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智能流量传感器
阅读:171时间:2018-08-22 10:13:58

    智能流量传感器是一种能够对被测对象的某一信息具有感受、检出的功能;能学习、推理判断处理信号;并具有通信及管理功能的一类新型传感器。智能流量传感器具有自动校零、标定、补偿、采集数据等能力。

工作原理

   为保证制造业无故障检测及检测结果的可靠性,许多过程都需要液体或气体介质的流入和流出量保持一致。在自动化生产过程中,除了压力和温度,流量的测量也是非常重要的。根据对流量进行持续监控或限值监控的要求,流量传感器的输出信号可以选择为对应当前流速的模拟量或开关量。每一种应用对于流量传感器都有特殊的要求。

测量原理

   流体流经涡轮流量传感器壳体,由于叶轮的叶片与流向有一定的角度,流体的冲力使叶片具有转动力矩,克服摩擦力矩和流体阻力之后叶片旋转,在力矩平衡后转速稳定,在一定的条件下,转速与流速成正比,由于叶片有导磁性,它处于信号检测器(由永久磁钢和线圈组成)的磁场中,旋转的叶片切割磁力线,周期性的改变着线圈的磁通量,从而使线圈两端感应出电脉冲信号,此信号经过涡轮流量传感器中放大器的放大整形,形成有一定幅度的连续的矩形脉冲波,可远传至显示仪表,显示出流体的瞬时流量或总量。在一定的流量范围内,脉冲频率f与流经涡轮流量传感器的流体的瞬时流量Q成正比,
   流量方程为:   q=3600*(f/k)
   式中: f——脉冲频率[Hz]
   k——传感器的仪表系数[1/m3],由校验单给出。
   Q——流体的瞬时流量(工作状态下)[m3/h]
   3600——换算系数
   每台涡轮流量传感器的系数由制造厂填写在检定证书中,k值设入配套的显示涡轮流量传感器中,便可显示出瞬时流量和累积总量。

流量测量方法

   1.利用伯努利方程原理,通过测量流体的差压信号来反映流体流量的差压式测量法。差压式流量计包括孔板流量计、楔形流量计、文丘里管流量计、皮托管和转子流量计等。
   2.直接测量流体的流速,再通过与管径截面积的乘积计算流体流量的速度式流量测量法。这类流量计传感器应用范围广,比较普遍,主要有水表和涡轮流量计、电磁流量计和超声波流量计等。
   3.利用标准容积来连续测量流量的容积式测量法。容积式流量计传感器适于测量高粘度、低雷诺数的流体,比较典型的有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计和旋转活塞流量计等。
   4.以测量流体质量流量为目的的质量流量测量法。这种测量方法的典型有科里奥利力式和量热式等直接式质量流量计,还有使用密度计与流量计测得的体积流量相乘进而计算质量流量的间接式质量流量计。
   除以上测量方法外,还有适用于明渠的各种槽式流量计;适于两相流测量的相关法流量计以及激光法、核磁共振法流量计和多种示踪法、稀释法测流等

产品优势

   1.无截流部件,不存在堵塞现象,因而适用于测量有悬浮物、固体颗粒和纤维等两相流,另外由于清洗和灭菌消毒方便,故特别适用于食品和制药工业。
   2. 测量结果不受温度,压力,密度,导电率等介质物理特性和工况条件的影响,其输出信号与被测流体的体积流量成正比。
   3. 对强腐蚀性,强磨损性介质具有良好的适应性。
   4. 具有优异的量程比,在低流速或流量变化幅度较大的应用领域(如自来水行业)具有良好的适用性。
   5. 具有正/反双向流量测量功能。
   6.提供电磁流量传感器多段非线性修正和传感器零点修正以及自动校零功能。
   7. 采用无线遥控、红外遥控功能以及按键操作,非常方便。
   8. 具有全中文(英文)友好界面,操作简捷明了。
   9. 具有多级密码管理,多种极限报警参数设置功能。
   10.具备转换器本机自检功能。
   11.采用宽范围电源模式可供选择(DC:18V~36VAC:85V~265V)。
   12.采取一体及分离组合型设计,转换器和传感器双重系数设定,使转换器具有可替换性,模块化板卡设计,升级维护迅捷简便。
   13. 具备防雷电保护设计电路。高效抗干扰电路,适用各种恶劣环境。
   14. HART和485输出通讯可供选择。
   15. 采用整体焊接结构,密封性能良好。
   16. 结构简单可靠,无可运动部件,无压力损失,工作寿命长。

