德國VSEAP0.4流量計(jì)技術(shù)資料同時(shí)我們還經(jīng)營：根據(jù)流量計(jì)設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能，智能金屬管浮子流量計(jì)的硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案如圖2.1所示：本系統(tǒng)主要分為三部分：信號采集模塊、信號處理模塊以及輸出和顯示模塊，下面將對這三個(gè)模塊進(jìn)行簡要介紹。(1)信號采集模塊：此模塊用來實(shí)現(xiàn)信號采集功能，系統(tǒng)中核心要采集的是流量信號，除此之外，還需要采集溫度和壓力信號。這是因?yàn)楫?dāng)被測流體為蒸汽時(shí)，其密度隨溫度和壓力的變化而變化。為了準(zhǔn)確計(jì)算出流體的流量，必須要考慮溫度和壓力變化對流體密度的影響。因此，設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)流量、溫度以及壓力三種信號的采集。(2)信號處理模塊：信號處理模塊的基本功能是實(shí)現(xiàn)信號的放大、濾波以及A/D轉(zhuǎn)換。此外，系統(tǒng)中采用微控制器MSP430F149對采集信號進(jìn)行計(jì)算、補(bǔ)償，線性化等智能化處理。(3)輸出及顯示模塊：設(shè)計(jì)中使用E2PR0M保存累積流量值以及儀表參數(shù)值，并將流量信號轉(zhuǎn)換為4?20mA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出。同時(shí)，使用LCD實(shí)時(shí)顯示瞬時(shí)流量和累積流量，最后將金屬管浮子流量計(jì)測量結(jié)果通過CAN總線傳送給上位機(jī)顯示。  高流速時(shí),電磁流量計(jì)中的流體為湍流,且雷諾數(shù)越大，流體小尺寸結(jié)構(gòu)越小。但流體整體向前的流速不會(huì)因?yàn)橥牧鞫鴾p小,這樣的情況下可知電磁流量計(jì)流體中的非導(dǎo)電物體的尺寸更小。當(dāng)含水率不變,非導(dǎo)電物體物質(zhì)半徑變小后對電磁流量計(jì)的整體流速分布不變、對流量計(jì)的磁場分布影響較小。根據(jù)式(1)可知，電磁流量計(jì)中非導(dǎo)電物質(zhì)的半徑大小對流量計(jì)的權(quán)重函數(shù)是有影響的。  當(dāng)電磁流量計(jì)中心橫截面內(nèi)含有M(M=0,1,2.,-.)個(gè)油泡時(shí)傳感器的權(quán)重函數(shù)分布情況,本文算例設(shè)定M=3權(quán)重函數(shù)分布情況計(jì)算方式。圖1為電磁流量計(jì)傳感器截面內(nèi)存在3個(gè)球形油泡時(shí)的結(jié)構(gòu)模型圖。其中,x軸與y軸與圖1描述--致,圖1中只顯示了測量區(qū)域部分,測量區(qū)域流體中存在3個(gè)油泡。y正半軸、負(fù)半軸與管壁的交點(diǎn)是流量計(jì)的電極位置。  圖1中3個(gè)油泡相互不重疊,此時(shí)傳感器內(nèi)部感應(yīng)電勢仍滿足Laplace方程。為了對該問題進(jìn)行求解,需建立2種坐標(biāo)系,一種是以傳感器中心為原點(diǎn)建立的二維直角坐標(biāo)系(x,y),另一種是以各個(gè)油泡中心為原點(diǎn)建立的M個(gè)二維極坐標(biāo)系(ri,θi)。首先在二維直角坐標(biāo)系下對該問題進(jìn)行求解(本例M=3),求解感應(yīng)電勢方程時(shí)需借用一個(gè)輔助的格林函數(shù)G,G滿足Laplace方程且邊界條件  式中,R為電磁流量計(jì)半徑的長度值;მG/an為電勢在半徑方向上的導(dǎo)數(shù);δ(θ)為電勢G在流量計(jì)管壁處所滿足的條件,其值僅在電極表面處不為0。當(dāng)流體中存在油泡時(shí),G表達(dá)式為   式中,R為測量管的半徑;x與y分別表示測量區(qū)域中的位置。  當(dāng)電磁流量計(jì)流體中存在3個(gè)油泡時(shí),G=G+G1+G2+G3圖2顯示了流量計(jì)流體截面中存在3個(gè)不重疊的油泡時(shí),流量計(jì)截面內(nèi)部權(quán)重函數(shù)wy分布圖;從式(2)以及仿真圖中可以發(fā)現(xiàn)油泡所在位置權(quán)重函數(shù)值是0。