CN112162482A - 一种适应复杂流场的智能组合优化整流装置及方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适应复杂流场的智能组合优化整流装置及方法、应用，装置中的流体存储容器与水泵通过管道连接，水泵、去泡罐、气动调节阀和电磁流量计通过管道依次连接，液位计连接水泵优化调控器并向其发送流体存储容器内流体的液位数据；水泵优化调控器连接水泵并根据供电频率、液位数据和各流量检测点实时控制水泵转速；压力计位于去泡罐、气动调节阀和电磁流量计所连接管道上，压力计连接气动调节阀优化调控器并向其发送管路压力数据；气动调节阀优化调控器连接气动调节阀，并根据电磁流量计示值、各管路压力数据和各流量检测点实时控制气动调节阀的开度。本发明可以对水泵和气动调节阀进行组合优化调控，整流效果更佳，适用于复杂流场。
Description
技术领域
本发明涉及流量调控技术领域，特别涉及一种适应复杂流场的智能组合优化整流装置及方法、应用。
背景技术
流量计是用来测量流体流量的仪表，在工业生产和日常生活中得到广泛应用。流量计在进入市场前需要先检定产品是否合格，检定时，由于流体流量是个动态量，其流速、流动状态、压力等容易使流量不稳定，因此通常需要调控流体流量使其稳定和达到检测点，以便对流量计进行检定，避免影响检定的准确度。目前是通过变频器改变供电频率来改变水泵转速，从而实现变频调速稳压目的，这种做法因其压力损失小、运行能耗低、便于计算机控制等优势，在一定的准确范围内有一定的应用。但是相对于检定标准要求的稳定性程度而言，这种变频调速稳压法因其变频器输出的是基波(正弦波)频率变化的脉宽调制波，测量的是脉动流量，故检测瞬时流量时稳定性较差，还达不到所要求的稳定性。
发明内容
本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种适应复杂流场的智能组合优化整流装置，该装置可以对水泵和气动调节阀进行组合优化调控，整流效果更佳。
本发明的第二目的在于提供一种适应复杂流场的智能组合优化整流方法，该方法基于多种流体流量的影响因素来控制流量，有利于提高流量的调控精度和准确度。
本发明的第三目的在于提供一种适应复杂流场的智能组合优化整流装置的应用。
本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种适应复杂流场的智能组合优化整流装置，包括：水泵、去泡罐、水泵优化调控器、液位计、第一压力计、第二压力计、第三压力计、电磁流量计、气动调节阀和气动调节阀优化调控器，水泵的输入端通过管道连接存储有流体的流体存储容器，水泵的输出端、去泡罐、气动调节阀和电磁流量计通过管道依次连接并作为流体通道，流体存储容器与水泵之间的管道、水泵与去泡罐之间的管道和去泡罐与气动调节阀之间的管道均设有截止阀，其中，
液位计位于流体存储容器用以实时采集流体存储容器内流体的液位数据，液位计连接水泵优化调控器，并将液位数据发送给水泵优化调控器；
水泵优化调控器连接水泵，并根据供电频率、液位数据和预设的各流量检测点实时控制水泵的转速，以进行整流；
第一压力计设置在去泡罐和气动调节阀之间的管道上，第二压力计设置在气动调节阀和电磁流量计之间的管道上，第三压力计设置在电磁流量计输出端所连接的管道，这些压力计用于实时采集所在管道的管路压力数据；第一压力计、第二压力计和第三压力计均连接至气动调节阀优化调控器，并将各管路压力数据传输给气动调节阀优化调控器；
电磁流量计连接气动调节阀优化调控器，电磁流量计用于实时检测经过的流体流量并将其发送给气动调节阀优化调控器；
气动调节阀优化调控器连接气动调节阀，并根据电磁流量计示值、各管路压力数据和预设的各流量检测点实时控制气动调节阀的开度，以进行整流。
优选的，流体存储容器在其管道出水口设有过滤网；去泡罐内设置隔板和带孔网结构，去泡罐内的流体达到使所连接输出管道达到满管流状态的液面高度；
