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1、天津维控科技有限公司培训讲稿一系统分析1 系统组成 目前，工业上经常使用的流量控制系统主要是由监测单元、变送单元、控制单元、显示单元、执行单元组成。控制系统框图如图1-1所示。检测单元变送单元控制单元执行单元显示单元 图1-1 控制系统框图在流量检测控制系统中，孔板流量计、涡街流量计、超声波流量计均可作为检测单元；变送单元有压力变送器、差压变送器和温度变送器；控制单元和显示单元可由FC6000型通用流量演算器、MULTICAL（卡姆鲁普）、XLF-60H（亿环）来完成。流量控制系统框图如图1-2所示。压力变送器差压变送器FC6000超声波孔板涡街 图1-2流量控制系统组成框图2 检测单元2.1
2、孔板流量计1）概述孔板流量计是测量流量的差压发生装置，配合各种差压计或差压变送器可测量管道中各种流体的流量。标准孔板流量计节流装置包括标准孔板、环室、取压法兰、导压管等设备。孔板流量计节流装置与差压变送器配套使用，可测量液体、蒸汽、气体的流量，标准孔板流量计广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工等部门。2）工作原理 充满管道的流体流经节流元件，流束装在节流处局部收缩从而使流速增加，静压力降低，于是在节流处前后产生静压力差，流体流速越大，在节流前后产生的静压力越大，所以可以通过测量压差来衡量流体流经节流装置的流量大小。在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间
3、的关系而求得流量。这种测量是以能量守恒定律和流动连续性方程为基础.。其基本公式如下：qm质量流量Kg/s c流出系数无量纲膨胀性系数 无量纲 直径比d/D 无量纲 d节流件开孔直径 被测流体密度，kg/m3P差压，Pa D管道内径在上述公式中，d，D是已知量，p是实测量，c、是统计量。蒸汽密度可以利用IFCl967公式进行温度压力补偿计算。流出系数采用德一哈利斯/加拉赫(ReaderHarrisGallagher)公式。这是目前计算孔板流量计流出系数最新公式。此公式具有以下特点：具有严格的物理基础，斜率项的物理意义更明确；符合程度很好，数据的标准偏差比其他公式小。流量孔板结构易于复制，简单、牢
4、固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉。3）安装注意事项（1） 孔板安装时，一定要注意孔板流向，孔板分为正室和负室，流向是从正室流向负室。（2） 孔板流量计对直管段的要求一般是是前10D后5D，因此在选购孔板流量计时一定要根据流量计的现场工矿情况来选择适合现场工矿的流量计。2.2涡街流量计（亿环）1）概述 LUGB、LUCB涡街流量传感器用于各种气体、液体、蒸汽等低粘度流体的流量测量，也可以用于含有微小颗粒、杂质的浑浊液体的测量。可广泛用于石油、化工、制药、电力、环保等行业。2）工作原理 在表体中垂直插入一根三角柱即旋涡的发生体，当表体中有介质流过时，在三角柱的后面交替产生方向相反有规则的卡门
5、旋涡，其旋涡的分离频率F与介质的流动速度成正比，通过传感头监测出旋涡的个数，就可以测出流体流速，再根据表体口径计算出被测介质的体积流量。公式：F=St*V/(1-1.27*d/D) Q=3600*F/K M=Q*注：St：斯特罗哈尔常数；V：管道内流体流速；d：涡街表体内三角柱宽度D：涡街表体内径； Q：瞬时体积流量； K：涡街的仪表系数M：瞬时质量流量； ：流体密度；3）安装注意事项 1）安装时，出现缩径情况下，前15D后5D；出现扩径情况下，前18D后5D；出现弯管现象时，前20D后5D；在同一平面下有两个90度弯管，前25D后5D；安装在截止阀后的流量计，前50D后5D；不在同一平面下有
6、两个90度弯管，前40D后5D； 2）存在压力补偿和温度补偿时，需安装压力传感器和温度传感器，压力传感器安装在距仪表45.5D，温度传感器安装在距仪表56.5D，压力传感器安装在温度传感器之前。 3）在任何情况下，低流速涡街只需要前5D后2D。2.3 超声波流量计1）概述超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种。它采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术
7、，使流量仪表更能适应工业现场的环境，计量更方便、经济、准确。产品达到国内外先进水平，可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。例如：卡姆鲁普超声波流量计。2）工作原理ULTRAFLOW超声波流量计主要与MULTICAL热能计算器一同使用，用于以水为介质的供热/制冷设施的能量计量。通常积分仪和ULTRAFLOW之间用一根三芯信号电缆连接，该电缆一方面从热能计算器提供流量计电源，另一方面流量计将脉冲信号传至热能计算器。在流量计中流动的水流量按比例转换成一定数量的脉冲信号输出，此间传输的脉冲信号与流量大小是一致的或者更精确。两者之间的距离超过10米，就需要增加一个脉冲变送器，脉冲变送器自身有
