1.RTU數(shù)據(jù)格式說(shuō)明

1.1通訊模式

本儀表采用MODBUS RTU格式。協(xié)議用于主-從查詢模式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

1.2數(shù)據(jù)格式

RTU模式中每個(gè)字節(jié)（11位）的格式為：

編碼系統(tǒng)為：8位二進(jìn)制

每個(gè)字節(jié)的位：1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位（首先發(fā)送有效位）、1個(gè)奇偶校驗(yàn)位、1個(gè)停止位

注：使用無(wú)校驗(yàn)時(shí)要求2個(gè)停止位

波特率可選五種：1200、2400、4800、9600、19200

注：

（1） RTU模式中，時(shí)長(zhǎng)至少為3.5個(gè)字符時(shí)間的空閑間隔將報(bào)文幀區(qū)分開(kāi)。

（2） 必須以連續(xù)的字符流發(fā)送整個(gè)報(bào)文幀。

（3） 兩個(gè)字符之間的空閑間隔應(yīng)不超過(guò)1.5個(gè)字符時(shí)間。

1.3 地址

協(xié)議中規(guī)定儀表的地址為“0-255”, “0”地址用于廣播，本協(xié)議不支持廣播，其余地址保留。

2．命令說(shuō)明

2.1 本儀表使用了MODBUS協(xié)議中1條指令：

命令03 讀單個(gè)或多個(gè)保持寄存器

2.2數(shù)據(jù)格式

協(xié)議中的數(shù)據(jù)格式為:浮點(diǎn)數(shù)。Modbus首先發(fā)送有效字。本協(xié)議數(shù)據(jù)編碼順序?yàn)?412，解碼順序?yàn)?234。

32單精度浮點(diǎn)數(shù)SINGLE格式為IEEE754，折合4字節(jié),排列順序?yàn)?-4-1-2。

解碼為1-2-3-4順序后，由到位分別是第31、30、29、„„、0位 。

注：

31位是符號(hào)位(S)，1表示該數(shù)為負(fù)，0為正； 30-23位，一共8位是階碼;22-0位，一共23位是尾數(shù)。

命令03格式如下（讀寄存器命令）：

異常碼含義：

“01”- 功能碼錯(cuò)誤，本協(xié)議功能碼為0x03

“02”- 寄存器物理地址錯(cuò)誤，0≤起始物理地址+寄存器數(shù)量≤12

“03”- 寄存器數(shù)量錯(cuò)誤，0≤寄存器數(shù)量≤12

注：

累積流量=累積量百位以上x(chóng)100+累積量百位以下

儀表默認(rèn)設(shè)置：機(jī)號(hào)-1；波特率-9600；奇偶校驗(yàn)-不校驗(yàn)

型號(hào)注解：渦街流量計(jì)，介質(zhì)為蒸汽，DN50，表體材質(zhì)為304不銹鋼，介質(zhì)溫度：常溫，額定壓力1.6MPa；485通訊接口支持MODBUS協(xié)議，24V供電，配套碳鋼安裝法蘭、螺栓螺母等緊固件。

(250°C以下485通訊輸出)

（250°C以上，330°C以下 高溫型 485通訊輸出）

渦街流量計(jì)通訊型，常與二次儀表智能流量積算儀配套使用，或者直接進(jìn)入PLC系統(tǒng)。

在流體中設(shè)置非流線型旋渦發(fā)生體（阻流體），則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖(一)所示。

圖(一)

旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測(cè)介質(zhì)來(lái)流的平均速度為V，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式:

f=StV/d 公式(1)

式中：

f－發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡門(mén)旋渦頻率

　　St－斯特羅哈爾數(shù)（無(wú)量綱數(shù)）

　　V－流體的平均流速

　　d－旋渦發(fā)生體的寬度

由此可見(jiàn)，通過(guò)測(cè)量卡門(mén)渦街分離頻率便可算出瞬時(shí)流量。其中,斯特羅哈爾數(shù)（St）是無(wú)因次未知數(shù)，