装置还包括工控机，电磁流量计、第一压力计、第二压力计、第三压力计和液位计分别连接工控机，并向其发送所检测的数据；工控机连接并控制水泵优化调控器和气动调节阀优化调控器，并从水泵优化调控器和气动调节阀优化调控器分别获取到水泵的转速和气动调节阀的开度；
工控机具有用于显示各项检测数据、水泵的转速和气动调节阀的开度的人机界面，并且该人机界面还设置有用于输入各流量检测点以及输入初始供电频率的输入窗口；
初始供电频率和各流量检测点通过工控机输入以发送给水泵PID控制器，或者是预先存储在水泵PID控制器中；各流量检测点通过工控机输入以发送给气动调节阀PID控制器或者是预先存储在气动调节阀PID控制器中。
更进一步的，所述水泵优化调控器包括水泵PID控制器、水泵前馈调节器和变频器：
水泵PID控制器连接工控机和通过变频器连接水泵，用于根据供电频率和各流量检测点生成供电频率控制指令；
水泵前馈调节器连接液位计、变频器和水泵PID控制器，水泵前馈调节器用于根据液位计检测的液位数据，对供电频率进行前馈补偿；
变频器作为执行器，用于根据供电频率控制指令调整供电频率，进而调整水泵转速。
更进一步的，所述气动调节阀优化调控器包括气动调节阀PID控制器、气动调节阀前馈调节器、气动薄膜执行器和***：
气动调节阀PID控制器连接工控机和通过***连接电磁流量计，***用于将电磁流量计示值转换成电信号，气动调节阀PID控制器用于根据电磁流量计示值对应的电信号和各流量检测点生成气动调节阀开度控制指令；
气动调节阀前馈调节器连接各个压力计、气动薄膜执行器和气动调节阀PID控制器，气动调节阀前馈调节器用于根据各压力计检测的管路压力数据，对气动调节阀的开度进行前馈补偿；
气动薄膜执行器用于根据气动调节阀开度控制指令控制气动调节阀的开度。
本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种适应复杂流场的智能组合优化整流方法，所述整流方法应用于本发明第一目的所述的适应复杂流场的智能组合优化整流装置，步骤如下：
S1、整流装置开始工作，通过水泵将流体存储容器中的流体抽取到管道中传输，使流体经过去泡罐，由去泡罐去除流体的气泡和减小液流压力波动之后，再依次经过气动调节阀和电磁流量计；
S2、通过液位计实时采集流体存储容器内流体的液位数据，液位计将采集的液位数据发送给水泵优化调控器；
通过电磁流量计实时检测流体流量，电磁流量计将其示值发送给气动调节阀优化调控器；
通过第一压力计、第二压力计和第三压力计实时采集所在管道的管路压力数据，第一压力计、第二压力计和第三压力计均将各管路压力数据传输给气动调节阀优化调控器；
S3、通过水泵优化调控器根据供电频率、液位数据和预设的各流量检测点实时控制水泵的转速，通过气动调节阀优化调控器根据电磁流量计示值、各管路压力数据和预设的各流量检测点实时控制气动调节阀的开度，以共同进行整流。
优选的，在整流装置开始工作时，通过工控机输入各流量检测点和初始供电频率；或者是在开始工作之前，将各流量检测点和初始供电频率预先存储在水泵优化调控器的水泵PID控制器中，将各流量检测点预先存储在气动调节阀优化调控器的气动调节阀PID控制器中；
在整流的整个过程中，通过工控机实时显示流体存储容器的液位数据、电磁流量检测的流体流量数据、各管道的管路压力数据、水泵的转速和气动调节阀的开度。
优选的，在步骤S3中，水泵优化调控器整流的过程具体如下：
水泵PID控制器根据供电频率和各流量检测点生成供电频率控制指令，并将其发送给变频器；
水泵前馈调节器获取到液位计检测的液位数据，并根据液位数据对供电频率进行前馈补偿；
变频器执行供电频率控制指令，根据供电频率控制指令调整供电频率，进而调整水泵转速；
气动调节阀优化调控器整流的过程具体如下：
***将电磁流量计示值转换成电信号，并将其发送给气动调节阀PID控制器；
气动调节阀PID控制器根据电磁流量计示值对应的电信号和各流量检测点生成气动调节阀开度控制指令，并将其发送给气动薄膜执行器；
气动调节阀前馈调节器获取到第一压力计、第二压力计和第三压力计检测的管路压力数据，并根据各压力计检测的管路压力数据，对气动调节阀的开度进行前馈补偿；