8、内置电源和电流隔离的脉冲输出端口。ULTRAFLOW超声波流量计采用传播速度差法，采用微处理器技术和超声波测量原理，所有计算和测量电路从信号板采集。紧凑和完美的设计使之具有很高的计量准确性和可靠性。超声波测量原理是内置晶振双向发射超声波，逆水流方向发射的超声波信号传输时间长于顺水流方向的信号传输时间，利用相对发射的超声波信号的时差转换为流速，从而计算出流量值。超声波流量计的主要特点是：流体中不插入任何元件，对流速无影响，也没有压力损失；能用于任何液体，特别是具有高黏度、强腐蚀，非导电性等性能的液体的流量测量，也能测量气体的流量；对于大口径管道的流量测量，不会因管径大而增加投资；量程比较宽，可达
9、5：1；输出与流量之间呈线性等优点。缺点：当被测液体中含有气泡或有杂音时，将会影响测量精度，故要求变送器前后分别有10D和5D的直管段；此外，结构复杂，成本较高。3）安装注意事项选择安装管段对测试精度影响很大，所选管段应避开干扰和涡流这两种对测量精度影响较大的情况，一般选择管段应满足下列条件：1避免在水泵、大功率电台、变频，即有强磁场和震动干扰处安装机器；2选择管材应均匀致密，易于超声波传输的管段；3ULTRAFLOWDN20，无最小直管段要求；4ULTRAFLOWDN25，最小直管段为3-5倍直径；5ULTRAFLOW可以垂直、水平或以一定的角度安装；6ULTRAFLOWDN150时，装有电
10、子元件的接线盒必须向上；2.4霍尼韦尔差压变送器1）概述霍尼韦尔ST3000系列差压变送器是以微处理器为基础的智能变送器。最新推出的R300版本，全面提升了变送器的精度、可靠性及长期稳定性指标。他能测量各种液体和气体的差压、流量、压力或液位，并输出对应的4-20mA模拟信号和数字信号。它独特的温度和静压误差自动修正功能使其能满足苛刻的使用环境。2）工作原理差压变送器是测量变送器两端压力之差的变送器，输出标准信号（如 420mA，15V）。差压变送器与一般的压力变送器不同的是它们均有2个压力接口, 差压变送器一般分为正压端和负压端，一般情况下, 差压变送器正压端的压力应大于负压段压力才能测量。Q
11、m（蒸汽流量）与P（差压）成正比关系。即只要准确地检测出P值，就可以通过FC6000智能仪表进行计算，得出蒸汽流量值。 3）技术特点 （1）先进的传感器技术： 采用离子注入硅技术，在差压传感器上集成了静压和温度传感器，随时修正过程温度和静压引起的误差，提高了测量精度和稳定性2、高可靠性：平均无故障时间470年。 （2）高可靠性：平均无故障时间470年。（3）高精度：0.065%。 （4）高温定性：0.01%/年（5）耐精压高：普通型为21MPa，最高可达42MPa （6）测量范围宽：STD924 0-100Kpa；STD930 0-700Kpa；STD974 0-21MPa （7）规格齐全：接
12、液部分有各种防腐材料备选，能满足各种工况条件下的使用。（8）强大的通讯功能，支持HART协议、现场总线（FF）协议（9）体积小、重量轻：4.1Kg4）运行环境参数参考环境额定环境操作极限运输和存储环境温度（）251-4085-4085-55125表体温度（）251-40100-40125-4085湿度（%RH）1055010001000100真空度（kPaA）大气3.30.3*电源电压，电流和负载电压范围：10.842.4VDC电流范围：3.021.8mA负载：01440欧姆最大允许工作压力31.5Mpa*70时，2小时5）注意事项（1）不建议使用高于36V电压加到变送器上，易导致变送器损坏；
13、（2）切勿用硬物碰触膜片，导致隔离膜片损坏；（3）被测介质不允许结冰，否则将损伤传感器元件隔离膜片，导致变送器损坏，必要时需对变送器进行温度保护，以防结冰；（4）在测量蒸汽或其他高温介质时，其温度不应超过变送器使用时的极限温度，高于变送器使用的极限温度必须使用散热装置；（5）测量蒸汽或其他高温介质时，应使用散热管，使变送器和管道连在一起，并使用管道上的压力传至变压器。当被测介质为水蒸气时，散热管中要注入适量的水，以防过热蒸汽直接与变送器接触，损坏传感器；（6）在压力传输过程中，应注意以下几点，A变送器与散热管连接处，切勿漏气；B开始使用前，如果阀门是关闭的，则使用时，应该非常小心、缓慢地打开阀
14、门，以免被测介质直接冲击传感器膜片，从而损坏传感器膜片；C管路中必须保持畅通，管道中的沉积物会弹出，并损坏传感器膜片；2.5霍尼韦尔压力变送器1）概述霍尼韦尔ST3000系列在线式压力变送器是以微处理器为基础的智能变送器。最新推出的R300版本，全面提升了变送器的精度、可靠性及长期稳定性指标。他能测量各种液体和气体的差压、流量、压力或液位，并输出对应的4-20Ma模拟信号和数字信号。它独特的温度和静压误差自动修正功能使其能满足苛刻的使用环境。2）工作原理当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。压力变送器
15、和绝对压力变送器的工作原理和差压变送器相同，所不同的是低压室压力是大气压或真空。 压力变送器的低室为大气。3）技术特点 （1）先进的传感器技术： 采用离子注入硅技术，在差压传感器上集成了静压和温度传感器，随时修正过程温度和静压引起的误差，提高了测量精度和稳定性2、高可靠性：平均无故障时间470年。 （2）高可靠性：平均无故障时间470年。（3）高精度：0.065%。 （4）高温定性：0.015%/年（5）测量范围宽：STG94L 0-3.5Mpa； STG97L 0-21Mpa； STG98L 0-41.5Mpa；STG99L 0-69MPa（6）规格齐全：接液部分有各种防腐材料备选，能满足各
