德國VSERS400流量計辦事處同時我們還經營：電磁流量計在結構上由傳感器和轉換器組成，其中傳感器部分是檢測出感應電壓信號，也即是流量信號，經過信號傳輸線送給轉換器；轉換器部分主要起到處理流量信號，轉換成可供顯示儀、記錄儀、計算機等處理的標準電信號。其結構示意圖如圖4-1所示。　　電磁流量計傳感器通過兩端法蘭，將它與被測流體所在的管道連接，安裝在測量管道上。它是電磁流量計流量測量部分，在設計過程中，它應滿足如下作用：（1）能夠將流量信號轉換成電壓信號；（2）通過對轉換器合理的設計，使無可避免的干擾所帶來的不利影響減少到最小程度，最大程度的提高流量信號的信噪比；（3）在選擇材料方面，盡量能夠滿足工業現場的要求，包括工業環境和電氣屬性等等。　　電磁流量計轉換器不僅僅給電磁流量計提供勵磁電流，而且能夠接收傳感器測量的感應電動勢信號，將該信號濾波、放大并轉換為標準的電流電壓信號，以能夠在顯示儀表、控制儀表和計算機網絡實現對流量的遠距離調控、監測、計算。　　電磁流量計原型樣機由10種元件組成，表4-1羅列出原型樣機的元件清單，給出元件的參數，在裝配圖中標注出每一個元件的編號與位置，如圖4-2所示，并作出了測量管道的三視圖。權函數求解系統基礎設計主要對管道、電極、勵磁線圈進行設計，因為這三個方面的選材與設計直接決定了電磁流量計測量系統的精確度，影響到權函數的實驗求解結果，同時在對管道、電極和勵磁線圈設計時，要和COMSOL Multiphysics仿真模型中三者的尺寸和位置相一致，以達到權函數實驗求解驗證仿真求解的目的。  由于孔板流量計有多個測量單元，影響其測量準確度的因素很多(如孔板的加工誤差，安裝誤差、計量軟件的計算誤差等)。此外,在現有工況條件下，由于介質中的雜質對孔板有一定的沖擊腐蝕作用，易造成差壓變送器產生零點漂移，特別是當天然氣處理效果不理想時,對計量的影響更大。因此,節流裝置和差壓變送器的使用維護是一個重點。應在下面的實際運行中加以注意:(1)當天然氣處理效果不理想時，在孔板上游端面會沉積臟物。不僅會降低孔板的使用壽命,還會造成較大的計量偏差。(2)變送器導壓管的作用是將孔板前后的壓力信號引入差壓,測量出差壓值參.與流量計算,上下游導壓管帶液會使差壓偏小(大),造成流量偏小(大)。在冬季,導壓管凍堵現象較常見,如果流量值出現大的起伏,很可能是導壓管帶液或凍堵了。(3)孔板膠圈變形。由于孔板膠圈在清油的浸泡下容易變形(這種情況在夏季尤為突出)，因此在.天然氣處理裝置停運的情況下,要注意檢查膠圈變形的情況,-旦孔,板松動應立即更換,不然不僅會因膠圈泄漏造成較大的計量誤差,還會出現孔板脫落難以取出.必須停產維修的局面。(4)當天然氣處理不干凈時,其中的粉塵、水化物等對孔板有很強的沖刷腐蝕作用,會在孔板表面形成麻點,使直角邊變鈍，因此,孔板應經常檢查更換,否則準確度會降低。(5)差壓變送器零點漂移除了與儀表本身的穩定性有關外，,導壓.管帶液也會造成很大的影響。由于孔板流量計的流量和差壓值成開方關系,差壓變送器的零點出現正負漂移會直接造成積算流量偏大或偏小。(6)流量計算機中一些關鍵參數輸入不正確或更新不及時。比.如,孔板開孔直徑是以平方的形式出現的,由于孔板開孔直徑會隨季節和運行時間發生變化,一-定要定期測量孔板的開孔直徑，并在流量計算機中及時更新。  天然氣組分變化不僅影響相對密度,還影響超壓縮系數。對于沒有在線色譜儀的計量系統,,在組分變化不大的情況下流量計算機中一般每周輸入-周天然氣組分的平均值，但在天然氣組分變化很大的情況下，每天都要對天然氣組分進行化驗.更新。2提高天然氣計量準確度的應對措施(1)定期清洗檢查孔板。比如孔板流量計光潔度直角邊銳利度、膠圈變形情況、孔板開孔直徑等。