CN103115659A - 一种液态流体物料的动态称重方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液态流体物料的动态称重方法及其系统，属于流体计量领域，动态称重方法将流体冲击力、落差量这两个影响计量精度和速度的主要因素参与到流体物料的计量补偿计算中，与计量标准秤输出的虚假重量综合考虑，进行流体实际重量的计算；动态称重系统在进料阀的出口处设置速度感应器、速度感应器的输出端连接计量单元，人机交互模块通过I/O端口与计量单元连接，计量单元和计量秤的输出端连接计量补偿单元，计量补偿单元的输出端连接控制器。本发明设计合理，实现了对流体物料的动态精确称重功能，保证了称重精度和称重速度，满足了对流体物料的动态精确称重的要求，同时，具有使用方便、适用范围广泛的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种液态流体物料的动态称重方法及其系统，属于流体计量领域，
背景技术
在工业生产过程中，经常需要对流体物料进行动态称重。虽然现有的定值闭环控制系统的控制性能指标是很高的，但是计量精确度问题一直都是定量计量控制的棘手问题。而影响动态称重的计量精度和速度的主要因素是落差量和冲击力所带来的干扰。现有文献和资料中，对这两个影响因素的处理方法有多种：对冲击力处理方法主要有“先快后慢、最后点动”的分级控制；或者计量控制策略上一般采用粗调、精调两级控制，同时采用减小流量，减小高度差等简单方法来实现。但是，结果冲击力总是存在的；对于落差量的处理一般采用系统自学习的方法或根据统计规律确定一个常数来近似计算，或采用一定的操作提前量，但是提前时间的多少很难确定。同时，现有技术在落差量和冲击力带来的干扰存在时，不能兼顾控制系统的精度和速度。目前，还没有同时考虑落差量和冲击力的系统。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种液态流体物料的动态称重方法及其系统，设计合理，实现了对流体物料的动态精确称重功能，保证了称重精度和称重速度，满足了对流体物料的动态精确称重的要求，同时，具有使用方便、适用范围广泛的特点。
为解决其技术问题，本发明采取的技术方案：一种液态流体物料的动态称重方法，将流体冲击力、落差量这两个影响计量精度和速度的主要因素参与到流体物料的计量补偿计算中，与计量标准秤输出的虚假重量综合考虑，进行流体实际重量的计算；具体方法：首先，测出流体通过的管道管径d、液态物料的密度 
、液体物料的初始速度V0；然后，结合计量秤的示数G计量秤，利用公式
其中，d为管径(m)；ρ为液态物料的密度(kg/m3)；V0为初始速度（m/s）。
在流体初始速度为零的条件下，G落差量等于F冲击力，补偿算法是流体补偿后的输出重量等于标准计量秤的输出的虚假重量，即
基于上述方法，本发明还提出一种液态流体物料的动态称重系统包括定量标准量输入装置1、控制器2、进料阀3、计量桶4、计量秤5、在进料阀3的出口处设置速度感应器6、速度感应器6的输出端连接计量单元7，人机交互模块8通过I/O端口与计量单元7连接，计量单元7和计量秤5的输出端连接计量补偿单元9，计量补偿单元9的输出端连接控制器2。
进料阀3可以用进料泵代替。
计量单元7、计量补偿单元9采用单片机构建。
速度感应器6为带有A/D转化的速度感应器。
本发明的优点和积极效果是：本动态称重方法采用将冲击力、落差量参与到流体重量计量的补偿计算中，并动态实现补偿，使动态称重系统转变为定值闭环控制系统控制，克服了冲击力和空中物料质量（落差量）对精度的影响，保证了称重的精度和称重速度，满足了对流体物料的动态精确称重的要求；同时，具有使用方便、适用范围广泛的特点。
附图说明
图1 是本发明的连接示意图。
图中：1-定量标准量输入装置、2-控制器、3-进料阀、4-计量桶、5-计量秤、6-速度感应器、7-计量单元、8-人机交互模块、9-计量补偿单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详述，以方便技术人员理解。
在动态称重中，每一个时刻，对于冲击力来说，冲击力的作用使计量秤5的输出大于计量桶4中流体本身的重量，相当于冲击力使计量桶4的重量值增大了；对于落差量而言，空中的物料还没有进入计量桶4中，但是总是要进入计量桶4的，相当于冲击力使计量桶4的重量值减小了；
传统的计量中是不考虑这两个因素的，因此，本发明根据冲击力使计量提前，落差量使计量滞后的关系进行补偿，获取包装桶中真实流体重量和空中流体重量之和，并以此为新的控制量值进行控制计量，而不是简单的采用计量秤的输出量作为控制量，只要获得落差量与冲击力的偏差函数就可以把动态称重系统转变为定值控制系统。
本发明的数学模型：
其中，d为管径(m)；ρ为液态物料的密度(kg/m3)；V0为初始速度（m/s）；m为空中流体物料的重量(kg)；M为单位时间内通过管道横截面积的流体质量(kg/s)。
基于上述原因，本发明的具体实施过程：首先，测出流体通过的管道管径d、液体物料的密度
、液体物料的初始速度V0；然后，结合计量秤的示数，利用公式
在流体初始速度V0为零的条件下，G落差量等于F冲击力，补偿算法是流体补偿后的输出重量等于标准计量秤的输出的虚假重量，即
