如何选择涡街流量计及其显示仪表
涡街流量计是70年代末、八十年代初发展起来的一种新型流量计,由于涡街流量计具有无法比拟的优越性.近年来在国内外得到迅速发展和应用。但纵观目前国内许多企业涡街流量计之应用情况.并非很理想。究其原因既有涡街流量计处于发展阶段,某些技术尚未解决,又有用户选型不当,缺乏了解及使用管理等问题.因为各种仪表都有自己的特点、也必然有其局限性。本文对涡街流量计及其显示仪表的选用作以介绍。
1、如何选择涡街流量计为了实现准确可靠的计量,设计远型时除要求了解测量对象(如管通道口径、流体介质组分、流体物性参数,流速范围、清洁程度等)以外,在选择使用涡街流量计时还应注意:传感器型式结构不同(差别主要产生旋涡和检测旋涡的方法不同)、各有其不同的特性。掌握了这些特点、并针对介质及其流动条件、测量要求等正确选用就会有一定把握。
(1)振动问题这是应力式涡街流量计一个严重缺陷,各国出售的近10种商用仪表,无论哪种型式,消除振动影响,提高信噪比都是共同问题。用两片压电元件作检测件,并合理设计了元件位置的传感器(如横河公司的yf!00型)可减少振动的影响.虽则在使用过程中由于质量中心位置不能确定,尚不能完全消除噪声影响,但比使用单片压电元件(国内有厂家仍生产此种产品)的抗振动噪声能力提高一个数量级。
(2)传感器耐温与绝缘阻抗、抗干扰能力之间的关系应力式传感器元件采用的是压电陶瓷.常温下绝缘阻抗一般为1omq一i00mq但若长期在300亡状态下工作,其绝缘阻抗会急剧下降(1mq甚至是10kq一100kq日本oval和横河公司水平为im伪,输出信号也变小.导致测量系统低频特性恶化,既要放大微弱信号,又要消除干扰.困难更大。
(3)压电元件压元件：
是关键部件,它还影响着传感器的其它性能指标,如灵敏度、工作温度、小流量检测能力等如横河yewflo涡街表采用l.nbo3,且用稳定的特殊玻璃封装.可适当提高温度上限,而普通的pzt压电陶瓷材料只能用于150℃以下的检测元件。此外还要注意,一般压电元件工作温度大约等于3/5居里温度;压电陶瓷片失效或介质温度接近元件的居里温度时.整机就会失效卜
1.2、电容式涡街流量计：
电容式涡街流量计除了具有涡街流量仪表的一般优点之外、还有许多优点.如可测量温度高达400℃,特别由于在探头中采用了差动开关电容检测等技术.使振动得到了有效补偿,故一般频率范围为1一500hz的振动以及高达19的振动加速度被抑制。在现场对压电应力式和电容式两种仪表作振动对比试验证明,后者信号非常清晰、信噪比高。但该流量计确欠缺的地方.如传感器空穴里必须充满油或空气,以支撑外金属极,热膨胀时相变限制了它的应用.外金属极必须薄才能达到灵敏的要求,但薄形金属不能承受热力和压力的冲击。另外,在空穴里充油的情况下,被损坏的膜可能导致油泄放到管道中去,这在某些场合是不允许的。
1.3、磁敏式涡街流量计：
磁敏式涡街流量计其***大优点是抗振性能好,耐腐蚀性较好.可以测量高温介质、一***高可达427℃,是测量蒸汽、较洁净烟气的理想仪表。但相比之下,灵敏度和侧量范围略逊于热敏式和压电式。当然,必要时可通过缩小管径来提高流速。表体圆环内振荡的圆形振片(不接触流体介质)在大多数场合无需进行维护保养,但在测腐蚀性介质或被测介质含沉淀物时,应定期清除阻碍振片自由运动的污物或更换(拆装较简便),可动振片对传感器疲劳寿命有一定程度的影响。此外、选用时还应注意仪表安装环境不应有强磁场干扰、如高压变电站、整流所或大直流电解槽等。因磁敏式仪表必须竖直向上安装,如受管路布置和安装空间的限制,则不能选用
1.4、热敏式涡街流量计：
热敏式涡街流量计的敏感部件是一个热敏电阻,每一个旋涡的产生就会造电阻上电压波动一次,即产生一个电脉冲。其特点是灵敏度高、测量范围大,在气体测量时(尤其是低密度气体测量)更显示出其独特优越性。但因热敏电阻一般用玻璃封装,较脆弱、易受流体中脏物和有害物质影响,易受颗粒物撞击而损坏、故耐腐蚀、耐脏污性差。热敏电阻的热滞后,对频响特性有影响,噪声较大。现场调试时,除应调整滤波使信号波形正常外,还要针对不同被测介质,对加热功率进行计算、调整。
1.5、超声波涡街流量计：
超声波涡街流量计,是鉴于力检测方式的涡街仪表难以取得良好的耐振性,而以灵敏度高、量程比宽、抗振性好为目的而研制开发的。可灵活选用发生体形状和尺寸。适宜测量一般气体和可燃气体。由于可在管外非接触测量,故对高静压、强腐蚀性流体的测量有满意效果,但测量气体、液体,仪表是不可通用的。此外管道内壁如有较多松软。
2、如何选择智能流量补偿积算仪：