在正常的生產情況下。每月清洗檢查-次,在出現不正常的情況下,視情況加密檢查次數。(2)對流量計前過濾器每兩小時排污一次,每月清洗過濾器芯--次。(3)正確輸入計量參數并及時更新.按時校驗變送器零點。另外,在氣量波動較大的情況下,及時調節差壓變送器量程,使測量值盡量在量程的1/3-2/3之間，以保證測量準確度。在測量值超出變送器最大、最小量程范圍時，要考慮更換合適孔徑的孔板。根據流量計設計要實現的功能，智能金屬管浮子流量計的硬件系統實現方案如圖2.1所示：本系統主要分為三部分：信號采集模塊、信號處理模塊以及輸出和顯示模塊，下面將對這三個模塊進行簡要介紹。(1)信號采集模塊：此模塊用來實現信號采集功能，系統中核心要采集的是流量信號，除此之外，還需要采集溫度和壓力信號。這是因為當被測流體為蒸汽時，其密度隨溫度和壓力的變化而變化。為了準確計算出流體的流量，必須要考慮溫度和壓力變化對流體密度的影響。因此，設計中要實現流量、溫度以及壓力三種信號的采集。(2)信號處理模塊：信號處理模塊的基本功能是實現信號的放大、濾波以及A/D轉換。此外，系統中采用微控制器MSP430F149對采集信號進行計算、補償，線性化等智能化處理。(3)輸出及顯示模塊：設計中使用E2PR0M保存累積流量值以及儀表參數值，并將流量信號轉換為4?20mA工業標準電流信號輸出。同時，使用LCD實時顯示瞬時流量和累積流量，最后將金屬管浮子流量計測量結果通過CAN總線傳送給上位機顯示。1.導電性和非導磁性  通過電磁流量計的工作原理可知電極上要產生感應電動勢,首先電極必須是導體,因此電極必須具有非常好的導電性能。另外,電極處于工作磁場中,為防止磁力線在電極上集中,電極材料必須是非導磁的。2.耐腐蝕性  在電磁流量計工作的過程中,電磁傳感器部分只有電極與被測介質相接觸,因此電極材料的耐腐蝕性能是選擇電極材料的重要因素。  電極的耐腐蝕性能對測試性能的影響主要分為兩個方面。(1)電極受被測介質的腐蝕或磨損,會改變兩電極間的距離L。對式的L求偏導,可以得到測量誤差(2)電極在被腐蝕的過程中,電極上會出現相當大的直流漂移電壓,使測量輸出產生大幅度的波動,影響到測試的讀數。3.電極的表面效應  電極的表面效應分為表面化學反應、電化學和極化現象,以及電極的觸媒作用三個方面。(1)表面化學反應。電極表面與被測介質接觸后,為了抗拒被測介質的腐蝕,往往會形成一層薄的鈍化膜或氧化層。它們可能會提高電極表面的耐腐蝕性能,但也有可能增加表面接觸電阻,導致儀器不能正常工作。(2)電化學和極化現象。由于目前普遍采用低頻矩形波勵磁,雖然能減弱極化電勢的影響,但并不能完全消除極化電勢干擾的影響。極化電勢與液體介質性質以及電極材料性質有關。電化學現象容易在測量過程中產生漿液噪聲和流動噪聲,引起儀表輸出出現波動現象。為了避免或減小這個現象，可選配與被測液體電化學和極化電勢作用小的材料以及低噪聲電極。(3)觸媒作用。被測介質在電極的觸媒作用下產生化學反應而影響測量。4.電極的表面光沽度  電磁流量計電極接觸被測介質的表面對于粗糙度要求非常高,一般都應該拋光處理。主要原因有三個方面:表面光滑的金屬在電解質中抗腐蝕性能較強;表面粗糙的金屬,其產生的抗拒極化的氧化保護膜厚度不均勻,容易被顆粒狀、纖維狀等流體中的雜質劃破，造成變動的直流電位,影響測量的穩定性;表面粗糙的電極容易在測試過程中被被測介質中的雜質污染,表面容易被雜質附著結垢，影響測試效果。1.環境條件  電磁流量計安裝分為兩種:一體式和分體式。(1)現場和環境較好的條件下，一般選用一體式，即傳感器和轉換器組裝成一體。