德国VSERS800-50GR012V/X流量计原装同时我们还经营：流量计中有一款叫做气体涡轮流量计，对于不常用到的用户来说肯定很陌生。如果您使用过此款流量计时一定会给它本身的优点所吸引。那么针对那些对于气体涡轮流量计认识不是很深的用户今天我们就来介绍一下关于气体涡轮流量计的组成还有它的工作原理更重要的还有它的仪表系数的计算方法介绍：　　气体涡轮流量计是一种速度式流量计，是近些年来迅速发展起来的新型仪表，这种流量计具有精度高、压力损失小、量程比大等优点，可测量多种气体或液体的瞬时流量和流体总量，并可输出0-10mA?DC或4-20mA?DC信号，与调节仪表配套控制流量。气体涡轮流量计的组成　　气体涡轮流量计主要由涡轮流量变送器和指示积算仪组成[1]。涡轮流量变送器把流量信号转换成电信号，由指示积算仪显示被测介质的体积流量和流体总量。气体涡轮流量计的工作原理　　流体流经传感器壳体，由于叶轮的叶片与流向有一定的角度，流体的冲力使叶片具有转动力矩，克服摩擦力矩和流体阻力矩之后叶片旋转，在力矩平衡后转速稳定，在一定条件下，转速与流速成正比，由于叶片具有导磁性，它处于信号检测器(由永久磁钢和线圈组成)的磁场中，旋转的叶片切割磁力线，周期性地改变线圈地磁通量，从而使线圈两端感应出电脉冲信号，此信号经过放大器的放大整形，形成有一定幅度的连续的矩形波，可远传至显示仪表，显示出流体的体积流量或总量。气体涡轮流量计仪表系数的理论表达式　　作用在涡轮上的力矩可分为以下几个：流体通过涡轮时对叶片产生的切向推动力矩M1;流体沿涡轮表面流动时产生的粘滞摩擦力矩M2;轴承的摩擦力矩M3;磁电转换器对涡轮产生的电磁反作用阻力矩M4。　　由此可建立涡轮的运动微分方程：(1)式中：J为涡轮的转动惯量;ω为涡轮的旋转角速度;τ为时间。当流量恒定时，涡轮达到匀速转动，所以M1=M2+M3+M4。推动力矩可表示为：M1=a1qv2-a2ωqv (2)式中：a1、a2为与涡轮传感器结构和流体密度有关的系数;qv为流量，L/s。由于气体涡轮流量计在量程范围内属于紊流工作区，固以下计算只考虑紊流时的情况。反作用力矩中的M2，在紊流时可近似表示为：M2= a3qv2 (3)通常M3和M4相对于M2比较小，但为了提高计算精度，这里根据文献[3]推导出了它们的表达式：M3=a4ω2/3 (4)M4=a5ω3 (5)分别将式(2)、(3)、(4)、(5)带入式(1)并经整理可得：qv2 - a6ωqv = a7ω2/3 + a8ω3 (6)式中：a6、a7、a8为经整理后的综合系数。超声波流量计目前通常采用三种安装方式:W型，V型，Z型。根据不同的管径和流体特性来选择安装方式，通常W型适用于小管径(25～75mm)，V型适用于中管径(25～250mm)，Z型适用于大管径(250mm以上)，总之，为了提高测量的准确性和灵敏度，选择合适的安装方式，使得测量信号(即差值)与二次仪表相匹配。　　为了保证仪表的测量准确度，应选择满足一定条件的场所定位:通常选择上游10D、下游5D以上直管段;上游30D内不能装泵、阀等扰动设备。1、零流量的检查　　当管道液体静止，而且周围无强磁场干扰、无强烈震动的情况下，表头显示为零，此时自动设置零点，消除零点飘移，运行时须做小信号切除，通常可流量小于满程流量的5%，自动切除。同时零点也可通过菜单进行调整。2、仪表面板键盘操作　　启动仪表运行前，首先要对参数进行有效设置，例如，使用单位制、安装方式、管道直径、管道壁厚、管道材料、管道粗糙度、流体类型、两探头间距、流速单位、最小速度、最大速度等。只有所有参数输入正确，仪表方可正确显示实际流量值3、流量计的定期校验　　为了保证超声波流量计的准确度，我们进行定期的校验，通常我们采用更高精度的便携式流量计进行直接对比，利用所测数据进行计算:误差=(测量值-标准值)/标准值，利用计算的相对误差，修正系数，使得测量误差满足±2%的误差，即可满足计量要求。