气动薄膜执行器执行气动调节阀开度控制指令，根据气动调节阀开度控制指令控制气动调节阀的开度。
更进一步的，当电磁流量计示值大于流量检测点时：
水泵PID控制器先通过变频器控制水泵转速减小，从而减小水泵流量，经过多次变频调节之后，此时电磁流量计示值与流量检测点之间的差值达到一定精度范围，然后气动调节阀PID控制器再根据电磁流量计示值和流量检测点之间的差值，通过气动薄膜执行器控制气动调节阀的开度，经过多次气动调节阀开度调节，最终电磁流量计示值位于允许的流量检测点波动范围内；
当电磁流量计示值小于流量检测点时：
水泵PID控制器先通过变频器控制水泵转速增大，从而增大水泵流量，经过多次变频调节之后，此时电磁流量计示值与流量检测点之间的差值达到一定精度范围，然后气动调节阀PID控制器再根据电磁流量计示值和流量检测点之间的差值，通过气动薄膜执行器控制气动调节阀的开度，经过多次气动调节阀开度调节，最终电磁流量计示值位于允许的流量检测点波动范围内。
更进一步的，供电频率f和水泵转速n之间的函数关系式为：
式中，S为转差率；P为水泵的电机极对数；
水泵转速n和水泵流量q之间的函数关系式为：
式中，q1和q2分别是整流前和整流后的水泵流量，n1和n2分别是整流前和整流后的水泵转速。
本发明的第三目的通过下述技术方案实现：一种适应复杂流场的智能组合优化整流装置的应用，将本发明第一目的所述的适应复杂流场的智能组合优化整流装置应用于流量检定***，所述流量检定***用于检定流量计，其还包括换向器、旁通器、称量容器、称和计时器，被检流量计的输入端通过管道连接至整流装置的电磁流量计，被检流量计的输出端通过换向器分别连接旁通器和设置在称上的称量容器，旁通器的输出端和称量容器的输出端分别通过管道连接至流体存储容器，电磁流量计和被检流量计之间的管道、旁通器与流体存储容器之间的管道以及称量容器与流体存储容器之间的管道均设有截止阀，计时器连接换向器；流量检定***通过整流装置调控流经被检流量计的流量，使流量稳定和达到流量检测点。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明整流装置和方法中，利用水泵优化调控器和气动调节阀优化调控器分别对流量进行调控，最终获得关于供电频率和气动调节阀开度的最优组合调控方案，可以改善水泵变频调速稳压时瞬时流量稳定性较差的缺陷，调控精度和准确度更高，整流效果更佳，能够满足高精度测量***的稳定性要求。
(2)本发明整流装置和方法中，水泵优化调控器能够考虑到流体存储容器内流体的液位数据这一干扰量的影响，在通过前馈调节消除影响的情况下再调整供电频率，经过多次反馈调节，最终能得出更合适的供电频率；气动调节阀优化调控器能够考虑到各管道的管路压力数据这些干扰量的影响，在通过前馈调节消除影响的情况下再调整气动调节阀的开度，经过多次反馈调节，能更合适地调节气动调节阀的开度。可见，本发明整流装置和方法基于多种流体流量的影响因素来控制流量，因此更有利于提高流量的调控精度和准确度。
(3)本发明整流装置设置了去泡罐，通过去泡罐能去除流体的气泡和减小出口液流压力波动，避免流体夹杂气泡和出口液流压力波动过大对流量计检测造成影响，使含有该整流装置的流量检定***能适用于复杂流场下的流量计检测。
附图说明
图1是本发明适应复杂流场的智能组合优化整流装置的示意图。
图2是水泵优化调控器的控制原理图。
图3是气动调节阀优化调控器的控制原理图。
图4是本发明适应复杂流场的智能组合优化整流方法的流程图。
图5是应用图1整流装置的流量检定***的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本实施例公开了一种适应复杂流场的智能组合优化整流装置，如图1所示，包括：水泵、去泡罐、水泵优化调控器、液位计、第一压力计P1、第二压力计P2、第三压力计P3、电磁流量计、气动调节阀和气动调节阀优化调控器。
水泵的输入端通过管道连接存储有流体的流体存储容器，水泵的输出端、去泡罐、气动调节阀和电磁流量计通过管道依次连接并作为流体通道，流体存储容器与水泵之间的管道、水泵与去泡罐之间的管道以及去泡罐与气动调节阀之间的管道均设有截止阀。
