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超声波流量计在冶金企业水计量中大有作为 流量计如何操作

时间:2020-07-08    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

  江苏进源仪表工程有限公司作为江苏品牌流量计生产厂家,主营产品:电磁流量计,超声波流量计,孔板流量计,污水流量计,明渠流量计,V锥流量计,汽油流量计等,我厂专业生产制造流量仪表、压力仪表、温度仪表、液位仪表、校验仪表、仪表电器柜、电线电缆等仪表等。欢迎广大新老客户咨询与采购,我们携诚为您服务!

  冶金企业是连续综合作业,不但是耗能大户也是耗淡水大户。水是一种地球上的一种特殊资源,特别是淡水更是频临稀缺资源,地下水的吨水成本逐年大幅提高。节约用水已经不仅仅是一个企业经济问题,更重要的是一个关乎企业持续发展与社会民生和谐发展的重大社会问题。

  计量是企业节约用水绩效的测量技术支撑,计量对企业合理控制用水有着不可替代的显示作用和指导作用。测量技术的支撑对实现企业信息化管理起着基础作用。

  企业中的水计量,原来大多采用机械式水表,它存在着如下缺陷:⑴精度低,正负偏差大;⑵易损坏;⑶校验或校准不便捷;⑷接表管道缩径造成水压力损失;⑸不能显示实时流量;⑹特别是计量数据无法通过网络进行远程传送,不能适应企业信息化需求。技术人员经过对工业液体流量仪表的资料审阅和实物对比,结合企业信息化建设需求,大多转而采用超声波流量计进行水计量。据了解,莱钢、济钢等大型冶金企业集团计量处对总公司与炼铁厂、炼钢厂、各轧钢厂、动力厂之间的水计量已逐步采用超声波流量计,并尝试用便携式进行比对。

一、超声波流量计的测量原理

  超声波流量计是一种非接触式流量计。工作原理是:超声波在流体中传播时其传播速度要受到流体流速的影响,通过测量超声波在流体中传播速度可以检测出流体的流速而换算出流量来。

  以使用zui广泛的时差法超声波流量计为例,当超声波在流体中传播时顺流方向超声波的传播速度会增大、逆流方向则减小,即同一传播距离就有不同的传播时间,再利用传播速度之差与被测流体流速之关系求取流速而换算出流量。即当超声波束在管道内水介质流动方向上的“上游传感器”与“下流传感器”之间传播时,水的流动会使超声波束的传播时间相对于静态传播产生一个微小变化,并且这个传播时间的变化与水的流速成正比,这就是时差式超声波流量计的测量原理。

其关系的理论表达式如下式:V=MD/sin2θ×△T/TupTdown

其中,M—为超声波束在水中的直线传播次数

θ—为超声波束与水流动方向的夹角

Tup—为超声波束在正方向上的传播时间(由上游传感器到下游传感器间的传播时间)

Tdown—为超声波束在逆方向上的传播时间(由下游传感器到上游传感器间的传播时间)

△T=Tup-Tdown

二、超声波流量计的特点

  超声波流量计基于微处理技术,大多采用集成电路及低电压宽脉冲发射技术而设计的。在测量技术上,为取得更高的分辨率和更大的测量范围,多使用0.1ns超高分辨率时间测量线路。它专门用于液体介质测量特别是水的测量。其显著特点是:精度等级为±1.0%,可在不停产状态下带压安装,主机既可安装于值控室还可输出电流、脉冲等标准信号并可利用RS232或RS485接口通讯进行计量数据远程传送。另外该流量计具有高可靠性、低功耗、抗干扰、安装维护方便之优点。

三、超声波流量计的构造与安装

1、超声波流量计的构造

  超声波流量计一般可分现场传感器(即探头),传输电缆,显示主机三大部分。其传感器有外夹式、插入式、法蓝式(即管段式),显示主机分固定式、便携式,而便携式主机可配备外夹式传感器对固定在线运行的超声波流量计进行比对(现场校准)且安装十分简便(约10多分钟)。

2、超声波流量计测量点的确定

  超声波流量计需先选取一个适宜的测量点,然后把测量点的水管参数输入流量计中,zui后将传感器(即探头)安装在水管上。

⑴测量点的一般要求

  超声波流量计的测量点要求需在一定长度的直管段上,即选择水流分布均匀的管段,以减少测量误差。

⑵测量点的选取原则

a、测量点宜选择距上游(水流来方向)10倍管径长度、距下游(水流去方向)5倍管径长度的均匀直管段(即上、下游阀门在该长度以外,或水管的拐点在该长度之外)。

b、该直管段的材质要均匀无疤、裂痕以利于超声波传输。

c、该直管段的内壁应无水垢(若略有水垢有条件时可用蒸汽或高压水吹扫)。

d、该直管段要充满水(无论垂直或水平管段)。

3、超声波流量计传感器的安装

  超声波流量计传感器的安装质量直接关乎水流量测量的准确性、可信度和运行可靠性。

⑴超声波流量计传感器(探头)的分类

  常用的超声波流量计传感器按安装方式有如下三种:

  外夹式传感器—安装时需将管外壁的拟安装位置打磨光滑后用耦合剂将传感器(探头)贴于管外壁再用专用夹紧装置固定。该方式能方便地在管外进行水流量测量,也适合便携式。缺点是易因耦合剂的处置不当引起信号接收状态恶变而影响测量的稳定性。

  插入式传感器—安装时用钻孔工具在不停产状态下将传感器(探头)插入管路中。优点是能在水管内壁结垢或水中带气情况下实现稳定可靠的测量。

  管段式传感器—安装时需要切开选定的直管段,采用法蓝联接。产品已经过专门出厂标定,好处是传感器可以不停产进行维修,特点是测量准确度高。

⑵超声波流量计传感器(探头)的安装

  超声波流量计传感器(探头)的安装位置一般选择两个传感器(探头)管轴在输水管道的管轴水平方向上或与管轴水平面成45度夹角。

  超声波流量计传感器(探头)的安装方式有Z、V、N、W方式。其中N、W方式适用于管径为50mm以下的输水管道,因使用难度和性价比较高而很少应用。常用方式有两种:

a、“V”方式安装

  “V”式安装是标准的安装方法,可测管径范围为25mm—400mm。安装传感器(探头)时须注意上下游两传感器(探头)水平对齐,使其中心连线与输水管道轴线水平一致。(示意图见说明书)

b、“Z”方式安装

  “Z”式安装一般适用于输水管道粗或水介质不很洁净或管道内壁有水垢而使“V”式安装信号失真状况。一般说来,300mm以上管径的输水管道选用“Z”式安装较适宜,“Z”式安装的可测管径范围通常在100mm—600mm。安装传感器(探头)时须注意上下游两传感器(探头)与输水管道轴线在同一平面内,且上游传感器(探头)在低位、上游传感器(探头)在高位。(示意图见说明书)

⑶超声波流量计传感器探头的安装检查

a、主要检查传感器(即探头)的安装位置是否适宜。

b、与水管外壁的结合是否光滑紧密。

c、通过主机检查信号强度和信号质量,观察传感器是否能够接收到使主机正常工作的超声波信号。

4、超声波流量计的调试

 

⑴按流量计要求输入管道参数,并记录。

⑵对上下游传感器(即探头)的安装位置、间距、管道接合度进行调整,将上下游两个方向上接收的信号强度调整至zui强(信号强度越大则测量值越稳定、可信度越大,越能长时可靠运行)。

5、超声波流量计计量数据的远传与共享

  技术人员通常通过PC机或其他通信设备实现超声波流量计的通信,用适当的串行口电缆将超声波流量计的标准串行口与上位机串口联接起来,用软件在上位机上发出预先设置的命令,就可使流量计发出相关的应答信号。

  技术人员使用超声波流量计的标识码作为网络地址码,使用相应命令集作为通信协议,使用流量计的电流环及其OCT输出来控制步进式(或模拟式)电磁阀的开度,继电器输出可控制其他设备的上下电,既可实现数据采集又可实现远程控制(数据的传送硬件在较近距离时使用RS232或RS485接口通讯,在较长距离时采用电流环或无线传输),通过以太网将流量计数据传入企业网实现公司内相关二级单位的数据共享。并实现了水计量的实时监控状态。

Alicat流量计与流量控制器是基于层流压差式原理进行测量的,内置温度、绝压、差压传感器和多种气体的粘度数据,切换到对应的气体模式后,可测量不同气体的温度、压力、(工况)体积流量、(标况)质量流量和累计流量等多种参数。

Alicat流量计的传感器典型响应时间可快至10ms,测量范围0.5%-100%F.S,部分型号测量下限可低至0.01%F.S。精度一般为±(0.8%Rdg+0.2%F.S.),部分型号可达到±(0.5%Rdg0.1%F.S.)。

如果流量计或控制器很长时间未校准,你可能会担心它的精度的问题。我们建议将流量计或控制器寄回给Alicat售后服务中心进行年度校准,以保持较高的精度。当然你也可以选择其他方法检验它的精度是否超差。

大部分客户会将流量计返回给我们校准,一部分客户会将流量计送至计量院进行精度鉴定,也有客户将多个流量计串联后进行读数对比。

无论采用哪种方式,其基本的方法都是将被检流量计与另一个量程接近、精度更高、值得信任的参照流量计或流量控制器串联,然后通入空气或氮气,在量程范围内控制不同流量大小,观察两个流量计的读数是否一致。如果读数很一致,说明被检流量计准确性较高。

