德国VSEAPG流量计公司同时我们还经营：在电磁流量计等节点设备和PC机通信的过程中,由地址帧、命令帧、数据帧、校验和可组成各种功能不同的报文.由于采用主从工作方式来实现通信,电磁流量计等节点设备仅能接收并执行PC机发送来的控制命令,而不能发送命令给PC机.因此,由PC机发往流量计等节点设备的报文一般包括一个地址帧,一个命令帧,若干个数据帧和一个校验和,其报文格式如图4.5a所示：而由流量计等节点设备发往PC机的报文一般包括一个地址帧,若干个数据帧和一个校验和,其报文格式如图4.5b所示.　　由于RS-485电气标准规定每段只能联结32个节点设备,因此可用地址帧中的5位表示这32个地址,其余3位用来表示命令,从而构成地址命令帧.对于控制命令需求不超过八个的通信系统,采用地址命令帧可压缩报文长度提高通信效率.电磁流量计和PC机通信的主要目的是将流量计采集到的数据读到PC机中.这些数据包括：总累积流量、正向累积流量、反向累积流量、瞬时流量.通信时,PC机只需向电磁流量计发送读总累积流量、读正向累积流量、读反向累积流量、读瞬时流量命令即可,因此二者间通信所用的地址帧和命令帧可合二为一,用一个地址命令帧代替.PC机和电磁流量计间的地址命令帧定义如图4.6所示.二者通信所使用的报文可简化为图4.7的格式.1.传感器设计  设计先进的传感器。涡街流量计传感器电容极板的基体在高度下成型。抗高压特性，使核心元件的内部结构提升。现代流场分析技术。对传感器的具体结构以及安装位置进一步改进，增强抗振性能，可以消除各个方向的干扰，搅动，使涡街在流动情况下的抗干扰能力，时域毛刺快乐，频城户外活动稳定。频带能自动跟踪，无须电位器或拨动开关调整频带和灵敏度，无零漂移，量程自由设定，真正实现现场免调试。2.先进性现场总线设计  采用全数字化现场总线的智能涡街流量计。目前，研究现场总线技术是智能仪表的焦点。可以考虑实际需求，增加HART总线接口，该模块采用抗干扰能力强，通信速率高，数据精确高的电路来完成传输数据，它真正RS .485总线通信的抗干扰能力强的特点，又具有输出信号为二线制4~20mA的工业标准，根据各自的通讯，完成HART协议数据协议层和应用层的设计，实现HART总线通信功能.3.先进的数字信号处理方法的设计  应用更先进的数字信号处理方法，能更好地解决干扰问题，提高测量精度，进一步提高的敏感信号与涡街信号在频谱的现场研究，当两种信号频率在研究同一频段且频率非常接近时，无法检测到这两种信号和消除噪声信号的作用，对涡街信号分析的干扰等。塑料则，吸收它分频特性好，会造成光纤精度高。同时，靠近涡街频率的微细滤网，将影响测量精度，还需要研究函数的选择、因此，瀑布幅频特性和中心频率的如何调整频率和采样点数确定，以及在软件编程中如何优化算法，使量少、内存占用量少和性能小，以保证体积小。实时性好和计算精度高等问题。研究强干扰噪声不为基础创建噪声的模板，考虑建立--种通用的模板，真正解决干扰下涡街信号和噪声的判别、分离及提取问题，在传感器条件一定的情况下，考虑利用信号处理技术扩大流量程比，提高小测量精度，全面深入研究流场噪声以及他们对涡街流量计信号影响等。  气体涡轮流量计中涡轮结构有焊接式和整体式,焊接式涡轮将叶片和轮毂焊接,整体式涡轮利用先进的CAD/CAM技术和数控加工技术直接加工成型。叶片型式主要有平板式和螺旋式,平板式叶片主.