其中，水泵用于将流体存储容器中的流体抽取到管道中传输。
流体存储容器在其管道出水口设有过滤网来过滤掉杂质。
去泡罐可采用稳压罐，其内部的流体液面高度需保证所连接输出管道能达到满管流状态，以便去除流体的气泡，使整流装置能适应复杂流场环境比如双相流环境。去泡罐内还设置有竖直放置的隔板和水平放置的带孔网结构(例如带孔网片)，隔板和带孔网结构可对流体在去泡罐内的流动起到一定的缓冲作用，从而可减小出口液流压力波动。
电磁流量计用于实时检测经过的流体流量，其示值即为检测到的流体流量数据。
液位计位于流体存储容器，用以实时采集流体存储容器内流体的液位数据，液位计连接水泵优化调控器，并将液位数据发送给水泵优化调控器。
水泵优化调控器连接水泵，并根据供电频率、液位数据和预设的各流量检测点实时控制水泵的转速，以进行整流。
第一压力计设置在去泡罐和气动调节阀之间的管道上，第二压力计设置在气动调节阀和电磁流量计之间的管道上，第三压力计设置在电磁流量计输出端所连接的管道，这些压力计用于实时采集所在管道的管路压力数据；第一压力计、第二压力计和第三压力计均连接至气动调节阀优化调控器，并将各管路压力数据传输给气动调节阀优化调控器。
电磁流量计连接气动调节阀优化调控器，电磁流量计用于实时检测经过的流体流量大小，并自动将检测值转换输出对应的电信号，然后将其发送给气动调节阀优化调控器，以便气动调节阀优化调控器控制气动调节阀，实现流量精确调控。
气动调节阀优化调控器连接气动调节阀，并根据电磁流量计示值、各管路压力数据和预设的各流量检测点实时控制气动调节阀的开度，以进行整流。
在本实施例中，装置还包括工控机，电磁流量计、第一压力计、第二压力计、第三压力计和液位计分别连接工控机，并向其发送所检测的数据；工控机连接并控制水泵优化调控器和气动调节阀优化调控器，并从水泵优化调控器和气动调节阀优化调控器分别获取到水泵的转速和气动调节阀的开度。
工控机具有人机界面，通过人机界面可以显示各项检测数据、水泵的转速和气动调节阀的开度。因此监管人员通过人机界面实时查看各项数据来判断是否异常，监控非常方便。
该人机界面还设置有用于输入各流量检测点以及输入初始供电频率的输入窗口，监管人员可以通过输入窗口设置各流量检测点和初始供电频率，因此，各流量检测点可以是通过工控机输入来发送给水泵PID控制器和气动调节阀PID控制器，初始供电频率也可以是通过工控机输入来发送给水泵PID控制器。当然，初始供电频率还可以是预先存储在水泵PID控制器中，各流量检测点也还可以是预先存储在水泵PID控制器和气动调节阀PID控制器。
如图2所示，所述水泵优化调控器包括水泵PID控制器、水泵前馈调节器和变频器：
水泵PID控制器连接工控机和通过变频器连接水泵，用于基于PID算法，根据供电频率和各流量检测点生成供电频率控制指令。
水泵前馈调节器连接液位计、变频器和水泵PID控制器，水泵前馈调节器用于根据液位计检测的液位数据，对供电频率进行前馈补偿。
变频器作为执行器，用于根据供电频率控制指令调整供电频率，进而调整水泵转速。
这里，考虑到对于水泵而言，流体存储容器液面高度变化及水泵本身出口压力波动对流量稳定性影响较大，因此设置了水泵前馈调节器对干扰量(流体存储容器的液位数据)进行前馈补偿，以抵消这一干扰量的影响。
如图3所示，所述气动调节阀优化调控器包括气动调节阀PID控制器、气动调节阀前馈调节器、气动薄膜执行器和***：
气动调节阀PID控制器连接工控机和通过***连接电磁流量计，***用于将电磁流量计示值转换成电信号，气动调节阀PID控制器用于基于PID算法，根据电磁流量计示值对应的电信号和各流量检测点生成气动调节阀开度控制指令；
气动调节阀前馈调节器连接各个压力计、气动薄膜执行器和气动调节阀PID控制器，气动调节阀前馈调节器用于根据各压力计检测的管路压力数据，对气动调节阀的开度进行前馈补偿；
气动薄膜执行器用于根据气动调节阀开度控制指令控制气动调节阀的开度。
