德國VSEVHM02-1流量計原廠同時我們還經營：插入式熱式氣體質量流量計的信號發生模塊包括兩個傳感器探頭、溫度補償電橋和電壓調整電路三部分/如圖所示,本課題所設計的是插入式恒溫差質量流量計,采用熱消散效應，所以我們選擇鉑熱敏電阻Pt20和Pt1000分別作為流量計的流量探頭和溫度探頭，鉑熱敏電阻的阻值對溫度反應靈敏.與所處環境溫度基本呈線性關系,確保了我們對流量計精度的要求;同時，鉑熱敏電阻的溫度系數大,在測量范圍內,物理化學性能穩定,可以反復加熱冷卻,使用壽命長,完全可以用來做傳感器材料,保證流量計的穩定性要求;而且熱敏電阻的體積可以做到很小,減小插入式熱式氣體質量流量計對流體流動狀態的影響,保證流量測量值的真實有效。1.計量原理　　流體通過渦輪流量計時，流速被轉換為渦輪的轉速，轉速再被轉換成與流量成正比的電信號，最后在計數器上進行顯示和累計。目前，絕大多數渦輪流量計都為一體化智能流量計，除上述機械計量部分外，還包括1臺體積計算儀，依據實測工況流量、取壓口實測壓力、測溫口實測溫度及內部設定的一些固定參數進行計算，將工況體積轉換為可貿易交接的天然氣體積，其原理如圖1所示。2換算原理2.1工作條件下的體積流量計算實用公式工作條件下的體積流量計算實用公式如式(1)所示：式(1)中，qf為工作條件下的體積流量，m3/s；f為輸出工作頻率，Hz，由頻率計采集；k為系數，m-³，可按流量計銘牌給定值。2.2標準參比條件下的體積流量換算實用公式標準參比條件下的體積流量換算實用公式如式(2)所示：式(2)中，qn為標準參比條件下的體積流量，m3/s；pf為工作條件下的絕對靜壓力，MPa；pn為標準參比條件下的絕對靜壓力，MPa；Tn為標準參比條件下的熱力學溫度，K；Tf為工作條件下的氣體絕對溫度，K；Zn為標準參比條件下的氣體壓縮因子；Zf為工作條件下的氣體壓縮因子?！　」ぷ鳁l件下的壓力和溫度的準確度取決于測量儀表。標準參比條件下的絕對靜壓力為101.325kPa，熱力學溫度為293.15K。輸出工作頻率由頻率計采集得到。在不考慮渦輪流量計測量誤差的基礎上，研究范圍可進一步縮小，可主要從天然氣組分對計量的影響和脈動流對計量的影響兩方面進行研究。電磁流量計有著廣泛應用，但是電磁流量計在使用過程中有很多因素會影響電磁流量計的測量結果不準確。結合實踐經驗，本文將導致電磁流量計產生故障的原因概括為：管內液體未充滿、液體中含有固相、因材質與被測介質不匹配而引發的故障、因人為因素造成的故障等。1.管內液體未充滿　　管內液體未充滿是導致電磁流量計產生誤差的重要原因。導致管內液體未充滿的原因有多種，比較常見的是背壓不足或流量傳感器安裝位置不良，同時，管內液體未充滿程度不同，其故障表現也有所不同，具體言之，若只有少量氣體在水管管道中呈分層流或波狀流，則故障現象表現為誤差增加，即流量測量值與實際值不符；若流動狀態呈現為氣泡流或塞狀流，除測量值與實際值不符外，還會因氣相瞬間遮蓋電表面而出現輸出晃動等。因此，多種誤差表現均指向管內液體未充滿，在實踐過程中，要正確辨別不同現象，理清其產生的實質原因。2.液體中含有固相　　液體中含有固相，即：液體中含有粉狀、顆?；蚶w維等固體，液體中一旦含有固相便會導致多種故障產生：漿液噪聲；電極表面玷污；導電沉積層或絕緣沉積層覆蓋電極或襯里；襯里被磨損或被沉積物覆蓋，流通截面積縮小等。3.因材質與被測介質不匹配而引發的故障　　因材質與被測介質不匹配而引發故障的電磁流量計與介質接觸的零部件有電與接地環，匹配失當除耐腐蝕問題外，主要是電表面效應?？ㄑb式渦輪流量計高精確度，一般可達±1%R、±0.5%R，高精度型可達±0.2%R重復性好，短期重復性可達0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重復性，如經常校準或在線校準可得到極高的精確度，在貿易結算中是優先選用的流量計輸出脈沖頻率信號，適于總量計量及與計算機連接，無零點漂移，抗干擾能力強可獲得很高的頻率信號（3-4kHz），信號分辨力強范圍度寬，中大口徑可達1:20，小口徑為1:10結構緊湊輕巧，安裝維護方便，流通能力大適用高壓測量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