當(dāng)然，存在多個(gè)油泡分布在不同位置流體中時(shí)權(quán)重函數(shù)分布情況也可以用上述方法計(jì)算。  仿真實(shí)驗(yàn)中,設(shè)定不同大小的非導(dǎo)電物質(zhì)對電磁流量計(jì)權(quán)重函數(shù)進(jìn)行仿真,如圖3所示為不同大小非導(dǎo)電物質(zhì)對電磁流量計(jì)權(quán)重函數(shù)的影響。圖3中左邊的分別為權(quán)重函數(shù)分布圖，右邊分別為權(quán)重函數(shù)等勢圖,其中R單位為cm。從圖3中可見,當(dāng)電磁流量計(jì)中的非導(dǎo)電物質(zhì)半徑越來越小，對電磁流量計(jì)的權(quán)重函數(shù)的影響就越小。  為了更清楚地揭示電磁流量計(jì)的權(quán)重函數(shù)與流量計(jì)中非導(dǎo)電物質(zhì)半徑之間的關(guān)系,定義c為非導(dǎo)電物質(zhì)對流量計(jì)權(quán)重函數(shù)的影響的評價(jià)指標(biāo)式中,Wxy為含有油泡等非導(dǎo)電物質(zhì)時(shí)電磁流量計(jì)在測量區(qū)域坐標(biāo)(x,y)的權(quán)重函數(shù);Wxy0為電磁流量計(jì)不含非導(dǎo)電物質(zhì)時(shí)測量區(qū)域坐標(biāo)(x,y)的權(quán)重函數(shù);A為權(quán)重函數(shù)區(qū)域(測量區(qū)域)。  圖4為不同大小非導(dǎo)電物質(zhì)對流量計(jì)權(quán)重函數(shù)的影響分析圖。圖4中橫軸為非導(dǎo)電物質(zhì)半徑,縱軸為權(quán)重函數(shù)的影響因子c。從仿真結(jié)果可以看出流體中的非導(dǎo)電物質(zhì)半徑較小時(shí),對電磁流量計(jì)的權(quán)重函數(shù)影響越小。在本例中，當(dāng)流體中非導(dǎo)電物質(zhì)小于0.02R時(shí),對電磁流量計(jì)的權(quán)重函數(shù)分布幾乎沒有影響。作為一種用于測量流量的儀表，渦街流量計(jì)與流量積算儀表放在一起用就能對液體流量和總量進(jìn)行測量，并且還能用于很多其他的行業(yè)，給其他領(lǐng)域也帶來了一定的好處。　　　　現(xiàn)如今，渦街流量計(jì)已被廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，作用也越來越重要，如果在渦街流量計(jì)使用過程中反映出測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，首先要做的就是判斷是那個(gè)方面的不正確導(dǎo)致了流量的誤差，下面，蘇川儀表和大家一起探討關(guān)于渦街流量計(jì)測量誤差的原因分析：1、溫度對測量的影響：溫度對一般的流量計(jì)測量介質(zhì)都會(huì)有影響，溫度高低影響了介質(zhì)的密度，粘度等等，這些都會(huì)讓測量結(jié)果不準(zhǔn)確，出現(xiàn)誤差。　　　消除此影響一般是對K系數(shù)進(jìn)行修正，目前一些廠家的流量計(jì)已對溫度的影響在軟件中進(jìn)行固定溫度修正和實(shí)時(shí)溫度修正。2、選型方面的問題：實(shí)際選型應(yīng)選擇盡可能小的口徑，以提高測量精度，例如，一條渦街管線設(shè)計(jì)上供幾個(gè)設(shè)備使用，由于工藝部分設(shè)備有時(shí)候不使用，造成目前實(shí)際使用流量減小。　　　　渦街流量計(jì)實(shí)際使用造成原設(shè)計(jì)選型口徑過大，相當(dāng)于提高了可測的流量下限，工藝管道小流量時(shí)指示無法保證，流量大時(shí)還可以使用，因?yàn)槿绻匦赂脑煊袝r(shí)候難度太大，工藝條件的變動(dòng)只是臨時(shí)的，可結(jié)合參數(shù)的重新整定以提高指示準(zhǔn)確度。3、參數(shù)整定方向的原因：產(chǎn)品參數(shù)錯(cuò)誤導(dǎo)致儀表指示有誤。參數(shù)錯(cuò)誤使得二次儀表滿度頻率計(jì)算錯(cuò)誤，滿度頻率相差不多的使得指示長期不準(zhǔn)，實(shí)際滿度頻率大干計(jì)算的滿度頻率的使得指示大范圍波動(dòng)，無法讀數(shù)。而資料上參數(shù)的不一致性又影響了參數(shù)的確定，通過重新標(biāo)定結(jié)合相互比較確定了參數(shù)，解決了此類問題。　　　