(2)分體式電磁流量計即傳感器和轉換器分開裝于不同地點，一般出現以下情況時選用分體式:①環境溫度或流量計轉換器表面受輻射溫度超過60℃;②管道振動較大的場合:③對傳感器的鋁殼嚴重腐蝕的場合:④現場濕度較大或有腐蝕性氣體的場合:⑤流量計裝在高空或不方便調試的場合。2.防爆及防護等級  根據環境要求，選擇本安、隔爆型電磁流量計或普通型，并且滿足一定的防護等級，按規范進行安裝，提高儀表的安全性。3.電極材料  導電介質在電磁流量計管內通過時，在外加磁場的作用下產生感應電勢，電極的作用就是把產生的電動勢引出來,然后放大、輸出標準信號。電極直接跟介質接觸，因此，應根據介質的化學性質，選擇合適的電極，以免出現腐蝕。常用的電極材質有鉭、鈦、316L、HC、鉑銥合金、碳化鎢等。4.接地環或接液環  電磁流量計的輸出信號比較小，一般只有2.5~8mV,小流量時信號可能低至幾微伏，外界稍有干擾就會影響測量精度。因此，儀表外殼、測量管、介質、儀表屏蔽線等要做好等電位連接，并進行可靠、單獨接地。與介質連接的金屬部.分，就叫接地環或接液環。接地環的材料選擇--般考慮經濟性和耐腐蝕性，對于大口徑的金屬管道上的電磁流量計，為了節約成本，可以不設接地環，將流量計的法蘭和管道連起來然后再接地;如果電磁流量計用在小口徑的管道上或用在非金屬管道上，必須設置接地環。5.內襯材料  內襯主要作用是絕緣，預防電極短路，同時保護測量管不受介質腐蝕。常用的內襯材料包括:聚氨酯橡膠、PFA、天然軟橡膠、EPDM橡膠，選擇時應根據介質溫度、腐蝕性、是否含有固體顆粒、耐磨性能等情況，選擇合適的內襯，延.長儀表使用壽命。6.供電電源  一般廠家的電磁流量計采用四線制接線，信號線與電源線分開，可以采用交流220V電源供電，也可以采用直流24V電源供電。原則上采用直流24V安全電源供電，特別是在易燃易爆的環境。1.煤漿的磨損大,所以電磁流量計采用耐磨的ETFE襯里”的觀點不準確,ETFE主要解決了與金屬的附著問題。雖然ETFE的原料便宜，但其目前的處理工藝復雜,用它來制作襯里,成本比PFA還高,且沒有表征ETFE的.耐磨性優于PTFE的佐證。2.采用低噪聲電極,所以波動小”的觀點不準確。電極的形狀的確與噪聲大小相關。由于原進口流量計的電極在某煤化I企業有結垢現象,經常需要把流量計拆下來用晶相砂紙打磨電極,而上海威爾泰采用自清潔電極(即尖狀電極),有效地解決了結垢問題。實際應用表明,雖然采用自清潔電極流量計的平穩性比采用球面電極的平穩性稍差,但也沒有出現過異常波動。所以,我們認為,在解決煤槳流量輸出異常波動方面,低噪聲電極并非關鍵技術。3.原進口流量計安裝要求低，‘前5D后2D'就行”的觀點不準確。在實驗室標定時,要求直管段比較長(達到10D);在應用中,-般“前5D后3D”就足夠了,這并非僅僅適用于進口流量計。如果縮徑,直管段要求還可以進一步減小。另外,現階段的煤漿流量計,基本沒有投閉環控制的,對于精度的要求不是很高,關鍵是保證安全連鎖處于有效狀態,以避免異常波動引起誤跳車。4.原進口流量計流速大小對流量的影響很小，適用0.3m/s的流速"的觀點不準確。這種說法有很大的誤導作用。實際應用經驗表明,當流速較低時,尤其是當流速低于0.5m/s時,煤漿流量計容易波動。因此,這種觀點不準確。5.單純縮徑"的觀點不準確。我們曾經把管道縮徑,安裝較小口徑的流量計,實際使用效果卻不如采用本文所提的方案。一方面，由于涉及管道改造、高壓法蘭以及壓力容器級別的焊接,綜合成本也不低;另一方面在管道上縮徑,小口徑長度會遠大于在電磁流量計上縮徑，導致壓損增大,再加.上轉換器未替換,很多結果不可預知。6.原進口流量計因為業績多，所以風險小”的觀點不準確。業績多和業績好是兩個概念,二者沒有因果聯系。