这里，考虑到对于气动调节阀而言，调节阀本身阻力及管路阻力对流量稳定性有影响，因此设置了气动调节阀前馈调节器对干扰量(各管路压力数据)进行前馈补偿，以抵消这些干扰量的影响。
如图4所示，本实施例还公开了一种适应复杂流场的智能组合优化整流方法，该整流方法可应用于上述整流装置，步骤具体如下：
S1、整流装置开始工作，各元件启动，各阀门打开，通过水泵将流体存储容器中的流体抽取到管道中传输，使流体经过去泡罐，由去泡罐去除流体的气泡和减小液流压力波动之后，再依次经过气动调节阀和电磁流量计。
在整流装置开始工作时，通过工控机输入各流量检测点和初始供电频率，或者是在开始工作之前，将各流量检测点和初始供电频率预先存储在水泵优化调控器的水泵PID控制器中，将各流量检测点预先存储在气动调节阀优化调控器的气动调节阀PID控制器中。
S2、通过液位计实时采集流体存储容器的液位数据，液位计将采集的液位数据发送给水泵优化调控器；
通过电磁流量计实时检测流体流量，电磁流量计将其示值发送给气动调节阀优化调控器；
通过第一压力计、第二压力计和第三压力计实时采集所在管道的管路压力数据，第一压力计、第二压力计和第三压力计均将各管路压力数据传输给气动调节阀优化调控器；
S3、通过水泵优化调控器根据供电频率、液位数据和预设的各流量检测点实时控制水泵的转速，通过气动调节阀优化调控器根据电磁流量计示值、各管路压力数据和预设的各流量检测点实时控制气动调节阀的开度，以共同进行整流。
其中，(1)水泵优化调控器整流的过程具体如下：
(11)水泵PID控制器采用PID算法，根据供电频率和各流量检测点生成供电频率控制指令，并将该供电频率控制指令发送给变频器。
具体来说，由于供电频率f和水泵转速n之间具有如下函数关系式：
式中，S为转差率；P为水泵的电机极对数；
因此，水泵PID控制器基于上式，根据当前供电频率即可计算出对应的当前水泵转速。
由于水泵转速n和水泵流量q之间具有如下函数关系式：
式中，q1和q2分别是整流前和整流后的水泵流量，n1和n2分别是整流前和整流后的水泵转速；
因此，水泵PID控制器基于上式，根据上述计算出来的水泵转速即可计算出对应的水泵流量，然后根据各流量检测点即可计算出对应的目标转速。基于目标转速和当前水泵转速，再根据供电频率f和水泵转速n之间的函数关系式，计算目标转速对应的目标供电频率，由此来生成用来调整当前供电频率的供电频率控制指令，以使当前供电频率可以调整成目标供电频率，进而使水泵达到目标转速，从而实现整流。
(12)水泵前馈调节器获取到液位计检测的液位数据，液位数据作为干扰量，故这里的水泵前馈调节器对水泵转速进行前馈补偿，起到抵消干扰量对最终流体流量的影响的作用。
变频器执行供电频率控制指令，根据供电频率控制指令和液位数据调整当前供电频率，进而调整水泵转速。
(2)气动调节阀优化调控器整流的过程具体如下：
(21)***将电磁流量计示值转换成电信号，并将其发送给气动调节阀PID控制器；
(22)气动调节阀PID控制器采用PID算法，根据电磁流量计示值对应的电信号和各流量检测点计算气动调节阀的开度，生成用来调整气动调节阀开度的气动调节阀开度控制指令，并将其发送给气动薄膜执行器；
(23)气动调节阀前馈调节器获取到第一压力计、第二压力计和第三压力计检测的管路压力数据，并根据各压力计检测的管路压力数据，对气动调节阀的开度进行前馈补偿；
气动薄膜执行器执行气动调节阀开度控制指令，根据气动调节阀开度控制指令控制气动调节阀的开度。
当电磁流量计示值大于流量检测点时：
水泵PID控制器先通过变频器控制水泵转速减小，从而减小水泵流量，经过多次变频调节之后，此时电磁流量计示值与流量检测点之间的差值达到一定精度范围，然后气动调节阀PID控制器再根据电磁流量计示值和流量检测点之间的差值，通过气动薄膜执行器控制气动调节阀的开度，经过多次气动调节阀开度调节，最终电磁流量计示值位于允许的流量检测点波动范围内；
当电磁流量计的电磁流量计示值小于流量检测点时：