渦街流量計(jì)作為一種高精度的儀器，不僅僅是在制造和使用的過程中需要嚴(yán)格遵守其要求，在后期的保養(yǎng)中也必須特別注意才能不使流量計(jì)提前退休。1.正確地安裝   正確安裝渦街流量計(jì)傳感器是確保測量精確可靠的首要前提,若在安裝地點(diǎn)和方式選擇.上失誤輕者影響測量精度重者會(huì)影響傳感器的使用壽命甚至損壞傳感器。 ①保證適當(dāng)?shù)闹惫芏?  安裝傳感器時(shí),一般要求上游直管段長度15-40DN下游段長度5DN,可根據(jù)上下游管道的情況適當(dāng)調(diào)整以保證測量精度。傳感器也應(yīng)避免在架空的非常長的管道上安裝傳感器這樣時(shí)間一長后,由于傳感器的下垂容易使傳感器與法蘭間的密封泄漏,若不得已要安裝時(shí)必須在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道支架等緊固裝置。 ②避免較強(qiáng)的振動(dòng)   傳感器應(yīng)避免安裝在振動(dòng)較強(qiáng)的管道上,若不得已要安裝時(shí),必須采用減振措施,在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置并加防震墊。在空壓機(jī)出口處振動(dòng)較強(qiáng)不能安裝傳感器應(yīng)安裝在儲(chǔ)氣罐之后。 ③根據(jù)測量流體選擇合適的安裝方式   在對高壓風(fēng)測量時(shí),可以選擇將渦街流量計(jì)傳感器安裝于水平管道或垂直管道.上但如果高壓風(fēng)中水份含量較高,水平安裝時(shí)傳感器應(yīng)安裝在管線的較高處,垂直安裝時(shí)氣體流向應(yīng)由下向.上。無論水平或垂直安裝流體流向必須與傳感器表體.上的流向箭頭保持一致。④對外部環(huán)境的要求   傳感器避免安裝在溫度變化很大的場所和設(shè)備的熱輻射范圍內(nèi)若必須安裝應(yīng)有隔熱通風(fēng)措施。在潮濕、含有腐蝕性氣體的環(huán)境中安裝時(shí)必須做好防潮及隔離措施。外因?yàn)殡娫肼晻?huì)干擾傳感器的正確測量,因此安裝位置要遠(yuǎn)離大功率變壓器、電機(jī)等干擾設(shè)備。 2.正確設(shè)定參數(shù)   流量積算儀具有良好的全中文界面,以方便用戶操作。正確進(jìn)行參數(shù)設(shè)定是保證計(jì)量精度的前提。測量介質(zhì)選擇空氣,因?yàn)閷Ω邏猴L(fēng)的體積流量計(jì)量不需要壓力溫度補(bǔ)償,因此測量信號設(shè)置為工作狀態(tài)下的體積流量輸入信號選擇頻率瞬時(shí)流量的單位默認(rèn)為m³/h不需要用戶設(shè)定。德國VSEAP0.4流量計(jì)技術(shù)資料1.始動(dòng)比較低，量程比較寬　　為滿足社會(huì)發(fā)展，超聲波流量計(jì)的計(jì)量范圍也越來越大，流速在0.05m/s～30m/s的范圍內(nèi)的流體都可以被精準(zhǔn)測量，量程比達(dá)到1:700左右，可測范圍也比較廣，可滿足氣體、液體傳輸過程中對安全的需求，并且靈敏度也比較高，可測量很小的流量，保證計(jì)量不間斷，可良好地滿足峰谷用量差異大的場合。2.自帶旋轉(zhuǎn)整流器　　超聲波流量計(jì)中自帶旋轉(zhuǎn)整流器，因此，對超聲流量計(jì)安裝位置前后管道的要求比較低，解決了傳統(tǒng)流量計(jì)不確定流場打亂的問題，可形成自己所需的流場，旋轉(zhuǎn)整流器的使用，可促使前直管段從原先的20D縮短到5D之內(nèi)，從而降低安裝管段的長度，降低對空間的要求，影響精度可控制在1%以內(nèi)。3.抗污染性能強(qiáng)　　超聲波流量計(jì)通常都應(yīng)用在測量環(huán)境比較惡劣的場所，如果抗污染能力不足，必然會(huì)增加維修成本。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超聲流量計(jì)愈發(fā)先進(jìn)可靠，無可動(dòng)部件。而且具有很強(qiáng)的穿透性和自動(dòng)清洗功能，即便長時(shí)間運(yùn)行，粉塵、雜物、水汽等因素也不會(huì)影響測量的精度，維護(hù)量和維護(hù)成本都比較低。4.