由于歷史的原因，原進口流量計市場占有率比較高,好的業績雖然多,但差的業績也有。一旦波動引起誤跳車，損失是很大的。據不完全統計,因為煤漿流量計波動引起誤跳車,200000t甲醇生產線一次損失約為300000元;600000t甲醇生產線，誤跳車一次的損失約為800000元。這也是質量好的煤漿流量計價格居高不下的原因之一。我們曾經使用兩種品牌的進口流量計,八個月就壞的情況也出現過,-年壞三套的情況也發生過。德國VSERS400流量計辦事處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。流量計中有一款叫做氣體渦輪流量計，對于不常用到的用戶來說肯定很陌生。如果您使用過此款流量計時一定會給它本身的優點所吸引。那么針對那些對于氣體渦輪流量計認識不是很深的用戶今天我們就來介紹一下關于氣體渦輪流量計的組成還有它的工作原理更重要的還有它的儀表系數的計算方法介紹：　　氣體渦輪流量計是一種速度式流量計，是近些年來迅速發展起來的新型儀表，這種流量計具有精度高、壓力損失小、量程比大等優點，可測量多種氣體或液體的瞬時流量和流體總量，并可輸出0-10mA?DC或4-20mA?DC信號，與調節儀表配套控制流量。氣體渦輪流量計的組成　　氣體渦輪流量計主要由渦輪流量變送器和指示積算儀組成[1]。渦輪流量變送器把流量信號轉換成電信號，由指示積算儀顯示被測介質的體積流量和流體總量。氣體渦輪流量計的工作原理　　流體流經傳感器殼體，由于葉輪的葉片與流向有一定的角度，流體的沖力使葉片具有轉動力矩，克服摩擦力矩和流體阻力矩之后葉片旋轉，在力矩平衡后轉速穩定，在一定條件下，轉速與流速成正比，由于葉片具有導磁性，它處于信號檢測器(由永久磁鋼和線圈組成)的磁場中，旋轉的葉片切割磁力線，周期性地改變線圈地磁通量，從而使線圈兩端感應出電脈沖信號，此信號經過放大器的放大整形，形成有一定幅度的連續的矩形波，可遠傳至顯示儀表，顯示出流體的體積流量或總量。氣體渦輪流量計儀表系數的理論表達式　　作用在渦輪上的力矩可分為以下幾個：流體通過渦輪時對葉片產生的切向推動力矩M1;流體沿渦輪表面流動時產生的粘滯摩擦力矩M2;軸承的摩擦力矩M3;磁電轉換器對渦輪產生的電磁反作用阻力矩M4。　　由此可建立渦輪的運動微分方程：(1)式中：J為渦輪的轉動慣量;ω為渦輪的旋轉角速度;τ為時間。當流量恒定時，渦輪達到勻速轉動，所以M1=M2+M3+M4。推動力矩可表示為：M1=a1qv2-a2ωqv (2)式中：a1、a2為與渦輪傳感器結構和流體密度有關的系數;qv為流量，L/s。由于氣體渦輪流量計在量程范圍內屬于紊流工作區，固以下計算只考慮紊流時的情況。反作用力矩中的M2，在紊流時可近似表示為：M2= a3qv2 (3)通常M3和M4相對于M2比較小，但為了提高計算精度，這里根據文獻[3]推導出了它們的表達式：M3=a4ω2/3 (4)M4=a5ω3 (5)分別將式(2)、(3)、(4)、(5)帶入式(1)并經整理可得：qv2 - a6ωqv = a7ω2/3 + a8ω3 (6)式中：a6、a7、a8為經整理后的綜合系數。德國VSERS400流量計辦事處熱式氣體質量流量計是流量計發展歷史的一次重大變革,使流量測量直接轉變為質量流量的測量.根據測量時熱式質量流量計所使用的流量測量元件的加工工藝的不同,常用的傳感器探頭可以分為：熱線熱式流量傳感器、熱敏電阻式傳感器、半導體集成電路式傳感器等.　　熱式流量傳感器探頭對流體運動形態的影響較小,測量范圍大,響應性能也很好,但是,這種類型的傳感器探頭對機械強度要求較高、在傳感器材料選擇上受到較大的限制；同時,加熱溫度僅能達到400~500℃.