要应用于大外径焊接式涡轮,而螺旋式叶片应用较为广泛;材料主要有铝合金和不锈钢,铝合金与不锈钢相比具有自重较轻,工艺性好等特点;涡轮平均直径受流量计流通管径即型号的限制,可作为定参数处理;叶片数量选取主要考虑重叠度对仪表性能的影响,---般取13~20;叶片角度直接影响气体介质.对其产生驱动转矩的大小，气体介质对涡轮的驱动转矩公式为   式中:Td为驱动力矩,N.m;fd为周向驱动力,N;u1为介质入口速度,m/s;ɷ为涡轮角速度,rad/s。   综上述所述,采用整体式叶轮结构,螺旋型叶片，叶片数量为20。对于螺旋型叶片,需要确定叶片的螺旋角,根据式(2),要得到最大推动力矩,叶片螺旋角应为45°,但力矩公式是根据叶栅绕流计算得到,难免会和实际工况有所偏差。参考常用叶片角度,选取35°.45°和55°螺旋升角涡轮作为实验对象,气体涡轮流量计涡轮结构参数如图2所示。孔板流量计是利用流体的动静压能转换原理进行流量测量的，这一-差压与流体流量存在如下关系:   式中:qm为质量流量，kg/h;qv为工况条件下的体积流量，m³/h;x为流量系数;e为流束膨胀系数;△e为差压，Pa;Q为工况条件下被测流体的密度，kg/m³;d为工况条件下的节流开孔直径，mm。由(1)式和(2)式可以看出，被测流体的流量是流体的密度和孔板前后差压的函数。当测得某一差压时，由于所测流体的密度不同，所代表的流量是不同的，只有当流体的密度值等于孔板流量计设计条件中的密度值时，差压才能真实反映所测的流量。蒸汽从发生到使用，由于热损耗，温度和压力的下降是不可避免的，导致其密度与设计值的差异，从而产生了误差，并且随着蒸汽参数的波动而波动，实际测量时只能通过温压补偿来修正，补偿公式的严谨性直接影响测量误差。1.从经济方面考虑购置流量计的费用　　购置流量计时应比较不同类型流量计对整个测量系统经济的影响.例如,范围度小的流量计比范围度宽的流量计在相同测量范围下,需要多台流量计并联和多条管线才能覆盖,因此除流量计外还需增加许多辅助设备(如阀门、管线附件等).虽然表面上看流量计费用少了,但是其他费用则增加了,两者加起来也许并不合算.例如,安装孔板流量计加上差压计的费用相对便宜,但组成测量回路包括孔板的固定附件等其他费用,可能超过基本件费用很多.2.安装费用　　在购置流量计时,不仅要考虑流量计的购置费,还需考虑其他费用,如附件购置费、安装调试费、维护和定期检测费、 运行费和备用件费.例如,许多流量计使用时应配备比较长的上游直管段以保证其测量性能.因此,正确的安装需要额外布置管道或备有旁路管道作定期维护.所以安装费应多方面考虑,例如,还应包括运行所需的截止阀、过滤器等辅助费用等.3.运行费用　　流量计运行费用主要是工作时能量消耗,包括电动仪表内部电力消耗或气动仪表的气源耗能以及在测量过程中推动流体通过仪表所消耗的能量,亦即克服仪表因测量产生压力损失的泵送能耗费等.比如差压式流量计产生的差压,很大一部分不可恢复； 容积式流量计和涡轮流量计也具有相当阻力.只有全通道、无阻碍的电磁流量计和超声流量计此费用基本为零.插入式流量计由于用于大管径阻塞比小,其压力损失亦可忽略.据测算,管径为lOOmm的差压式孔板流量计1年泵送能耗费与流量计购置费相当, 如果换用电磁流量计,其购置费仅相当于4年多差压式孔板流量计的能耗费.可想而知,管径越大,泵送能耗费占总费用的比例越高.一般认为超过5000mm的流量计应尽可能选用低压损和无压损的流量计.例如,供水工程通常采用低压损的文丘里管等差压式传统流量计,而极少用孔板,现在则更新为电磁流量计和超声流量计.4.