在对比过程中,如果你发现被检流量计与参照流量计读数有差异,也不必失望,因为也有可能是其他原因造成两者的流量读数差异。你可以对照下面所列出的这些因素来检查。

 

PART 1/ 参照流量计的选择问题

1)参照流量计是否准确,精度是否与被检流量计同级或更高?建议使用精度更高的流量计作为参照标准。

2)参照流量计近期是否有校准过?不建议使用长期未校准的流量计作为参照标准。

3)参照流量计是否与被检流量计量程接近?参照流量计量程应与被检流量计接近,或略偏大。

4)参照流量计测量原理是什么,测量结果是否为质量流量?建议选择质量流量计作为参照流量计,或读数可换算到标况质量流量的流量计。如果测量结果为工况体积流量,由于系统压损和流量计本身压损的原因,将不具有可对比性。

 

PART 2/ 管路连接问题

1)管路、连接件、螺纹接口是否漏气?如果系统漏气会导致两个流量计读数不一致。

2)两个流量计中间的管路是否太长?应尽可能缩短被检流量计与参照流量计中间连接管路的长度。

 

PART 3/ 参数设置问题

1)两个流量计的STPNTP标况温度、标况压力设置是否一致?两者必须设置为相同的标况温度与标况压力。

2)测试前无气流通过的时候是否有对流量计清零?如果无气流的时候,流量读数不为零,建议使用清零键TARE清零后再通气测试。

 

PART 4/ 介质气体问题

1)两个流量计的气体类型选择是否一致?气体模式与实际测试的气体是否一致?必须保证两者选择的气体模式与实际测试的气体一致。

2)测试气体的温度和压力是否在两个流量计的正常工作范围内,是否接近两个流量计的校准温度和压力?一般建议使用常温、常压的气体进行测试。温度太低或太高,压力太高,都可能造成额外的流量误差。

3)测试气体是否干燥、纯净?如果气体含较多水蒸气、颗粒物、油烟、杂质,都有可能造成额外的测量误差。

 

PART 5/ 其他问题

1)数据记录是否为标况的质量流量?将工况体积流量误看作质量流量也会导致两者读数偏差。质量流量单位一般为SCCM, SLPM, NCCM, NLPM等。工况体积流量单位一般为CCM, LPM等。

2)流量计的工作电源电压是否为额定电压?电压偏低、偏高、不稳都可能导致读数偏差。

3)如果流量测量信号使用模拟量信号,则应排除系统对测量信号的干扰,信号干扰可能导致读数结果偏差。

4)测试过程中可观察流量计的压力、温度或其他传感器信号显示是否正常,如果明显异常可能导致流量读数不准。

【导读】涡街流量计在管道内没有液体 流动时,由于管线振动所产生的噪声使接收器反常地计数,这时就应该对仪表进行灵敏度调节。1、 放大器增益的调整一般情况下无需对



    涡街流量计在管道内没有液体 流动时,由于管线振动所产生的噪声使接收器反常地计数,这时就应该对仪表进行灵敏度调节。
    1、 放大器增益的调整
    一般情况下无需对 涡街流量计放大器的增益进行调整,除非在更换了传感器之后。通过放大器板A上的AMP电位计调节放大器增益,在示波器上监视放大后的涡流波形,在最小流量时,涡流波形的峰值约为100mVP-P。
    2、触发电平的调整
    触发电平的增加(脉冲发生的灵敏度),会使流量的灵敏度减小。在管道内没有任何液体流动时,因管线振动,脉动流动出现噪声而造成不正常脉冲发生可以通过增加触发电平有效地进行处理。
    通过涡街流量计放大器板上的TRG电位计可调节触发电平,放大的涡流波形的峰值无论何时超过预先确定的触发电平,都能转换成一个脉冲。因此,由于增加触发电平,流量灵敏度就会减小。
    当触发电平80mVP-P变到350mVP-P,其结果的灵敏度将是80/350=1/4.4(灵敏度比率)倍。
    当改变灵敏度时,结果的最小流量(可测的低限流量)约为1/(灵敏度的开平方乘以标准的最小流量)。
    3、零点调整
    涡街流量计正确的接线,通过低频信号发生器给涡街流量计输入幅度为零的信号,调整零点调节电位计,数字万用表的显示值应为4mA。
    4、满量程的调整
    如果不知道仪表的满量程频率,可通过最大流量,计算出满量程频率乙来调校仪表,其关系式为:
    fmax=KQQmax
    正确的接线,涡街流量计用信号发生器输出信号至电荷放大器,加大输入信号幅值,转换输出方波,改变信号发生器的输出频率,直到频率计上显示的值是按上式计算出的满量程频率为止。此时,固定频率不变,并调整量程电位计,数字万用表的示值为20mA时为止。





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