该操作简单方便，可有效提高计量的准确度。1.总体设计　　气体涡轮流量计系统软件包括初始化程序、主程序、中断控制程序、流量、温度、压力检测程序以及键盘显示程序等。初始化程序主要完成单片机初始化和设置计数方式等。主程序主要通过查询标志位SET_RUN和OPERATE来判断程序是运行状态还是设置状态，然后调用相应的处理子程序。首先开全局中断，允许单片机响应所有中断源产生的中断请求;当单片机查询到标志位SET_RUN被置位时，就进入设置状态，对仪表系数进行设定;进入运行状态后还要查询标志位OPERATE是否被置位，被置位后就进行温度与压力的.A/D转换、流量的计算和数据的储存。中断程序用于查询定时时间，进入中断服务子程序完成流量采集、工作状况“下温度和压力采集，瞬时流量和累积流量的计算。系统主流程图如图3所示。2.流量温度压力信号采集  流量信号的采集主要通过计数器MR0中断服务程序完成，采用定时器模式，定时时间设为1so定时时间到，比较寄存器里面的内容，大于1s则对计数器IMR1读数，以获得流量信号的频率，并清零;小于1s,则加1后结束。  温度和压力信号的采集是通过PICI6F877单片机内部的ADC模块将其转换成数字量，采样完成后计算出温度和压力值，并将这两个数值在液晶屏上显示出来。3.键盘显示  设置3个键盘，利用电平变化中断功能来实现，采用延时去抖法，按键有效就进入按键处理程序。F表示功能键，用KI来表示，每按一-次表示在流量显示和温度、压力显示间切换，-表示移位键，用K2表示，↑为增加键，用K3表示。如果F+→(即Kl+K2)被按下，则设置标志位置1,主程序查询到其置1后，就进入设置状态。在该状态下，→(K2)键定义为移位键，以闪烁表示光标所在位，每.按一次，闪烁移到下一位，到最后一位回闪第一一位。↑(K3)定义为增加键，对光标所在位的数值进行修改，每按--次，循环增加一个定义单位，定义单位视参数类型而定。当程序查询到↑+→(K2+K3)被按下时，就把累积流量清零，并把标志位置1,当查询到F(K1)键被按下时，每按-一次，在流量显示和温度、压力显示之间切换。气体涡轮流量计采用段式液晶显示器LCM103来显示瞬时和累计流量，同时实时显示温度和压力"。f1.一次测量元件引起的误差　　孔板流量计中的节流元件是尖锐的直角边缘，流体在节流元件的入口收缩，根据伯努力方程，流速增加，压力减小，孔板的测量原理就是根据孔板入口和出口的压差进行测量的。孔板平钝后流出系数增大，产生测量误差。流出系数对蒸汽流量测量的影响是普遍存在的。  测量管也是节流装置的组成部分，其结构尺寸对流体流动状态有重要的影响，测量管除满足前10D后5D的要求外，还对内表面的光滑度有要求。粗糙管的流速分布与光滑管是有区别的，流出系数也不相同，管道结垢、腐蚀，流出系数发生变化，产生测量误差。　　对于孔板入口边缘磨损的问题，我们可以选用标准喷嘴，由于喷嘴入口是一个光滑的曲面，它的抗磨损，抗积污，抗变形程度远好于孔板，流出系数稳定性也比孔板好，压力损失也比孔板小得多，而且它的检定周期为4年，大大减少了维护费用。　　对于测量管的问题，在管道安装时就尽量选用光滑度高，质量好的管道，必要时请专业厂家定制测量管道、连接法兰，冷凝器等，补偿用的温度和压力测量点也可以统一开工获取。虽说一次性投资高些，但由于投入使用后没有特别原因，一般不进行更换，还是使用周期越长越好，这样综.合经济效益还是高些。2.测量信号的传递失真　　测量信号传递是孔板前后的差压信号经导压管传递到差压变送器，由于结构的不同，孔板流量计不同于涡街流量计那样直接装在管道上，它需要进行信号传递。对于蒸汽流量测量而言，传递部分可由阀门，导压管，冷凝器等部件组成。对于信号传递部件来讲，应保证传递信号不失真。实际使用中的大部分故障，往往是信号传递失真引起的。