定量控制（精选12篇）
定量控制 篇1
0 引言
现有燃油加油机的常规加油方式包括定量加油和非定量加油两种。在定量加油模式下,当预置加油结束时,即在电动机立即停转的瞬间,由于随着油枪排油速度的不同,电动机的负载也不同。因此,电动机会出现不同程度的冲转现象,液压系统的油液也因惯性而不能立即由运动变为静止,故实际加油量比预置量要超过0.01～0.4L左右。这种多给油现象叫做“过冲”,超过预置数的油量叫做“过冲量”。目前,普通加油机的液压控制系统全部采用电磁阀来减少“过冲”对加油机准确度的影响。
国家标准[1]规定在加油机测量变换器的进口或出口处必须安装电磁阀。普通加油机的液压控制系统中的电磁阀采用双阀结构,即有一个大流量阀(主阀)和一个小流量阀(副阀)。其工作原理[2]为:在定量加油开始时,电磁阀全部通电打开,即电磁阀的主阀和副阀均打开,当加油量剩下0.3L的时候,加油机的控制主板发出控制信号,关断主阀,加油机通过副阀继续加油到预置量,此时加油机控制主板再发出控制信号关断副阀,同时电机立即停转,从而大大减小了加油机停机前的“过冲量”。
双流量电磁阀虽然减小了加油时的“过冲量”,提高了加油的准确度,但是却也同时增加了管路的压降,增大了能耗,大阀关闭过程产生的水击[3],可能会导致液压元件和管路的损坏。在主阀关闭后,只用副阀来加满最后0.3L油的过程中,此时加油流量可能会小于流量计的最小被测量,从而导致计量精度的降低。
鉴于上述原因,本文开发出代替电磁阀的新方法,既能解决定量加油过程中的“过冲”问题,保证加油精度;又能减少加油过程中的管路阻力,避免水击现象的发生。
1 基于变频技术的新方法
针对上述加油过程中存在的不足,我们提出一种能防止燃油加油机定量加油过程“过冲”的新方法,即在采用变频技术的燃油加油机液压控制系统的基础上,将液压系统中的电磁阀去掉,以简化液压系统的结构,降低整机成本,通过使用定量加油的新控制方法,使去掉了电磁阀的加油机在定量加油控制方面能达到更好的效果。采用变频技术,并将电磁阀去掉之后的变频控制流程图如图1所示。
开始加油时,加油员在控制主板的面板上设定好加油升数,比如50L,然后提起油枪,此时控制主板发出信号给变频器,控制电机拖动容积泵以转速2运转。当加油量到达49.7L,即当加油量还剩0.3L时,控制主板发出一个信号给变频器控制电机降速,以一个相对较低的速度(转速1)运转来加完剩下的0.3L油。当加油值达到设定的加油量时,控制主板发出信号给变频器控制电机停止转动,接着加油员将油枪挂到加油机上关闭开关,加油过程完成。由于加油机“过冲量”的大小与加油完毕前油液的流速成正比,应用变频技术的加油机是以一个相对较低的速度运转来加完剩下的0.3L油的,此时“过冲量”可以忽略不计。于是基于变频技术的新方法可以很好解决加油机定量加油过程中的“过冲”问题。
2 变频控制加油过冲量理论分析
在变频模式下取消电磁阀后,对加油机的“过冲量”进行理论上的估算。理论模型如下:
电机停转后,电机和泵的惯性能被摩擦阻力和液压阻力所消耗:
其中,为泵转子的转动惯量,为泵的角速度,为管道压力,为流量,为时间,即为“过冲量”。由于整个过程中摩擦阻力很小,我们将摩擦阻力忽略不计。根据条件有:
其中为转子质量,为转子半径。在整个停转过程中、为随时间变化的量,为简化计算我们假设为恒定值,即为停转时刻的压力。在5 0 L定量加油时,,将已知量带入(1)、式(2)有:式
于是可以得出估算出的“过冲量”百分比:
从计算结果可以看出,新方法的加油“过冲量”理论估计值远远小于国家标准规定加油精度的±0.3%,可见基于变频技术新方法下的“过冲量”对加油精度的影响微乎极微。
3 变频模式下定量加油精度实验验证
虽然基于变频技术新方法下的“过冲量”对加油精度的影响很小,但是对于新方法整体加油精度是否达到国家标准规定的要求,还需要进行实验上的验证。
实验时,对加油机采用定量加油的方法,如定量加油50L,将油加到一个量桶中,记录其液面高度和油液的温度。然后采用公式(5)、(6)、(7)算出加油的相对误差,即加油精度值。
其中,A0、V1、V0都是标准量器的一些参数,当定量加油50L时,A0=3 m L/m m,V1=V50=100.26mm,V0=VJ=50L,H为量器液位刻度,VB为标准量器示值(不计温度),VB1为标准量器示值(考虑温度),T为量器内温度,EV为加油体积相对误差(即加油精度)。测量结果如表1所示。
由表1我们可以看出,去掉电磁阀的变频燃油加油机,在频率为22～36赫兹时,加油精度仍然达到国家标准,即加油相对误差均在±0.3%之间,并且达到了相当好的精度水平。
4 基于变频技术新方法的优点
图2为变频新方法和传统方法在定量加油过程中实时测量的管道压力曲线。从图中可以看出,基于变频技术的新方法,不仅能在去掉电磁阀后,解决定量加油的“过冲”问题,而且与传统加油机相比,具有如下优点。
1)加油过程中当加油量剩下设定的提前量(0.3L)时由于液压系统中没有电磁阀,也就没有了因电磁阀关闭而引起的加油管路横截面积的突然变化,虽然加油流速也是突然变小,但却是由于电机的频率降低使进油量减少造成的,因而水击效应得到了很好的改善。从图2中可以看出,使用变频方法的管道压力波动明显减小。
2)由于液压系统去掉了电磁阀,大大简化了液压系统的内部结构,降低了加油机的成本,同时也减小了管路的压降,达到了节能的效果,从图2中可以看到,使用变频技术的管道压阻整体小于使用电磁阀的管道压阻。
3)由于采用了变频技术,使得加油机在加最后的提前量时的流量变得可控。因为引进变频技术后,加油流量由电机转速控制,而电机转速又由变频器输出频率控制,因此我们可以通过改变变频器的输出频率,来控制电机转速,进而调节加油的流量,使流量可控。
5 结论
理论和实验表明,基于变频技术的新方法,不仅能解决加油机定量加油过程中出现的“过冲”问题,而且能减小管路的压降,避免引进电磁阀后出现的“水击”效应。同时基于变频技术的新方法也能够将加油精度控制在国家标准规定的范围内。这说明新方法能够更好的代替现有的电磁阀结构,使加油机在能源使用率和加油精度方面得到大大的提高。
摘要：本文针对现有加油机在定量加油模式下的不足,提出基于变频技术的新方法,用以代替现有的电磁阀结构。理论和实验的研究结果表明:基于变频技术的新方法不仅能代替电磁阀解决定量加油的“过冲”问题,而且能减小管路的压降,同时保证加油精度在国家标准规定的范围内。
关键词：加油机,定量,电磁阀,过冲,变频
参考文献
[1]GB/T9081-2001,hha机动车燃油加油机[S].
[2]吕凤彬.加油机电磁阀的重要作用[J].中国计量,2004,(02):58.
[3]刘亚俊,刘森林,刘利攀,叶传春.燃油加油机工作过程中的水击效应研究[J].流体传动与控制,2007,(05):16-19.
