К-фактор - определение, область использования и расчет
Контроль и управление потоком - Применение сумматоров и измерителей скорости
12.08.13 17:43

1. Что такое К-фактор
Проще говоря К-фактор - это множитель, используемый в измерительных приборах. Как правило, К-фактор используют при работе с импульсными приборами. Хотя иногда он применяется и для аналоговых приборов.
2. К-фактор импульсных сигналов
Все импульсные измерительные приборы после изготовления проходят этап калибровки и получают калибровочный сертификат. В сертификате указывают диапазон измерения расхода и средний К-фактор для данного расходомера.
В данном случае К-фактор будет дан в количестве импульсов соответствующем конкретном объемному расходу. Например, 200 импульсов на галлон США, 150 импульсов на литр и т.д.
Данный коэффициент используют для преобразования импульсного сигнала пропорционального расходу в технические единицы.

Пример 1
Если необходимо выводить информацию о скорости потока в американских галлонах в секунду, а для расходомера указан К-фактор 210 импульсов на галлон США, то К-фактор индикатора скорости потока нужно будет установить в значение 210.
Если сумматор должен подсчитывать в десятках литров, то К-фактор нужно установить в значение 210/10=21
Пример 2
Если на дисплее измерителя скорости необходимо отображать значение измерения в американских галлонах в минуту, а К-фактор расходомера составляет 210 импульсов на галлон США, то К- фактор сумматора нужно установить в значение 210/60=3,5.
3. К-фактор для аналоговых входных сигналов
Если при дозировании входным сигналом является аналоговый сигнал, то сначала сигнал 4-20 мА преобразуется в импульсный сигнал 0...10000 Гц. К-фактор вычисляют для приведенной частоты в соответствии с данными единицами измерения.
Пример 3
Вихревой расходомер с выходом 20 мА измеряет поток 2000 американских галлонов в минуту. Мы хотим отображать скорость в галлонах в минуту.
К-фактор для скорости будет 10000/2000=5
Значение К-фактора сумматора будет зависеть от того, в каких единицах дана скорость потока (в единицах в секунду, в минуту или в час) и какой формат суммирования желателен.
Если скорость потока дана в единицах в секунду, то К-фактор счетчика получается путем умножения К-фактора расходомера на 1.
Если скорость потока дана в единицах в минуту, то К-фактор сумматора получается путем умножения К-фактора расходомера на 60.
Если скорость потока дана в единицах в час, то К-фактор сумматора получается путем умножения К-фактора расходомера на 3600.
В третьем случае К-фактор сумматора будет 5х60=300 при условии что суммирование будет идти в галлонах.
Если необходимо суммировать в десятках литров, то К-фактор будет 5Х60/10=30.
Пример 4
Электромагнитный расходомер выдает сигнал 20 мА, когда поток составляет 20 литров в секунду. Мы хотим отображать значение расхода в литрах в секунду и получить сумму в метрах кубических.
К-фактор расходомера составит 10000/20=500
К-фактор сумматора составит 500х1/0.001=500000
4. К-фактор для нескольких точек
В некоторых случаях нам необходимо определять К-фактор для нескольких точек. Например:
использование расходомера с нелинейным выходом
широкий динамический диапазон измерений
Приборы KEP дают возможность пользователю вводить от 3 до 16 значений К-фактора. Данная опция доступна как для импульсных так и для аналоговых входных сигналов.
5. К-фактор для нескольких точек в случае импульсного входного сигнала
Первым делом необходимо вычислить значения К-фактора для всего диапазона измерений. Это делается путем обработки данных о калибровке полученных от производителя расходомера и вычисления К-фактора как указано в части 2. Альтернативным решением может быть проведение испытаний на месте.
На втором этапе устанавливают взаимосвязь между диапазонами импульсных сигналов от расходомера и рассчитанным К-фактором.
На заключительном шаге полученные значения заносят в прибор.
Пример 5
Имеем следующий набор данных для калибровки турбинного расходомера:

Поток, % Расход потока, г/м Количество импульсов Частота, Гц Импульсов на галлон К-фактор
0 0 0 0 0 0
20 10 510 8.5 51 51
40 20 1025 17.08 51.25 51.25
60 30 1550 25.83 51.667 51.667
80 40 2080 34.67 52 52
100 50 2620 43.67 52.4 52.4

