德国VSEVS0.4流量计中国同时我们还经营：流量计准确度影响的实验分析 1实验要求   实验用钟罩式气体流量计标定装置标定DN50G65气体涡轮流量计,其准确度等级为1.5级;最小流量为Qmls:10m'/h,最大流量为Qmax:100m³/h;流量计量程比为1;10;上游直管段要求:5D=50X5=250mm=25cm,'下游直管段要求:3D=50X3=150mm=15cm. 2实验思路   实验以在流量计前端安装一对大小头作为扰流件,在扰流件和流量计之间安装不同长度的直管段。经过一定时间段的运行,确认标准裝置与流量计的流量偏差以及疣量计的重复性,以此分析扰流件对流量计准确度的影响。 3实脸分析 3.1在流量计.上游安装40cm直管段,下游安装19cm直管段实验   流量计上游直管段长度大于5D(25cm),下游直管段长度大于3D(15cm),实验安装图如图1所示，示意图如图2所示。 实验数据如表3所示。   从表3可以看出,扰流件安装在距流量计上游端较远时,其运行数据的流量偏差与重复性符合流量计的国家标准。 3.2在流量计上游安装29.1cm直管段,下游安装19cm直管段实验   流量计上游直管段长度较大于5D(25cm),下游直管段长度大于3D(15cm),实验安装示意图如图3所示.   实验数据如表4所示。从表4可以看出,扰流件安装在距流t计上游端接近5D处时,其运行数据的流量偏差(qmin≤q≤qt部分)>3%,不满足国家标准的要求,但其重复性符合流量计的国家标准。 3.3在流量计上游安装19cm直管段,下游安装40cm直管段实验   流量计上游直管段长度小于5D(25cm),下游直管段长度大于3D(15cm),实验安装示意图如图4所示   从表5可以看出,找流件安装在流量计上游端小于5D处时,其运行数据的流量偏差(qai≤q≤qt部分)>3%,不满足国家标准的要求,但其重复性符合流量计的国家标准。1)电磁流量计传感器内流体的流动方向必须与传感器上流动方向一致;2)必须保证电磁流量计传感器测量管内在所有时间始终充满被测流体，电磁流量计传感器不能在不满管和有可能出现空管情况下工作;3)电磁流量计传感器应选取管内流体脉动较小的位置作为测量点。一般情况下，离泵、阀门等较远的地方，仪表指示比较平稳，波动较少;4)测量双相流体时，应选择不易引起相分离的地方;5)对于聚四氟乙烯衬里的传感器，应避免安装在负压管道和有可能产生瞬间负压的地方;6)要避免容易产生液体电导率不均匀的场所，如添加液的电导率与基液不同，加液点最好设在传感器下游。　　根据经典理论，电磁流量计传感器测量管内流速分布为轴对称时，电磁流量计的测量准确度不受流速分布的影响。1.始动比较低，量程比较宽　　为满足社会发展，超声波流量计的计量范围也越来越大，流速在0.05m/s～30m/s的范围内的流体都可以被精准测量，量程比达到1:700左右，可测范围也比较广，可满足气体、液体传输过程中对安全的需求，并且灵敏度也比较高，可测量很小的流量，保证计量不间断，可良好地满足峰谷用量差异大的场合。2.自带旋转整流器　　超声波流量计中自带旋转整流器，因此，对超声流量计安装位置前后管道的要求比较低，解决了传统流量计不确定流场打乱的问题，可形成自己所需的流场，旋转整流器的使用，可促使前直管段从原先的20D缩短到5D之内，从而降低安装管段的长度，降低对空间的要求，影响精度可控制在1%以内。3.抗污染性能强　　超声波流量计通常都应用在测量环境比较恶劣的场所，如果抗污染能力不足，必然会增加维修成本。随着科学技术的发展，超声流量计愈发先进可靠，无可动部件。而且具有很强的穿透性和自动清洗功能，即便长时间运行，粉尘、杂物、水汽等因素也不会影响测量的精度，维护量和维护成本都比较低。4.