定量控制 篇2
定量反馈理论在鲁棒与容错飞行控制系统中的应用
定量反馈理论(Quantitative feedback theory，QFT)作为一种新颖的频率域鲁棒控制技术，综合考虑了对象的不确定性范围和对系统的性能指标要求，以定量方式在Nichols图上展开分析与设计，从而保证了设计结果具有稳定鲁棒性和性能鲁棒性。而当飞机控制舵面局部受损或失效时，飞机模型气动导数所受的影响可看作是不确定对象鲁棒性问题的扩展，因此，考虑舵面受损与失效时的容错飞行控制系统也可用QFT方法进行分析与设计。本文在讨论QFT原理与设计方法的.基础上，以某型无人驾驶飞机的纵向飞行控制系统为例，对鲁棒和容错飞行控制技术进行了分析、研究与设计，获得了满意的设计与仿真结果。
作 者：韦巍 吴树范 沈勇璋 Wei Wei Wu Shufan Shen Yongzhang 作者单位：南京航空航天大学自动化学院刊 名：南京航空航天大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF NANJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS &ASTRONAUTICS年，卷(期)：33(2)分类号：V249.1 TP302.8关键词：飞行控制系统 容错 鲁棒 定量反馈理论(QFT)
定量不灵了 篇3
大前年，吴大明下岗了，他在父母和亲朋的支援下，凑了一笔钱，买了一辆旧车。干起运输行业。他父亲原是一个熟练的司机，把精湛的技术，快速排除故障的本领，都原原本本地传给了他。小吴脑子灵光，加上扎实的高中文化，“雏凤清于老凤声”，他的技术水平便很快超过了他的父辈。随着车轮的响动，小日子过得甜甜的。但有一点令人担心，那就是喝酒的事儿，无论亲朋好友如何劝说，他都不当一回事儿。
吴大明喝酒有严格的定量。如果是啤酒只限一瓶，如果是白酒则只限四两，从不超过；喝酒的方法也很独特，一瓶啤酒分两杯，一杯一咕咚便下了肚；四两白酒分四口，一仰脖子便喝光。不用下酒菜，也不必垫肚子。他说：“大口喝酒，辛辣刺激。酒从嘴到胃，然后酒气迅速上升，强烈地刺激喉鼻。人，就是图这股子呛劲、冲劲呢！”为了保险起见，他也作了一些自我规定：啤酒，只限本地的“山城”;白酒呢，以厂前刘家馆子的“老白干”为准，按照他的这种规矩，操作了多年，倒也相安无事。
但上月却出了车祸。而且到底还是栽在这倒霉的酒上。
出事的那天，他开车到市里去提货。杯里揣着自炒的一包花生米和刘家馆子的四两老白干。真个是驾轻就熟，一路顺风。不一会儿就到达了目的地。装上车，不到12点便返程了。
车到半路，肚子饿了。吴大明便停下车来。走进了一个老饭馆。老规矩：一盘炒腊肉，四两大米饭。接着取出身上的酒和炒花生，不到10分钟就结束了战斗。然后，便又驱车上路了。不一会儿，吴大明感到一股燥热从“丹田”直冲“百会”，接着便觉得眼睛有些模糊了，手脚也不听使唤了……终于，不该发生的事情发生了。在一个“Ｓ”形地段，吴大明由于血管里的酒精的涌动，头脑一阵阵地发麻，迷糊之中，他竟把加速当成了减速，向左反而向右，结果车子冲出了马路，在一片麦子地里做了三个“前滚翻”……他付出了沉重的代价：额角上开了一条两寸多的口子，左手粉碎性骨折，他住进了医院。
躺在病床上，吴大明百思不得其解，四两酒，对他来说，充其量不过七成酒，怎么就醉了呢？多年的老规矩怎么就不灵了……
定量给料秤闭环调节的控制模式 篇4
1 拖料给料计量的基本控制模式
拖料给料即系统中不配置预给料设备, 定量给料秤进料斗直接与供料仓连接, 通过皮带运行把料仓下进料斗中物料直接拖出的给料方式。由于进料斗闸门的开度一般不变, 皮带上的料层厚度 (即负荷) 基本不变, 所以, 定量给料秤的瞬时给料量 (即流量) 基本与皮带速度成正比。因此, 通过调节控制皮带速度即可实现流量调节和定量给料控制。该控制模式设备少、控制系统简便、经济, 操作维护简单方便, 调节范围宽, 属无滞后控制环节, 工作稳定可靠, 计量控制精度高, 是一种较理想的给料控制方式。拖料给料现场控制模式如图1所示。
定量给料秤的物料料流负荷和速度 (即带速) 测量值输入称重控制器, 称重控制器经过与设定流量目标值比较运算, 除输出流量状态参数做现场和中控室显示外, 输出流量偏差调节量给定量给料秤皮带拖动调速单元, 调控皮带运行速度, 使定量给料秤的瞬时给料量趋近并达到设定的目标值, 实现定量给料控制。中控控制时, 控制单元把流量测量值与设定目标值比较运算, 产生的流量调节量, 以外给定方式输入称重控制器或直接输入皮带拖动调速单元, 通过调节控制皮带速度实现定量给料控制。
拖料给料方式适用于松散自由流动的块、粒状物料和不具有倾泻性流态化的粉状物料给料计量场合, 是在固体物料给料计量中采用最广最多的给料方式。笔者认为:凡是能够采用拖料给料方式的均应采用拖料给料, 至于采用现场控制还是中控控制应据条件需要而定。
2 预给料计量系统的主要控制模式
2.1 预给料计量系统机理
预给料计量系统即是把给料与计量输送功能分开, 由预给料设备把料仓的物料提供到定量给料秤皮带上, 皮带再把物料输送给下一级设备的同时完成流量称重测量和控制。因此, 预给料计量系统中定量给料秤的皮带失去了给料和流量调节控制功能, 由预给料设备取代。从而, 预给料设备的瞬时给料量也就成为流量调节控制的主要被控对象, 而定量给料秤皮带速度只可作为流量随动跟踪和皮带上物料负荷的调节被控对象, 绝不应作为流量定量控制的被调节控制对象。
预给料方式主要用于倾泻性流态化的粉体物料和黏湿性物料的给料计量系统。粉体物料一般采用流量阀、管螺旋给料机或叶轮给料机等做预给料设备。黏湿性物料多采用板式给料机 (即板喂机) 或强制皮带给料机等做预给料设备。由于系统增配预给料设备, 往往造成设备安装高度大大增加, 设备和建筑费用提高, 给料控制系统较复杂、控制滞后时间随物料流程增加而增长, 工作稳定可靠性和控制精度变差, 控制方案模式较多, 在实际应用中问题也较多。
2.2 主要控制模式
2.2.1 单调节控制模式
单调节控制就是预给料设备把物料提供到定量给料秤皮带上, 皮带以设计的最大流量时的速度恒速运行, 称重控制器将物料瞬时负荷和流速的测量值进行运算, 得到瞬时流量值, 并与设定流量目标值比较, 产生的偏差调节量输入预给料设备的调节单元, 使预给料设备的瞬时给料量趋近并达到设定流量目标值, 从而实现定量给料控制。单调节现场控制模式如图2所示。操作控制在现场进行, 中控室只作流量等状态参数显示。
单调节控制模式下, 由于定量给料秤皮带恒速运行, 只有一个预给料设备瞬时给料量闭环调节系统。所以, 控制系统简单、经济, 工作可靠性较好, 是国内外惯用的传统控制模式。但是, 由于皮带恒速运行, 皮带上的物料负荷随瞬时流量变化而波动, 特别在流量较小时可能导致皮带上料层过薄, 对测量精度和控制稳定性极为不利。另外, 皮带上料层厚度一般只能在2∶1左右范围变化。所以, 系统流量的调节范围较小, 不能适应宽调节流量使用场合要求。由于皮带恒速运行, 大多数系统不设置测速环节, 把皮带速度作为恒定值, 从而降低了测量和控制精度。基于上述原因和笔者经验, 系统中最好设有皮带速度调节和测量环节。因为选型设计的最大瞬时流量往往远大于生产运行实际最大瞬时流量, 必然导致皮带上料层过薄问题更为严重, 影响控制精度和稳定性, 降低测量精度。如果设有带速调节和测量环节, 在实际生产中可调节皮带速度以最大给料量的速度运行, 从而可减少上述不良影响, 并为改造成更优良的流量/负荷双调节控制模式提供便捷条件。
2.2.2 流量与负荷双调节控制模式
1) 流量与负荷双调节控制就是把预给料设备的瞬时给料量 (流量) 及定量给料秤皮带上的物料负荷分别做定量控制被控对象, 组成两个闭环调节系统的控制模式, 如图3所示。称重控制器根据定量给料秤输入的物料负荷和速度测量值运算得到的瞬时流量, 与根据生产要求设定的流量目标值比较, 产生的调节量输入预给料设备的调节单元, 调控预给料设备的瞬时给料量, 使之达到设定流量目标值, 实现定量给料闭环控制。同时, 称重控制器根据皮带上物料负荷的测量值与设定的负荷目标值比较运算, 输出调节量到皮带速度调节单元, 通过调节控制皮带速度, 使皮带物料负荷达到设定的目标值, 实现皮带物料负荷基本在恒定状态运行, 从而确保皮带物料负荷不随流量变化而波动。
该双调节控制模式下, 不会出现单调节模式时皮带上料层过薄和不稳定情况, 也不会像有些系统那样由于皮带物料负荷太小而发生速度超调或由于皮带物料负荷过大而发生冲跑、漫料等弊病。由于负荷快速随动跟踪流量变化, 既保障了运行稳定, 也减少调节滞后的影响。所以, 这种控制模式系统控制精度高、流量调节范围宽、适应性强、稳定可靠性好。在预给料定量控制方式中是一种比较理想的控制模式。笔者建议应积极推广和选用这种控制模式。
