在流量批量控制系統(tǒng)中，計(jì)量精確度是重要的控制目標(biāo)。這里所說(shuō)的計(jì)量精確度就是每批實(shí)際發(fā)料總量同預(yù)期總量的一致程度。影響計(jì)量精確度的因素除了執(zhí)行器動(dòng)作滯后外，主要的還有流量測(cè)量誤差，包括流量測(cè)量?jī)x表的非線性誤差，流體溫度變化、組分變化等所引起的誤差。下面詳細(xì)介紹其原理和解決方法。
一、執(zhí)行器動(dòng)作滯后引起的誤差及其補(bǔ)償
從上面的動(dòng)作過(guò)程可知，執(zhí)行器動(dòng)作滯后必然引起控制計(jì)量誤差，誤差值約為滯后時(shí)間與瞬時(shí)流量qv的乘積τqv，其中滯后時(shí)間為從CPU發(fā)出關(guān)閥指令到切斷閥關(guān)死之間的全部時(shí)間，即包括繼電器的動(dòng)作滯后和切斷閥的動(dòng)作滯后，其性質(zhì)屬純滯后。具體滯后時(shí)間主要取決于閥門的型號(hào)及口徑，小口徑電磁閥的滯后時(shí)間約為數(shù)十毫秒，口徑越大，滯后時(shí)間越長(zhǎng)。
動(dòng)作滯后引起的誤差可從控制器的累積值顯示中準(zhǔn)確地讀出。糾正這一誤差最簡(jiǎn)單的方法是在控制器“提前量”窗口設(shè)置一個(gè)提前量Qf，即在Q=Qs-Qf時(shí)，CPU就發(fā)出指令，關(guān)閉切斷閥。
二、表前壓力變化對(duì)定量精確度的影響
在流量定量控制系統(tǒng)中，流量計(jì)前的流體壓力經(jīng)常發(fā)生變化，壓力變化主要是儲(chǔ)罐中液位高度變化所引起的。滿罐時(shí)，儲(chǔ)罐中的液位可能有10m高度，罐中料液即將發(fā)完時(shí)，可能只剩1m高度，由此引起的流量計(jì)前的壓力變化十分顯著，壓力變化引起發(fā)料時(shí)流量變化。
發(fā)料時(shí)流量變化對(duì)定量控制精確度帶來(lái)兩個(gè)影響。
(1)瞬時(shí)流量不同，要求相應(yīng)改變提前量
從5.4.1節(jié)可知，執(zhí)行器動(dòng)作滯后引起的誤差為τqv，合理的提前量Qf應(yīng)與此誤差值相等，即
(2)不同流量時(shí)流量傳感器流量系數(shù)不同
表前壓力變化引起流量變化對(duì)定量控制精確度的影響的另一個(gè)原因是流量傳感器的非線性，即流量系數(shù)的變化。
在經(jīng)流量定量控制系統(tǒng)發(fā)出的料液屬貿(mào)易實(shí)物時(shí)，往往此料液要連同裝載運(yùn)輸工具一同稱重，作為貿(mào)易結(jié)算依據(jù)。以不同的瞬時(shí)流量值所發(fā)的料裝的車，往往會(huì)出現(xiàn)千分之幾的差異，這主要是流量傳感器非線性所引起的。例如0.2級(jí)渦輪流量傳感器的各點(diǎn)流量系數(shù)允許偏離平均流量系數(shù)±0.2%，而0.5級(jí)傳感器則允許偏離±0.5%。
顯然，在以8.84m3/h瞬時(shí)流量發(fā)料時(shí)，偏高0.38%屬必然之事，而若以4.55m3/h瞬時(shí)流量發(fā)料時(shí)，偏低0.08%也屬理所當(dāng)然。
對(duì)流量傳感器的非線性進(jìn)行恰到好處的校正，最簡(jiǎn)單的方法是將該傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)制作成校正折線，然后寫(xiě)到智能流量定量控制器中。儀表運(yùn)行后，用查表和線性內(nèi)插相結(jié)合的方法得到流量系數(shù)校正系數(shù)，進(jìn)而精確地計(jì)算瞬時(shí)流量，從而完成對(duì)傳感器非線性的校正。
流量傳感器的非線性經(jīng)校正后，從簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系分析，似乎傳感器的誤差就不存在了，其實(shí)不然，因?yàn)榱髁總鞲衅鞒朔蔷€性誤差之外，還有重復(fù)性誤差、時(shí)間漂移等，但是經(jīng)過(guò)上述校正后，精確度等級(jí)可以提高一檔是肯定的。
三、對(duì)液體熱脹冷縮引起的誤差進(jìn)行補(bǔ)償