可实现智慧化管理　　在超声波流量计内部可设置基于NB-IoT技术远传模块，利用局域网就可以实现测量数据的远程传输，为中心控制端提供现场诊断资讯，进行故障预处理和异常报警，提醒现场运维人员及时处理，进行实时监控，实现“少人值班或者无人值班”的智慧化管理。1.孔板流量计前后的直管段必须是直的,不得有肉眼可见的弯曲。2.安装节流件用得直管段应该是光滑的,如不光滑,流量系数应乘以粗糙度修正稀疏。3.为保证流体的流动在节流件前1D出形成充分发展的紊流速度分布,而且使这种分布成均匀的轴对称形,所以①直管段必须是圆的,而且对节流件前2D范围,其圆度要求其甚为严格,并且有一定的圆度指标。具体衡量方法：A.孔板流量计前OD,D/2,D,2D4 个垂直管截面上,以大至相等的角距离至少分别测量4个管道内径单测值,取平均值D.任意内径单测量值与平均值之差不得超过±0.3%B.在节流件后,在OD和2D位置用上述方法测得8个内径单测值,任意单测值与D比较,其最大偏差不得超过±2%②节流件前后要求一段足够长的直管段,这段足够长的直管段和节流件前的局部阻力件形式有关和直径比β有关,见表1(β=d/D,d为孔板开孔直径,D 为管道内径)。4.孔板流量计上游侧第一阻力件和第二阻力件之间的直管段长度可按第二阻力件的形式和β=0.7(不论实际β值是多少)取表一所列数值的1/25.孔板流量计上游侧为敞开空间或直径≥2D大容器时,则敞开空间或大容器与节流件之间的直管长不得小于30D(15D).若节流件和敞开空间或大容器之间尚有其它局部阻力件时,则除在节流件与局部阻力件之间设有附合表1上规定的最小直管段长1外,从敞开空间到节流件之间的直管段总长也不得小于30D(15D)。1.空间电磁波干扰及改进　　电磁流量计用于测量实践的过程中,转换器与传感器间如果存在较长的电缆,同时周边有较强电磁干扰的情况存在,此时由于电缆的存在,干扰信号会被引入进去,最终会有共模干扰现象形成,导致流量计发生非线性、显著失真或大幅度晃动等诸多情况,测量的准确性也会因此大打折扣.面对此类误差引发的原因来看,可根据下述措施进行解决：(1)在电磁流量计安装中,需要深入分析周边环境,保证电磁流量计原理强磁场.(2)尽量将电缆长度控制在适宜范围内,并落实相关屏蔽措施,如将电缆传入接地钢管中,避免电源线与电缆传入同一根管.(3)选择与要求相符合的屏蔽电缆,同样能将电磁波构成的干扰有效降低.2.连接电缆问题及改进　　电磁流量计是通过特定电缆、转换器和传感器组成的系统,因此电缆长度、屏蔽层数、导体横截面积、绝缘情况及分布电容等都会对其测量结果构成影响,甚至还会对电磁流量计的正常运行产生干扰.所以,在安装电磁流量计时不但需要参照导体横截面积、屏蔽层数、待测液体电导率及分布电容等确定电缆长度,同时也要将电缆中间接头的情况规避,并妥善处理末端,保障能够实现良好连接.此外,也要保障所用电缆符合标准要求.3.测量管内存在着层及改进　　以电磁流量计应用对象为根据,其多以测量非清洁流体为主,倘若实际测量中有一定量沉淀物等物质存在于非清洁流体内部,电磁流量计的正常使用及测量也必然会遭受影响,如污染电磁流量计管道、电极表面,最终引发测量误差.面对此类误差引发原因,相关人员在日常工作中应当做好电磁流量计定期清洗工作,同时适当将流速提升.此外,在衬里材料的选择中,可选择聚四氯乙烯.4.电极选择、液体流速问题及改进　　电磁流量计实际应用中,其电极和内部材料会直接接触待测液体,所以在选择电极和衬里材料时,都应当以待测液体为根据合理进行.结合待测液体性质完成衬里材料特性的确定,并在实际测量中围绕测量温度展开严格控制,避免由于衬里材料选择不合理或温度控制力度不足而导致衬里材料受磨损或变形等情况,进而导致附着速度加快、增大测量误差发生率.