2) 在实际工作中常常遇到几乎与此相反的双调节闭环控制模式, 即通过调节皮带速度调节控制瞬时流量, 同时, 以皮带的物料瞬时流量或负荷反馈控制预给料设备瞬时给料量, 这种双调节闭环控制模式存在很大问题。首先, 必须明确系统中预给料设备的瞬时给料量决定系统物料流量的大小, 定量给料秤皮带失去了给料和流量调节功能, 皮带速度变化只能改变皮带物料负荷的大小, 而不能调节物料流量, 更不能像中间仓那样起到物料暂存和流量调剂作用。因此, 上述双调节模式下, 当定量给料秤的瞬时流量大于设定目标值时, 控制系统会自动调慢皮带速度, 但皮带速度减慢仅仅导致皮带上物料负荷成比例增大, 不会改变物料流量, 即瞬时流量仍然大于设定流量, 促使皮带速度继续进一步减慢, 物料负荷进一步加大。如果预给料设备控制滞后或失控, 预给料量没有及时快捷有效减小, 必然造成皮带上冲跑、漫料。反之, 如果皮带上物料流量小于设定流量, 基于同样原理, 导致皮带速度加快, 促使皮带物料负荷成比例减小, 皮带速度进一步加快, 直到控制系统超调。这种双调节控制模式在实际生产中较广泛存在, 冲跑和漫料事故时有发生, 给生产的稳定运行造成困难, 特别是在大流量、长滞后和预给料不够稳定顺畅的场合更为明显。
如果采用定量给料秤皮带负荷控制预给料设备的瞬时给料量, 也只有在皮带恒速运行的条件下, 皮带上的物料负荷才与流量成正比关系, 可以根据皮带物料负荷调节控制物料流量。所以, 采用以皮带负荷反馈控制预给料设备瞬时给料, 必须在量程范围根据负荷与流量特定关系采用预置设定方式设计控制软件, 这将使控制软件较为复杂, 冲跑和漫料等问题也没有根本解决。总之, 这种以定量给料秤做流量定量控制、以皮带上物料流量或负荷反馈控制预给料量的双调节控制模式有明显的原理性错误, 实际应用证明问题较多, 不推荐采用这种控制方式。
2.2.3 流量跟踪双调节控制模式
流量跟踪双调节闭环控制就是把预给料设备瞬时给料量作为流量被控对象, 而定量给料秤皮带速度作为流量跟踪调节, 组成统一的闭环控制模式, 如图4所示。即称重控制器根据定量给料秤输入的物料负荷和速度测量值与流量设定值比较运算, 输出一个流量调节量, 此调节量经分流模块分别调节预给料设备的给料量和定量给料秤皮带速度, 使皮带速度随动跟踪流量同步运行。从而保证皮带物流负荷基本稳定, 不会随物料流量变化产生较大波动。这种跟踪流量单闭环双调节控制模式, 控制系统的控制软件简单, 多家企业的实践应用证明运行稳定, 近乎无滞后控制环节, 有利于保证较高的计量精度和可靠性。但选用时应注意预给料设备规格、工作参数设计选配, 力求其给料速率与定量给料秤皮带速率有较好的线性匹配, 这是系统负荷稳定的重要因素。
另外, 基于锁风和防止冲跑料等需要, 有的预给料系统采用双级串联预给料设备给料, 要求前后两级预给料设备协调同步运行。采用这种流量同步跟踪调节控制方式是一种很好的选择。即把头级预给料设备瞬时给料量作为主要控制对象, 而后级给料设备作为随动跟踪调节对象。当然, 也可以让后级给料设备在最大流量时速状态下恒速运行。
2.2.4 进料斗料位 (或负荷) 上下限控制模式
为了保障给料系统连续给料, 在进料斗上 (或进料小仓, 下同) 设置料位或负荷测控装置, 称重控制器或独立专用控制器根据进料斗设定料位或负荷上下限调节控制预给料设备的工作状态, 保障连续给料运行, 定量给料秤以拖料给料方式调控瞬时给料量实现定量给料控制。系统如图5所示。
这种系统的设备比双调节系统稍显复杂, 费用稍高, 但控制效果往往并不佳。最主要缺点是:由于工艺条件限制, 进料斗或小仓的容量较小 (一般为1.5m3左右) , 所以料位 (或负荷) 变化波动较快, 使调控系统难以处于稳定状态, 容易造成调节系统振荡失调, 尤其当物料性质和给料状态变化较大、出料困难不稳定时更难以控制, 控制精度更难保证。所以, 不推荐采用这种控制模式。
上述控制模式一般为现场控制方式, 中控只作流量等状态参数显示。随着生产规模大型化和自动化水平、中控人员技术素质的提高, 从自动控制技术角度实现中控控制比较简单容易, 所以采用中控控制方式越来越多。在系统设计时只要使中控单元具有此计量参数处理运算和控制功能, 便可以接受定量给料秤和称重控制器输入的流量测量相关信号、中控单元经过与设定流量目标值比较运算, 产生的调节量输入称重控制器或直接送入流量调节量单元, 调节瞬时给料量, 使之达到设定目标值, 即可实现定量给料秤中控控制方式。
3 结论与建议
1) 给料计量控制系统, 须根据物料具体流动和黏附状态性质等恰当选择给料方式。凡是可以采用拖料给料的均应采用拖料方式。当今在设计和实用中常有过度采用振动进料斗和预给料方式的倾向, 在块粒状物料的定量计量方面尤为明显。这样将大大增加建设资金, 增加设备管理维护工作量和费用, 增加系统的复杂性和不稳定因素, 降低计量控制精度和可靠性。
2) 在给料定量控制系统中, 物料瞬时流量始终是系统调节控制的核心对象, 在预给料系统, 头级预给料装置是流量调控的主要执行机构和被控对象, 而定量给料秤皮带已经失去给料和流量调控功能。所以, 不能再作为流量定量控制的主要对象, 只可作为负荷控制或流量随动跟踪调控对象, 否则就可能发生给料计量控制系统工作不稳定、发生冲跑和堵料等事故。笔者建议:预给料计量控制系统中, 应首先选用流量负荷或流量随动跟踪双调节闭环控制模式。
3) 给料计量控制系统是一个系统工程, 必须全面合理兼顾供给料、称重计量、调节控制每个环节。采用科学合理的给料方式、设备配置、各环节相互协调匹配和科学合理的系统控制模式, 才能保证工作连续稳定、计量控制准确可靠, 达到预期经济和技术效果。
参考文献
[1]孙秉礼.定量给料秤系统的给料设备和控制方案优化设计[J].水泥, 2011 (3) :44-47.
[2]孙秉礼, 杨成喆.调速定量给料秤的系统组成及选用[J].水泥, 2010 (8) :56-59.
[3]周有根, 严庆梅.原料配料板喂机转速控制的几种方式[J]新世纪水泥导报, 2010 (8) :56-57.
5 定性定量评价 篇5
1．安全检查表分析（SCA）
某甲公司通过管道输送方式向其他公司提供液化气（主要成分是液化石油气、液化天然气），该公司安全管理过程中，已经制定了厂长、安全科长、车间班组三级安全生产责任制，制定了安全教育和培训、安全费用投入保障、安全设施和设备管理、安金检查和隐患整改、劳动防护用品(具)及保健品发放管理等各项必须的规章制度，主要负责人经安监部门考核合格，但安全生产管理人员没有参加考试培训，该公司为公司领导办理了工伤保险等。
试采用安全检查表对该公司的安全生产管理过程进行评价。2．预先危险性分析题（PHA）
某城市拟对部分供水系统进行改造，改造工程投资2900万元，改造主要内容包括：
沿主要道路敷设长度为15Km的管线，并穿越道路，改造后的管网压力为0.5Mpa；该项目增设2台水泵，泵房采用现有设施。
改造工程的施工顺序为：先挖管沟，管线下沟施焊，泵房设备安装，最后将开挖的管沟回填、平整。据查，管线经过的城市道路地下敷设有电缆、煤气等管线。管沟的开挖、回填和平整采用人工、机械两种方式进行，管沟深1.5m，管道焊接采用电焊。
请根据给定的条件，采用预先危险性分析法对该项目施工过程中存在的危险、有害因素进行分析评价。3．事故树分析方法（FTA）
轮式汽车起重吊车，在吊物时，吊装物坠落伤人是一种经常发生的起重伤人事故，起重钢丝绳断裂是造成吊装物坠落的主要原因，吊装物坠落与钢丝绳断脱、吊勾冲顶和吊装物超载有直接关系。钢丝绳断脱的主要原因是钢丝绳强度下降和未及时发现钢丝绳强度下降，钢丝绳强度下降是由于钢丝绳腐蚀断股、变形和.....，而未及时发现钢丝绳强度下降主要原因是日常检查不够和未定期对钢丝绳进行检测；吊勾冲顶是由于吊装工操作失误和未安装限速器造成的；吊装物超载则是由于吊装物超重和起重限制器失灵造成的。请用故障树分析法对该案例进行分析，做出故障树，求出最小割集和最小径集。假如每个基本事件都是独立发生的，且发生概率均为0.1，即q1=q2=q3=…qn=0.1，试求钢丝绳断裂事故发生的概率。
4．事件树分析（ETA）
某公司在通过管道输送液化气的过程中突然发生爆炸，试对其采用事件树分析法对该管道液化气爆炸事故进行分析评价。5．作业条件危险性分析（LEC）
试对安全05级同学在上《安全评价》课程中的危险性采用作业条件危险性分析法进行评价。6．危险度评价法
某公司利用管道输送液化气，管道长约50m，直径0.4m，压力约3Mpa，试对该输送单元采用危险度评价法进行评价。7．故障假设分析（WI）
某公司利用王水（混酸）生产某种硝化物，试根据故障假设分析法对配酸、硝化反应过程进行评价。
8．故障类型和影响分析（FMEA）
试采用FMEA评价法对管道输送液化气岗位进行评价。9．危险和可操作性研究（HAZOP）
某公司利用王水（混酸）生产某种硝化物，试根据危险和可操作性研究评价法对配酸、硝化反应过程进行评价。
10．分别说明以下方法的类别（定性、定量）、目的（提供事故致因因素、危险性分级、事故危害后果、事故发生频率）、适用范围（设计阶段、试生产阶段、正常运转阶段）、优缺点（优点、缺点）：
SCA、PHA、FEMA、FTA、ETA、HAZOP、DOW、ICI、LEC、危险度评价法、事故后果范围评价法。