水泵PID控制器先通过变频器控制水泵转速增大，从而增大水泵流量，经过多次变频调节之后，此时检测到电磁流量计示值与流量检测点之间的差值达到一定精度范围，然后气动调节阀PID控制器再根据电磁流量计示值和流量检测点之间的差值，通过气动薄膜执行器控制气动调节阀的开度，经过多次气动调节阀开度调节，最终电磁流量计示值位于允许的流量检测点波动范围内。
由此可见，变频器在已考虑干扰量(流体存储容器的液位数据)的影响的情况下执行供电频率控制指令，经过多次调节，最终能得出更合适的供电频率；气动调节阀PID控制器以电磁流量计示值作为实时数据，各流量检测点作为参考，根据两者的差值来确定气动调节阀的开度，并且气动薄膜执行器在已考虑干扰量(各管道的管路压力数据)的影响的情况下执行气动调节阀开度控制指令，经过多次调节，能更合适地调节气动调节阀的开度。本实施例方法可以通过多次优化调控流量，最终获得最优的组合调控方案，达到提高流量调控精度和准确度的目的。
在整流的整个过程中，还可以通过工控机实时显示流体存储容器的液位数据、电磁流量计示值、各管道的管路压力数据、水泵的转速和气动调节阀的开度，因此，监管人员可以通过工控机实时监控整流***的工作。
上述整流装置可应用于流量检定***，所述流量检定***除上述整流装置外，还包括换向器、旁通器、称量容器、称和计时器，如图5所示，被检流量计的输入端通过管道连接至整流装置的电磁流量计，被检流量计的输出端通过换向器分别连接旁通器和设置在称上的称量容器，旁通器的输出端和称量容器的输出端分别通过管道连接至流体存储容器，电磁流量计和被检流量计之间的管道、旁通器与流体存储容器之间的管道以及称量容器与流体存储容器之间的管道均设有截止阀。
电磁流量计作为标准流量表使用。计时器连接换向器，计时器的作用是为了记录启动换向器以使流体换入称量容器的开始时间，即检测开始时间，以及记录当达到预定时间后，流体换入旁通器的停止时间，即检测结束时间。这里，被检流量计的称量开始时间、停止时间分别和计时器的检测开始时间、停止时间一致。
所述流量检定***用于检定流量计，在检定过程中通过整流装置调控流经被检流量计的流量，使流量稳定和达到流量检测点。流量检测点一般为：qmax,0.5qmax,0.2qmax,qmin，qmax为被检流量计的测量上限；qmin为被检流量计的测量下限。
这里，计时器连接至工控机并由工控机控制，工控机的人机界面对应设置有用于输入计时器时长的输入窗口，因此计时器的时长可通过工控机预先设定。称也连接至工控机，并将记录的流体质量发送给工控机进行显示。
上述检定***为称量法流量检定***，其检定原理如下：
首先，***开始工作，并且处于正常工作状态，然后通过整流装置调节供电频率和调节气动调节阀的开度，将流体流量调整至检定流量；
用换向器将流体导向旁通器，在最大流量下运行10min；
检测装置是否有渗漏的情况、流体温度和压力应稳、各仪表是否正常；
在检测正常情况下先关闭称量容器和流体存储容器之间的截止阀，然后称量出称量容器的起始质量；
启动换向器使流体换入称量容器，同时使计时器开始计时和被检流量计开始记录经过的流体流量，在这一过程中，整流装置调节供电频率和调节气动调节阀的开度，完成流体流量的调控，当计时器达到预定时间时，通过换向器将流体换入旁通器，同时计时器停止计时；
称量出称量容器的最终质量，最后根据称量容器的起始质量、最终质量和计时器记录的时长即可计算出流过被检流量计的流体质量流量qt，单位是kg/s。公式如下：
qt＝(m2-m1)/t
其中，t为计时器设定时间，单位是s；(m2-m1)为设定时间内的累积流体质量，单位是kg。
按照上述步骤，以qmax,0.5qmax,0.2qmax,qmin这样的检测顺序依次对被检流量计进行流量检测，每个流量点至少检测3次，即完成对被检流量计的检定。其中，将计算出来的实际质量流量和被检流量计显示的流量值进行比较，计算被检流量计的基本误差和重复性，取各流量检测点中基本误差和重复性的最大值，判断是否满足相关规定要求。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适应复杂流场的智能组合优化整流装置，其特征在于，包括：水泵、去泡罐、水泵优化调控器、液位计、第一压力计、第二压力计、第三压力计、电磁流量计、气动调节阀和气动调节阀优化调控器，水泵的输入端通过管道连接存储有流体的流体存储容器，水泵的输出端、去泡罐、气动调节阀和电磁流量计通过管道依次连接并作为流体通道，流体存储容器与水泵之间的管道、水泵与去泡罐之间的管道和去泡罐与气动调节阀之间的管道均设有截止阀，其中，
