德國VSEAPG流量計公司同時我們還經營：在電磁流量計等節點設備和PC機通信的過程中,由地址幀、命令幀、數據幀、校驗和可組成各種功能不同的報文.由于采用主從工作方式來實現通信,電磁流量計等節點設備僅能接收并執行PC機發送來的控制命令,而不能發送命令給PC機.因此,由PC機發往流量計等節點設備的報文一般包括一個地址幀,一個命令幀,若干個數據幀和一個校驗和,其報文格式如圖4.5a所示：而由流量計等節點設備發往PC機的報文一般包括一個地址幀,若干個數據幀和一個校驗和,其報文格式如圖4.5b所示.　　由于RS-485電氣標準規定每段只能聯結32個節點設備,因此可用地址幀中的5位表示這32個地址,其余3位用來表示命令,從而構成地址命令幀.對于控制命令需求不超過八個的通信系統,采用地址命令幀可壓縮報文長度提高通信效率.電磁流量計和PC機通信的主要目的是將流量計采集到的數據讀到PC機中.這些數據包括：總累積流量、正向累積流量、反向累積流量、瞬時流量.通信時,PC機只需向電磁流量計發送讀總累積流量、讀正向累積流量、讀反向累積流量、讀瞬時流量命令即可,因此二者間通信所用的地址幀和命令幀可合二為一,用一個地址命令幀代替.PC機和電磁流量計間的地址命令幀定義如圖4.6所示.二者通信所使用的報文可簡化為圖4.7的格式.1.傳感器設計  設計先進的傳感器。渦街流量計傳感器電容極板的基體在高度下成型?？垢邏禾匦?，使核心元件的內部結構提升?，F代流場分析技術。對傳感器的具體結構以及安裝位置進一步改進，增強抗振性能，可以消除各個方向的干擾，攪動，使渦街在流動情況下的抗干擾能力，時域毛刺快樂，頻城戶外活動穩定。頻帶能自動跟蹤，無須電位器或撥動開關調整頻帶和靈敏度，無零漂移，量程自由設定，真正實現現場免調試。2.先進性現場總線設計  采用全數字化現場總線的智能渦街流量計。目前，研究現場總線技術是智能儀表的焦點?？梢钥紤]實際需求，增加HART總線接口，該模塊采用抗干擾能力強，通信速率高，數據精確高的電路來完成傳輸數據，它真正RS .485總線通信的抗干擾能力強的特點，又具有輸出信號為二線制4~20mA的工業標準，根據各自的通訊，完成HART協議數據協議層和應用層的設計，實現HART總線通信功能.3.先進的數字信號處理方法的設計  應用更先進的數字信號處理方法，能更好地解決干擾問題，提高測量精度，進一步提高的敏感信號與渦街信號在頻譜的現場研究，當兩種信號頻率在研究同一頻段且頻率非常接近時，無法檢測到這兩種信號和消除噪聲信號的作用，對渦街信號分析的干擾等。塑料則，吸收它分頻特性好，會造成光纖精度高。同時，靠近渦街頻率的微細濾網，將影響測量精度，還需要研究函數的選擇、因此，瀑布幅頻特性和中心頻率的如何調整頻率和采樣點數確定，以及在軟件編程中如何優化算法，使量少、內存占用量少和性能小，以保證體積小。實時性好和計算精度高等問題。研究強干擾噪聲不為基礎創建噪聲的模板，考慮建立--種通用的模板，真正解決干擾下渦街信號和噪聲的判別、分離及提取問題，在傳感器條件一定的情況下，考慮利用信號處理技術擴大流量程比，提高小測量精度，全面深入研究流場噪聲以及他們對渦街流量計信號影響等。  氣體渦輪流量計中渦輪結構有焊接式和整體式,焊接式渦輪將葉片和輪轂焊接,整體式渦輪利用先進的CAD/CAM技術和數控加工技術直接加工成型。葉片型式主要有平板式和螺旋式,平板式葉片主.要應用于大外徑焊接式渦輪,而螺旋式葉片應用較為廣泛;材料主要有鋁合金和不銹鋼,鋁合金與不銹鋼相比具有自重較輕,工藝性好等特點;渦輪平均直徑受流量計流通管徑即型號的限制,可作為定參數處理;葉片數量選取主要考慮重疊度對儀表性能的影響,---般取13~20;葉片角度直接影響氣體介質.