圖（二）表示斯特羅哈爾數(shù)（St）與雷諾數(shù)（Re）的關(guān)系。

在曲線表中St＝0.17的平直部分，漩渦的釋放頻率與流速成正比,即為渦街流量傳感器測(cè)量范圍度。只要檢測(cè)出頻率f就可以求得管內(nèi)流體的流速，由流速V求出體積流量。所測(cè)得的脈沖數(shù)與體積量之比，稱為儀表常數(shù)（K），見(jiàn)式（2）

K＝N/Q（1/m³） 公式（2）

式中：K＝儀表常數(shù)（1/m³）。

N＝脈沖個(gè)數(shù)

Q＝體積流量（m³）

主要技術(shù)指標(biāo)

儀表選型是儀表應(yīng)用中非常重用的工作,儀表選型的正確與否將直接影響到儀表是否能夠正常運(yùn)行.因此用戶和設(shè)計(jì)單位在選用本公司產(chǎn)品時(shí),請(qǐng)仔細(xì)閱讀本節(jié)資料,認(rèn)真核對(duì)流體的工藝參數(shù)并隨時(shí)可與我公司的銷(xiāo)或技術(shù)支持部門(mén)聯(lián)系，以確保選型正確。

一．適用流量范圍和儀表口徑的確定

儀表口徑的選擇，根據(jù)流量范圍來(lái)確定。不同口徑渦街流量?jī)x表的測(cè)量范圍是不一樣的。即使同一口徑流量表，用于不同介質(zhì)時(shí)，它的測(cè)量范圍也是不一樣的。實(shí)際可測(cè)的流量范圍需要通過(guò)計(jì)算確定。

(一)參比條件下空氣及水的流量范圍，見(jiàn)表（二），參比條件如下：

1．氣體：常溫常壓空氣，t=20℃，P=0.1MPa（絕壓），ρ=1.205 kg/m3，υ=15×10-6 m2/s。

2．液體：常溫水，t=20℃，ρ=998.2kg/m3，υ=1.006×10-6m2/s。

（二）確定流量范圍和儀表口徑的基本步驟：

1． 明確以下工作參數(shù)。

（1）被測(cè)介質(zhì)的名稱、組份

（2）工作狀態(tài)的最小、常用、流量

（3）介質(zhì)的、常用、壓力和溫度

（4）工作狀態(tài)下介質(zhì)的粘度

2． 渦街流量?jī)x表測(cè)量的是介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量，因此應(yīng)先根據(jù)工藝參數(shù)求出介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量,相關(guān)公式如下：

（1）已知?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量，可通過(guò)以下公式求出工況體積流量

公式（3）

(2)已知?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度ρ，可通過(guò)以下公式求出工況密度

（3）已知質(zhì)量流量Qm換算為體積流量Qv

式中：

Qv： 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的體積流量(m3/h)

（Qv=3600f/K K:儀表系數(shù) ）

Qo： 介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(Nm3/h)

Qm： 質(zhì)量流量 (t/h)

ρ： 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的密度(kg/m3)

ρo：介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m3)，常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度，見(jiàn)表（三）

P： 工況狀態(tài)表壓(MPa)

t： 工況狀態(tài)溫度(℃)

3．儀表下限流量的確定。渦街流量?jī)x表的上限適用流量一般可不計(jì)算，渦街流量?jī)x表口徑的選擇主要是對(duì)流量下限的計(jì)算。下限流量的計(jì)算應(yīng)該滿足兩個(gè)條件：最小雷諾數(shù)不應(yīng)低于界限雷諾數(shù)（Re=2×104）；對(duì)于應(yīng)力式渦街流量?jī)x表在下限流量時(shí)產(chǎn)生的旋渦強(qiáng)度應(yīng)大于傳感器旋渦強(qiáng)度的允許值（旋渦強(qiáng)度與升力ρv2 成比例關(guān)系）。這些條件可表示如下：