差压信号产生的传递失真比作为补偿用的温度和压力信号失真影响更大，必须引起注意。冷凝器在信号传递中处于关键位置，冷凝器中的液面保持一定高度，多余的冷凝液要回流到蒸汽管道，既要保证冷凝器中蒸汽很好地冷凝，又要使冷凝液回流畅通无阻。　　气相导压管的一次根部阀门应保证蒸汽气相进入冷凝器，冷凝器里面多余的冷凝液回流到蒸汽管道，否则两只冷凝器液面不能保持相平，会对差压信号产生附加误差。一次根部阀门尽量选用闸阀，保证压力信号传递通畅无阻，减少测量误差。　　测量用的导压管要加保温伴热，否则冬季不能正常工作。不管采用电伴热还是蒸汽伴热，一定要保证两只导压管受热均等，不然会因导压管中的液体的密度不同而产生附加差压误差。　　作为压力补偿用的变送器一般和压力取压口不在同一高度上，如果变送器比取压口低，所测出的压力为管道中蒸汽的压力加上导压管中冷凝液产生的压力，可在变送器中进行正迁移将这部分压力迁移掉。使变送器测出的压力为管道中实际蒸汽压力。3.蒸汽密度问题产生的误差　　测量蒸汽质量流量时要根据蒸汽的密度进行计算，因蒸汽的密度计算不准确产生测量误差。蒸汽流量测量仪表中涡街流量计是用工艺车间提供的蒸汽密度值为参考值，不是实际的密度值，得出的蒸汽流量会和实际流量有误差。选用涡街流量计时，最好选用能进行温度和压力补偿的型号，并且安装测温和测压元件取得温度和压力数值。孔板式流量计测出的流量由DCS系统显示，没有进行温度压力补偿。为了提高测量的准确度，必须进行温度压力补偿。对于孔板流量计，取得差压信号的同时，还需测得温度和压力信号，通过DCS中的专用软件进行温度和压力补偿。4.相关系数的影响　　流出系数C和可膨胀系数ε在一定范围内可看作常数，但是，当蒸汽的状况偏离设计状态时，其流出系数C和可膨胀系数ε就会发生变化，就不能视为常数。测量小流量时，随着雷诺数变小，流出系数C将产生较大的变化。测量高压时，则必须考虑气体的可膨胀系数ε的影响，如果我们只补偿密度变化的影响，即使实现了对密度的完全补偿，其它各参数变化累加后的最大误差仍达6%左右，其中，可膨胀系数ε引入的误差最大。所以，要想提高仪表的测量精度，除补偿密度外还应考虑整个补偿方程中其它参数变化的补偿问题。DCS中的蒸汽测量模块中，不仅有密度补偿方式,还有流出系数C和可膨胀系数ε的修正办法，只要我们选用合适的流量测量模块，就能提高蒸汽流量的测量准确度。　　一般认为，蒸汽干度X较高(X≥95%)时流体可视为单相流体。温度压力补偿可按通常方法进行。但出现-定误差。干度越低密度越大。在蒸汽干度较低(X<95%)时，管道中的流体处于二相流状态。情况严重时，流体分层流动，产生误差更大。目前还没有在线的干度测量仪表测量蒸汽的干度，最好的办法就是加强蒸汽传输管道的保温，提高蒸汽的过热度，使蒸汽的干度较高，孔板流量计测量也比较准确。德国VSERS800-50GR012V/X流量计原装为保证超声波流量计流量测量精度，选择测量点时要求选择流体流场均匀的部分，一般应遵循下列原则：1、被测管道内流体必须是满管。2、选择被测管道的材质应均匀质密，易于超声波传播，如垂直管段（流体由下向上）或水平管段（整个管路中最低处为好）。3、安装距离应选择上游大于10倍直管径，下游大于5倍直管径（注：不同仪器要求的距离会有所不同，具体距离以使用的仪器说明书为准）以内无任何阀门、弯头、变径等均匀的直管段，测量点应充分远离阀门、泵、高压电、变频器等干扰源。4、充分考虑管内结垢状况，尽量选择无结垢的管段进行测量。外夹式流量计传感器安装要点　　时差式超声波传感器安装方式有三种，分别是V法、Z法和W法，如图3所示。　　测量时采用何种安装方式，仪器说明书均有规定，但在边界范围一般比较模糊。如TFX1020P时差式超声波流量计：V型安装法适用测量管径25～400 ㎜，Z型安装法适用测量管径100～2540㎜，W型安装法适用测量管径65㎜以下小管。