對其產生驅動轉矩的大小，氣體介質對渦輪的驅動轉矩公式為   式中:Td為驅動力矩,N.m;fd為周向驅動力,N;u1為介質入口速度,m/s;ɷ為渦輪角速度,rad/s。   綜上述所述,采用整體式葉輪結構,螺旋型葉片，葉片數量為20。對于螺旋型葉片,需要確定葉片的螺旋角,根據式(2),要得到最大推動力矩,葉片螺旋角應為45°,但力矩公式是根據葉柵繞流計算得到,難免會和實際工況有所偏差。參考常用葉片角度,選取35°.45°和55°螺旋升角渦輪作為實驗對象,氣體渦輪流量計渦輪結構參數如圖2所示?？装辶髁坑嬍抢昧黧w的動靜壓能轉換原理進行流量測量的，這一-差壓與流體流量存在如下關系:   式中:qm為質量流量，kg/h;qv為工況條件下的體積流量，m³/h;x為流量系數;e為流束膨脹系數;△e為差壓，Pa;Q為工況條件下被測流體的密度，kg/m³;d為工況條件下的節流開孔直徑，mm。由(1)式和(2)式可以看出，被測流體的流量是流體的密度和孔板前后差壓的函數。當測得某一差壓時，由于所測流體的密度不同，所代表的流量是不同的，只有當流體的密度值等于孔板流量計設計條件中的密度值時，差壓才能真實反映所測的流量。蒸汽從發生到使用，由于熱損耗，溫度和壓力的下降是不可避免的，導致其密度與設計值的差異，從而產生了誤差，并且隨著蒸汽參數的波動而波動，實際測量時只能通過溫壓補償來修正，補償公式的嚴謹性直接影響測量誤差。1.從經濟方面考慮購置流量計的費用　　購置流量計時應比較不同類型流量計對整個測量系統經濟的影響.例如,范圍度小的流量計比范圍度寬的流量計在相同測量范圍下,需要多臺流量計并聯和多條管線才能覆蓋,因此除流量計外還需增加許多輔助設備(如閥門、管線附件等).雖然表面上看流量計費用少了,但是其他費用則增加了,兩者加起來也許并不合算.例如,安裝孔板流量計加上差壓計的費用相對便宜,但組成測量回路包括孔板的固定附件等其他費用,可能超過基本件費用很多.2.安裝費用　　在購置流量計時,不僅要考慮流量計的購置費,還需考慮其他費用,如附件購置費、安裝調試費、維護和定期檢測費、 運行費和備用件費.例如,許多流量計使用時應配備比較長的上游直管段以保證其測量性能.因此,正確的安裝需要額外布置管道或備有旁路管道作定期維護.所以安裝費應多方面考慮,例如,還應包括運行所需的截止閥、過濾器等輔助費用等.3.運行費用　　流量計運行費用主要是工作時能量消耗,包括電動儀表內部電力消耗或氣動儀表的氣源耗能以及在測量過程中推動流體通過儀表所消耗的能量,亦即克服儀表因測量產生壓力損失的泵送能耗費等.比如差壓式流量計產生的差壓,很大一部分不可恢復； 容積式流量計和渦輪流量計也具有相當阻力.只有全通道、無阻礙的電磁流量計和超聲流量計此費用基本為零.插入式流量計由于用于大管徑阻塞比小,其壓力損失亦可忽略.據測算,管徑為lOOmm的差壓式孔板流量計1年泵送能耗費與流量計購置費相當, 如果換用電磁流量計,其購置費僅相當于4年多差壓式孔板流量計的能耗費.可想而知,管徑越大,泵送能耗費占總費用的比例越高.一般認為超過5000mm的流量計應盡可能選用低壓損和無壓損的流量計.例如,供水工程通常采用低壓損的文丘里管等差壓式傳統流量計,而極少用孔板,現在則更新為電磁流量計和超聲流量計.4.檢測費用　　檢測費用應根據流量計的檢定周期決定.一般用于貿易結算的原油或成品油的檢測,常在現場設置標準體積管對流量計進行在線檢定.5.