表渦輪流量計傳感器類型多，可根據用戶特殊需要設計為各類型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下型、混砂型等可制成插入型，適用于大口徑測量，壓力損失小，價格低，可不斷流取出，安裝維護方便孔板流量計的主要部件高級孔板閥(采用高級型閥式孔板節流裝置),主要用于差壓式流量計的信號的產生和傳輸,可實現在線更換孔板,不影響輸送介質,無附加管路;裝置內有孔板安裝定位機構,標定準確度等級為0.5級;該裝置設有上、下兩個密封腔,以及滑閥部件,無旁設附加管線,裝置上、下腔間的密封件采用全硬密封結構，閥板和閥座采用22Cr堆焊硬質合金,設有注入密封脂輔助結構,可以防止閥座、閥板密封面上污物的沉淀;采用法蘭取壓標準孔板作為流量檢測元件?！　】装辶髁繙y量系統一般由節流裝置(標準孔板)、差壓變送器及數據處理器(開方積算器或計算機)組成?？装辶髁坑嬍菍藴士装迮c多參數差壓變送器(或差壓變送器、溫度變送器及壓力變送器)配套組成的高量程比差壓流量裝置,它可測量氣體、蒸汽、液體及引的流量,廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、供熱供水等領域的過程控制和測量。節流裝置又稱為差壓式流量計,是由一次檢測件(節流件)和二次裝置(差壓變送器和流量顯示儀)組成廣泛應用于氣體.蒸汽和液體的流量測量.具有結構簡單,維修方便,性能穩定。1.為了保證電磁流量計測量管內充滿被測介質,變送器最好垂直安裝,流向自下而上.尤其是對于液固兩相流,必須垂直安裝。若現場只允許水平安裝,則必須保證兩電極在同一水平面。變送器兩端應裝閥門和旁路。2.電磁流量計信號比較弱,滿量程時只有2.5～8mV,且流量很小時,只有幾微伏,外界稍有干擾就會影響到測量精度。因此,流量計的外殼、屏蔽線、測量導管都要接地。并要單獨設置接地點,決不能連接在電機、電器等公用地線或上、下管道上。3.為了避免干擾信號,安裝地點要遠離一切磁源(如電機、變壓器等),不能有震動。變送器和轉換器之間的信號必須用屏蔽導線傳輸。不允許把信號電纜和電源線平行放在同一電纜鋼管內。信號線越短越好,長度一般不得超過30m。轉換器應盡量接近變送器c4.為了避免流速分布對流速的影響,產生測量誤差。流量調節閥應設置在變送器下游. 因此,在電磁流量計前必須有5～10D左右的直管段,以消除各種局部阻力對流線分布對稱性的影響。簡單幾招解決渦輪流量計不準1、水源脈動流影響流量波動性比較大?！　〗鉀Q辦法：增加泵和渦輪流量計之間的直管道距離，使流量穩定。2、渦輪流量計安裝位置離閥門或彎管位置太近，當原料經過閥門或彎管部分，造成流量波動?！　〗鉀Q辦法：此時應該遠離閥門和彎管位置，保證一定的前后直管段是解決問題的好方法。3、渦輪流量計附近有電機，變頻器，強電流之類的干擾源?！　〗鉀Q辦法：流量計儀表接地，或加濾波電容。如果問題還是解決不了，最好的辦法就是遠離干擾源。4、渦輪流量計無流量顯示：首先檢查線路是否存在問題，如信號線脫落，有斷線等。將傳感器和信號放大器分離，信號放大器與儀表連接，用鐵質金屬在取信號的放大器底部距離2~3mm距離來回劃動，如儀表有顯示，則說明顯示部分無問題?！　〗鉀Q辦法：請將流量傳感器從管道卸下，檢查流量計葉輪是否被纏住或葉輪出現破損現象。5、流量計顯示流量比實際流量?。阂话阍斐蛇@個問題的原因是葉輪旋轉不滑快或葉片斷裂?！　〗鉀Q辦法：將流量計從管道拆除，檢查流量計是否被纏住或有破損現象。6、渦輪流量計顯示誤差比較大：首先檢查流量傳感器系數即K值和儀表其他參數是否設置正確；有條件的情況下，用電子秤進行實際標定校準?！　〗鉀Q辦法：如流量重復性差或根本無法校準，可與供貨商聯系。德國VSEVHM02-1流量計原廠  考慮到容積式流量測量裝置結構較復雜,安裝維護和校準不方便,有必要在滿足精度和抗震.性能要求的前提下,采用安裝和維護方便的其他形式流量測量儀表。熱式氣體質量流量計已在氣體流量測量領域獲得了成功的應用,具有無可動部件、壓損小及量程比寬等特點,例如在核電廠的通風系統中,已成功地替代皮托管成為重要的測量方式。但在液位流量測量領域,熱式質量流量計的應用仍具有局限性。   由式(2)可知,熱絲的熱散失率與流體的熱導率、比熱容、流速和密度有關。