检测费用　　检测费用应根据流量计的检定周期决定.一般用于贸易结算的原油或成品油的检测,常在现场设置标准体积管对流量计进行在线检定.5.维护费用和备用件费用等　　维护费用为流量计投入使用后保持测量系统正常工作所需费用,主要包括维护费和备用件费.有运动部件的流量计需进行较多维护工作,如定期调换易磨损轴承、轴、转轮、传动齿轮等；没有运动部件的流量计也需进行检视,如最普通的用几何测量法检查差压式流量计.备用件费用会随着流量计性能提高的程度而增加.选用流量计时应考虑同时增加备用件的购置费用,尤其是从国外进口的流量计,有时常会因易损备件的购置问题而替换整台流量计.电磁流量计的特点  电磁流量计的原理决定了其具备如下特点:1.传感器内既没有叶轮，也没有旋涡发生体和探头，因而也就从根本.上避免了回收水中的杂物、泥沙等对叶轮的缠、卡及对旋涡发生体和探头的包围等因素造成的计量不准或计量停止的现象。2.测量不受被测液体的密度、粘度、温度、压力和导电率变化的影响,.所以特别适用于尾矿回收水这种泥沙浓度随回收水t多少而变化的液体的测量。3.传感器电极结构多样化，可根据不同的应用条件选择叮拆卸式、固定式和刮刀式电极，特别是刮刀式电极，可在不停被测介质的情况下对电极进行清理，应用起来非常方便.4.安装方便，可水平、垂直或倾斜任意角度安装，对下游直管段要求较低，且衬里和电极有多种材料可供选择，所以有耐腐蚀和耐磨等特点。5.仪表采用了:态方波励磁技术，先进的小信号处理技术和软件技术，抗干扰性能强，精度稳定可靠。6.仪表不能测址气体、油品、有机溶剂等不导电介质。电磁流量计应用与效果我们在安装使用过程中,除了满足常规的要求外,着重强调了如下几点:1.选择的安装地点保证了电磁流量计在计量时传感器内时刻注满介质，且上游有5D,下游有2D以上的直管段,有足够的安装检修空间;2.安装流量计时做了面积约2m²的接地网,.接地网离地面要有足够的深度，并在掩埋接地网时撒了部分工业用NaCI以确保传感器接地电阻小于102;3.由于安装地点离电机和配电盘较近,为防止电磁干扰,我们把整个一体式流量计用铁箱全部罩住进行了屏蔽，并将屏蔽铁箱单独可靠接地(抄读数字时打开铁箱读数);4.在使用过程中,每半年清理一次传感器电极,以防止上面的污垢影响信号的输出。  高流速时,电磁流量计中的流体为湍流,且雷诺数越大，流体小尺寸结构越小。但流体整体向前的流速不会因为湍流而减小,这样的情况下可知电磁流量计流体中的非导电物体的尺寸更小。当含水率不变,非导电物体物质半径变小后对电磁流量计的整体流速分布不变、对流量计的磁场分布影响较小。根据式(1)可知，电磁流量计中非导电物质的半径大小对流量计的权重函数是有影响的。  当电磁流量计中心横截面内含有M(M=0,1,2.,-.)个油泡时传感器的权重函数分布情况,本文算例设定M=3权重函数分布情况计算方式。图1为电磁流量计传感器截面内存在3个球形油泡时的结构模型图。其中,x轴与y轴与图1描述--致,图1中只显示了测量区域部分,测量区域流体中存在3个油泡。y正半轴、负半轴与管壁的交点是流量计的电极位置。  图1中3个油泡相互不重叠,此时传感器内部感应电势仍满足Laplace方程。为了对该问题进行求解,需建立2种坐标系,一种是以传感器中心为原点建立的二维直角坐标系(x,y),另一种是以各个油泡中心为原点建立的M个二维极坐标系(ri,θi)。