絕大多數(shù)液體在常溫條件下都有熱脹冷縮的特性，這對(duì)于流量傳感器以速度式為測(cè)量元件的系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生明顯誤差，即流體在工作溫度條件下的總量盡管控制得很準(zhǔn)，但換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的總量卻與預(yù)定值偏離很多。
糾正此項(xiàng)誤差的方法是對(duì)流體溫度影響進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。最簡(jiǎn)單的補(bǔ)償模型是如式(5.3)所示的一次函數(shù)式。
如果常用濃度為96%，溫度變化范圍為15～25℃，則兩個(gè)點(diǎn)溫度對(duì)應(yīng)的密度分別為811.73kg/m3。先在酒精密度、溫度坐標(biāo)系中將這兩個(gè)點(diǎn)找出來(lái)，然后在其間用直線連接，按解析幾何的方法，則直線的斜率即為密度隨溫度變化的系數(shù)μ1。
四、對(duì)流體組分的變化進(jìn)行補(bǔ)償
在流量批量控制系統(tǒng)中，有時(shí)碰到組分變化的情況，而且組分變化引起液體密度顯著變化，如果不對(duì)這種變化進(jìn)行補(bǔ)償，勢(shì)必引起質(zhì)量總量的較大誤差，輕者影響企業(yè)效益，更重要的是影響企業(yè)聲譽(yù)。
仍以酒精為例，在表5.2 中，t=20℃時(shí)，酒精含量從95%升到96%，酒精密度就減小0.49%。在一個(gè)儲(chǔ)罐中，料液的組分往往都是取樣用化學(xué)法或儀器法測(cè)量得到的，最簡(jiǎn)單的補(bǔ)償方法是測(cè)量組分的同時(shí)將參比溫度條件下的液體密度一同測(cè)量出來(lái)(實(shí)際上是這樣做的)，然后設(shè)置到批量控制器中，儀表運(yùn)行后，即完成自動(dòng)補(bǔ)償。
五、大小閥控制提高定量精確度
在液體人工裝桶或裝瓶的操作中，操作工有一條基本經(jīng)驗(yàn)，即在即將到達(dá)控制終點(diǎn)時(shí)，適當(dāng)減慢罐裝速度，以提高控制精確度。人們?cè)谧詣?dòng)定量控制中吸收了這一條經(jīng)驗(yàn)，將如圖5.4所示的單閥控制改進(jìn)為大小閥控制。其中，大閥用于快速發(fā)料，小閥用于精確定量，其連接示于圖5.6。
為了使大小閥協(xié)調(diào)動(dòng)作，在定量控制器中設(shè)置有“大流量發(fā)料提前量”和“小流量發(fā)料提前量”，當(dāng)操作工通過(guò)面板上的按鍵設(shè)定好“本次操作發(fā)料量”等數(shù)據(jù)后，按一下“復(fù)位”鍵，系統(tǒng)就“準(zhǔn)備就緒”，并有相應(yīng)的燈閃爍，按一下“啟動(dòng)”鍵，就開(kāi)始本次發(fā)料作業(yè)。這時(shí)“大閥控制接點(diǎn)”K1和“小閥控制接點(diǎn)”K2立即閉合，通過(guò)電磁閥的作用將大閥和小閥同時(shí)開(kāi)足，液體經(jīng)流量計(jì)流向受槽或其他容器。當(dāng)本次發(fā)料累積值=本次發(fā)料預(yù)定值即大流量發(fā)料提前量時(shí)，大閥控制接點(diǎn)斷開(kāi)，大閥關(guān)閉，并保持此狀態(tài)，而小閥繼續(xù)發(fā)料；當(dāng)本次發(fā)料累積值=本次發(fā)料預(yù)定值-小流量發(fā)料提前量時(shí)，小閥控制接點(diǎn)斷開(kāi)，小閥也關(guān)閉，從而結(jié)束本次發(fā)料。
這種控制方法適用于操作周期較長(zhǎng)的發(fā)料對(duì)象。其優(yōu)點(diǎn)是定量準(zhǔn)確，付出的代價(jià)是投資增加一些，發(fā)料時(shí)間也稍長(zhǎng)一些。合理調(diào)試“大流量發(fā)料提前量”，可使發(fā)料時(shí)間趨于合理。
合理選擇小閥的流通能力是重要的，兼顧經(jīng)濟(jì)性和流量傳感器的范圍度，一般可選其為大閥流通能力的1/10左右。