維護費用和備用件費用等　　維護費用為流量計投入使用后保持測量系統正常工作所需費用,主要包括維護費和備用件費.有運動部件的流量計需進行較多維護工作,如定期調換易磨損軸承、軸、轉輪、傳動齒輪等；沒有運動部件的流量計也需進行檢視,如最普通的用幾何測量法檢查差壓式流量計.備用件費用會隨著流量計性能提高的程度而增加.選用流量計時應考慮同時增加備用件的購置費用,尤其是從國外進口的流量計,有時常會因易損備件的購置問題而替換整臺流量計.電磁流量計的特點  電磁流量計的原理決定了其具備如下特點:1.傳感器內既沒有葉輪，也沒有旋渦發生體和探頭，因而也就從根本.上避免了回收水中的雜物、泥沙等對葉輪的纏、卡及對旋渦發生體和探頭的包圍等因素造成的計量不準或計量停止的現象。2.測量不受被測液體的密度、粘度、溫度、壓力和導電率變化的影響,.所以特別適用于尾礦回收水這種泥沙濃度隨回收水t多少而變化的液體的測量。3.傳感器電極結構多樣化，可根據不同的應用條件選擇叮拆卸式、固定式和刮刀式電極，特別是刮刀式電極，可在不停被測介質的情況下對電極進行清理，應用起來非常方便.4.安裝方便，可水平、垂直或傾斜任意角度安裝，對下游直管段要求較低，且襯里和電極有多種材料可供選擇，所以有耐腐蝕和耐磨等特點。5.儀表采用了:態方波勵磁技術，先進的小信號處理技術和軟件技術，抗干擾性能強，精度穩定可靠。6.儀表不能測址氣體、油品、有機溶劑等不導電介質。電磁流量計應用與效果我們在安裝使用過程中,除了滿足常規的要求外,著重強調了如下幾點:1.選擇的安裝地點保證了電磁流量計在計量時傳感器內時刻注滿介質，且上游有5D,下游有2D以上的直管段,有足夠的安裝檢修空間;2.安裝流量計時做了面積約2m²的接地網,.接地網離地面要有足夠的深度，并在掩埋接地網時撒了部分工業用NaCI以確保傳感器接地電阻小于102;3.由于安裝地點離電機和配電盤較近,為防止電磁干擾,我們把整個一體式流量計用鐵箱全部罩住進行了屏蔽，并將屏蔽鐵箱單獨可靠接地(抄讀數字時打開鐵箱讀數);4.在使用過程中,每半年清理一次傳感器電極,以防止上面的污垢影響信號的輸出。  高流速時,電磁流量計中的流體為湍流,且雷諾數越大，流體小尺寸結構越小。但流體整體向前的流速不會因為湍流而減小,這樣的情況下可知電磁流量計流體中的非導電物體的尺寸更小。當含水率不變,非導電物體物質半徑變小后對電磁流量計的整體流速分布不變、對流量計的磁場分布影響較小。根據式(1)可知，電磁流量計中非導電物質的半徑大小對流量計的權重函數是有影響的。  當電磁流量計中心橫截面內含有M(M=0,1,2.,-.)個油泡時傳感器的權重函數分布情況,本文算例設定M=3權重函數分布情況計算方式。圖1為電磁流量計傳感器截面內存在3個球形油泡時的結構模型圖。其中,x軸與y軸與圖1描述--致,圖1中只顯示了測量區域部分,測量區域流體中存在3個油泡。y正半軸、負半軸與管壁的交點是流量計的電極位置。  圖1中3個油泡相互不重疊,此時傳感器內部感應電勢仍滿足Laplace方程。為了對該問題進行求解,需建立2種坐標系,一種是以傳感器中心為原點建立的二維直角坐標系(x,y),另一種是以各個油泡中心為原點建立的M個二維極坐標系(ri,θi)。首先在二維直角坐標系下對該問題進行求解(本例M=3),求解感應電勢方程時需借用一個輔助的格林函數G,G滿足Laplace方程且邊界條件  式中,R為電磁流量計半徑的長度值;მG/an為電勢在半徑方向上的導數;δ(θ)為電勢G在流量計管壁處所滿足的條件,其值僅在電極表面處不為0。