德國VSEAPE4-UV0S/X流量計定制同時我們還經營：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.三聚磷酸鈉(俗稱五鈉)的生產過程中有一個中和過程，在該過程中磷酸和純堿按一定比例混合、反應后被制成可用來進一步生產五鈉的中和液。在這樣一一個過程中為使產品質量得到有效控制就需要對加入中和罐的磷酸量根據分析結果進行精確的批量控制。存在的問題和解決方案   圖1中流量計自1983年裝置投產后就一直使用，到1997年已是殘破不堪，常因其故障使裝置的生產遭受影響。在這種情況下如何來解決好這個問題就很自然地納入了我們的工作日程。我們首先想到的是想按原型號進行更新，但經市場詢價后我們發現這種老式的儀表現在的售價實在太昂貴，竟達十一萬多人民幣一臺，很不合算。經研究后，我們認為智能式電磁流量計能擔此任(當時集批處理功能于一身的流量計還不多),其完善的功能和一體式結構既能夠通過表頭上的三個紅外觸摸鍵使將來的操作完全和老儀表一樣在現場完成，也可利用這種儀表本身具有的HART通信功能和RS485接口方便地使用HART通訊器或其它智能終端實現遠程操作。該方案投資僅為三萬元人民幣左右(不計遠程終端，暫未用)。圖1為控制系統圖 2儀表選型和系統設計 (1)根據工藝的酸流量情況我們選用了口徑為DN50的電磁流量計，針對磷酸的特殊腐蝕特性確定了聚四氟乙烯(PIFE襯里和鉭電極，電源為24VDC(因電磁閥也用該電源)。 (2)調節閥延用原舊閥。 (3)增加一個直流24V2.SW的二位三通電磁閥，用來控制調節閥的氣源(該氣源在舊系統中直接受控于流量計)。. (4)因所選流量計本身的觸點輸出容量最大僅為0.1A24W故增加一-個觸點容量為0.5A24V激勵電壓為24VDC的中間繼電器(該繼電器直接固定在流量計自身的接線盒內)用以可靠驅動電磁閥。系統構成示意圖見圖2。  由于金屬管浮子流量計的測量管為機械結構.測最時對波動很敏感,經常會出現指針波動嚴重,甚至影響讀數的情況。除了在測量管中加裝氣阻尼器之外,還可以在指針組件中增加電磁阻尼器,使指針擺動的頻率、幅度大幅度降低，使指針指示穩定，刻度值讀取變得容易，讀取精度更高。   電磁阻尼器的工作原理。電磁阻尼器由磁鋼、連接件、金屬板等組裝后為一體。指針的配重為導電金屬鋁合金,根據電磁感應定律,配重在磁場中運動，切割磁力線.必然產生感應電動勢,從而在配重中產生渦電流;磁場對帶電導體必然產生作用力,而此作用力恰好起到阻礙配重在磁場中運動的作用,配重運動的速度越大,產生的反作用也越大,其效果類似于阻尼器,從而使電磁阻尼器起到降低指針擺動頻率、幅度的作用.達到穩定的效果。   與現有技術相比，通過增加電磁阻尼器裝置,可有效改善金屬管浮子流量計的使用效果，使指針的擺動頻率和幅度大幅度降低，指針穩定指示,刻度值的讀取變得容易，讀取精度提高,既提高了效率也保證了精度。  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。為保證超聲波流量計流量測量精度，選擇測量點時要求選擇流體流場均勻的部分，一般應遵循下列原則：1、被測管道內流體必須是滿管。2、選擇被測管道的材質應均勻質密，易于超聲波傳播，如垂直管段（流體由下向上）或水平管段（整個管路中最低處為好）。3、安裝距離應選擇上游大于10倍直管徑，下游大于5倍直管徑（注：不同儀器要求的距離會有所不同，具體距離以使用的儀器說明書為準）以內無任何閥門、彎頭、變徑等均勻的直管段，測量點應充分遠離閥門、泵、高壓電、變頻器等干擾源。