哈尔滨天源石化工程设计有限公司
摘要：随着时代的发展和进步，促进了科学技术水平的提升。而科学技术的发展和进步促进了各个领域的发展，其中应用较为广泛的自动化仪表更是得到了有力的技术支持，得到了进一步发展。液位仪表是自动化仪表的一种，并在石油化工领域中得到了较为广泛的应用。液位仪表自动校准的结果，对液位检测的精度具有直接的影响。所以在日常使用中，应设计自动校准系统，并进行深入研究和分析，保障校准系统的合理性和可靠性。
关键词：测量误差；电机调速；实际应用
一、仪表测量误差分析
液位计在石化系统中得到了较为广泛的使用，在部分石化厂中具有大量的过程罐、反应罐等，均需要使用液位计，如现场液位计、远传液位计、超声波液位计、以及浮动浮球等。通过大量的实验发现在使用液位计时，仪表自身的技术和安装仪表的施工等，都会对仪表测量的准确性和可靠性产生影响。以往在进行仪表的安装和调试时，分别有施工团队和仪表的生产厂家进行。这就导致在实际安装时，或对既有的老区进行改造，应对现场既有的仪表进行重新校对。当前阶段市场中所使用的仪表具有较多的种类，并且校验的方式缺少统一性。通常在进行仪表的校验时，比照其他的运行设备、生产厂家的经验等进行。在很大程度上会对仪表的精确度产生影响，进而导致出现二次误差。本文将软件和硬件进行有机结合，从而制定自动校准的系统，使得零点校准精度等问题得到了有效的解决。获得了具有可靠性的零点位置后，有利于检测自动化仪表的智能化等特点的实现，是液位检测的标准装置处于最佳的工作状态，与现代化的智能算法相结合，保障油罐液位检测校准系统的可靠性和合理性。
二、自动校准系统方案的设计
1.总体结构的设计和功能的分析
随着科学技术的发展，测量仪表更具有现代化和自动化，在进行实际使用时，应对其进行有效且可靠的校准，从而保障其工作时测量的精度。制定具有针对性和合理性的校准系统，主要包含控制系统、驱动系统、传动系统和采集数据系统。自动校准系统中具有减速器、卷筒、上基准版、控制系统的硬件、以及电机等。
2.各部分所具有的功能
距离计量的仪器选择双频激光干涉仪，通过光线衍射的原理，有利于该仪器达到预期的精度。在进行灌顶上基准版和浮子的相对位置的检测中，可将光反射器安装到浮子上进行有效的检测，并对浮子处于油罐中的位置进行准确测定。将液位仪表的实时结果进行比较，可保障液位仪表校准的准确性。双频激光干涉仪具有较强的抗干扰能力，在实际使用中应对其进行充分的考虑，与拉力传感器、托盘等进行配合，从而使精度达到较高的标准，可将其作为校准系统进行有效检测的仪器。当电机系统处于正常的运转状态时，卷筒处于正向转动的状态，将拉绳收缩，从而使底部的托盘向上引动，最终带动浮子的上浮。升到油罐顶部时，可停止运行该装置，此时浮子所处的位置即为零点位置。当进行反转的时候，卷筒也发生反转，此时浮子下降，当托盘下降到油罐底部时，对液位进行测量。
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三、系统执行机构
1.系统工作原理
零点校准的过程:当浮子开始上升嵌入式CPU随之开始工作以确保电机的速度可控，并实时跟踪调整电机速度，浮子上升到与基准板接触时，内部控制CUP接收到由传感器所发出的信号控制电机缓慢旋转至拉力预值，此时由电机下达分离信号使电机与传动系统分离，达到零点校准的目的。在这个过程中嵌入式CPU将通过内部运算，实时处理传入的信息并实时的显示拉力值。
