流量計量儀表的發(fā)展與展望

李紫平

摘 要：流量計量是計量科學(xué)技術(shù)的組成部分之一，它與企業(yè)利益、國民經(jīng)濟、科學(xué)研究等有著密切的關(guān)系，對促進企業(yè)節(jié)能降耗提質(zhì)曾效等方面的發(fā)展都具有重要的作用，而流量計量儀表的發(fā)展是這一切的前期和保障。本文結(jié)合當(dāng)下，對未來集成式數(shù)字智能流量計量儀表的發(fā)展進行探討，望對相關(guān)方有所幫助。

關(guān)鍵詞：流量計量;集成式數(shù)字;智能流量儀表

1 流量計量儀表的發(fā)展過程

自古至今流量測量是人類文明的一種標(biāo)志，埃及人用尼羅河流量來預(yù)報年收成的好壞，古羅馬人修渠引水測量流量，流量計量儀表屬于檢測儀表的一種，其發(fā)展一般可分為四代。第一代是傳統(tǒng)的模擬儀表，即我們所說的Ⅰ型儀表。20世紀(jì)50年代之前都屬于模擬儀表，是儀器儀表發(fā)展的最初階段，用硬件本身實現(xiàn)儀器儀表的功能，主要是用指針來指示測量結(jié)果。第二代是數(shù)字儀表，即我們所說的Ⅱ型儀表，20世紀(jì)50年代到60年代，集成電路的發(fā)展和數(shù)值技術(shù)的應(yīng)用，使儀表從模擬轉(zhuǎn)化為數(shù)字轉(zhuǎn)化。能夠?qū)⒛M信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，提高了儀表的快速響應(yīng)。第三代儀器儀表是智能儀表，即我們所說的Ⅲ型儀表。20世紀(jì)70年代以來，隨著的發(fā)展，儀器儀表在模擬基礎(chǔ)上有了一定的發(fā)展，應(yīng)用了微處理器和網(wǎng)絡(luò)化等較先進技術(shù)。以電子線路被微電子器件代替，以微處理器為核心，集成信息采集、顯示、處理、傳輸?shù)裙δ?，即具有一定的智能作用，故稱之“智能儀表”。第四代儀器儀表是虛擬儀表。隨著計算機的廣泛應(yīng)用，20世紀(jì)80年代初，出現(xiàn)的以計算機為基礎(chǔ)的儀表也稱為PC儀表。它將傳統(tǒng)儀表與計算機結(jié)合起來，用計算機的軟件硬件資源來進行數(shù)據(jù)的計算和處理，軟件就是虛擬的儀表，用戶可以根據(jù)自己的要求，設(shè)計和定義儀表，因而具有較高的性價比。

2 流量計量的意義

流量同溫度、壓力、重量、物位等參數(shù)一樣是工業(yè)生產(chǎn)過程的重要參數(shù)，直接或間接參與生產(chǎn)控制，依據(jù)這些參數(shù)對生產(chǎn)流程進行監(jiān)督和控制，對提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，保障生產(chǎn)安全，改進生產(chǎn)工藝，改善生產(chǎn)條件等方面有著重要意義。同時，流量計量是企業(yè)成本核算、節(jié)能降耗的重要數(shù)據(jù)，而儀表是基礎(chǔ)，因此流量計量將起到極為重要的作用。

3 流量計量儀表的發(fā)展與展望

由于流量是一個動態(tài)量，因而測量流量是一項復(fù)雜的技術(shù)，為準(zhǔn)確測量流量就必須研究不同物體在不同條件下的流量測量方法，并提供相應(yīng)的測量儀表，以煤氣流量計量為例，測量流量時，要在介質(zhì)管道上同時安裝節(jié)流元件、溫度變送器、壓力變送器、差壓變送器測量設(shè)備，同時測量溫度、壓力、差壓等參數(shù)，然后將各測量元件的測量數(shù)據(jù)經(jīng)隔離配電器送二次儀表（流量計算儀）進行流量計算，才能得到流量值。由于結(jié)構(gòu)分散，安裝不變，維護量大等問題，傳統(tǒng)的分布式，模塊化組合化計量儀表已不能很好的滿足要求。但隨著材料、科學(xué)技術(shù)的進步發(fā)展，使集成式數(shù)字智能儀表成為現(xiàn)實。展望未來，流量計量儀表將具有以下幾個特點：

3.1 實現(xiàn)高度集成和高精度

通過多傳感器集成與數(shù)字融合，使其可以直接實現(xiàn)溫度、壓力、差壓、流速等多個參量的測量，將一二次儀表完美結(jié)合，形成一個整體，每一塊表就是一個獨立的系統(tǒng)，可以完成相應(yīng)數(shù)值計算和存儲，由于計算能力、檢測技術(shù)的發(fā)展，使其測量精度大大提升。

3.2 無線數(shù)字傳輸

未來這種集成式數(shù)字智能儀表將集成多種通訊方式，可以全數(shù)字化輸出，無線遠(yuǎn)傳等通訊方式，徹底打破距離的束縛，可實現(xiàn)在線校準(zhǔn)或遠(yuǎn)程校準(zhǔn)。

3.3 智能組網(wǎng)

集成式數(shù)字智能儀表將獨立完成溫度、壓力、瞬時流量及累積流量的測量計算，流量調(diào)節(jié)閥接受流量儀表的數(shù)字信號，對壓力和流量進行控制，直接與傳感器連接，組成最小范圍的閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)“集中管理、分散控制”的最小最小控制單元，替代傳輸線路和DCS系統(tǒng)板卡，通過上位機對其監(jiān)控和管理。

也可通過物聯(lián)網(wǎng)、5G技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和共享。管理系統(tǒng)科根據(jù)采集傳感器儀表的參數(shù)等運行參數(shù)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對該設(shè)備的運行情況進行檢測，在次基礎(chǔ)上實現(xiàn)預(yù)測性維護和智能服務(wù)，同時結(jié)合材料庫存等信息，實現(xiàn)全生命周期的管理。

3.4 自我診斷

集成式數(shù)字智能儀表將具有自我診斷功能，出具自檢報告，根據(jù)優(yōu)先級別及時傳輸?shù)焦芾砥脚_。管理平臺根據(jù)收集的檢定、維修、歷史數(shù)據(jù)實時評估測量結(jié)果的可信度，提供實時性預(yù)測性服務(wù)，及時發(fā)現(xiàn)問題，生成報警信號，提醒維修人員修理，保障流量計自身高效穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

未來流量計量儀表將是智能的，他可以使數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確、傳輸更便捷更安全、安裝維護更方便。同時，其可以使萬物互聯(lián)成為現(xiàn)實，將對企業(yè)能源管理、優(yōu)化平衡、減少浪費、提高廠區(qū)環(huán)保質(zhì)量、節(jié)約經(jīng)濟管理成本和提高勞動生產(chǎn)率起著重要作用，而且也將對企業(yè)實現(xiàn)智能制造方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建，陳超，方瑜，袁雪松.建設(shè)國家產(chǎn)業(yè)計量測試中心助力物聯(lián)網(wǎng)感知裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展.中國計量，2018（10）.

[2]陸鈺琳.煉化企業(yè)智能計量構(gòu)建的思考.中國計量，2018（10）.