4、充分考慮管內結垢狀況，盡量選擇無結垢的管段進行測量。外夾式流量計傳感器安裝要點　　時差式超聲波傳感器安裝方式有三種，分別是V法、Z法和W法，如圖3所示?！　y量時采用何種安裝方式，儀器說明書均有規定，但在邊界范圍一般比較模糊。如TFX1020P時差式超聲波流量計：V型安裝法適用測量管徑25～400 ㎜，Z型安裝法適用測量管徑100～2540㎜，W型安裝法適用測量管徑65㎜以下小管。V型與Z型、V型與W型在適用測量管徑均有部分重疊，如遇此情況 則按下列原則選擇最佳安裝方式：V型安裝一般情況下是標準安裝方式，使用方便，測量準確。當被測管道很粗或由于被測流體濁度高、管道內壁有襯里或結垢太 厚，造成V型安裝信號弱，儀表不能正常工作時，選用Z型安裝。原因是使用Z型安裝時，超聲波在管道中直接傳輸，沒有折射，信號衰耗小。W型安裝適于小管， 通過延長超聲波傳輸距離的辦法來提高小管測量精度，如圖3（c），使用W型安裝時，超聲波束在管內折射三次，穿過流體四次。 流量傳感器安裝方式有兩種，分別是對稱安裝和同側安裝。對稱安裝適用于中小管徑（通常小于600㎜）管道和含懸浮顆?；驓馀葺^少的液體；同側安裝適用于各種管徑的管道和含懸浮顆?；驓馀葺^多的液體。外夾式超聲波流量計傳感器安裝要求1、剝凈測量點處附近保溫層和保護層，使用角磨砂輪機、銼、砂紙等工具將管道打磨至光亮平滑無蝕坑。要求：漆銹層磨凈，凸出物修平，避免局部凹 陷，光澤均勻，手感光滑圓潤。需要特別注意，打磨點要求與原管道有同樣的弧度，切忌將安裝點打磨成平面，用酒精或汽油等將此范圍擦凈，以利于傳感器粘接。2、在水平管段上，兩個傳感器必須安裝在管道軸面的水平方向上，并且在軸線水平位置±45°的范圍內安裝，以防止管內上部流體不滿、有氣泡或下部有沉淀等現象影響正常測量，如圖5所示。3、傳感器安裝處和管壁反射處必須避開接口和焊縫，如圖6所示。4、傳感器工作面與管壁之間保持有足夠的耦合劑，不能有空氣和固體顆粒，以保證耦合良好。熱式氣體質量流量計傳感器探頭是流量計的測量單元，可以把需要采集的信息準確無誤的轉換成信號量傳輸給系統，是信號量采集的通道，是實現流量計實時計量的必要前提。如下圖所示，這是我們實驗所使用的流量傳感器探頭。由于是插入式熱式氣體質量流量計，所以在使用時，必須要調節探頭的長度，使流量探頭（即 Pt20）處于管道的正中心位置，減小偏心安裝產生的一切誤差，以便獲得精準的管道流量信號。同時，由于流量探頭和氣體直接接觸，所以靈敏度得到很大的保證，靈敏度基本上處于最靈敏狀態；但是從氣體組分，氣體粘度，粉塵顆粒，氣壓與結構強度等角度考慮，后期必須將流量探頭進行封裝，保證熱式氣體質量流量計傳感器的受沖擊能力，增加傳感器探頭的抗污染能力，延長傳感器的使用周期。  管道式大口徑流量計的在線校準方法，一般為標準表比對法、利用蓄水池作為測量容器的液位落差法和檢測電氣參數法，比如CJ/T364-2011《管道式電磁流量計在線校準要求》中，規定了標準表比對法和電氣參數檢測法。在不得已情況下采用驗證方法，如經常采用的物料平衡法、熱量平衡法、設備能力法、流量增量驗證法等。近年來發展起來的非實流法校準液體超聲流量計的現場校準方法，主要是通過測量聲速來實現液體超聲流量計現場校準，適用特大口徑的流量計,如國家頒布實施的JJF1358--2012《非實流法校準DN1000~DN15000液體超聲流量計校準規范》。  