从定性到定量 篇6
【关键词】定性 定量 化学反应速率
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）35-0135-01
定性——用文字语言进行相关描述，定量——用数学语言进行描述，定性分析与定量分析应该是统一的，相互补充的;定性分析是定量分析的基本前提，定量分析使之定性更加科学、准确，它可以促使定性分析得出广泛而深入的结论。化学教学中的定性是指研究对象的性质，包括物理性质和化学性质，例如看到浓盐酸就要想到它有挥发性，看到硫酸铜溶液就要想到蓝色，等等;然后主要考虑化学性质，例如看到金属就应该想到其具有还原性，在反应中失去电子，看到非金属单质如Cl2、O2应该想到其具有氧化性，在反应中得到电子。 定量主要是针对定性中的化学性质而言的，主要是要考虑反应物的用量问题，反应物是恰好完全反应，还是某一种反应物有剩余，如“适量”表示恰好完全反应，“过量”表示该物质有剩余，等等。下面我结合化学反应速率的教学来谈谈化学教学中从定性到定量的变化。
化学反应速率在高一化学2中已经涉及，但仅限于让学生了解化学反应有快有慢，化学反应的快慢可以用化学反应速率来表示。高二选修《化学反应原理》专题2第一单元的教学中又重新出现了化学反应速率这个知识点，这两次出现在教学要求上有什么不同呢？认真对比教材的编写内容，你就会发现《化学反应原理》中关于化学反应速率的教学其教学目标是让学生定量地认识化学反应的快慢。也就是高一你要知道爆炸反应快，钢铁腐蚀反应慢，高二的教学要让学生了解爆炸反应比钢铁腐蚀快了多少？同一个化学反应在不同时间段内反应的速率是否相同呢？用什么方法测定一个化学反应的反应速率呢？我的教学设计如下：
通过图片对比天津爆炸案发生的极快，溶洞的形成极慢来说明化学反应有快慢之分，向学生提问，用哪个物理量来描述化学反应的快慢，引入化学反应速率的概念。
观察与思考：在室温下，有少量催化剂存在时，过氧化氢在水溶液中发生分解反应：2H2O2=O2↑+2H2O反应过程中过氧化氢的物质的量浓变化如下表所示。
学生完成作图：
让学生分析图像中，随着反应时间的变化，以H2O2的表示的化学反应速率变化趋势，及前20分钟与后20分钟所表示的速率是否相同。
通过这样的教学活动，使学生认识到，化学反应速率是平均速率，瞬时速率可以通过数学方法得到。在单一反应物中随着反应物浓度的降低，反应速率在下降，那么在多组分的反应混合物中用不用物质表示的速率会有什么变化呢？
投影：N2O5在四氯化碳溶液中发生反应的实验数据如下：
请同学们分析，同一时间段内，同一个化学反应用不同的物质表示其反应速率，数值是否相同，数值之间有什么联系？
学生之间进行分组交流与讨论：得出结论。
同一个化学反应用不同的物质表示其反应速率，数值不一定相同，但是数值之比等化学方程式的系数之比。教学纠正为化学计量数之比。
教师，以上的实验数据是怎样获得的呢，阅读教材P34页，了解化学反应速率的测定方法，然后进行活动探究：盐酸与大理石反应的化学反应速率测定，实验装置如下：
图2-3 大理石与盐酸反应的实验装置图
本实验中反应速率是mL·s-1说明我们表示化学反应速率时基单位是可以根据需要灵活选用的，让学生进行交流对比后可以发现不同组的数据差异很大，所以提出可以用更精确的实验方法来测定，向同学们展示DIS实驗设备，对上述实验用压强传感器进行测定反应过程中的压强变化，同时可以得到时间压强变化曲线，这个演示实验可以让学生感受到科技的力量。然后让学生阅读P35页，化学动力学的发展。了解技术进步对于研究化学反应速率的影响。
利用远程控制实现大鹤管定量装车 篇7
近年来国内大型炼化企业为提高成品油的出厂能力, 纷纷进行火车装车自动化改造, 由原来的小鹤管手动装车形式改为大鹤管集中装车形式, 这种形式的优点是栈桥占地面积小, 设备投入少, 装车精度高, 劳动强度低, 便于控制与管理, 且利于油气回收等特点。
大鹤管远程控制定量装车是大型石化企业应用的一项新技术, 通过PLC系统实现了远程控制装车作业, 使大鹤管装车控制室与装车位相分离, 两者达到了事故状态下的有效安全距离, 为安全生产提供了有力的保障。
二、工作原理
上位操作站根据装车计划将装车信息下发到装车控制站。控制站控制牵引爬车进行槽车与鹤管的粗对位, 大鹤管自动定位系统 (或者手动对位) 实现大鹤管自动精确对位。预装油品经过装车泵、油品选择阀送至栈桥的装油集油管, 当鹤管降到最低位置时, 密闭盖已压紧槽车口, 电液控制阀打开一定开度, 进行小流量装车, 待油品液面淹没升降管出油口时, 电液控制阀以较大开度开启, 进行额定流量装车, 当质量流量计计量到预置值时, 关闭电液控制阀至一定开度, 以小流量装车, 待流量计计量至最终值时, 电液控制阀关闭, 完成一辆槽车装车。
工艺流程说明如下:
三、自动装车系统组成及功能:
1. 大鹤管装车控制系统
(1) 大鹤管装车控制系统描述
大鹤管装车控制系统是火车大鹤管装车系统的控制核心, 主要实现大鹤管装车自动计量、批量装车控制、安全监控和生产数据的自动管理和打印。
(2) 大鹤管装车控制系统构成
大鹤管装车控制系统由装车栈桥内的现场仪表设备、控制室内远程装车控制站组成, 远程装车控制站由PLC控制系统、装车操作电脑及配套软件、视频监控设备等三部分组成。
装车栈桥内的现场仪表设备主要由大鹤管系统、爬车系统、质量流量计、电液阀、气动切断阀、大鹤管手动防爆操作箱、防爆摄像机及云台、防溢油控制器、防静电控制器等组成。
PLC系统和现场仪表连接, 按照控制程序和操作人员的指令, 对小爬车、大鹤管和液压站进行控制, 同时能够控制装车阀门动作, 接收流量计信号, 接收静电和防溢信号, 实现定量装车功能。PLC控制系统采用通讯 (PROFBUS-RTU) 连接装车操作电脑, 接受来自装车操作电脑的命令, 远程控制现场大鹤管系统;同时将来自大鹤管系统装车状态和数据实时的传递给装车操作电脑, 完成人机交互功能, 实现远程装车。
控制室内视频监控设备包括控制矩阵、LCD显示器, 画面分割器和控制键盘等。其控制原理为:每套大鹤管通过栈桥内的三台摄像机监视大鹤管和小爬车的运行状态, 然后通过大鹤管PLC控制系统操作大鹤管和小爬车的动作。每台大鹤管通过三台摄像机观察现场情况, 一台安装在槽车底部侧后方, 用来观察小爬车运行, 采用广角镜头摄像机;另两台水平垂直安装在槽车罐口正上方, 来观察鹤管的动作和鹤管的精确对位。如图所示, 其中一号摄像机采用云台控制, 另两台同样采用广角镜头摄像机。
2. 大鹤管自动对位系统
大鹤管自动对位系统实现了火车大鹤管与槽车罐口自动对正位置功能。该系统与大鹤管定量装车控制系统相结合, 与装车控制系统同步运行。
自动定位系统包括:1个安装支架、4个激光传感器、专用导线、防爆解码器和PLC (和控制系统共用) , 鹤管初对位完成后, 当鹤管向前 (或者向后) 移动时, 雷达传感器检测探头和罐车之间的距离, 当4个激光探头同时检测到罐底时, 表明对位正确, 鹤管停止移动。
3. 大鹤管控制系统联锁功能
(1) 升降管高位行程开关闭合, 说明升降管处于高位, 小爬车才能动作。
(2) 小爬车动作时, 升降管不得下降。
(3) 接油斗高位行程开关闭合, 说明接油斗已经提起, 升降管才能下降。
(4) 升降管处于最低位、接油斗处于高位、油气控制阀门处于开通状态时, 主、限流管路的阀门才能开启。
(5) 装油管线自动控制阀门打开时, 鹤管和小爬车的任何动作都处于锁定状态。
(6) 装车时管道中油品无流速时报警并切断阀门, 进行联锁保护。
(7) 装车结束后系统自动提示操作人员进行爬车后退, 避免出现生产事故。
(8) 溢油信号报警并停止装车, 进行联锁保护。
(9) 自动对位没有完全结束或自动对位不准确时不能付油。
(10) 静电接地没有接好时不能付油。
(11) 装车过程中静电接地脱落或接触不良时报警并延时停止装车联锁保护。
(12) 装车结束后如静电接地夹不摘下爬车不能前进, 防止车体移动损坏设备。
4. 大鹤管安全保护系统
(1) 采用隔爆型安全电器元件, 解决了现场电器防爆问题, 保证了安全生产。
(2) 现场设有可燃气体报警器, 可随时对现场环境进行监测, 一旦超标便有报警提示。
(3) 现场设有消防系统, 在远程操作室内和现场均有控制按钮, 实现控制的双重保险。
(4) 在现场的集油管上设有紧急切断阀门, 遇有紧急情况, 可以在控制室内对阀门进行控制, 使得在事故状态下, 操作人员能够安全的、及时的切断油源。
(5) 阀门、爬车、鹤管、接油斗等重要设备都设有位置检测开关, 以保证系统在安全范围内运行。另外系统对每个动作同时采用时间限制策略, 以避免了误操作的发生。
结束语
大鹤管远程控制定量装车系统的运行不仅极大地减轻了员工装车的劳动强度, 提高了装车的安全性, 同时减少油品的挥发, 节约了能源, 保护了环境, 真正意义上实现了安全、环保、健康的理念。
参考文献
[1]油气储运设计手册[M].北京石油工业出版社.1997.