针对此类情况,在应用电磁流量计时,在突出衬里材料选择针对性的同时,也需要合理选择电极,并妥善控制液体流速,保障处于合理范围.5.测量液体呈现不对称状态及改进　　应用电磁流量计测量相关液体的流量时,待测液体如果有不对称状态出现,必然会引起测量误差的情况.液体非对称状态通常在单一的漩涡流或沿管线轴线的直线流等两种流动组合方面得到表现.该情况下,管道截面的积分为液体体积流量.上游直管段如果存在不足,一般情况下可结合流量调节器调节流量,控制上下游一定范围内流量计内径与管道内径之间具备相同的数值,确保上游直管段充足.6.电极与励磁线圈对称性问题及改进　　在加工制造电磁流量计磁力线圈及电极时,有着严格对称的要求.倘若有不对称的情况出现,必然会引起不对称偏差,进而对测量结果构成影响,最终也就会有测量误差的情况出现.同时,在安装电磁流量计时,也严格要求了安装地点的振动,如一体型电磁流量计的安装,需要在振动小的场所内,如果振动超出了标准就会有误差出现在测量中,甚至还会对仪表的正常工作构成影响.所以,相关人员在实际安装前,需要对待安装位置振动展开严密测量,保障与安装标准相符合.电磁流量计中通常采用两类基本的励磁波形，一种是方波，另一种是正弦波。在正弦波励磁模式下，可以有效的降低流体介质对电极的极化作用，能直接波。在正弦波励磁模式下，可以有效的降低流体介质对电极的极化作用，能直接测量管道产生巨大的涡流损耗和磁滞损耗，同时也给测量带来由电磁感应引起的同相和正交干扰。在方波励磁模式下，由于电极会出现极化现象，导致采集的感应电压信号不够准确。方波励磁模式中，在测量非导电液体时，相对较高的励磁频率，比如10Hz到200Hz，可以用来获得好的动态特性或者获得合理的信噪比，但是这种励磁方式有一个严重的问题，其变压器效应会引起流量计的零点漂移并影响测量精度。　　为了避免以上极化现象和变压器效应，减少干扰，本文研究中采用了一种三值方波励磁方式，如图4-5所示，线圈的励磁信号有正、零和负三种值。　　本文采用固态继电器和直流电源的方式产生三值方波励磁电压，其结构如图4-6所示。　　在该电磁流量计励磁方案中，使用LabJackU12控制输出三值方波的模拟量电压信号，通过4个固态继电器组成的开关系统，直接作用到励磁线圈上。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"。f德国VSEVS0.4流量计中国流量积算仪主要用于各种液体、蒸汽、天然气及其他气体的流量测量。由于流量积算仪功能多，使用非常复杂，使用时容易出现问题。一、设置中易出现的问题1．介质及介质状态的设置（1）错误地设置介质，例如，当介质为蒸汽时，设置为空气。（2）错误地设置介质状态，例如，当蒸汽状态为过热蒸汽时，设置为饱和蒸汽。2．流量信号输入的设置　　一般为频率信号输入，也有模拟信号输入。容易出现的问题是输入错误的信号，如本应输入频率信号却输入了模拟信号，或本应输入模拟信号却输入了频率信号。3．温度、压力信号输入的设置　　温度信号输入一般是模拟信号，可以设置为（4～20）mA电流信号、（0～l0）mA电流信号、（1～5）V电压信号、Pt100铂电阻信号。容易出现的问题是设置了错误的信号，如本应设置模拟信号却设置了频率信号，或本应设置铂电阻信号却设置了（4--20）mA电流信号。　　压力信号输入一般是模拟信号，可以设置为（4--20）mA电流信号、（0～10）mA电流信号、（1～5）V电压信号。容易出现的问题是设置了错误的信号，如本应设置（1～5）V信号却设置了（4～20）mA电流信号。4．配套流量计的设置　　通常可以设置为孔板流量计、涡街流量计、涡轮流量计。由于流量计原理不同，因此，在流量积算仪的流量计算中．不同类型的流量计有不同的算法，如果流量计选型错误，则流量计算必然出错。5．