由密度決定的工況可測(cè)下限流量：

由運(yùn)動(dòng)粘度決定的線性下限流量：

公式（7）

式中：

Qρ：滿足旋渦強(qiáng)度要求的最小體積流量(m3/h)

ρ0:參比條件下介質(zhì)的密度

Qυ:滿足最小雷諾數(shù)要求的最小線性體積流量(m3/h)

ρ:被測(cè)介質(zhì)工況密度（kg/m3）

Q0: 參比條件下儀表的最小體積流量

(m3/h)

υ:工作狀態(tài)下介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)粘度(m2/s)

υo:參比條件下介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)粘度(m2/s)

通過(guò)公式（6）、（7）計(jì)算出Qρ和Qν。比較Qρ和Qν，確定流量?jī)x表可測(cè)下限流量和線性下限流量：

Q_υ≥Qρ：可測(cè)流量范圍為Qρ～Qmax , 線性流量范圍為Qυ～Qmax

Q_υ<Qρ：可測(cè)流量范圍和線性流量范圍為

Q_ρ～Qmax

Qmax：渦街流量?jī)x表的上限體積流量(m³/h)

4．儀表上限流量以表(二)中的上限流量為準(zhǔn).氣體的上限流速應(yīng)該小于70m/s,液體的上限流速應(yīng)該小于7m/s

5．當(dāng)用戶測(cè)量的介質(zhì)為蒸汽時(shí)，常采用的計(jì)量單位是質(zhì)量流量，即：t/h或Kg/h。由于蒸汽（過(guò)熱蒸汽和飽和蒸汽）在不同溫度和壓力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范圍的確定可由公式(8)進(jìn)行計(jì)算得出

公式（8）

式中：

ρ： 蒸汽的密度（kg/m3）

ρ0：1.205kg/m3

Q蒸汽 ：蒸汽質(zhì)量流量（t/h）

6．計(jì)算壓力損失，檢測(cè)壓力損失對(duì)工藝管線是否有影響，公式(單位：Pa)：

Δp= CdρV2/2 公式（9）

式中：

ρ：工況介質(zhì)密度（kg/m3）

V:平均流速（m/s）

7．被測(cè)介質(zhì)為液體時(shí),為防止氣化和氣蝕,應(yīng)使管道壓力符合以下要求:

p≥2.7Δp+1.3p0 公式（10）

式中：

Δp: 壓力損失（Pa）

p0：工作溫度下液體的飽和蒸汽壓（Pa絕壓）

Po:流體的蒸汽壓力 (Pa絕壓)

8．渦街流量計(jì)不適合測(cè)量高粘度液體。當(dāng)計(jì)算出的可測(cè)流量下限不滿足設(shè)計(jì)工藝要求時(shí)，應(yīng)該考慮選用其它類型流量計(jì)。

9．通過(guò)計(jì)算如果有兩種口徑都可滿足要求，為了提高測(cè)量效果、降低造價(jià)，應(yīng)選用口徑較小的表。應(yīng)該注意的是，盡可能使常用量處在流量范圍上限的1/2～2/3

Δp:壓力損失（Pa） Cd：壓力損失系數(shù)

選型舉例：

例一：已知?dú)怏w壓力和溫度及標(biāo)況下的流量時(shí)

某壓縮空氣，標(biāo)況流量范圍為QN=1200-12000Nm3/h,壓力P=0.7Mpa(表壓)，溫度t=30℃。試確定流量計(jì)口徑。

步驟一：計(jì)算壓縮空氣的工況體積流量

由公式(3):

工況使用下限體積流量為:

Qvmin=QN×0.101325×(273.15+t)/293.15/（P +0.1）

=1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/（0.7 +0.1）

=157(m3/h)

工況使用流量上限為: Qvmax=1570(m3/h)