На основании имеющихся в таблице данных можно связать импульсный входной сигнал и К-фактор следующим образом:

Входная частота, Гц К-фактор
0 51
8.5 51
17.08 51.25
25.83 51.667
34.67 52
43.67 52.4

В данном случае можно провести программирование по 16 точкам следующим образом

Подсказка на экране Значение для ввода Комментарии
Enter Point Вводим значение частоты для точки 1
Freq01? 0
Freq01? 0.0000
K Factor01? 51 вводим К-фактор для диапазона от 0 до 8.5 Гц
Enter Point Вводим значение частоты для точки 2
Freq02? 8.5
Freq02? 8.5000
K Factor02? 51 вводим К-фактор для диапазона от 8.5 до 17.08 Гц
Enter Point Вводим значение частоты для точки 3
Freq03? 17.08
Freq03? 17.0800
K Factor03? 51.25 вводим К-фактор для диапазона от 17.08 до 25.83 Гц
Enter Point Вводим значение частоты для точки 3
Freq04? 25.83
Freq04? 25.8300
K Factor04? 51.667 вводим К-фактор для диапазона от 25.83 до 34.67 Гц
Enter Point Вводим значение частоты для точки 4
Freq05? 34.67
Freq05? 34.6700
K Factor05? 52 вводим К-фактор для диапазона от 34.67 до 43.67 Гц
Enter Point Вводим значение частоты для точки 5
Freq06? 43.67
Freq06? 43.6700
K Factor06? 52.4 вводим К-фактор для диапазона выше 43.67 Гц
Enter Point Вводим значение частоты для точки 6
Freq07? 43.67
Freq07? 43.6700
K Factor07? 52.4 вводим К-фактор для диапазона выше 43.67 Гц

Примечание: поскольку для последних двух точек значение К-фактора идентично, то можно считать что для любой частоты выше 43,67 Гц значение К-фактора будет составлять 52,4. На этом настройка завершена.
6. К-фактор для нескольких точек для аналогового входного сигнала
Процедура в данном случае будет схожа с процедурой для импульсного сигнала.
На первом шаге выполняется расчет К-фактора для каждого диапазона расхода. Это можно сделать на основании данных о калибровке расходомера с использование методики расчета К-фактора приведенной в разделе 3. В качестве альтернативы использованию данных производителя можно провести калибровочные испытания на месте.
На втором шаге вычисляют соотношение входного сигнала от расходомера к данным расхода К-фактора.
На третьем шаге выполняется внесение собранных данных в прибор КЕП.
Пример 6.
Вихревой расходомер имеет следующие данных калибровки.
Базовый К-фактор 10000/100=100

Выход, мА Реальное значение расхода, г/м Отображаемое значение расхода, г/м

Коэффициент (отображаемое

/реальное)

К-фактор (Базовый К-фактор на коэффициент)
4 0 0 1 100
8 25 25 1 100
12 50 51 1.02 102
16 75 78 1.04 104
20 100 105 1.05 105

К-фактор может быть запрограммирован следующим образом.

Подсказка на экране Значение для ввода Комментарии
Enter Point Вводим значение расхода для точки 1
Actual01? 0
Actual01? 0.0000
K Factor01? 100 вводим К-фактор для диапазона расхода от 0 до 25 г/м
Enter Point Вводим значение частоты для точки 2
Actual02? 25
Actual02? 25.0000
K Factor02? 100 вводим К-фактор для диапазона расхода от 25 до 50 г/м
Enter Point Вводим значение частоты для точки 3
Actual03? 50
Actual03? 50.0000
K Factor03? 102 вводим К-фактор для диапазона расхода от 50 до 75 г/м
Enter Point Вводим значение частоты для точки 3
Actual04? 75
Actual04? 75.0000
K Factor04? 104 вводим К-фактор для диапазона расхода от 75 до 100 г/м
Enter Point Вводим значение частоты для точки 4
Actual05? 1000
Actual05? 34.6700
K Factor05? 104 вводим К-фактор для диапазона расхода от 100 до 1000 г/м

Следует отметить что последнее введенное значение расхода (1000) намного больше чем истинный максимальный расход расходомера. Заметим так же что два последних значения К-фактора равны между собой и равны 104. Теперь настройка завершена.