首先在二维直角坐标系下对该问题进行求解(本例M=3),求解感应电势方程时需借用一个辅助的格林函数G,G满足Laplace方程且边界条件  式中,R为电磁流量计半径的长度值;მG/an为电势在半径方向上的导数;δ(θ)为电势G在流量计管壁处所满足的条件,其值仅在电极表面处不为0。当流体中存在油泡时,G表达式为   式中,R为测量管的半径;x与y分别表示测量区域中的位置。  当电磁流量计流体中存在3个油泡时,G=G+G1+G2+G3图2显示了流量计流体截面中存在3个不重叠的油泡时,流量计截面内部权重函数wy分布图;从式(2)以及仿真图中可以发现油泡所在位置权重函数值是0。当然，存在多个油泡分布在不同位置流体中时权重函数分布情况也可以用上述方法计算。  仿真实验中,设定不同大小的非导电物质对电磁流量计权重函数进行仿真,如图3所示为不同大小非导电物质对电磁流量计权重函数的影响。图3中左边的分别为权重函数分布图，右边分别为权重函数等势图,其中R单位为cm。从图3中可见,当电磁流量计中的非导电物质半径越来越小，对电磁流量计的权重函数的影响就越小。  为了更清楚地揭示电磁流量计的权重函数与流量计中非导电物质半径之间的关系,定义c为非导电物质对流量计权重函数的影响的评价指标式中,Wxy为含有油泡等非导电物质时电磁流量计在测量区域坐标(x,y)的权重函数;Wxy0为电磁流量计不含非导电物质时测量区域坐标(x,y)的权重函数;A为权重函数区域(测量区域)。  图4为不同大小非导电物质对流量计权重函数的影响分析图。图4中横轴为非导电物质半径,纵轴为权重函数的影响因子c。从仿真结果可以看出流体中的非导电物质半径较小时,对电磁流量计的权重函数影响越小。在本例中，当流体中非导电物质小于0.02R时,对电磁流量计的权重函数分布几乎没有影响。1）测量电磁流量计励磁线圈的电阻值，以确定励磁线圈是否有匝间短路（线路编号“7”和“8”之间的电阻），电阻值应在30欧姆之间和170欧姆。如果电阻与工厂记录相同，则认为线圈良好，并且不间接评估电磁流量计传感器的磁场强度。2）测量励磁线圈对地的绝缘电阻（测量编号“1”和“7”或“8”），以确定传感器是否潮湿，电阻值应大于20兆欧。3）测量电极和液体之间的接触电阻（测量数字“1”和“2”和“1”和“3”），并间接评估电极和衬里层表面的一般状况。如果电极表面和背衬层附着到沉积层，则沉积层是导电的还是绝缘的。它们之间的电阻应在1千欧和1兆欧之间，线号“1”和“2”以及“1”和“3”的电阻值应大致对称。4）关闭管道上的阀门，当电磁流量计充满液体且液体不流动时，检查整个机器的零点。根据需要进行适当调整。5）检查信号线和激励线各芯线的绝缘电阻，检查屏蔽层是否完好。6）使用GS8校准仪测试电磁流量计转换器的输出电流。当给定零流量时，输出电流应为：4.00 mA；当给定100%流量时，输出电流应为：20.00 mA。输出电流值的误差应优于1.5%。7）测试励磁电流值（转换器端子“7”和“8”之间），正负励磁电流应在规定范围内，约为137（5%）mA。1.施工工艺的影响与处理按照循环灌浆的原理,返回浆液要流回搅拌桶,采用2台电磁流量计分别计量进返浆管道中浆液的流量。然而.有些用户去掉返浆管上的电磁流量计,返浆管通过一个三通直接接在电磁流量计下游的进浆管上,返回浆液不返回搅拌桶,采用一台电磁流量计测量灌浆量,其结果在岩层吸浆量很小和灌浆结束阶段,浆液流过电磁流量计F的流速很小,远低于电磁流量计的流速下限,信噪比S/N很小,测量误差高达50%,无法精确计量。2.