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浮子流量計精度的定義方法,相對應(yīng)測量介質(zhì)的某*量,磁性浮子在測量管中對應(yīng)一個浮子位置,這個浮子位置通過指示器中的經(jīng)過精密充磁的磁耦合系統(tǒng)帶動指針,由刻度盤和指針讀出相應(yīng)的流量值。
根據(jù)VDI/VDE3513標準,浮子流量計流量計算公式:
式中:Qn為介質(zhì)的質(zhì)量流量;
α 為與浮子形狀、介質(zhì)粘度有關(guān)的系數(shù);
Ds 為浮子直徑;
Ms 為浮子質(zhì)量;
g 為重力加速度;
ρα 為介質(zhì)密度;
ρs 為浮子密度;
η 為介質(zhì)粘度。
由公式可以看出,流量刻度與介質(zhì)密度、浮子密度成比例,與介質(zhì)粘度有關(guān)。
3 浮子流量計精度的定義
目前,在國內(nèi)金屬管浮子流量計的市場上,有兩種定義精度的方式。
一種是采用國家行業(yè)標準JB/T6844-1993的定義方式。在這種方式中規(guī)定浮子流量計的基本誤差如表1所示。
表1
度等級1.01.52.02.5
基本誤差限(%)±1.0±1.5±2.0±2.5
另外一種是采用德國工程師學(xué)會VDI/VDE3513的定義方式。在這種方式中規(guī)定:
Eα=(1/4E+3/4F)×K/100
式中:Eα為流量測量點誤差:
E 為測量點流量;
F 為流量計滿度流量;
K 為精度等級。
由以上定義可以看出:
通用型智能金屬浮子流量計設(shè)計
本文開發(fā)了一種人機界面友好,具有流量自動修正功能,廣泛適用于液體、氣體及不同工況條件的通用型智能金屬管浮子流量計。
1.1 配置參數(shù)設(shè)計
為提高計算精度,靈活進行參數(shù)配置以適應(yīng)不同工況條件,將配置參數(shù)分為內(nèi)部和外部參數(shù)兩類。
1.1.1 內(nèi)部參數(shù)配置
內(nèi)部參數(shù)包括浮子密度、口徑、測量介質(zhì)種類、測量范圍以及本機儀表系數(shù),由配置軟件在出廠標定時設(shè)置。該軟件運行于Windows平臺,將浮子標定過程與內(nèi)部參數(shù)配置融合為一體,其工作過程如下:
(1)設(shè)定編號、口徑、標定點數(shù)、浮子密度和測量介質(zhì),為方便使用,可選是否正反行程標定;
(2)選擇測量范圍;
(3)開始實際標定,產(chǎn)生角位移傳感器輸出電壓與標定點流量的對應(yīng)列表;
(4)自動進行數(shù)據(jù)擬合,計算本機儀表系數(shù),并將內(nèi)部參數(shù)寫入浮子流量計。
計算機與智能金屬管浮子流量計通訊采用異步串行通訊方式,由于通用串行通訊協(xié)議較復(fù)雜,因此。自定義了一種簡化通訊協(xié)議,其幀格式為:
其中,方向標志表示數(shù)據(jù)的傳送方向。“>”為下行標志(0x3E),表示數(shù)據(jù)由計算機發(fā)送到智能浮子流量計;“<”為上行標志(0x3C),表示數(shù)據(jù)由智能浮子流量計發(fā)送到計算機。
根據(jù)功能的不同,設(shè)計8種通訊幀,其中下行幀5種,分別為電壓采集幀、寫配置參數(shù)幀、讀配置參數(shù)幀、寫產(chǎn)品標識幀和讀產(chǎn)品標識幀;上行幀3種,分別為電壓上傳幀、配置參數(shù)上傳幀和產(chǎn)品標識上傳幀。下行幀包括命令標志,上行幀省略命令標志。
1.1.2 外部參數(shù)設(shè)置
外部參數(shù)包括被測介質(zhì)密度、顯示精度、顯示單位和滿量程流量,當測量介質(zhì)為氣體時,還需設(shè)置工況溫度和工況壓力。外部參數(shù)可由用戶在使用過程中通過3個按鍵(功能鍵<F>、累加鍵<>和移動鍵<>)設(shè)置,因此,當管道中的測量介質(zhì)和工況條件發(fā)生變化時,用戶通過改變其參數(shù)即可保證測量的精度,且顯示和輸出與當前的實際流量相對應(yīng)。
通過內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)配合使用,實現(xiàn)了該儀表生產(chǎn)過程與使用過程的通用性。
1.2 硬件設(shè)計
硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示,浮子的位置變化通過擺桿變?yōu)榻嵌茸兓?,由電容角位移傳感器轉(zhuǎn)換為電壓信號,微處理器通過內(nèi)部集成的A/D轉(zhuǎn)換器將該信號變?yōu)閿?shù)字量進行流量計算并累計,將計算結(jié)果送液晶顯示器顯示,并通過控制PWM輸出,將當前瞬時流量以4~20mA二線制方式遠傳;鍵盤用于外部參數(shù)設(shè)置;數(shù)字通訊接口與計算機連接進行內(nèi)部參數(shù)設(shè)置。
1.2.1 電容角位移傳感器設(shè)計
根據(jù)浮子行程和擺桿長度,可確定zui大轉(zhuǎn)角為3O゜,因此設(shè)計了如圖3所示的電容敏感元件,其測量角位移范圍O~45゜[2],為了減少電場邊緣效應(yīng)影響,實際使用中,電容敏感元件控制在5~35゜變化范圍。
金屬管浮子流量計用于連續(xù)測量封閉管道中液體和氣體的體積流量,結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用維護方便,能適應(yīng)各種場合,因此廣泛地應(yīng)用于流量測量和工業(yè)過程控制中。
流量計由傳感器和指示器組成,除就地指示瞬時流量外,還可遠傳輸出4~20mADC電信號,整體采用模塊式組合設(shè)計,可在現(xiàn)場快速增加上下限開關(guān)
、流量累積功能 ,各功能單元板為插裝結(jié)構(gòu),具有更換部件簡單、方便、定位準確的特點。
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