本文在線校準試驗采用1.0級夾裝式時差法.超聲流量計作為標準表，被測流量計是管道大口徑電磁流量計，校準測量時間為20~30min。在線校準方法參照JJG1033--2007《電磁流量計檢定規程》和CJ/T364-2011《管道式電磁流量計在線校準要求》。2012年、2013年的部分試驗結果如表2所示，其余約60臺電磁流量計的試驗結果以計量誤差分布圖給出，如圖1所示。  從表2和圖1中可以看出，其計量誤差大部分在±5%左右，但有的誤差甚至超過±10%，最大的計量誤差接近±20%。究其原因，除流量計選型有誤(實際管道流速在電磁流量計規定流速的下限附近或以下)，安裝不規范.(如閥門件擾流等)，直管段不足和存在非滿管流等缺陷需要進行改造外，還有現場在線校準.時諸多因素的影響。  渦街流量計是基于流體力學中著名的“卡門渦街”研制的。在流動的流體中放置- -非流線型柱形體,稱旋渦發生體,當流體沿旋渦發生體繞流時,會在渦街發生體下游產生兩列不對稱但有規律的交替旋渦列,這就是所謂的卡門渦街,如圖1所示。   大量的實驗和理論證明:穩定的渦街發生頻率ƒ與來流速度v1及旋渦發生體的特征寬度d有如下確定關系叫:   式中St為斯特羅哈數,與雷諾數和d相關。   當雷諾數Re在一定范圍內(3 X102~2 X105)時(4],St為一常數,對于三角柱形旋渦發生體約為0.16   雷諾數的定義為   式中S為管道的橫截面積。   由高精度氣體渦街流量計的測量原理可知,通過測量旋渦發生頻率僅能得到旋渦發生體附近的流速vI,由式(3)可知在橫截面積一定的情況下,流體的流量Q與流體的平均流速v成正比,因此要精確計量流體的流量必須找到`v與v1的對應關系。   根據流體力學理論,在充分發展的湍流狀態下，流體的速度分布有如下關系式川:   式中:vp為到管壁距離為y的P點的速度;y為點到管壁處的距離;Vmax:為管道中的最大流速,通常取管道中心的速度;R為管道的半徑;n為雷諾數的函數。 表1中給出了部分雷諾數與n的對應關系。   由于旋渦發生體的位置固定,因此當雷諾數一定時v1與`v有固定的比例關系換言之,當雷諾數Re變化時,二者的比值也發生變化，   圖3給出了不同雷諾數下充分發展的湍流的流速分布,如圖所示Re越大,流速分布越平滑,即旋渦發生體附近的流速越接近平均流速,故ƒ( Re)應為單調遞減函數。圖4給出了3臺50mm口徑，寬度14 mm三角形旋渦發生體的氣體渦銜流量計,在20℃,一個標準大氣壓下,不同雷諾數下的K值曲線。如圖所示實驗數據與理論分析基本一致,因此渦銜流量計的測量原理即決定了儀表系數的非線性特性。若要提高渦街流量計的計量精度,必須針對不同的流速分布對K值進行修正。德國VSEAPE4-UV0S/X流量計定制孔板流量計是利用流體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。實際應用中，磁翻板液位計如果出現消磁現象，就不能正常使用。那么，消磁原因是什么？如果磁翻板液位計出現消磁現象應如何處理呢？一、磁翻板液位計消磁的原因：　　側裝式磁翻板液位計的磁浮子在使用過程中磁浮子會有消磁現象，從而導致磁翻板液位計失效。一般來講，造成磁翻板液位計消磁的原因，主要有以下幾點1、硬磁材料的剩磁小于耦合臨界值。隨著時間變化，受自身因素的影響隨著時間的推移，硬磁材料的剩磁會出現小于耦合臨界值的現象?！?、高性能硬磁材料有氫脆現象?！?