测量管道内附浆量的影响与处理　　每次灌浆结束后,要及时清除电磁流量计测量管内的残余浆液，否则水泥浆液易在测量管道内产生不同程度的胶结,甚至堵塞电磁流量计测量管和相接的灌浆管道。电磁流量计测量管内的附着层会引起附加相对误差△Ɛ,实践证明其引起的误差是很大的,假定其厚度相同△ε由式(5)计算:　　水泥颗粒的σɷ和水泥浆液σf相差很大,因为附着水泥层电导率极低,当附着物有一-定厚度时△Ɛ会比较大。3.介质中气泡的影响与处理　　因工艺或介质本身的原因,所测液体常含--些气泡。电磁流量计属于流速型的流量方式,气泡在管道圆截面中所占据的面积百分率,几乎就等同于气泡对流量测量的影响量。此外由于气泡经过电极表面存在一个摩擦过程,由此会产生尖峰脉冲干扰电势,其值远大于正常的流量信号。通常电磁流量转换器无法有效地处理如此的干扰,轻者导致测量值不稳定,严重时仪表根本无法工作,一些缺乏经验的用户仅从工艺的要求出发,对电磁流量计的安装位置没有考虑防止气泡的产生,例如有些用户把电磁流量计安装在灌浆泵的吸入端,吸入端的浆液中常会混入成泡状流的小气泡,故电磁流量计一般要安装在泵的排出端。电磁流量计最好垂直安装,浆液自下而上流动。水平安装时要使电极轴线平行于地平线,不要垂直于地平线,因为处于底部的电极易被沉积物覆盖,顶部电极易被液体中偶存气泡擦过遮住电极表面。4.恶劣施工现场环境的影响与处理　　灌浆施工现场的环境大部分时间比较恶劣,例如高温、潮湿高灰尘等,如果电磁流量计外壳的密封不良,诸如接线盒,以及一些非焊接气密封结构的外壳,时间长了冷凝水和灰尘容易积聚在电磁流量计的接线盒中，或透过密封不良的结合面渗入电磁流量计壳体中,由于电磁流量计的流量信号极其微弱(通常是几mA),冷凝水和灰尘的存在,直接的后果是导致电磁流量计转换器输入回路阻抗下降，衰减了欲输往放大器的流量信号;或者是破坏励磁回路和信号回路的绝缘,将高达几十V的励磁电压引入到低电势的信号回路中,造成电磁流量计的严重故障。为了避免此类故障的发生,可在接线盒中灌注绝缘材料,在维修和调试电磁流量计的时候一-定要避免进水,保持接线盒内的干燥与干净,使用中一定要避免浸泡在水或浆液中。根据流量计设计要实现的功能，智能金属管浮子流量计的硬件系统实现方案如图2.1所示：本系统主要分为三部分：信号采集模块、信号处理模块以及输出和显示模块，下面将对这三个模块进行简要介绍。(1)信号采集模块：此模块用来实现信号采集功能，系统中核心要采集的是流量信号，除此之外，还需要采集温度和压力信号。这是因为当被测流体为蒸汽时，其密度随温度和压力的变化而变化。为了准确计算出流体的流量，必须要考虑温度和压力变化对流体密度的影响。因此，设计中要实现流量、温度以及压力三种信号的采集。(2)信号处理模块：信号处理模块的基本功能是实现信号的放大、滤波以及A/D转换。此外，系统中采用微控制器MSP430F149对采集信号进行计算、补偿，线性化等智能化处理。(3)输出及显示模块：设计中使用E2PR0M保存累积流量值以及仪表参数值，并将流量信号转换为4?20mA工业标准电流信号输出。同时，使用LCD实时显示瞬时流量和累积流量，最后将金属管浮子流量计测量结果通过CAN总线传送给上位机显示。电磁流量计未输出流量信号故障问题，通常是因电缆或电源故障、管道内部没有充满流体介质、液体相反流动方向等因素所致。对于以上可能会引发故障问题因素，需对仪表的电源供电与电缆连接情况做好细致检查，并对管道内部测量流体的介质流动方向正确与否、管道是否充满等实施细致检查。