當流體中存在油泡時,G表達式為   式中,R為測量管的半徑;x與y分別表示測量區域中的位置。  當電磁流量計流體中存在3個油泡時,G=G+G1+G2+G3圖2顯示了流量計流體截面中存在3個不重疊的油泡時,流量計截面內部權重函數wy分布圖;從式(2)以及仿真圖中可以發現油泡所在位置權重函數值是0。當然，存在多個油泡分布在不同位置流體中時權重函數分布情況也可以用上述方法計算。  仿真實驗中,設定不同大小的非導電物質對電磁流量計權重函數進行仿真,如圖3所示為不同大小非導電物質對電磁流量計權重函數的影響。圖3中左邊的分別為權重函數分布圖，右邊分別為權重函數等勢圖,其中R單位為cm。從圖3中可見,當電磁流量計中的非導電物質半徑越來越小，對電磁流量計的權重函數的影響就越小。  為了更清楚地揭示電磁流量計的權重函數與流量計中非導電物質半徑之間的關系,定義c為非導電物質對流量計權重函數的影響的評價指標式中,Wxy為含有油泡等非導電物質時電磁流量計在測量區域坐標(x,y)的權重函數;Wxy0為電磁流量計不含非導電物質時測量區域坐標(x,y)的權重函數;A為權重函數區域(測量區域)。  圖4為不同大小非導電物質對流量計權重函數的影響分析圖。圖4中橫軸為非導電物質半徑,縱軸為權重函數的影響因子c。從仿真結果可以看出流體中的非導電物質半徑較小時,對電磁流量計的權重函數影響越小。在本例中，當流體中非導電物質小于0.02R時,對電磁流量計的權重函數分布幾乎沒有影響。1）測量電磁流量計勵磁線圈的電阻值，以確定勵磁線圈是否有匝間短路（線路編號“7”和“8”之間的電阻），電阻值應在30歐姆之間和170歐姆。如果電阻與工廠記錄相同，則認為線圈良好，并且不間接評估電磁流量計傳感器的磁場強度。2）測量勵磁線圈對地的絕緣電阻（測量編號“1”和“7”或“8”），以確定傳感器是否潮濕，電阻值應大于20兆歐。3）測量電極和液體之間的接觸電阻（測量數字“1”和“2”和“1”和“3”），并間接評估電極和襯里層表面的一般狀況。如果電極表面和背襯層附著到沉積層，則沉積層是導電的還是絕緣的。它們之間的電阻應在1千歐和1兆歐之間，線號“1”和“2”以及“1”和“3”的電阻值應大致對稱。4）關閉管道上的閥門，當電磁流量計充滿液體且液體不流動時，檢查整個機器的零點。根據需要進行適當調整。5）檢查信號線和激勵線各芯線的絕緣電阻，檢查屏蔽層是否完好。6）使用GS8校準儀測試電磁流量計轉換器的輸出電流。當給定零流量時，輸出電流應為：4.00 mA；當給定100%流量時，輸出電流應為：20.00 mA。輸出電流值的誤差應優于1.5%。7）測試勵磁電流值（轉換器端子“7”和“8”之間），正負勵磁電流應在規定范圍內，約為137（5%）mA。1.施工工藝的影響與處理按照循環灌漿的原理,返回漿液要流回攪拌桶,采用2臺電磁流量計分別計量進返漿管道中漿液的流量。然而.有些用戶去掉返漿管上的電磁流量計,返漿管通過一個三通直接接在電磁流量計下游的進漿管上,返回漿液不返回攪拌桶,采用一臺電磁流量計測量灌漿量,其結果在巖層吸漿量很小和灌漿結束階段,漿液流過電磁流量計F的流速很小,遠低于電磁流量計的流速下限,信噪比S/N很小,測量誤差高達50%,無法精確計量。2.測量管道內附漿量的影響與處理　　每次灌漿結束后,要及時清除電磁流量計測量管內的殘余漿液，否則水泥漿液易在測量管道內產生不同程度的膠結,甚至堵塞電磁流量計測量管和相接的灌漿管道。電磁流量計測量管內的附著層會引起附加相對誤差△Ɛ,實踐證明其引起的誤差是很大的,假定其厚度相同△ε由式(5)計算:　　水泥顆粒的σɷ和水泥漿液σf相差很大,因為附著水泥層電導率極低,當附著物有一-定厚度時△Ɛ會比較大。