、使用溫度高于硬磁材料的居里溫度。二、磁翻板液位計消磁的處理：　　　針對導致磁翻板液位計消磁的原因，通常需要做到以下幾點，以應對磁翻板液位計的消磁現象。1、從設計方面看，要選用恰當的硬磁材料。比如在選用磁性材料時，應選用居里溫度高于使用溫度20%以上、能夠保證五年后剩磁超過臨界值的磁性材料。2、從生產方面看，加工磁浮子時應注意：a.在磁浮子內填充惰性氣體（如氬氣）。　b.在產品生產加工階段，焊接（氬弧焊）時應注意采取降溫措施，以避免磁浮子的磁性材料處的溫度超過磁性材料的居里溫度。3、從使用方面看，用戶要做到以下幾點：　a.在訂貨時，選用恰當的型號，達到使用溫度不超過磁翻板液位計的標稱溫度；　b.在使用中，應對側裝式磁翻板液位計的使用情況（能否正常工作）進行隨時觀察，并注意記錄介質的實際溫度。1.渦輪流量計的通氣和停氣要求。通氣順序:保證流量計后端的閥門處于關閉狀態;再緩慢開啟流量計前端的閥門確保升壓速度≤35kPa/S;最后緩慢開啟流量計后端的閥門，使其從小流量下運行直至調節至需要值。整個過程保持有壓啟動。停氣順序:先緩慢關閉流量計后端閥門:再緩慢關閉流量計前端閥門。2.防止長時間超量運行。超流量運行會嚴重影響使用壽命，降低計量精度導致誤差增大;(注意觀察表頭工祝流量百分比不宜長時間超百分百)瞬時流量:從瞬時流量的觀察，結合用戶當時用氣情況判斷是否有小火不走，大火超量程現象。儀表運行時流量范圍應在20%~70%之間。如果長期低限運行或高限運行都會對計量有影響:是否是用戶用氣負荷或用氣設備發生了改變.應及時解訣。3.注意溫度、壓力的數值。 根據氣態方程式：  方程式中:V。為標準狀態下的體積量.(m2);V為工作狀態下的體積量(m³);Z為工作狀態下的氣體壓縮系數。P=Pa+Pg為流量計壓力檢測點處的絕對壓力(kPa):Pa為當.地大氣壓(kPa);P為流量計壓力檢測點的表壓力(kPa);P為標準大氣壓(101.325kPa);T為標準狀態下的絕對溫度(293.15K):T為介質工況條件下的絕對溫度(273.15+t):K,為被測介質攝氏溫度(℃);F為氣體壓縮因子從公式可以看出，誤差主要集中在壓力、溫度的檢測精度兩方面.在發現流量、溫度、壓力值與實際偏差較大或示值不穩定時，或與以前經驗數值存在較大偏差時，要及時處理o(4)在日常維護中或抄表檢查時,應查看顯示儀表上是否有異常符號。如有電池符號的閃爍表示電池快沒電了，應及時更換電池;如有異常報警、異常警告的符號出現要及時發現.有助于處理和發現用戶的違規用氣行為.(5)對于有機械讀數帶修正儀的進口渦輪表,除抄取標況體積值之外,同時應該及時比對基表讀數與修正儀.上的工況流量是否一致,兩者正常情況下應該是相差不大的。(6)工藝管道檢修時應拆下流量計.然后用干凈的布把兩端包好,防止污物、鐵霄等落人流量計將渦輪葉片損壞。.(7)為保證渦輪流量計長期正常工作.應加強儀表的運行檢查.監測葉輪旋轉情況，如聲音異常應及時卸下檢查傳感器內部零件。渦輪軸承磨損嚴重或葉片打壞的，必須維修更換.并重新檢定。(8)有潤滑油或清洗液注人口的傳感器，應按要求定期注入潤滑油或清洗液。保證葉輪良好運行。在無潤滑油情況下長期連續運行勢必造成致命磨損.阻尼力增加而導致運行變慢,計量結果產生負差并且影響使用壽命;德國VSEAPE4-UV0S/X流量計定制

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