在浮子运动的整个过程中，扭矩限制器与拉力传感器同时工作。作用在卷筒上的力矩随卷筒本身的上下运动而发生实时变化。当扭矩值根据控制器设定到达动作预值时，扭矩限制器动作，将传动装置电机与本系统脱离从而保证运行中的浮子稳定可靠的停留在预定位置。在零点校准过程中，预防扭矩限制器也可能发生故障，为了有效避免由于该机构的故障而导致系统崩溃，或校准失败还需要设计另一套保护机构，利用接近开关，当浮子与上基准板接触到达一定程度时，近接开关控制电磁离合器断开，启动二重过载保护。
2.电机调速控制
自动校准系统最后的执行部分是由小型电机来完成的，对电机调速控制的精确程度在很大程度上直接影响到测量仪表的使用精度。以往对电机的控制相对简单，普遍应用PID算法来调节电机转速，以PID作为电机的控制算法的好处是成熟稳定、可控性高、控制算法相对简单，这些优点使其在工业控制领域被广泛应用。但其也有共有的缺点难以克服，从而不能保证获得相对较高的精度，此外在实际的应用中对不同的工业环境可能产生不同的控制效果，PID的控制参数一旦整定完毕不能根据环境情况自动改变这就大大降低了实际控制效果，就是说常规PID对运行工况的适应性很差。
在本方案中，对电机的调速控制采用模糊PID调速算法，驱动系统的转速调整信号在本方案通过拉力转变而来，而拉力信号来源于浮子与上基准板所产生的浮动压力。根据传感器送来的拉力数据参数，通过本方案所设定的模糊PID控制器，将电机在上一时刻所记录的转速参数值与实时记录的当前转速值以比较输入该控制器模糊PID算法调节PWM脉冲的占空比后输出控制量，调节电机转速。直到拉力值达到设定值时，电机停止运转。所谓的规则就是利用近乎于人类语言的方式去表述模糊的概念以取得最佳的控制结果，将可能的参数变量模糊化以输入控制器，输出部分再进行去模糊化。所谓的去模糊化是用来将模糊推理之后所得出的输出值转变为精准的控制信号，做为该系统的输入量。推理过程的输出是一个模糊集，指定一个可能性分布的控制作用，去模糊化转换模糊控制命令来控制输出。
四、检测校准系统的实际应用
在实际的应用过程中得到的主要经验有，实际使用中要考虑所要校准的罐体的实际工作状态，罐的种类及罐内情况。在对浮顶储罐应用本方案时，要考虑浮顶在罐体的相对位置。由于浮顶罐的浮顶与罐内储存物之间不存在空气，可以有效地缓解罐内释放压力的升高，但当储罐发生浮舱泄漏，浮盘受力不平衡，罐内的浮盘将不再保持水平状态，呈现倾斜姿态。此时仪表校准将失败并发生明显漂移，严重影响液位仪表的测量，同时也意味着罐体存在严重事故隐患需及时排除。其它形式的罐体，当罐体内部有异物，罐内液体有较强的挥发性时，会引起光通行发生明显改变，影响到激光干涉仪的正常工作，降低校准仪器本身的精确性，当罐内液体年度较大时，校准浮子所受力矩将发生改变也将影响到校准精度。
五、结语
本文所设计的的校准系统具有自动性，将新型的机械和电子进行有效结合，在此基础上改进以往的控制电机的方案。通过模糊控制有利于零点校准的精度的提高，该校准系统对零点校准进行有效解决，从而使液位检测的精确度和检测效率提高，对油罐液位检测的校准工作具有重要作用。与以往的校准结果进行比较，降低了误差，并使精度有效提高。为促进油罐液位检测校准系统更具合理性、科学性和统一性，相关的人员应进行深入的研究，并对以往的设计进行有效的优化，促进液位检测校准的发展和进步，进而促进我国石油化工等行业的发展和进步。
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论文作者:关海霞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/27
标签：浮子论文; 电机论文; 液位论文; 系统论文; 仪表论文; 油罐论文; 精度论文; 《防护工程》2018年第22期论文;