步驟二：根據(jù)使用工況流量范圍157-1570m3/h，查表（二），滿足下限流量條件的流量計(jì)為DN80 、DN100和DN125，考慮到上限流量1270m3/h及使用效果和經(jīng)濟(jì)成本，初選DN100, DN100流量計(jì)的工況流量范圍是100-1700m3/h，接近使用流量范圍，初選DN100流量計(jì)，但應(yīng)具體核算DN100流量計(jì)在該工況條件下的可測(cè)下限流量。核算DN100流量計(jì)在該工況條件下的可測(cè)下限流量：

由公式(4)及公式(6):

即，流量計(jì)在該工況條件下的可測(cè)下限流量是37.46m3/h，遠(yuǎn)小于要求的工況下限流量157m3/h，確定選用, DN100流量計(jì)。

例二：已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時(shí)

測(cè)量介質(zhì)為過(guò)熱蒸汽，蒸汽溫度為320℃，壓力為1.5MPa（絕壓）,流量范圍為3t/h～25t/h, 試 確定流量計(jì)口徑。

步驟一：計(jì)算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍，經(jīng)查附表(二),該狀態(tài)下蒸汽的密度為:5.665Kg/m3,由公式(8) :

步驟二：根據(jù)等效參比流量范圍765-6379m3/h，查表（二），比較適合該流量范圍為DN200口徑。

儀表的安裝設(shè)計(jì)

儀表的正確安裝是保障儀表正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，若安裝不當(dāng)，輕則影響儀表的使用精度，重則會(huì)影響儀表的使用壽命，甚至?xí)p壞儀表。

（一） 安裝環(huán)境要求：

1． 盡可能避開(kāi)強(qiáng)電設(shè)備、高頻設(shè)備、強(qiáng)開(kāi)關(guān)電源設(shè)備。儀表的供電電源盡可能與這些設(shè)備分離。

2． 避開(kāi)高溫?zé)嵩春洼椛湓吹闹苯佑绊?。若必須安裝，須有隔熱通風(fēng)措施。

3． 避開(kāi)高濕環(huán)境和強(qiáng)腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝，須有通風(fēng)措施。

4． 渦街流量?jī)x表應(yīng)盡量避免安裝在振動(dòng)較強(qiáng)的管道上。若必須安裝，須在其上下游2D處加設(shè)管道緊固裝置，并加防振墊，加強(qiáng)抗

振效果。

5． 儀表建議安裝在室內(nèi)，安裝在室外應(yīng)注意防水，特別注意在電氣接口處應(yīng)將電纜線彎成U形，避免水順著電纜線進(jìn)入放大器殼

內(nèi)。

6． 儀表安裝點(diǎn)周?chē)鷳?yīng)該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護(hù)。

（二） 儀表管道安裝要求：

1． 渦街流量?jī)x表對(duì)安裝點(diǎn)的上下游直管段有一定要求，否則會(huì)影響介質(zhì)在管道中的流場(chǎng)，影響儀表的測(cè)量精度。儀表的上下游直管段長(zhǎng)度要求見(jiàn)圖(三)

注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量?jī)x表的上游,而應(yīng)安裝在渦街流量?jī)x表的下游10D處。

1. 上、下游配管內(nèi)徑應(yīng)相同。如有差異，則配管內(nèi)徑Dp與渦街儀表表體內(nèi)徑Db,應(yīng)滿足關(guān)系：0.98Db≤Dp≤1.05Db 且上、下游配

管應(yīng)與流量?jī)x表表體內(nèi)徑同心，它們之間的不同軸度應(yīng)小于0.05Db

如圖（四）b所示

7． 測(cè)量高溫、低溫介質(zhì)時(shí)，應(yīng)注意保溫措施。轉(zhuǎn)換器內(nèi)部（表頭殼體內(nèi)）高溫一般不應(yīng)超過(guò)70℃；低溫易使轉(zhuǎn)換器內(nèi)部出現(xiàn)凝露，降低印制電路板的絕緣阻抗，影響儀表正常工作。

（法蘭型）

（衛(wèi)生型）

（螺紋連接）

（高溫型）

（在線穩(wěn)壓補(bǔ)償型）

（不同口徑）

（防腐型）

（插入式）