相對于通風系統中的空氣來說,水是-種具有較大比熱容、較大密度和熱導率的介質。在相同的流速下,水帶走的熱量遠大于空氣,對于以恒定功率加熱熱端鉑電阻的恒功率型熱式質量流量計,為了適應水流量的測量,加熱電路會采用比較高的加熱功率為熱端鉑電阻進行加熱;對于恒溫差型的熱式質量流量計,為了維持兩個鉑電阻之間恒定的溫差,加熱電路同樣會處于比較高的加熱功率狀態下,且加熱功率將隨水流量的增大而增大。因而,無論是恒功率型還是恒溫差型,加熱功率的提高會對流量計的安全性和壽命有很大的影響,也使其應用環境造成一定的局限性。而恒比率式流量計由于通過調節施加在熱端熱電阻上的加熱電流,使熱端熱電阻的阻值與冷端熱電阻的阻值成一恒定比率,因而同恒溫差式流量計相比,在測量相同流速流體的情況下,恒比率式流量計熱端鉑電阻的加熱電流要小于恒溫差式,因而其加熱功率不會過高而產生儀表安全性和使用壽命方面的不利影響。對于主泵第三級密封泄漏流這種微小流量的測量,相對于恒功率式和恒溫差式,恒比率式熱式質量流量計具有更好的應用價值，然而對于較大液體流量的測量則并不適用。恒比率式流量計的熱端鉑電阻加熱電流Ih與介質質量流量m的關系為: 式中Ap-一流體流經管道的截面積; As一傳感器參與熱交換部分的表面積; C1、C2一通過校準確定的常數; d一熱電阻傳感器直徑; k一流體熱導率; Ls一傳感器損耗能量的因數; n一校準過程中通過回歸確定的指數; Pr一流體的普朗特數; Rc一冷端鉑電阻阻值; Rco一冷端鉑電阻在0℃時的阻值; RH一熱端鉑電阻阻值; RH0一熱端鉑電阻在0C時的阻值;, r一恒比率參數(自加熱系數),r= a一鉑電阻的參數。 1.基本性能   熱式質量流量計作為一種直接測量質量流量的智能型流量儀表,具有結構簡單、體積小、數字化程度高及安裝方便等優點。熱式質量流量計的.測量精度一般約為±1%,重復性為±0.2%;量程比寬可達100:1,最高可達1000:1;在-40~60℃的環境溫度下可正常工作;可耐受3MPa或更高的管道壓力;允許介質工作溫度-70~400℃;允許被測液體的流速為0~4m/s;支持HART協議。另外，具有壓損小、直管段要求低和允許動態修正的特點，其響應時間較長,未采用特殊設計時可達幾秒。熱式質量流量計具有一體式和分體式兩種.結構，在累積輻照劑量較大區域，可采用分體式流量計進行測量，信號處理部分布置于累積輻照劑量較小區域。   主泵第三級密封泄漏流正常工況下在5L/h左右,達到50L/h時報警,不用于過程控制。在電廠正常運行工況下，測點所在區域的環境溫度約為50℃以下,工作壓力小于0.6MPa,工作溫度小于100℃，要求測量范圍的量程比約為30:1,屬于非1E級測點。因此,就測量要求而言，熱式質量流量計適用于主泵第三級密封泄漏流量的測量。 2.抗震性能   由于主泵第三級密封泄漏流測點位于安全殼內,周圍存在1E級儀表和核級管道,盡管測點本身不需要在設計基準事件工況下執行功能,但不應對其他需要執行功能的設備或儀表造成損害，因而用于該測點的儀表應滿足抗震要求，在SSE地震載荷下,滿足結構完整性的要求,避免放射性物質經儀表破口向環境釋放以及對周圍1E級儀表和核級設備產生潛在危害。   熱式質量流量計結構簡單,除進行抗震試驗外,抗震分析亦可用于分析其抗震性能。在抗震分析中,需要重點對薄弱部位進行應力分析,通常包括傳感器與管道相交的節點處、螺紋連接處及法蘭連接處等位置。   對某一型號熱式氣體質量流量計進行抗震分析,取三向峰值加速度為6g。通過應力分析表明,流量計的第一-階自振頻率大于33Hz,在地震載荷作用下,薄弱部位的計算應力值均小于規定的應力限值,從而認為其在SSE地震載荷下,結構完整性可以得到保證。 3.耐輻照性能   因主泵第三級密封泄漏流測點位于安全殼內,在電廠正常運行工況下,探頭所處的環境具有一定的電離輻射存在。因而,用于該測點的儀表應能經受--定的累積輻照劑量而測量結果仍在要求的測量精度范圍內。目前,對于儀表的耐輻照性能，主要采用試驗法進行驗證。   對某一型號分體式熱式質量流量計探頭進行耐輻照試驗,輻射源采用鈷-60,試驗時間持續40h以上，累積輻照劑量約2x104Gy,輻照后進行功能試驗,流量計的輸出維持在測量精度范圍內，表明該型流量計可以經受若干年的累積輻照劑量而不損壞。 