[2]《密闭浸没式外压大鹤管产品说明书》连云港远洋液体装卸设备有限公司.
[3]孙德利.火车自动装车控制系统的设计[J].石油化工自动化, 2008.
定量控制 篇8
1 工作原理
SPF粉体定量喂料系统组成见图1。
粉体由进料口进入称重仓, 通过传感器检测来稳定仓的料位, 从而得到稳流的作用。粉体经稳流后再由FR喂料机均匀稳定地喂入RWF转子秤。进入RWF转子秤的粉体由转子从进料口带至出料口并喂入下级设备。特殊设计的结构使得荷重传感器能精确地测出RWF圆盘体中粉体的重量, 并由SPU信号处理单元将现场弱信号 (如转子中粉体物料的负荷、称重仓内物料的负荷等) 进行采集、放大、转换, 然后传输至PLC的模拟输入口中。系统通过磁电式开关检测转子秤的速度信号, 并送入CPU214的高速计数口计数, 经控制系统处理运算得到粉体的实际流量, 通过调节转子秤的转速, 实现粉体定量给料。FR喂料机的转速跟踪RWF转子的转速, 实现同步调节, 保证系统稳定、准确运行。
2 出现的问题及处理
2.1 显示流量明显少于实际流量, 喂料量不稳定
观察后, 发现传感器并没损坏。由于转子秤是圆柱形, 内有分隔下料仓, 仓内承载物料计量, 当不是下料那一侧秤板上有物体时, 额定荷重检测减小, 转子秤提速, 实际物料量明显增大;当下料侧秤板有物体时, 转子秤速度减小, 这时实际下料量就小于给定量。所以秤体上要严禁堆放工具以及杂物, 要保持秤板干净, 不准踩踏, 这样不但使流量稳定, 也对称重传感器起到保护作用。
2.2 煤粉输送系统不稳定
由于喂煤系统属于老系统改造, 尾煤的罗茨风机流量是27.8m3/min, 风管的内径为Φ168mm, 风速是18.5m/s, 总发生煤粉沉降现象, 严重影响煤粉的输送, 入预热器的煤粉出现一股一股的不稳状态, 火焰拉不起来。启用备用罗茨风机, 其流量是32.5m3/min, 在相同的风管内径的情况下, 风速达到21.5m/s, 刚好达到厂家要求 (20~30m/s) , 减小了风机电流和风压的波动, 为预热器的工况稳定提供了保障。
2.3 系统卡堵问题
转子秤的荷重快速减小, 喂料机有时候下料不畅通。
经检查, 煤粉计量控制系统未出现异常, 通过变频过流保护动作, 判断为喂料机发生卡料现象, 立刻通知有关操作人员把喂料机闸板关闭, 并停止喂料机的运行, 手盘喂料机电动机轴, 打开喂料机上的清物口清除异物, 恢复正常。有一次该系统侧收尘管道堵塞, 气料交换不畅, 造成转子秤正压。于是我们对收尘管道改造, 加粗管道内径, 减少弯头, 下放蝶阀, 这样就可以定时对收尘管道清理沉淀煤粉, 保证了系统的微负压状态。系统改造后, 下煤情况良好。冬季煤粉潮湿, 这对SPF粉体定量喂料控制系统影响也很大, 因为水分在2%以下的煤粉在喂料机内才会下料顺畅。同时, 要求中控操作人员要保证煤粉仓最低仓存煤在50%以上, 这样也可增强下煤的稳定性。
2.4 实物显示和计量数不符
观察后, 发现传感器上的链条被岗位工人调整过, 对系统精度产生严重影响。在定检时, 对转子秤进行重新标定, 开车后恢复正常。
3 结束语
液体注肥器定量控制系统的设计 篇9
液体注肥器可以用来向灌溉水溶液中定量注入液态化学肥料、防治土壤病害的化学农药、植物生长调节剂以及植物生长所需的多种微量元素[1]。固态肥的施用一般采取人工抛撒,很难控制施肥量;若采用专门的施肥机进行撒肥,由于固态肥性状的不确定性,只有肥料特别均匀才能控制施肥量,也很难做到定量精确控制。对施肥量的精确控制一般采取将固态肥料溶解到水中形成液态肥料的方法,通过控制液体的输出量间接控制施肥量。
国内液态施肥机大多采用电机驱动水泵运转,通过按键控制电机运转时间来控制施肥量,一般需要凭借人的经验,这种控制方法比较简单和粗犷。有一些控制系统采用单片机或计时器精确控制泵的运转时间,一定程度上可以获取相对精确的施肥量,但采用这种方式受到诸多因素影响。随着工作运行时间的增加,蓄电池的电压会降低,造成电机转速下降,从而使得相同时间内的注肥量减少。另外,液体的粘度、管道的特性和液面高度等均在不同程度上影响系统的施肥量。
通过控制时间来调节注肥量是一种开环控制方法,很难实现对施肥量的精确控制。为达到对施肥量的定量控制,需要在控制环节中引入反馈量,采用闭环控制,以保证一定的精度。
基于精准施肥的要求,本文设计了一种定量控制注肥器系统。该注肥系统采用单片机为控制核心,通过流量传感器感知施肥量,获取信息后驱动直流电机输送液态肥料;最后,通过插入地下的注肥枪将液态肥料注入植物的根部,实现对注肥量的精确定量控制。施肥机保留了传统的控制方式,可以方便操作。
1 系统构成及功能实现
1.1 系统构成
液体注肥器主要由直流电机、离心泵、便携式水箱、胶管、注肥枪、过滤器、吸液管、蓄电池和控制箱等组成。其中,控制系统主要由AT89S52单片机、外围电路、继电器、电位器、液晶显示器以及流量传感器等构成。注肥器的系统结构图如图1所示。
水箱采用便携式小体积水箱,操作人员可以背负作业。为避免水体中的杂质或未溶解的肥料堵塞管道,实际操作最好采用干净水。
管道中的压力阀的作用是保护系统。压力阀平时处于关闭状态,当管道发生堵塞或者注肥口堵死时,管道内的压力增大;当压力超过安全值时,压力阀门打开。
为避免不同因素对系统的干扰,系统在注肥口安装了流量传感器。通过流量传感器来计算出液量,将传感器的数据引入控制系统,控制系统再控制电机是否运转。通过引入这种闭环控制,可以实现对出液量的实时监控。单向阀在系统停止工作后可以有效地防止管道内的液体由于惯性继续流动,引起传感器继续输出脉冲,造成检测误差过大。
1.2 控制系统硬件构成
控制系统采用AT89S52单片机为控制核心,构建单片机最小系统电路。AT89S52是Atmel 公司一种采用CMOS 工艺设计的低功耗、高性能8位微控制器,内部拥有8k在系统可编程Flash 存储器。芯片与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容,片上Flash允许程序存储器在系统编程,也适用于一般的编程器。单片机主要用于采集注肥量设定值,处理流量传感器的脉冲信号,控制小液晶的显示以及驱动继电器。
流量传感器采用了美国Gems公司生产的叶轮式流量传感器FT-110。它是一种根据霍尔效应设计的透平流量传感器,测量不受液体压力影响,比较适合于小流量的液体监测。其精度可达3%,满足注肥系统对测量的要求。流量传感器属于NPN型常开型,需要接2k的上拉电阻。
流量传感器采用12V电源供电,输出的电平信号与单片机的TTL电平信号不兼容。本系统采用光耦TLP521,可将流量传感器的12V电平信号转化为单片机可以识别的5V电平信号。流量与传感器的接口电路如图2所示。
开启光耦所需的电流很微弱,所以在电路中串入电阻R2以限流。当流量传感器的涡轮运转时,每碰到一次磁性元件,霍尔元件就会发出脉冲信号,传感器的2脚就会拉到低电平,TLP521输入端同为低电位,输出端不导通。此时,引脚输出端输出+5V,形成一个脉冲沿,单片机就可以采集这一信号。
显示设备采用字符型小液晶TC1602。TC1602液晶模块内带标准字库,可以同时显示32个字符。内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了192个5×7点阵字符和32个5×10点阵字符。另外,还有512字节的CGRAM,供用户自定义字符。