智能流量显示仪表是用来与各种流量感t}配套使用，以实现流量积算和显示瞬时流t的功能。这种仪表采用单片微机、软件代替一部分fi}件功能，它能简化电路、增加功能、提高精度、降低售价和加快新一代产品的开发速度。但是由于国内研制、生产单位近百家，一些用户对单片机缺乏了解和应用经验，所以有的选择不当不能满足计量要求或使应用状态不佳。笔者认为，选型应从以下几方面综合考虑:
(1)看单片机型:单片机是智能仪表的核心,从芯片价格、字长、运算速度、编程灵活比、硬件配套等方面考虑,目前至少应选用采用mcs一51系列单片机8031的芯片.当然也有采用更如8098的。
(2)看输入信号处理:一般应有滤波、转换、限幅、选通、a/d转换、隔离等功能,而且若a/o位数为8位(分辨率为l/256),则整机较难达到0.5级精度二用v/f作a/d时,应注意’v/f精度取决于转换后的频率高低(采样时间一定);对于多路输入.还要看a/d板是否采用真差动输人方式。
(3)看是否具备直流电源输出:有些仪耕有、路或2路24v直流电源输出,这便于直接连接二线制变送器而省掉电源箱、配电器等环节,缩短测量链;同时,利用此电源,外接或内接电位器还可实现现场校验功能。
(4)看自诊断功能:智能仪表的检修较之常规仪表要复杂,因为计算机系统的工作状态不同于常规逻辑电路,且大多数仅表维修人员对计算机不熟悉,这在一定程度上使智能仪表推广受到影响。因此这不仅要求仪表可靠性要高.还要求仪表有较强的诊断功能。如程序出错自诊断和reset自动恢复,输人输出接口运行诊断等,以便快速查找出故障。
(5)看数据保护情况:这涉及到修改组态数据时加密问题和仪表掉电数据保护,上电自复位,恢电子·仪器仪表用户复问题,后备电池又有扣式理电池、5号干电池和可充电镍锅电池几种。另外要注意,有些仪表组态值存人扩展的ram(被保护)中,而累积值数据存入单片机内ram中,如采用ezprom作数据存贮器,则使用会更方便、可靠。
(6)看修正数模与适应性:智能仪表除用于特殊信号处理,如超声波信号脱落处理、明渠流量计量、电磁流量计量的正反向流、量程的自动切换之外,通用仪表的修正数模应能适合大多数流量计及常见介质的温度、压力校正以及液体的粘度修正、水蒸汽的干度校正和适于节流装置的孔径、流量系数、流束膨胀系数修正等。
(7)看显示内容:仪表除可显示温度、压力、流量等瞬态值与累积流量值外,有的显示功能更丰富,’如可显杀前向通道零点值、放大系数值、差压值、热量流量、实时时钟等。对于多通道仪表,通道号显示的字型大小、颜色、位置应适当,而且因不同通道量程不同,故还应有量程的倍率及其显示以及单位的显示与变换。
(8)看输入信号类型是否全面:如不仅可接收0一10ma、4~20ma、频率流量信号、还可直接接受温度、压力补偿用的电阻、毫伏和电流信号,并通过一定方法进行辨别而采用不同采样计算方法,使之适应能力强。
(9)看仪表自检定功能:自动(定时)校准零点和满度可以提高测量可靠性和准确度,但这一点国内大部分仪表未做到。有的是由人工按下自检键,机内产生标准信号,以检查各通道硬件与软件,并显示、打印出结果。
(10)看自组态与通用性:看硬件与软件的设计是否做到灵活,便于改写、扩充、组合和自组态,使其通用性强。如目前仍选用测量不同流体需更换eprom或输出不同制式电流需改变输出电路等,显然是不合时宜的。
(11)看数据再输出情况:即是否具有再输出电流以及数据通信功能,以便连接后续仪表或上位计算机,构成能源计量网络,或配接微型打印机,而不应将智能仪表作为显示“终端’。
(12)看操作、使用简易性:这包括仪表接线、复位、参数的计算、送人、检查、修改、显示内容的切换,累计值的读数与清零(是否可清零及方式***好可选)以及少量的盘面按键或采用小型键盘(多通道仪表)等。如有的仪表采用eprom拷贝参数方式作为掉电保护,给用户更改带来不便。
(13)看抗干扰能力:处于工业现场的智能仪表会受到通过电源或地线,或输入输出接口以及电磁场辐射等干扰。若仪表硬件设计和制作工艺不佳的话也会产生自身干扰源。有的仪表未采用数字滤波,对信号噪声抑制不够;同时,由于无输出保护,常由于一次元件失效引起输人变换部分的损坏;有的仪表电源设计过于简单,对电网中高频脉冲干扰无抑制能力,程序跑飞后又无自恢复功能。因此,现场抗干扰能力是选型不容忽视的问题,有条件的话建议由制造厂家陈述其抗干扰设计及其实际能力,并在现场试用一段时间。
此外,选用时还要注意可否盘装及其开孔尺寸、制造厂家质量保证体系与服务信誉、产品价格、技术资料与备件提供情况等。总之,用户应根据自身需求,综合考虑、查询以上问题,慎重选用抗干扰能力强,自诊断功能丰富,通用性好、可靠.操作使用简便,价格适宜,可自组态(或编程)的智能流量仪表。