V型与Z型、V型与W型在适用测量管径均有部分重叠，如遇此情况 则按下列原则选择最佳安装方式：V型安装一般情况下是标准安装方式，使用方便，测量准确。当被测管道很粗或由于被测流体浊度高、管道内壁有衬里或结垢太 厚，造成V型安装信号弱，仪表不能正常工作时，选用Z型安装。原因是使用Z型安装时，超声波在管道中直接传输，没有折射，信号衰耗小。W型安装适于小管， 通过延长超声波传输距离的办法来提高小管测量精度，如图3（c），使用W型安装时，超声波束在管内折射三次，穿过流体四次。 流量传感器安装方式有两种，分别是对称安装和同侧安装。对称安装适用于中小管径（通常小于600㎜）管道和含悬浮颗粒或气泡较少的液体；同侧安装适用于各种管径的管道和含悬浮颗粒或气泡较多的液体。外夹式超声波流量计传感器安装要求1、剥净测量点处附近保温层和保护层，使用角磨砂轮机、锉、砂纸等工具将管道打磨至光亮平滑无蚀坑。要求：漆锈层磨净，凸出物修平，避免局部凹 陷，光泽均匀，手感光滑圆润。需要特别注意，打磨点要求与原管道有同样的弧度，切忌将安装点打磨成平面，用酒精或汽油等将此范围擦净，以利于传感器粘接。2、在水平管段上，两个传感器必须安装在管道轴面的水平方向上，并且在轴线水平位置±45°的范围内安装，以防止管内上部流体不满、有气泡或下部有沉淀等现象影响正常测量，如图5所示。3、传感器安装处和管壁反射处必须避开接口和焊缝，如图6所示。4、传感器工作面与管壁之间保持有足够的耦合剂，不能有空气和固体颗粒，以保证耦合良好。金属管浮子流量计安装要求:1、实际的系统工作压力不得超过金属管浮子流量计的工作压力.2、应保证测量部分的材料、内部材料和浮子材质与测量介质相容;3、环境温度和过程温度不得超过金属管转子流量计规定的最大使用温度;4、金属管转子流量计必须垂直地安装在管道上,并且介质流向必须由下向上;5、金属管浮子流量计法兰的额定尺寸必须与管道法兰相同.6、为避免管道引起的变形,配合的法兰必须在自由状态对中,以消除应力;7、为避免管道振动和最大限度减小金属管浮子流量计的轴向负载,管道应有牢固的支架支撑;8、截流阀和控制流量都必须在金属管浮子流量计的下游.9、支管段要求在上游侧5DN,下游侧3DN（DN是管道的通径）;1.导电性和非导磁性  通过电磁流量计的工作原理可知电极上要产生感应电动势,首先电极必须是导体,因此电极必须具有非常好的导电性能。另外,电极处于工作磁场中,为防止磁力线在电极上集中,电极材料必须是非导磁的。2.耐腐蚀性  在电磁流量计工作的过程中,电磁传感器部分只有电极与被测介质相接触,因此电极材料的耐腐蚀性能是选择电极材料的重要因素。  电极的耐腐蚀性能对测试性能的影响主要分为两个方面。(1)电极受被测介质的腐蚀或磨损,会改变两电极间的距离L。对式的L求偏导,可以得到测量误差(2)电极在被腐蚀的过程中,电极上会出现相当大的直流漂移电压,使测量输出产生大幅度的波动,影响到测试的读数。3.电极的表面效应  电极的表面效应分为表面化学反应、电化学和极化现象,以及电极的触媒作用三个方面。(1)表面化学反应。电极表面与被测介质接触后,为了抗拒被测介质的腐蚀,往往会形成一层薄的钝化膜或氧化层。它们可能会提高电极表面的耐腐蚀性能,但也有可能增加表面接触电阻,导致仪器不能正常工作。(2)电化学和极化现象。由于目前普遍采用低频矩形波励磁,虽然能减弱极化电势的影响,但并不能完全消除极化电势干扰的影响。极化电势与液体介质性质以及电极材料性质有关。电化学现象容易在测量过程中产生浆液噪声和流动噪声,引起仪表输出出现波动现象。为了避免或减小这个现象，可选配与被测液体电化学和极化电势作用小的材料以及低噪声电极。(3)触媒作用。被测介质在电极的触媒作用下产生化学反应而影响测量。4.电极的表面光沽度  电磁流量计电极接触被测介质的表面对于粗糙度要求非常高,一般都应该抛光处理。