液位计位于流体存储容器用以实时采集流体存储容器内流体的液位数据，液位计连接水泵优化调控器，并将液位数据发送给水泵优化调控器；
水泵优化调控器连接水泵，并根据供电频率、液位数据和预设的各流量检测点实时控制水泵的转速，以进行整流；
第一压力计设置在去泡罐和气动调节阀之间的管道上，第二压力计设置在气动调节阀和电磁流量计之间的管道上，第三压力计设置在电磁流量计输出端所连接的管道，这些压力计用于实时采集所在管道的管路压力数据；第一压力计、第二压力计和第三压力计均连接至气动调节阀优化调控器，并将各管路压力数据传输给气动调节阀优化调控器；
电磁流量计连接气动调节阀优化调控器，电磁流量计用于实时检测经过的流体流量并将其发送给气动调节阀优化调控器；
气动调节阀优化调控器连接气动调节阀，并根据电磁流量计示值、各管路压力数据和预设的各流量检测点实时控制气动调节阀的开度，以进行整流。
2.根据权利要求1所述的适应复杂流场的智能组合优化整流装置，其特征在于，流体存储容器在其管道出水口设有过滤网；去泡罐内设置隔板和带孔网结构，去泡罐内的流体达到使所连接输出管道达到满管流状态的液面高度；
装置还包括工控机，电磁流量计、第一压力计、第二压力计、第三压力计和液位计分别连接工控机，并向其发送所检测的数据；工控机连接并控制水泵优化调控器和气动调节阀优化调控器，并从水泵优化调控器和气动调节阀优化调控器分别获取到水泵的转速和气动调节阀的开度；
工控机具有用于显示各项检测数据、水泵的转速和气动调节阀的开度的人机界面，并且该人机界面还设置有用于输入各流量检测点以及输入初始供电频率的输入窗口；
初始供电频率和各流量检测点通过工控机输入以发送给水泵PID控制器，或者是预先存储在水泵PID控制器中；各流量检测点通过工控机输入以发送给气动调节阀PID控制器或者是预先存储在气动调节阀PID控制器中。
3.根据权利要求2所述的适应复杂流场的智能组合优化整流装置，其特征在于，所述水泵优化调控器包括水泵PID控制器、水泵前馈调节器和变频器：
水泵PID控制器连接工控机和通过变频器连接水泵，用于根据供电频率和各流量检测点生成供电频率控制指令；
水泵前馈调节器连接液位计、变频器和水泵PID控制器，水泵前馈调节器用于根据液位计检测的液位数据，对供电频率进行前馈补偿；
变频器作为执行器，用于根据供电频率控制指令调整供电频率，进而调整水泵转速。
4.根据权利要求2所述的适应复杂流场的智能组合优化整流装置，其特征在于，所述气动调节阀优化调控器包括气动调节阀PID控制器、气动调节阀前馈调节器、气动薄膜执行器和***：
气动调节阀PID控制器连接工控机和通过***连接电磁流量计，***用于将电磁流量计示值转换成电信号，气动调节阀PID控制器用于根据电磁流量计示值对应的电信号和各流量检测点生成气动调节阀开度控制指令；
气动调节阀前馈调节器连接各个压力计、气动薄膜执行器和气动调节阀PID控制器，气动调节阀前馈调节器用于根据各压力计检测的管路压力数据，对气动调节阀的开度进行前馈补偿；
气动薄膜执行器用于根据气动调节阀开度控制指令控制气动调节阀的开度。
5.一种适应复杂流场的智能组合优化整流方法，其特征在于，所述整流方法应用于权利要求1～4中任一项所述的适应复杂流场的智能组合优化整流装置，步骤如下：
S1、整流装置开始工作，通过水泵将流体存储容器中的流体抽取到管道中传输，使流体经过去泡罐，由去泡罐去除流体的气泡和减小液流压力波动之后，再依次经过气动调节阀和电磁流量计；
S2、通过液位计实时采集流体存储容器内流体的液位数据，液位计将采集的液位数据发送给水泵优化调控器；
通过电磁流量计实时检测流体流量，电磁流量计将其示值发送给气动调节阀优化调控器；