小液晶主要用于显示时间、传感器的脉冲数以及实际的设定值等。TC1602工作所需要的外围元件少,功耗低,在开背光灯的情况下电流约为50mA。TC1602与单片机的接口电路简单,既可以采用串口传输数据,也可以采用并口传输。串口传输占据IO资源少,但是速度相对较慢。在本系统中,由于单片机有足够的IO口,采用并口传输,电路图如图3所示。其中,电位器R用来调节液晶的对比度。
单片机驱动电流小,不能直接驱动继电器,需要加放大电路才能驱动继电器。本文通过NPN三极管设计放大电路驱动继电器,驱动电路图3所示。
SW-SPDT为模式切换按键,下拨时电源与手动按键接通,系统采用手动控制模式。按下点动开关SW-PB,驱动继电器qudong得电自锁,继电器的另一触点接通,电机得电运转。在自锁电路中,串入了中间继电器的常闭触点,其意义在于当系统处于定量控制模式时控制系统避免采用自锁电路,而是直接通过中间继电器的另一触点间接控制电机的运转,避免自锁后单片机无法断开继电器。
当按键向上拨动时,系统处于定量施肥模式单片机控制IO口输出高电平,Q1三极管导通,中间继电器得电吸合,电机运转开始注肥。
采用手动按键控制时,此时单片机不参与控制,只是通过液晶显示器1602显示所处的工作模式以及设定的相应的数值。
电位器用于连续输入实际需要的施肥设定值。当操作人员旋转电位器时,其输出端输出0～5V的电压信号,此信号经过A/D转换芯片MAX157转换成数字量;单片机通过芯片获取数字量后,根据计算就能获取设定值。AD芯片采用美信公司生产的MAX157,它是10位精度双通道高速转换器,具有低功耗和转换时间短等特点,采用串行接口与单片机通信,其接口电路图如图4所示。
电位器通过旋转输出连续的0～5V电压信号,对应转化为数字量0～1 024,通过数字量再转化成实际的设定值。
1.3 系统工作模式
系统设置了两种工作模式,分别为手动注肥模式和定量注肥模式,可以通过控制按钮任意切换。
当按下启动按钮时,控制器打开继电器,电机运转,系统开始注肥;当按下关闭按钮时,继电器失电切断负载电路,电机停止运转,不再往外注肥。
当模式切换按钮未按下时,系统认定为定量注肥模式。首先,系统采集注肥设定值;然后,通过中断服务程序采集流量传感器发出的脉冲,经过控制器计算后,在液晶上显示脉冲数以及对应的注肥量。脉冲显示的最大值为99 999,如果系统持续计数超过最大值,显示值复位为0,重新开始计数。
如果在变量注肥工作期间,通过旋转电位器改变注肥定量的设定值,液晶屏上会刷新显示最新设定的注肥量;但如果设定处在当前工作周期内,控制器不会根据新的设定而改变本次的实际注肥量,只有在系统在进入下一次工作流程时候,系统才会跟随设定值,使得注肥量发生改变。
注肥器控制系统运行时,打开电磁阀,水泵运转后抽取液体进入管道。为避免管道堵塞,在进水口加入过滤器。如果超过一定的压力,则液体通过另一路管道回到水箱中。
在电机开始运转时,管道内由于有空气,使液体流动产生的气流推动流量传感器的叶轮,从而引起传感器输出脉冲,造成误差。所以在工作之前,先使得管道充盈液体,排空气体,再采用传感器计数。如果在变量注肥工作期间,通过电位器旋钮改变注肥定量设定值,液晶屏上会刷新显示新设定的注肥量;但在当前工作周期内,控制器不会根据新设定而改变本次的实际注肥量,只有在系统进入下一次工作流程时候,系统才会跟随设定值,使得注肥量发生改变。
2 系统的软件设计
控制器软件主要完成采集流量传感器的数据,由LCD显示数据,接受电位器数据输入,通过控制继电器和电磁阀来控制系统的稳定运行,包括主程序、流量传感器数据采集子程序、定时器中断服务程序及液晶显示子程序等。主程序流程如图5所示。
控制器进入程序控制后,首先检测模式按键,确定系统处于何种工作模式之下。
如果采用手动注肥模式,控制器关闭外部计数中断,不理睬流量传感器的输出信号。这时,注肥器只受按键的控制。当按下启动按键时,继电器得电自锁,电机运转;当按下停止按键时,电机停止运转。
当检测为定量喷药模式时,系统首先通过AD采集施肥的设定值;然后,开启外部计数,打开继电器,电机运转,采集到传感器的脉冲数并在液晶上实时显示。当脉冲数所对应的注肥量达到设定值时,关闭继电器,切断电机驱动电路。在定量注肥控制中,电路中的触点开关保持常闭状态,流量传感器不起作用。
流量传感器输出的是脉冲信号,脉冲数量反映了注肥量的多少。采集子程序通过单片机的外部计数中断,累加外输入脉冲数量。当数量达到对应的施肥量时,控制继电器停止。
脉冲传感器输出的脉冲信号可以通过单片机的外部中断计数获得。信号捕获采用外部中断方式,边沿触发有效。每当传感器发出一个脉冲信号,单片机就进入中断服务程序;服务程序执行完后,退出中断。中断服务流程图如图6所示。
液晶子程序用于在液晶上显示当前系统所处的工作模式、传感器的脉冲数、运行已经输出的肥量以及实际设定值,以供操作人员直观显示。
单片机开中断后,外部每来1个脉冲记1次数,通过AD采集设定值,将设定值与计数值进行比较。当达到设定的数值时,将标志位置位1,主程序根据标志位判断是否通过继电器,开启电机的驱动电路。
3 注肥控制试验
由于流量传感器输出的是脉冲信号,累计的脉冲数不能直接反映实际的注肥量,为了获取注肥量与脉冲之间的对应关系,做了相应实验。实验采用脉冲计数器计算实际输出脉冲,选定好一组设定的脉冲数,计量设定脉冲下系统实际出肥量。计数器采用脉冲递减模式,当脉冲自设定数减为0时,自动切断电路。每次设定好脉冲后,开启系统做注肥试验,将注肥口喷出的液体注入量杯,再将液体倒入量筒测量体积。每一设定脉冲下,试验重复做10次,取平均值作为每次试验的实际注肥量。
通过不同的设定脉冲值n,测得喷药系统每次的流量L,结果如表1所示。
通过Matlab对结果进行曲线拟合,得到注肥量与脉冲数之间的函数关系为
L=0.148n+1.98 (1)
由此可见,系统的施肥量与脉冲之间具有良好的线性关系,一旦设定好脉冲数确定,其注入体积也就基本确定。
当脉冲设定值比较少时,由于系统存在惯性,而电机从启动到正常运行也需要时间,这时系统几乎喷不出任何液体,误差比较大;当脉冲数的设置大于50时,实际注肥量与理论值之间的误差比较小。
4 结语
在传统的以时间控制施肥量的系统中,其控制精度容易受到多种因素影响,如液体的粘度、管道的特性以及液面高度等。通过在管系中加入流量传感器,引入流量的反馈信号,可以实时获取已经排除的液体体积。
液体注肥器定量控制系统保证了施肥量与脉冲之间存在着良好的线性关系。通过多次试验和测量,就可以获取二者之间的线性曲线。通过控制器设定相应的脉冲数,就可以获得实际需要的注肥量大小,有效控制误差大。系统操作简单,在一定程度上确保了注肥的精确度,满足了定量注肥的要求。
参考文献
[1]王秀,沈瀚,马伟,等.设施精准注肥器使用与维护保养技术[J].农业工程技术.温室园艺,2011,26(6):234-237.
[2]冯金龙,王金武.探针注入式深层施肥机构的运动分析[J].农机化研究,2007(4):64-65.
[3]刘大印,张文爱,王秀,等.基于单片机的定量农药喷洒控制系统[J].农机化研究,2010,32(3):134-138.
[4]黄剑.离心泵常用调节方式[J].Coastal Enterprises andScience&Technology,2005,66(8):168-169.
[5]杨红帆,张吉军.2BY2型液肥播种机研制[J].现代化农业,2004(11):40-41.