3.介質中氣泡的影響與處理　　因工藝或介質本身的原因,所測液體常含--些氣泡。電磁流量計屬于流速型的流量方式,氣泡在管道圓截面中所占據的面積百分率,幾乎就等同于氣泡對流量測量的影響量。此外由于氣泡經過電極表面存在一個摩擦過程,由此會產生尖峰脈沖干擾電勢,其值遠大于正常的流量信號。通常電磁流量轉換器無法有效地處理如此的干擾,輕者導致測量值不穩定,嚴重時儀表根本無法工作,一些缺乏經驗的用戶僅從工藝的要求出發,對電磁流量計的安裝位置沒有考慮防止氣泡的產生,例如有些用戶把電磁流量計安裝在灌漿泵的吸入端,吸入端的漿液中常會混入成泡狀流的小氣泡,故電磁流量計一般要安裝在泵的排出端。電磁流量計最好垂直安裝,漿液自下而上流動。水平安裝時要使電極軸線平行于地平線,不要垂直于地平線,因為處于底部的電極易被沉積物覆蓋,頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過遮住電極表面。4.惡劣施工現場環境的影響與處理　　灌漿施工現場的環境大部分時間比較惡劣,例如高溫、潮濕高灰塵等,如果電磁流量計外殼的密封不良,諸如接線盒,以及一些非焊接氣密封結構的外殼,時間長了冷凝水和灰塵容易積聚在電磁流量計的接線盒中，或透過密封不良的結合面滲入電磁流量計殼體中,由于電磁流量計的流量信號極其微弱(通常是幾mA),冷凝水和灰塵的存在,直接的后果是導致電磁流量計轉換器輸入回路阻抗下降，衰減了欲輸往放大器的流量信號;或者是破壞勵磁回路和信號回路的絕緣,將高達幾十V的勵磁電壓引入到低電勢的信號回路中,造成電磁流量計的嚴重故障。為了避免此類故障的發生,可在接線盒中灌注絕緣材料,在維修和調試電磁流量計的時候一-定要避免進水,保持接線盒內的干燥與干凈,使用中一定要避免浸泡在水或漿液中。根據流量計設計要實現的功能，智能金屬管浮子流量計的硬件系統實現方案如圖2.1所示：本系統主要分為三部分：信號采集模塊、信號處理模塊以及輸出和顯示模塊，下面將對這三個模塊進行簡要介紹。(1)信號采集模塊：此模塊用來實現信號采集功能，系統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。這是因為當被測流體為蒸汽時，其密度隨溫度和壓力的變化而變化。為了準確計算出流體的流量，必須要考慮溫度和壓力變化對流體密度的影響。因此，設計中要實現流量、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現信號的放大、濾波以及A/D轉換。此外，系統中采用微控制器MSP430F149對采集信號進行計算、補償，線性化等智能化處理。(3)輸出及顯示模塊：設計中使用E2PR0M保存累積流量值以及儀表參數值，并將流量信號轉換為4?20mA工業標準電流信號輸出。同時，使用LCD實時顯示瞬時流量和累積流量，最后將金屬管浮子流量計測量結果通過CAN總線傳送給上位機顯示。電磁流量計未輸出流量信號故障問題，通常是因電纜或電源故障、管道內部沒有充滿流體介質、液體相反流動方向等因素所致。對于以上可能會引發故障問題因素，需對儀表的電源供電與電纜連接情況做好細致檢查，并對管道內部測量流體的介質流動方向正確與否、管道是否充滿等實施細致檢查。電磁流量計具體運行期間，需確保儀表內部所測定流體流動為正確方向，要和殼體上方箭頭方向相一致。流體介質并沒有充滿管道大部分是因傳感裝置安裝位置或者測量管網位置并未與設計安裝實施標準相吻合。