电磁流量计具体运行期间，需确保仪表内部所测定流体流动为正确方向，要和壳体上方箭头方向相一致。流体介质并没有充满管道大部分是因传感装置安装位置或者测量管网位置并未与设计安装实施标准相吻合。如图1所示,c、d位置处为传感装置最佳安置位置；细致检查传感装置器件完整性、测量管道内壁期间，需注重对传感装置重点零部件、各个接线端完好性的检查。仪表若未输出流量信号，也会因转换装置故障问题所致，可及时将线路板替换好，做好转换装置故障排查工作。较低流量与仪器参数设定期间，小信号较高切除设定，流量一边会有不显示现象产生。对此，务必注重对此方面故障问题的检查分析及有效排除，及时做好相关零部件更换处理，保证整个仪器可维持良好运行状态。德国VSEAPG流量计公司电磁流量计电极对测量介质的耐腐是选择材料首先考虑的因素，其次考虑是否会产生钝化等表面效应和所形成的噪声。1.选择耐腐蚀材料电磁流量计电极的耐腐蚀性要求很高.常用金属材料有含钼耐酸钢Icr18Ni12Mo2Ti.哈氏合金.耐蚀镍基合金、B、C、钛、钽、铂铱合金,几乎可覆盖全部化学液。此外还有适用于浆液等的低噪声电极,它们是导电橡胶电极、导电氟塑料电极和多孔性陶瓷电极或包覆这些材料的金属电极。在原则上电极材料的选择应从使用者借鉴该介质在其他设备的应用实际和以往的经验来确定。有时后要做必要的实验,如现场取液体样品在实验室做待用材料的腐蚀性试验。最好的实验是现场挂片,这是最接近实际应用条件的腐蚀性试验,可以得出比较可靠能否适用的结论。2.避免电极表面效应电极的耐腐蚀性是选择材料的重要因素,但有时候电极材料对被测介质有很好的耐腐蚀性,却不一定就是适用的材料,还要避免产生电极表面效应。　　电极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。　　化学反应效应如电极表面与被测介质接触后,形成钝化膜或氧化层.他们对耐腐蚀性能可能起到积极保护作用,但也有可能增加表面接触电阻。例如钽与水接触就会被氧化生成绝缘层。　　对于避免或减轻电极表面效应的介质—电极材料匹配,还没有像腐蚀性那样有充足的资料可查,只有一些有限经验尚待在实践中积累。　　电磁流量计接地环连接在塑料管道或衬绝缘衬里金属管道的流量传感器两端,他们的耐腐蚀要求比电极低,充分有一定腐蚀定期更换。通常选用耐酸钢或哈氏合金。因体积大从经济上考虑较少采用钽铂等贵重金属。如金属工艺管道直接与流体接触就不需要接地环。德国VSEAPG流量计公司根据流量计设计要实现的功能，智能金属管浮子流量计的硬件系统实现方案如图2.1所示：本系统主要分为三部分：信号采集模块、信号处理模块以及输出和显示模块，下面将对这三个模块进行简要介绍。(1)信号采集模块：此模块用来实现信号采集功能，系统中核心要采集的是流量信号，除此之外，还需要采集温度和压力信号。这是因为当被测流体为蒸汽时，其密度随温度和压力的变化而变化。为了准确计算出流体的流量，必须要考虑温度和压力变化对流体密度的影响。因此，设计中要实现流量、温度以及压力三种信号的采集。(2)信号处理模块：信号处理模块的基本功能是实现信号的放大、滤波以及A/D转换。此外，系统中采用微控制器MSP430F149对采集信号进行计算、补偿，线性化等智能化处理。(3)输出及显示模块：设计中使用E2PR0M保存累积流量值以及仪表参数值，并将流量信号转换为4?20mA工业标准电流信号输出。同时，使用LCD实时显示瞬时流量和累积流量，最后将金属管浮子流量计测量结果通过CAN总线传送给上位机显示。