[6]王锦红,陈志,杨学军.基于AT89C51单片机的变量施药控制系统研究[J].农机化研究,2007(11):147-149.
定量控制 篇10
目前,我国的农药喷洒技术大多数落后于西方发达国家,在农药的精准定量上更是如此,这样很容易造成农业喷洒的不均衡与浪费。为了解决这方面问题,设计了一套控制系统,喷洒用户可以通过键盘输入自己所需要的农药用量。
单片机经历了几十年的发展,在控制方面仍具有明显的优势,通过对外围L298芯片的控制,进而有效地控制了直流电机的转动,从而达到整体控制农药定量喷洒的目的。
1 精准定量控制系统设计
1.1 工作原理
系统运行开始后,用户首先通过键盘选择大、中、小流量喷洒挡位,输入需要校核的时间,获取接收到农药的校核量;然后依次输入校核量和实际用户需要的用量,通过单片机对其数据进行运算,控制直流水泵的开启时间,进而达到对农药喷洒流量的控制。在系统运行过程中,用户的电瓶电压会降低,利用A/D转化芯片对电压实时采集;一旦在工作中电瓶电压低于设定的运行电压时,系统会自动提醒用户需要进行充电,在此状态下,用户将不能作业。
1.2 硬件电路资源
主控芯片采用ATMEL公司的AT89C52单片机处理芯片,它具有控制简单、价格低廉的优点,完全可以有效控制相应的外围电路。电机驱动模块采用电机控制专有芯片L298。L298是双H桥高压大电流功率集成电路,用来驱动两个直流电机负载,可以方便地控制电机的正反转与停止。数据采集模块采用MAX197AD转换芯片可以实时地转换电平的电压量,进而有效地保证直流电机的电压值不低于设定的电机工作电压。
1.3 硬件电路模块
1.3.1 L298电机驱动模块
L298是双H桥高压大电流功率集成电路,用来驱动两个直流电机负载,可以方便地控制电机的正反转与停止。L298每一路输出可以正常提供1A的电流,峰值电流可达3A,将每个L298芯片的两路输出并联后驱动电机,则可以输出2A的电流。
图1是L298并联的输出的方法,这时每一片芯片只能驱动1个电机。其中,IN1和IN2通过TLP521光耦元件与单片机I/O口相连来控制电机的停转;ENABLE与单片机输出PWM信号相连来控制直流电机的转速;Out1和Out2输出端口连接直流电机。
1.3.2 数据实时采集模块
数据采集采用Maxim公司出品的多量程、8通道12位并行A/D转换器MAX197。它是并行总线的A/D芯片,采用逐次逼近工作方式,内部的输入跟踪保持电路,并把模拟信号转换为12位数字量输出,其并行输出口很容易与单片机接口。
图2是其与单片机连接图。
1.3.3 显示模块
为了更好地实习功能,显示部分采用MSR12864R液晶显示器,它采用ST7920液晶控制驱动器。ST7920内置128*64-12汉字图形点阵的液晶显示控制模块,用于显示汉字及图形。该模块提供并行和串行两种连接微处理器的方式,由外部引脚PSB来选择。当PSB写1时选择并行方式,写0时选择串行方式,基于本系统利用较多的单片机I/O口资源,选择串行方式进行液晶的数据命令传输,图3是与单片机的连接图。
1.4 系统软件设计
软件主要是利用德国KEIL公司推出的51系列单片机集成开发工具进行C语言开发。采用C语言开发提高程序开发效率,便于程序移植,系统设计软件流程图如图4所示。
1.5 系统软件算法
本系统的算法控制是基于输出的流量大小和直流水泵工作时间成正比,公式为
Y=k×T (1)
式中 Y—直流水泵流量;
k —斜率;
T—直流水泵工作时间。
由式(1)可以看出要改变直流水泵的流量,间接地改变直流水泵的工作时间即可。
2 实验与结果分析
2.1 实验设计
按照系统软件的设计流程,通过不断调整时间上的误差,确定了下面的试验:实验通过调节直流水泵的转速确定了低速、中速和高速3种系统运行模式,分别在不同模式下试验流量的大小。
1)低速模式:
打开控制系统,进入系统输入,输入校核时间5s,得到一个的校核量为101mL,然后依次输入校核量和随机的试验值,数据如表1所示。
2)中速模式:
打开控制系统,进入系统输入,输入校核时间5s,得到一个的校核量为111mL,然后依次输入校核量和随机的试验值,数据如表2所示。
3)高速模式:
打开控制系统,进入系统输入,输入校核时间5s,得到一个的校核量为126mL,然后依次输入校核量和随机的试验值,数据如表3所示。
2.2 实验数据分析
通过对试验数据的分析,并根据一元线性回归模型的统计检验,已知有一组样本观测值(Ti,Yi)。其中,i=1,2,3,…,n,得到如下样本回归直线,即
Yi=a+bTi+ε (2)
其中,ε～(0,σ2)正态分布。一元线性回归方程的参数可以由下公式求出
根据上面的试验数据可以得到:低速模式下的a=0.88,b=20.24;中速模式下a=2.87,b=22.24;高速模式下a=3.14,b=25.02。而程序中利用的低速模式为a=0,b=20.20,中速模式为a=0,b=25.20,高速模式为a=0,b=25.20。下面需要对提出的一元线性回归模型进行统计检验。
对于一元线性回归方程中的b,已经知道它服从正态分布
由于真实的σ2未知,在用它的无偏估计量代替的时,可构造如下的统计量
其中,
然后对总体参数提出假设,H0∶b=0,H0∶b≠0。以原假设H0构造t统计量,并由样本计算出其值
得到t=172.12,给定一个显著水平α=0.000 5,查看t分布,得到的t=172.12远大于查表值t0.005(4)=8.610,则接受H1。
对于一元线性回归方程中的α,可构造如下t的统计量进行显著性检验,即
其中,
然后对总体参数提出假设,H0∶a=0,H0∶a≠0。以原假设H0构造t统计量,并由样本计算出其值
得到t=0,给定一个显著水平α=0.000 5,查看t分布,得到的t=0远小于查表值t0.005(4)=8.610,则接受H0,那么说明可以接受截距为零的假设。
通过对以上的数据的分析和对一元线性回归假设检验可以得到前面提出程序中的算法比较合理,并且具有较强的线性关系。
3 结束语
本文介绍了一种精准变量可调的农药喷洒系统,实现了对农药精准定量喷洒的目标,并且农药喷洒的流量做到了可以随时调节,使用起来比较方便可靠。同时,此装置不需要什么修改还可以用于其他的液体肥料的喷洒和小容量的植株灌溉中。
参考文献
[1]赵建领.51系列单片机开发宝典[M].北京:电子工业出版社,2007.
[2]傅泽田,祁力钧,王俊红.精准施药技术研究进展与对策[J].农业机械学报,2007,38(1):189-192.
[3]王俊红,傅泽田,王秀,等.基业AT89C52单片机的变量喷雾控制器设计[J].微计算机信息,2006,22(8):8-10.