如圖1所示,c、d位置處為傳感裝置最佳安置位置；細致檢查傳感裝置器件完整性、測量管道內壁期間，需注重對傳感裝置重點零部件、各個接線端完好性的檢查。儀表若未輸出流量信號，也會因轉換裝置故障問題所致，可及時將線路板替換好，做好轉換裝置故障排查工作。較低流量與儀器參數設定期間，小信號較高切除設定，流量一邊會有不顯示現象產生。對此，務必注重對此方面故障問題的檢查分析及有效排除，及時做好相關零部件更換處理，保證整個儀器可維持良好運行狀態。德國VSEAPG流量計公司電磁流量計電極對測量介質的耐腐是選擇材料首先考慮的因素，其次考慮是否會產生鈍化等表面效應和所形成的噪聲。1.選擇耐腐蝕材料電磁流量計電極的耐腐蝕性要求很高.常用金屬材料有含鉬耐酸鋼Icr18Ni12Mo2Ti.哈氏合金.耐蝕鎳基合金、B、C、鈦、鉭、鉑銥合金,幾乎可覆蓋全部化學液。此外還有適用于漿液等的低噪聲電極,它們是導電橡膠電極、導電氟塑料電極和多孔性陶瓷電極或包覆這些材料的金屬電極。在原則上電極材料的選擇應從使用者借鑒該介質在其他設備的應用實際和以往的經驗來確定。有時后要做必要的實驗,如現場取液體樣品在實驗室做待用材料的腐蝕性試驗。最好的實驗是現場掛片,這是最接近實際應用條件的腐蝕性試驗,可以得出比較可靠能否適用的結論。2.避免電極表面效應電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素,但有時候電極材料對被測介質有很好的耐腐蝕性,卻不一定就是適用的材料,還要避免產生電極表面效應?！　‰姌O表面效應分為表面化學反應、電化學和極化現象以及電極的觸媒作用三個方面?！　』瘜W反應效應如電極表面與被測介質接觸后,形成鈍化膜或氧化層.他們對耐腐蝕性能可能起到積極保護作用,但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會被氧化生成絕緣層?！　τ诒苊饣驕p輕電極表面效應的介質—電極材料匹配,還沒有像腐蝕性那樣有充足的資料可查,只有一些有限經驗尚待在實踐中積累?！　‰姶帕髁坑嫿拥丨h連接在塑料管道或襯絕緣襯里金屬管道的流量傳感器兩端,他們的耐腐蝕要求比電極低,充分有一定腐蝕定期更換。通常選用耐酸鋼或哈氏合金。因體積大從經濟上考慮較少采用鉭鉑等貴重金屬。如金屬工藝管道直接與流體接觸就不需要接地環。德國VSEAPG流量計公司根據流量計設計要實現的功能，智能金屬管浮子流量計的硬件系統實現方案如圖2.1所示：本系統主要分為三部分：信號采集模塊、信號處理模塊以及輸出和顯示模塊，下面將對這三個模塊進行簡要介紹。(1)信號采集模塊：此模塊用來實現信號采集功能，系統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。這是因為當被測流體為蒸汽時，其密度隨溫度和壓力的變化而變化。為了準確計算出流體的流量，必須要考慮溫度和壓力變化對流體密度的影響。因此，設計中要實現流量、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現信號的放大、濾波以及A/D轉換。此外，系統中采用微控制器MSP430F149對采集信號進行計算、補償，線性化等智能化處理。(3)輸出及顯示模塊：設計中使用E2PR0M保存累積流量值以及儀表參數值，并將流量信號轉換為4?20mA工業標準電流信號輸出。同時，使用LCD實時顯示瞬時流量和累積流量，最后將金屬管浮子流量計測量結果通過CAN總線傳送給上位機顯示。

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