主要原因有三个方面:表面光滑的金属在电解质中抗腐蚀性能较强;表面粗糙的金属,其产生的抗拒极化的氧化保护膜厚度不均匀,容易被颗粒状、纤维状等流体中的杂质划破，造成变动的直流电位,影响测量的稳定性;表面粗糙的电极容易在测试过程中被被测介质中的杂质污染,表面容易被杂质附着结垢，影响测试效果。流量计选型时应考虑很多因素,如仪表性能流体特性、安装要求环境条件以及价格因素等。其中对计量对象即燃气的确切了解非常重要,这往往需要选型设计人员和计量管理人员进行深入细致的调查。(1)流量计性能方面:精确度.重复性.线性度、范围度、压力损失、上下限流量、信号传输特性.响应时间等;(2)流体特性方面:流体压力、温度、密度、粘度、润滑性.化学性质磨蚀、腐蚀、结垢、脏污、气体压缩系数、等熵指数比热容声速、混相流、脉动流等;(3)安装条件方面:管道布置方向、流动方向、流量计上下游直管段长度、管径、维护空间、管道振动、接地、电源辅助设备(过滤、排污)等;(4)环境条件方面:环境温度、湿度、安全性、电磁干扰、防爆等;(5)经济因素方面:购置费、安装费、维修费、校验费.运行费(能耗)、使用期限、备品备件等。德国VSERS800-50GR012V/X流量计原装智能电磁流量计离不开良好的显示界面。我们采用128*64的图形点阵液晶显示模块来显示累积流量、瞬时流量等数据信息。液晶显示模块(LCM)，是将液晶显示器件、驱动及控制电路、以及温度补偿、驱动电源、背光等辅助电路组合在一起的一种相对独立的显示器件和设备。通常液晶显示器件本身引线众多，而且要将这些引线与驱动、控制等电路连接才能用于显示信息，因此生产厂家在制造液晶显示器件的同时，也将与之对应的驱动、控制等电路做成PCB板，然后用压框和导带或导电橡胶将液晶显示器件固定在PCB板上，从而组合形成液晶显示模块。图3.10是我们采用的MSC．G12864DYSY-1W型液晶模块的外部尺寸图。　　图3.11MSC．G12864DYSY-1W型液晶模块的结构图，由图中可以看出电磁流量计液晶模块集成了两个KS0108B显示驱动控制器和一个KS0107B显示驱动器，两个KS0108B分别控制左右两个半屏(64x64)像素点的显示，KS0107B作为64行的行驱动控制。电磁流量计传感器得到的测量信号很弱，一般为微伏、毫伏级别，要进行精确测量就需要对其进行放大处理。前置放大电路的作用就是把传感器得到的微弱的流量信号放大，同时还可以抑制变送器两电极对地之间存在的同相干扰。前面提到放大电路输入阻抗Ri和信号源内阻R5组成分压电路如图2.10。 　　为了降低电磁流量计信号源内阻的影响，放大电路要采用高输入阻抗。同时为了解决供电电源干扰耦合到输入回路所带来的工频干扰以及励磁磁场的交变变化所产生的其它干扰(共模干扰)，我们采用差分电路来减少共模干扰的影响。线路如图2.11该电路特点是一个差分电路，只对两信号差值进行放大，它的差分能力用抑制比来表示。两个输入对地电位相异时的增益和电位相同时的增益之比即称为“抑制比"，理想上抑制比可以无穷大。这样我们就能用这个电路测量传感器两个电极之间的电位，这样两电极对地的干扰电压(同相干扰)可以在放大时受到抑制。综合起来，此电路具有放大放大差模信号、抑制共模信号、输入阻抗高、输出阻抗低、失调小、温漂小、线性好和增益稳定可调等优点。 　　电磁流量计电路由三个放大器组成A1、A2、R1、R2和RG组成的第一级放大电路为同相放大电路，该电路实际是两电压跟随器，它们两个反相端由恐相连，具有非常高的输入阻抗，适合放大微信号；R3、R4、R5、R6和A3组成第二级基本差动放大器，它可以消除第一级的共模信号，整个电路通过对RG的改变来调整放大倍数。　　按照差模和共模输入的定义，可将VI1和VI2表示为： 　　令运算放大器A1、A2、A3的输入失调电压分别为VI01、VI02、VI03，A1和A2相互失调电压为VI0，失调电流为VI0；其中VI0=VI01-VI02,这样简化得到图2.12。