4.安裝   為便于安裝和維護，流量計可采用法蘭-法蘭連接的形式。在一般情況下,為了滿足測量精度,熱式質量流量計對于前后直管段的要求較高,部分型號的流量計要求的直管段長度可達到前15D、后5D以上。但由于流量計允許動態修正，經過標定和修正后,可降低熱式質量流量計的前后直管段要求。對于主泵第三級密封泄漏流的測量，熱式質量流量計可滿足安裝和維護要求。為了適應儀表網絡化的發展方向,在系統設計時我們要根據實際需要為電磁流量計配備合適的通信接口.在當今單片機系統的通信中,RS232和RS485標準總線應用最為廣泛,技術也最為成熟.RS232用來連接兩臺計算機(微處理器)之間的串口通信,當我們需要一個更長的距離或者比RS232更快的速度下進行傳輸的時候,RS485就是一個很好的解決辦法.另外,RS485連接不限于僅僅連接兩臺設備.根據距離,比特率和接口芯片,我們可以用單一導線連接最多256個節點.為了使電磁流量計的應用范圍更加廣泛,我們選用RS485標準總線來實現儀表和外部系統的通信.　　RS485是雙向、半雙工通信協議,允許多個驅動器和接收器掛接在總線上,其中每個驅動器都能夠脫離總線.該規范滿足所有RS422的要求,而且比RS422穩定性更強.具有更高的接收器輸入阻抗和更寬的共模范圍(-7V至+12V).　　接收器輸入靈敏度為士200mV,這就意味著若要識別符號或間隔狀態,接收端電壓必須高于+200mV或低于-200mV.最小接收器輸入阻抗為12k,驅動器輸出電壓為±1.5V(最小值)、+5V(最大值).　　驅動器能夠驅動32個單位負載,即允許總線上并聯32個12k的接收器.對于輸入阻抗更高的接收器,一條總線上允許連接的單位負載數也較高.RS485接收器可隨意組合,連接至同一總線,但要保證這些電路的實際并聯阻抗不高于32個單位負載(375).　　采用典型的24AWG雙絞線時,驅動器負載阻抗的最大值為54,即32個單位負載并聯2個120終端匹配電阻.RS485已經成為POS、工業以及電信應用中的最佳選擇.較寬的共模范圍可實現長電纜、嘈雜環境(如工廠車間)下的數據傳輸.更高的接收器輸入阻抗還允許總線上掛接更多器件.　　因RS485接口具有良好的抗噪聲干擾性,長的傳輸距離和多站能力等上述優點就使其成為首選的串行接口.因為RS485接口組成的半雙工網絡一般只需二根連線,所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸.RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座,與智能終端RS485接口采用DB.9(孔),與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB.9(針).　　通信接口電路如圖3.13所示,我們選用MAX485作為系統的通信接口芯片.MAX485是MAXIM公司推出的支持RS485協議的低功耗收發器,它的驅動器擺率不受限制,可以實現最高2.5Mbps的傳輸速率.它是用于RS．485通信的半雙工低功率收發器件,包含一個驅動器和一個接收器,具有輸入接收器和輸出驅動器使能管腳.使用一個半雙工連接的難點就是控制每個驅動器在什么時候被啟用,或者處于激活狀態.當一個驅動器在傳輸的時候,必須直到它完成傳輸都保持被啟用狀態,然后在一個應答節點開始響應之前切換到禁用狀態.MAX485的控制端RE和DE短接,這樣用一個信號可以控制兩種狀態：接收和發送.RE和DE為“l”時,發送端接通,數據經DI腳后,變成傳送的信號送到傳輸線.RE和DE為“0”時傳輸線上的信號經MAX485,當處于發送狀態時,數據信號經發送端DI,在輸出端A和B上交替出現高電平：當處于接收狀態時,A和B上交替的高電平信號經MAX485轉換成高低電平信號經RO輸出.在電磁流量計傳輸過程中,交替的高電平保證通信傳輸回路中始終有電流,能實現可靠通信.德國VSEVHM02-1流量計原廠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.

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