区域金融稳定定量评估研究 篇11
关键词：金融稳定 FSAP 评价 菏泽
一、FSAP 的提出及其评估方法
国际货币基金组织(IMF)和世界银行在借鉴亚洲金融危机教训的基础上，于1999年5月联合推出了“金融部门评估规划”(FSAP)，代表了对系统性风险评估需求所做出的反映。其目的是在基金组织的双边监测和世界银行的金融部门发展工作中帮助成员国强化金融体系，全面评估和监测成员国与其他经济金融体系的稳健性和脆弱性。
FSAP 提出的金融体系稳定性评估框架包括三个方面：宏观审慎监管、金融体系监管效率的评估、金融基础设施健全与否的分析。所采用的评估方法主要包括：（l）金融稳健指标，是基金组织为监测一个经济体金融机构和市场的稳健程度，以及金融机构客户 (包括公司部门和居民部门)的稳健程度而编制的一系列指标。（2）压力测试，是通过分析宏观经济变量的变动可能对金融体系稳健性带来的影响来对金融部门的风险和脆弱性进行评估。（3）标准与准则，是一国金融部门国际标准和准则的遵守与执行情况进行评估。
二、2011年菏泽市经济金融运行发展概况
2011 年,菏泽市经济平稳较快发展，结构调整取得积极成效，运行协调性不断增强，质量和效益进一步提升。银行业改革继续深化，抗风险能力增强。证券业受股市不景气影响，整体实力略有下滑，但仍保持平稳运行。保险业服务领域继续拓宽，保障功能进一步发挥。金融基础设施建设稳步推进，区域信用环境不断优化。
（一）宏观经济总体发展状况。2011年，菏泽市实现生产总值1475.68亿元，按可比价格计算，比上年增长14%。一是内需拉动作用突出。菏泽市完成规模以上固定资产投资552.29亿元,比上年增长24.8%。实现社会消费品零售总额775.2亿元，比上年增长18.1%。实现进出口总值27.32亿美元，比上年增长49%；其中出口总值14.41亿美元，比上年增长18.9%。二是经济发展质量进一步提高。全年完成地方财政一般预算收入111.59亿元，比上年增长31.8%，地方财政收入占GDP的比重比上年提高0.66个百分点。三是转方式、调结构取得积极成效。菏泽市第一产业占比下降2.5个百分点，第二产业占比提高0.9个百分点，第三产业占比提高1.6个百分点。全年规模以上高新技术产业产值增长52.2%。第三产业完成投资高于规模以上投资增速7.5个百分点。
（二）银行业运行情况。一是机构数量逐步增加。截至2011年末，菏泽市银行业金融机构共有二级分行8家，支行及支行以下营业网点594家，从业人员达到9453人。县域支行为68家，2011年县域支行增加4家。菏泽市新开业村镇银行2家。二是资产负债规模快速扩大。截至2011年末，菏泽市银行业金融机构资产总额1484.77亿元，同比增长25.57%；负债总额1444.32亿元，同比增长14.23%。本外币各项存款余额1326.4亿元，增长21.40%；本外币各项贷款余额877.13亿元，增长10.32%。三是资产质量不断提高，抗风险能力逐步增强。截至2011年末，菏泽市银行业金融机构不良贷款余额39.72亿元，比年初减少27.33亿元；不良贷款率为4.53%，比年初下降3.90个百分点。盈利能力稳步提高，2011年实现净利润20.84亿元，同比增长27.82%。
（三）证券业运行情况。一是受股市大盘不景气影响，菏泽市股票交易大幅下降。由于证券市场不景气，2011年全年菏泽市股票交易量227.9亿元，较上年减少47.52亿元，减少17.25%。菏泽市3家证券营业部累计开户数为54159户，比年初加8108户，增长17.61%。2011年新增开户数较上年减少2024户，减少28.80%。二是机构经营效益下滑，盈利水平大幅减少。2011年，菏泽市各证券营业部实现营业收入3126.69万元，净利润1556.93万元，分别较上年同期下降34.48%、48.58%。
（四）保险业运行情况。一是保险机构组织体系逐步完善。2011年，菏泽市保险市场规模进一步做大，全年新增3家市级保险分公司，另有3家获批筹建。截至12月末，菏泽市共有各级保险机构23家，从業人员达2万人。二是保险业务保持平稳较快发展。2011年，菏泽市保费总收入达到43.50亿元，同比增长15.94%；保险深度2.95%，比上年减少了0.31个百分点；保险密度522.92元/人，比上年增加70.97元/人。菏泽市政策性农业保险呈现快速增长态势，全年保费收入1696.89万元，比上年增长13%。三是保险服务经济能力得到提高。2011年，菏泽市保险业赔款和给付支出8.67亿元，同比增长20.46%。保险保障程度逐步提高，全行业共承担各类保险风险达6000余亿元。
定量控制 篇12
本试验的目的是把肥料溶于水后形成液态肥, 按照烟株的养分吸收规律, 通过控制液态肥的施入速率定量施入肥料, 增加肥料养分释放与烟株对养分吸收速率间的匹配度, 减少养分的固定、淋失和以气态散失, 提高养分利用率和烟叶产量及品质。
1 材料与方法
1.1 试验概况
试验地设在保康县马良镇云旗山村, 前茬为油菜, 试验地肥力均匀适中, 地势平坦, 有灌溉条件。供试烤烟品种为K326。
1.2 试验设计
试验采用单因素随机区组设计, 共设5个处理, 分别为:传统施用量100% (A) ;液态控制施用量100% (B) ;液态控制施用量80% (C) ;液态控制施用量60% (D) ;以空白作对照 (CK) 。小区为4行区, 每小区栽植烤烟40株, 随机区组排列, 重复3次。
1.3 试验实施
2010年3月6日播种育苗, 育苗方法为漂浮育苗。2010年6月12日移栽。氮、磷、钾施肥比例为1.0∶1.5∶3.0, 其中处理A施纯氮82.5 kg/hm2, 移栽时施入底肥15%, 旺长期追施80%, 成熟期追施5%;处理B施纯氮82.5 kg/hm2, 用塑料瓶底部打孔滴灌方式, 让烟叶吸收, 移栽时施入底肥15%, 旺长期追施80%, 成熟期追施5%;处理C施纯氮66.0 kg/hm2, 80%化水, 用塑料瓶底部打孔滴灌方式, 让烟叶吸收, 移栽时施入底肥15%, 旺长期追施80%, 成熟期追施5%;处理D施纯氮49.5 kg/hm2, 60%化水, 用塑料瓶底部打孔滴灌方式, 让烟叶吸收, 移栽时施入底肥15%, 旺长期追施80%, 成熟期追施5%。CK不施肥。除施肥外其他生产措施均按保康县烤烟生产技术规范执行。
1.4 测定项目及方法
起垄时施底肥前5点取样, 取试验地土壤样品1 kg, 寄送至湖北省烟草科研所化验。收集试验地所属农户种烟时间、管理水平、劳力状况、以往种烟亩产值量、试验用工投入及其他投入, 试验地GPS信息和海拔信息。调查烟株生育期农艺性状、经济性状。在烟叶烘烤结束后按照处理取B2F、C3F样品2 kg, 便于分析各处理烟叶的常规化学成分, 并进行感官质量评价[3,4]。
2 结果与分析
2.1 主要农艺性状
由表1可知, 处理B、处理C、处理D (液态肥料控制施用) 烟叶的株高、叶数、叶长和叶宽均高于CK, 也基本高于常规施肥处理A, 说明液态控制施肥量能适当促进烟株的生长, 使植株健壮, 增加留叶数。处理B在主要生育时期农艺性状指标均优于常规施肥处理A, 表明液态肥料更有利于烟草对营养的吸收利用。分析各处理成熟期农艺性状可以看出, CK农艺性状最差, 处理B、处理C长势相当, 处理D、处理A烟株长势次之。
2.2 经济效益分析
由表2可知, CK产量最低, 仅为1 560.00 kg/hm2, 处理D的上等烟比例、均价最低, 分别为16.9%、12.0元/kg, 处理A的中上等烟比例、产值、均价在所有处理中最高, 分别为92.3%、28 809.0元/hm2、13.6元/kg, 处理B、处理C的上等烟比例、中上等烟比例、均价比较接近, 但产量差异较明显。综合产值、均价来分析, 处理A>处理B>处理C>处理D。说明液态控制肥料施用量对烟叶经济性状有一定影响, 但均于常规施肥。
3 结论与讨论
试验结果表明, 液态肥料控制施用烟叶的株高、叶数、叶长和叶宽均高于对照, 基本高于常规施肥, 说明液态控制施肥量有利于促进烟株对营养的吸收, 能适当促进烟株的生长, 使植株长势健壮, 增加留叶数。液体肥料不同施入量对烟株田间长势影响较明显, 但当液体肥料投入达到一定数量, 其处理差异性较小, 主要原因可能是对烟叶品质上面有影响。对经济性状分析可知, 不同液态肥料控制施用量对烟叶经济性状有一定影响, 但均低于常规施肥, 表明常规施肥在烤烟经济性状方面较液态肥料控制施用有一定优势, 主要影响可能在肥料利用率、烟叶品种以及抗逆性方面[5,6,7]。
摘要：将肥料溶于水后形成液态肥, 按照烟株的养分吸收规律, 通过控制液态肥的施入速率定量施入肥料, 分析对烟株养分利用率、烟叶产质量、品质的影响。结果表明:液态肥料控制施用烟叶的株高、叶数、叶长和叶宽均高于对照, 基本高于常规施肥, 表明液态肥料更有利于烟草对营养的吸收利用, 不同液态肥料控制施用量对烟叶经济性状有一定影响, 但均低于常规施肥, 表明常规施肥在烤烟经济性状方面较液态肥料控制施用有一定优势, 主要影响可能在肥料利用率、烟叶品种以及抗逆性方面。
关键词：烤烟,传统施肥,液态施肥,农艺性状,经济性状,影响
参考文献
[1]刘毅, 申昌优, 肖先仪, 等.水肥耦合对旱地烟生长、产量、品质及肥料利用率的影响[J].江西农业学报, 2012, 24 (6) :100-102.
[2]张迪, 赵铭钦, 赵进恒, 等.水肥互作对烤烟含氮化合物含量的影响[J].江西农业学报, 2010, 22 (5) :15-18.
[3]赵进恒, 赵铭钦, 韩富根, 等.水肥耦合对烤烟质体色素及其降解产物的影响[J].华北农学报, 2010, 25 (2) :216-220.
[4]袁有波, 邵孝侯, 刘玉青, 等.水肥优化耦合理论在烟草生产中的应用[J].江西农业学报, 2010, 22 (6) :111-113, 115.
[5]严自斌.农一清复合液肥在烟草生产中的应用[J].陕西农业科学, 1992 (6) :24-25.
[6]孔银亮, 屈晓然.快大液肥对烤烟生长及产质量的影响[J].中国烟草科学, 2000, 21 (1) :37-39.