可實(shí)現(xiàn)智慧化管理　　在超聲波流量計(jì)內(nèi)部可設(shè)置基于NB-IoT技術(shù)遠(yuǎn)傳模塊，利用局域網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，為中心控制端提供現(xiàn)場診斷資訊，進(jìn)行故障預(yù)處理和異常報(bào)警，提醒現(xiàn)場運(yùn)維人員及時(shí)處理，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)“少人值班或者無人值班”的智慧化管理。德國VSEAP0.4流量計(jì)技術(shù)資料渦街流量計(jì)是依據(jù)流體力學(xué)振動(dòng)現(xiàn)象中振動(dòng)頻率與流速的對應(yīng)關(guān)系工作。它對管道流速分布畸變、流動(dòng)脈動(dòng)及旋轉(zhuǎn)流十分敏感，同時(shí)由于其感.測元件為壓電晶體，各種機(jī)械振動(dòng)對輸出信號干擾較大,僅表抗振性差。因此現(xiàn)場安裝條件要求較高。  為了達(dá)到測量精度，渦街流量計(jì)必須保證一定的前后直管段,并盡量避免在靠近調(diào)節(jié)閥、半開閥和.截止閥后安裝流量計(jì);測壓點(diǎn)和測溫點(diǎn)應(yīng)分別在下游側(cè)距流量計(jì)中心線3.5D~5.5D和6D-8D;。  渦街流量計(jì)的表體安裝不良，如接管偏大、偏小、偏移有臺階)或墊片突入管道都會(huì)引起測量誤差。配管內(nèi)徑一般應(yīng)等于或略大于流量計(jì)的內(nèi)徑。如配管的實(shí)際內(nèi)徑略小于流量計(jì)的內(nèi)徑5%以內(nèi)),雖不會(huì)影響僅表的固有K系數(shù)，但因流通面積突變引起表觀流速變化而產(chǎn)生附加測量誤差，這可以通過修正K系數(shù)來補(bǔ)償。修正后的儀表系數(shù)為K"=K（D2/D1）2式中:Dt-儀表實(shí)際內(nèi)徑;D2-配管實(shí)際內(nèi)徑。  當(dāng)測量容易汽化的液體或工作條件接近臨界狀態(tài)的液體時(shí),為防止氣穴現(xiàn)象出現(xiàn)，設(shè)計(jì)安裝時(shí)必須確認(rèn)管道內(nèi)的最低壓力P'，這樣才能保證渦街流量計(jì)正常工作。p由下式計(jì)算:p≥2.7△p+1.3po△p≈1.1x10-6ρv2  式中:p-管道內(nèi)流體絕對壓力，MPa;△p-流體在.發(fā)生體前后的壓差，MPa;po-在工作溫度下流體的飽和蒸汽壓，MPa;ρ--工作條件下流體的密度，kg/m³，V-流動(dòng)流體的流速,m/s.儀表使用中還要注意以下問題:①安裝渦街流量計(jì)的位置要遠(yuǎn)離動(dòng)力設(shè)備和變化頻繁的閥門，如管線振動(dòng)較大，應(yīng)在流量計(jì)前、后2D處加裝固定支架以咸振;②如管道流體的流速不穩(wěn)，可考慮在管線上增加穩(wěn)壓裝置或整流器來消除流速分布的不均勻現(xiàn)象;③由于壓電晶體的靈敏度隨溫度升高而大幅度下降，應(yīng)避免在測量高溫介質(zhì)（≤250℃),特別是高低溫頻繁變化的介質(zhì)中使用;④流量計(jì)的安裝位置應(yīng)避開較強(qiáng)的熱源、電場及磁場,盡量選擇較好的工作環(huán)境通常對電磁流量計(jì)傳感器進(jìn)行分析時(shí)將側(cè)壁上的兩個(gè)電極看做點(diǎn)電極，但實(shí)際上它也是有一定的尺寸，兩個(gè)電極與被測液體接觸時(shí)有一定的電阻，這就是信號源的內(nèi)阻。信號源內(nèi)阻和放大電路輸入阻抗共同組成分壓電路，為了減少傳感器信號電壓損失，需要放大電路的輸入阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號源內(nèi)阻，這樣才能最大限度減少測量誤差。　　信號源內(nèi)阻模型如圖2.2。管道側(cè)壁裝有一對點(diǎn)電極，電極為圓柱形，電磁流量計(jì)直徑為d,兩電極間距為D，即管道內(nèi)徑，被測液體電導(dǎo)率為σ。假設(shè)管道足夠長，電極與被測液體的阻抗用圓板電極與半無線寬流體接觸的模型計(jì)算。電極與被測液體1/2dσ, 由于管道直徑遠(yuǎn)大于電極直徑，信號源內(nèi)阻為兩電極與被測液體的接觸電阻之和即1/dσ。可見電極大小與被測液體電導(dǎo)率決定了信號源內(nèi)阻。通常被測液體電導(dǎo)率從10S/m到10-6S/m，電極大小為cm級，這樣信號源內(nèi)阻從十幾歐到幾百兆歐。

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