基于上述方法，本发明还提出一种液态流体物料的动态称重系统包括定量标准量输入装置1、控制器2、进料阀3、计量桶4、计量秤5、在进料阀3的出口处设置速度感应器6、速度感应器6的输出端连接计量单元7，人机交互模块8通过I/O端口与计量单元7连接，计量单元7和计量秤5的输出端连接计量补偿单元9，计量补偿单元9的输出端连接控制器2。
进料阀3可以用进料泵代替。
计量单元7、计量补偿单元9采用单片机构建。
速度感应器6为带有A/D转化的速度感应器。
本动态称重系统由定量标准量输入装置1、控制器2、进料阀3、计量桶4、计量秤5、速度感应器6、计量单元7、人机交互模块8、计量补偿单元9组成的闭环系统，经过补偿计算后能够将实际称重信号及时地反馈给控制器2，控制器2发出信号控制进料阀3的开度来改变进料量，实现了对流体物料的动态精确称重功能。
具体来说，在进料阀3的出口处设置速度感应器6，速度感应器6实时监测流体物料的下落的初始速度，速度感应器6的输出端连接计量单元7，将速度数据传入计量单元7，同时，人机交互模块8通过I/O端口与计量单元7连接，可以通过人机交互模块8将流体物料的密度输入计量单元7，计量单元7采用单片机构建，在计量单元7中预设一段程序，利用下面公式
进行计算；计量单元7和计量秤5的输出端都连接到计量补偿单元9，计量单元7将计算结果、计量秤5把测量的结果同时输入计量补偿单元9，计量补偿单元9利用公式
进行计算，计量补偿单元9的输出端连接控制器2，将最终结果输入控制器2内，控制器2根据定量标准量输入装置1输入的定量值和实际数据控制进料阀门3的开度来改变进料量。
在流体初始速度V0为零的条件下，G落差量等于F冲击力，补偿算法是流体补偿后的输出重量等于标准计量秤的输出的虚假重量，即
实施例1
利用所述的方法进行某种自来水的动态称重；
其中，自来水的密度为999.13 kg/m3，液体物料的初始速度V0为2.05 m/s，管径d为0.03 m，定量标准量输入装置1输入的定量值为50 kg，没有补偿单元的计量称重结果为49.1 kg，在利用公式
实施例2
利用所述的方法进行某种自来水的动态称重；
其中，自来水的密度
为999.13 kg/m3，液体物料的初始速度V0为4.05 m/s，管径d为0.03 m，定量标准量输入装置1输入的定量值为50 kg，没有补偿单元的计量称重结果为49.2 kg，在利用公式
实施例3
利用所述的方法进行某种自来水的动态称重；
其中，自来水的密度
为999.13 kg/m3，液体物料的初始速度V0为2.1 m/s，管径d为0.05 m，定量标准量输入装置1输入的定量值为50 kg，没有补偿单元的计量称重结果为48.7 kg，在利用公式
实施例4
利用所述的方法进行某种松香熔液的动态称重；
其中，松香熔液的密度为1050 kg/m3，液体物料的初始速度V0为3.2 m/s，管径d为0.05 m，定量标准量输入装置1输入的定量值为50 kg，没有补偿单元的计量称重结果为48.7 kg，在利用公式
实施例5
利用所述的方法进行某种松香熔液的动态称重；
其中，松香熔液的密度
为1050 kg/m3，液体物料的初始速度V0为0 m/s，管径d为0.05 m，定量标准量输入装置1输入的定量值为50 kg，没有补偿单元的计量称重结果为49.7 kg，在利用公式
本动态称重方法采用将冲击力、落差量参与到流体重量计量的补偿计算中，并动态实现补偿，使动态称重系统转变为定值闭环控制系统控制，克服了冲击力和空中物料质量（落差量）对精度的影响，保证了称重的精度和称重速度，满足了对流体物料的动态精确称重的要求；同时，具有使用方便、适用范围广泛的特点。
本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种液态流体物料的动态称重方法，其特征在于：动态称重方法将流体冲击力、落差量这两个影响计量精度和速度的主要因素参与到流体物料的计量补偿计算中，与计量标准秤输出的虚假重量综合考虑，进行流体实际重量的计算，具体方法：首先，测出流体通过的管道管径d、液体物料的密度 
、液体物料的初始速度V0；然后，结合标准计量秤的示数G计量秤，利用公式
进行计算，其中，d为管径；ρ为液态物料的密度；V0为初始速度。
2.根据权利要求1 所述的一种液态流体物料的动态称重方法，其特征在于：在流体初始速度为零的条件下，G落差量等于F冲击力，补偿算法是流体补偿后的输出重量等于标准计量秤的输出的虚假重量。
3. 一种液态流体物料的动态称重系统，包括定量标准量输入装置、控制器、进料阀、计量桶、计量秤，其特征在于：在进料阀的出口处设置速度感应器、速度感应器的输出端连接计量单元，人机交互模块通过I/O端口与计量单元连接，计量单元和计量秤的输出端连接计量补偿单元，计量补偿单元的输出端连接控制器。
4.根据权利要求3所述的一种液态流体物料的动态称重系统，其特征在于：进料阀用进料泵代替。
5.根据权利要求3所述的一种液态流体物料的动态称重系统，其特征在于：计量单元、计量补偿单元采用单片机构建。
6.根据权利要求3所述的一种液态流体物料的动态称重系统，其特征在于：速度感应器为带有A/D转化的速度感应器。
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