温压补偿的设置　　应用在蒸汽介质流量计量时，需进行温压补偿。例如一台流量积算仪，当用于过热蒸汽时．需要同时进行温度补偿和压力补偿；当用于饱和蒸汽时，由于一一对应关系，只能对其中一个输入信号进行补偿，根据现场情况，只选择温度补偿或只选择压力补偿。如果应用在天然气介质流量计量中．需同时进行温度补偿和压力补偿。6．输入信号范围的设置　　温度输入信号、压力输入信号、流量输入信号分别设置自己的测量范围，流量积算仪设置的流量测量范围、温度测量范围、压力测量范围应分别大于现场的流量范围、温度范围、压力范围。例如，设置最大流量1O00m3/h，但实际测量流量为2000m3／h，超过了积算仪中设置的流量测量范围，则流量计算出错。二、接线时易出现的问题　　对于不同的输入信号．需要选择不同的接线端子。但在实际应用中，由于操作比较复杂，接线时容易出现错误。例如流量积算仪使用在饱和蒸汽下，流量积算仪内部设置为温度补偿，而在实际接线时将压力输入信号作为补偿信号接到流量积算仪，造成接线错误，从而造成流量计算错误。　　综上所述．要正确使用流量积算仪，需要专业人员严格按照现场操作条件进行设置和接线，以保证流量积算仪的正确使用；同时，流量计量人员应按照用户要求.模拟流量积算仪现场使用条件进行流量积算仪的检测。德国VSEVS0.4流量计中国电磁流量计的空管报警是用实测传感器中的电导率来做判断的。　　不同的流体具有不同的电导值电阻值空管检测实际上是检测被测导电液体的电阻与实验导电液体电阻的比值液体的相对导电率是否超出阈值。超出阈值就意昧着被测流体电导率远低于实验液体的电导率相当于空管。空管报警阈值的默认值尾 999.9%。　　空管量程修正是为测量相对电导率而用的。在传感器充满试验液体情况下修正系数使电导比为一个确定值例如试验液体是水其中导率约为100μScm可修正为100当被测液体电导率为 5μScm 相对的电导比则大约显示2000%。如果试验液体水的电导比修正为10。那么被测液体电导率为5μScm时相对电导比则大约显示200%。　　电磁流量计报警阈值设置是选择空管报警灵敏度范围的。最大阈值可设为999.9%。如上例被测液体显示2000%时发出报警显示200%时不报警。因此欲使电导率5μScm在显示电导比200%时发出报警需要设阈值在200%以下。空管报警量程的默认值为100%。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。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。用于动流测量的电磁流量计,通常在下列三个方面须作特殊设计,并在投运时作适当的调试.1.激励频率可调,以便得到与动频率相适应的激励频率.太和太低都是不利的.2.电磁流量计的模拟信号处理部分应防止动峰值到来时进入饱和状态.动流的动峰值有时得出奇,如果峰值出现时,电磁流量计的流量信号输入通道进入饱和状态,就如同峰值被消除,必将导致仪表示值偏低.3.为了读出平均值,应对显示部分作平滑处理.由于电磁流量计的测量部分能快速响应动流流量的变化,忠实地反映实际流量,但是显示部分如果也如实地显示实际流量值,势必导致显示值上下大幅度跳动,难以读数,所以,显示应取段时间的平均值.其实现方法通常是串入惯性环节,选定合适的时间常数后，仪表就能稳定显示。但若时间常数选得太大,则在平均流量变化时,显示部分响应迟钝，为观察带来错觉.动流流量测量方法有三种：a.用响应快的电磁流量计；b.用适当的方法将动衰减到足够小的幅值,然后用普通流量计进行测量；c.对在动流状态下测得的流量值进行误差校正.  有的系统中,b c两种方法需结合起来才能实现测量,这是因为动幅值大,出估算公式的适用范围,若仅用阻尼方法,衰减后的动幅值又未能进入稳定流范围。