通过第一压力计、第二压力计和第三压力计实时采集所在管道的管路压力数据，第一压力计、第二压力计和第三压力计均将各管路压力数据传输给气动调节阀优化调控器；
S3、通过水泵优化调控器根据供电频率、液位数据和预设的各流量检测点实时控制水泵的转速，通过气动调节阀优化调控器根据电磁流量计示值、各管路压力数据和预设的各流量检测点实时控制气动调节阀的开度，以共同进行整流。
6.根据权利要求5所述的适应复杂流场的智能组合优化整流方法，其特征在于，在整流装置开始工作时，通过工控机输入各流量检测点和初始供电频率；或者是在开始工作之前，将各流量检测点和初始供电频率预先存储在水泵优化调控器的水泵PID控制器中，将各流量检测点预先存储在气动调节阀优化调控器的气动调节阀PID控制器中；
在整流的整个过程中，通过工控机实时显示流体存储容器的液位数据、电磁流量检测的流体流量数据、各管道的管路压力数据、水泵的转速和气动调节阀的开度。
7.根据权利要求5所述的适应复杂流场的智能组合优化整流方法，其特征在于，在步骤S3中，水泵优化调控器整流的过程具体如下：
水泵PID控制器根据供电频率和各流量检测点生成供电频率控制指令，并将其发送给变频器；
水泵前馈调节器获取到液位计检测的液位数据，并根据液位数据对供电频率进行前馈补偿；
变频器执行供电频率控制指令，根据供电频率控制指令调整供电频率，进而调整水泵转速；
气动调节阀优化调控器整流的过程具体如下：
***将电磁流量计示值转换成电信号，并将其发送给气动调节阀PID控制器；
气动调节阀PID控制器根据电磁流量计示值对应的电信号和各流量检测点生成气动调节阀开度控制指令，并将其发送给气动薄膜执行器；
气动调节阀前馈调节器获取到第一压力计、第二压力计和第三压力计检测的管路压力数据，并根据各压力计检测的管路压力数据，对气动调节阀的开度进行前馈补偿；
气动薄膜执行器执行气动调节阀开度控制指令，根据气动调节阀开度控制指令控制气动调节阀的开度。
8.根据权利要求7所述的适应复杂流场的智能组合优化整流方法，其特征在于，当电磁流量计示值大于流量检测点时：
水泵PID控制器先通过变频器控制水泵转速减小，从而减小水泵流量，经过多次变频调节之后，此时电磁流量计示值与流量检测点之间的差值达到一定精度范围，然后气动调节阀PID控制器再根据电磁流量计示值和流量检测点之间的差值，通过气动薄膜执行器控制气动调节阀的开度，经过多次气动调节阀开度调节，最终电磁流量计示值位于允许的流量检测点波动范围内；
当电磁流量计示值小于流量检测点时：
水泵PID控制器先通过变频器控制水泵转速增大，从而增大水泵流量，经过多次变频调节之后，此时电磁流量计示值与流量检测点之间的差值达到一定精度范围，然后气动调节阀PID控制器再根据电磁流量计示值和流量检测点之间的差值，通过气动薄膜执行器控制气动调节阀的开度，经过多次气动调节阀开度调节，最终电磁流量计示值位于允许的流量检测点波动范围内。
9.根据权利要求8所述的适应复杂流场的智能组合优化整流方法，其特征在于，供电频率f和水泵转速n之间的函数关系式为：
式中，S为转差率；P为水泵的电机极对数；
水泵转速n和水泵流量q之间的函数关系式为：
式中，q1和q2分别是整流前和整流后的水泵流量，n1和n2分别是整流前和整流后的水泵转速。
10.一种适应复杂流场的智能组合优化整流装置的应用，其特征在于，将权利要求1～4中任一项所述的适应复杂流场的智能组合优化整流装置应用于流量检定***，所述流量检定***用于检定流量计，其还包括换向器、旁通器、称量容器、称和计时器，被检流量计的输入端通过管道连接至整流装置的电磁流量计，被检流量计的输出端通过换向器分别连接旁通器和设置在称上的称量容器，旁通器的输出端和称量容器的输出端分别通过管道连接至流体存储容器，电磁流量计和被检流量计之间的管道、旁通器与流体存储容器之间的管道以及称量容器与流体存储容器之间的管道均设有截止阀，计时器连接换向器；流量检定***通过整流装置调控流经被检流量计的流量，使流量稳定和达到流量检测点。
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