此外,由于流體中的微小顆粒容易粘附到熱線上,抗污染腐蝕能力較差,易損壞使熱線的特性發生不穩定性變化,熱線一致性差,難以進行批量生產.　　半導體式傳感器探頭是以單晶硅為基體,使用硅微機械加工而成的微橋結構.半導體式傳感器探頭多用于0～25mL/min 的小流量氣體的測量,在本課題中所需要測量的流量范圍較大,不能滿足使用要求.圖2-2是典型的半導體式傳感器探頭結構.　　熱電阻式傳感器主要有兩個探頭：一個流量探頭(Rp),一個溫度探頭(Rtc).目前,市場上所使用的大部分熱式氣體質量流量計傳感器探頭主要是基準鉑電阻.工作的時候,兩個探頭以一定的機械結構固定于管道中,可以通過熱源探頭上電壓信號量或者加熱功率的改變來衡量流量的變化.工作中要求兩個傳感器探頭對流量的響應盡可能的快,且要保證散熱同步,傳感器探頭的靈敏度最高,這為傳感器探頭的設計增添了一定的難度.　　如圖2-3鉑電阻的典型結構所示,鉑電阻在在管道內與流體進行熱交換的過程中,鉑電阻的表面和內部鉑絲之間存在熱阻,阻礙熱量的交換.因此,必須從鉑電阻元件的選擇和傳感器結構設計兩方面進行設計,盡量減小鉑電阻內部和表面的熱阻.如果熱阻較大,熱敏電阻表面和內部就會存在很高的溫度差高,出現流量探頭和溫度探頭已經達到恒定溫差的假象,會嚴重影響控制電路正常工作,使測量的結果與管道流量的實際狀況出現較大偏差,所以減小探頭的熱阻是設計熱電阻式傳感器的關鍵.1、旋進旋渦流量計無機械可動部件，耐腐蝕，穩定可靠，壽命長，長期運行無須特殊維護；2、采用16位電腦芯片，集成度高，體積小，性能好，整機功能強；3、智能型流量計集流量探頭、微處理器、壓力、溫度傳感器于一體，采取內置式組合，使結構更加緊湊，可直接測量流體的流量、壓力和溫度，并自動實時跟蹤補償和壓縮因子修正；4、采用雙檢測技術可效地提高檢測信號強度，并抑制由管線振動引起的干擾；5、采用漢字點陣顯示屏，顯示位數多，讀數直觀方便，可直接顯示工作狀態下的體積流量、標準狀態下的體積流量、總量，以及介質壓力、溫度等參數；6、采用EEPROM技術，參數設置方便，可*保存，并可保存長達一年的歷史數據；7、轉換器可輸出頻率脈沖、4-20mA模擬信號，并具有RS485接口和HART協議，可直接與微機聯網，傳輸距離可達1.2Km；8、配合本公司的FM型數據采集器，可通過因特網或者網絡進行遠程數據傳輸；9、壓力、溫度信號為變送器輸入方式，互換性強；10、旋進旋渦流量計整機功耗低，可用內電池供電，也可外接電源。出現孔板流量計反向安裝這種情況的原因有二：1.操作人員未進行崗前培訓,技術不熟練,不熟悉工藝流程走向；2.由于操作人員在更換孔板,清洗檢查節流裝置,進行工藝改造安裝時,或在進行訓練的過程中,粗心大意，現場監督,檢驗不到位等.出現此情況時,孔板下游銳角邊經緣朝向上游,其結果將直接影響計量偏低,反映在現場是差壓下降一個臺階,而由于現場原因未能及時發現并糾正.其引起流量偏低的影響率,據國外實驗研究資料數據為-12%~-17%,一般情況下,雷諾數不變時,高β值與低β值之間的流量偏差值為±2%,管徑雷諾數越低,其流量偏差越大。　　此外,在更換孔板以后,其配套產量計算參數必須同步更換,否則會出現相當大的正負偏差,若由小孔徑換大孔徑,參數未更換,則流量計量將偏高;反之,流量計量將偏低,在日輸氣量大的用戶計量中,造成的損失將是很大,甚至是難以彌補的。　　從以上分析,我們不難看出,孔板流量計反向安裝,參數的錯誤是可以通過操作人員認真仔細的操作,培訓來杜絕的,在天然氣商品貿易結算中,是絕對不允許有此現象發生的,所以制定一套科學的嚴格的現場計量監督制度是很有必要且很重要的。

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