一个工作周期,那么(me)显然不可能达到减小误差的目的。利用模糊控制思想(xiǎng)H。,在控制程(chéng)序中我们把流量的波动区域划(huá)分(fèn)为±缸×Yo,Yo-t-O.3,Yo±0.5四个区域,其中(zhōng)缸为可调节的误差范围(wéi),生产中我们取0.015,流量区域划分的单位均为t/h。针对不同的区域采取不(bú)同(tóng)的调整方案。具体流(liú)程如(rú)图3所示。图中变量Rel表示实际测量(liàng)的流量,变量Idea表示理论(lùn)流量。

4试验结果分析
模糊控制(zhì)对数学模型难以获取、动态特性(xìng)不易掌握等控制对(duì)像(xiàng)有(yǒu)较理想的控制效果,在其模(mó)糊法则和决策中干扰和参(cān)数变化(huà)对控制效果的影响被大大减弱。工业污水处理(lǐ)流(liú)量计信号在进入工控之(zhī)前采用均值(zhí)滤波(bō)以及中值滤波后才交给控制算法处理,尽量降低干扰带来(lái)的波动。采取不同的(de)调节周期对实时的(de)控制(zhì)也很大,周期太短对流量的调节太(tài)频繁,这样容易导致流量(liàng)的波动剧烈,若调节周期过长(zhǎng)则容易(yì)导致累积误差(chà)大。经过反复实验*后我们采取(qǔ)以周期为10 s,以上面划分的四个区域来减小流量波动带来的误差,其中当流量波动超过0.5 t/h时,采取周(zhōu)期为20 s、频率4-1 Hz的调节方法,这样能够更好避整个生产过程中其误(wù)差控制在0.15%以内。如图4所示为采取周期为10 S的调节,在(zài)波动较大时采用20 S的调节;图5所示为取周期为5 s的调节,在波(bō)动较大时采(cǎi)用(yòng)10 s的调节。

模糊控制(zhì)的(de)基本思想是利用计算机来实现人的控制经验,任何工业过程都比较容易得到其定性认识,而(ér)由(yóu)此出发就比较容易建立语言(yán)控制规则。在自(zì)动配料(liào)系统中我们(men)应用其对工业污水处理流量计的控制虽然取得了较理想的结果,不仅在工作时间(jiān)内以总量的控制准确同时保证了在(zài)生产过程中按产品(pǐn)配方比例的控制。但如何获得模糊规则及隶属函数,这在目前完全凭经验(yàn)来进行,以及如何(hé)保证模糊(hú)系统的稳定性这些都是需要我们(men)继续研究并且提高(gāo)。

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