选用要点分析

   智能流量传感器中的口径选用要点分析,虽然智能流量传感器量程比较宽,但也要根据工艺实际状况选用口径尺寸。以蒸汽为例,目前很多工厂蒸汽管路尺寸普遍偏大,而蒸汽用量因不同时间、不同季节,差异非常大。因此如果按原管路选择智能流量传感器的口径,就会造成计量精度下降,甚至不能计量的后果。
   智能流量传感器的使用环境选用要点分析,从前面的分析可知,智能流量传感器从检测到量的累积,都是频率信号传输。因此,如果使用地点磁场强大,必将影响频率信号的传输质量,使用效果也不会理想。例如,我们在隔膜电解、离子膜电解厂房附近使用了三套智能流量传感器,尽管采取了很多抑制干扰的措施,效果也不理想。因此,在这种场合,应尽量避免使用这种计量方式。
   智能流量传感器中的探头分两种类型,即普通型和高温型。普通型可承受250℃以下高温,智能流量传感器的高温型可承受350℃以下高温。如果在高温场合选择了普通探头,使用一段时间后,探头瓷封部分就会裂缝,引线脱落。它们的区别有3个方面:瓷封材质、引线与探头连接方式(点焊、高温型;一般锡焊,普通型)和连杆长短(放大板涡街体之间的连杆,高温型连杆长;普通型连杆短)。因此,在产品验收时,一定要注意这三个方面是否与设计要求相符。
   配线方式
   1. 输出频率信号的三线制智能流量传感器配线设计
   输出频率信号的三线制智能流量传感器采用DC24V或DC12V电源供电,通过三芯屏蔽电缆线与显示智能流量传感器或计算机连接,屏蔽层应可靠地街道放大器可的基地螺丝上,屏蔽电线缆的选择应适合现场环境要求,屏蔽电缆线要与其它强功率电力线分离,不能平行走线。
   2. 输出标准4-20MA电流信号的两线制智能流量传感器配线设计
   输出标准4-20MA电流信号的两线制涡街流量转换器采用DC24V电源供电,通过两芯屏蔽电缆线与显示涡街流量传感器或点所及连接,屏蔽层应可靠地街道放大器可的基地螺丝上,屏蔽电线缆的选择应适合现场环境要求,屏蔽电缆线要与其它强功率电力线分离,不能平行走线。
   3. 带RS-485通讯接口功能的智能流量传感器的配线设计
   带RS-485通讯接口功能的智能流量传感器采用DC24V电源供电,与其它设备之间采用四线制传输方式
   [5]
   智能流量传感器常由于安装不当而无法正常工作,如:方向装反,流速分布不理想,引压管中出现二相,环境恶劣,缺少必要的附件等。
   管道的布局有些传感器(如浮子式)只能安装在垂直管道上;而有些为避免流体的重力只能装在水平管道上;而如果流体中含有固体颗粒,传感器又不宜安装在水平管道上。
   流向智能流量传感器中绝大多数不能反向安装。
   直管段长度除浮子、容积、科氏外,都要求传感器前后有较长的直管段,以节流装置及测点速的插入式传感器要求最高(达30~50D)。
   管径不少流量传感器管径范围较窄,限制了选用,可采用变径管弥补,但要注意变径后仍应处于传感器的正常工作范围,应避免流速过小,输出太弱;流速过高、强度受损的情况。
   维护空间应具有必要的装卸、维护空间。
   配件针对某一传感器,应考虑安装必要的配件,如流动调整器、过滤器、气体分离器、阻尼器等。
   流量传感器应避免安装在高温、振动、粉尘、腐蚀、潮湿、易爆易燃、有电磁干扰的环境中。

使用与维护注意事项

   1、智能流量传感器应按照铭牌上的标准流量范围、公称压力及流向标记安装使用。
   2、智能流量传感器应在流体温度为-20~+60℃、环境温度-20~+55℃环境相对湿度不大于95%的条件下工作。
   3、智能流量传感器的使用期在正常情况下,一般为半年至一年,视工作条件的恶劣程度而定。并应定期进行拆洗。如发现轴或轴承有严重磨损时,应进行更换并重新标定。产品合格证必须妥善保管,以防传感器的仪表常数等数据遗失。

故障排除

   1. 当智能流量传感器无信号输出或瞬时流量无显示时故障分析及排除方法如下:
   1)首先检查电源电压是否正确。
   2)如果电源电压正确,将灵敏度电位器及放大倍数电位器逆时针调到头。
   3)如果有信号输出,检查管道流量是否超出涡街的可测流量范围。
   4)如果流量在可测范围内,说明涡街传感流量传感器头灵敏度已偏低,需重新调整灵敏度。
   2. 当智能流量传感器的管道没有流量时有信号输出或瞬时流量显示时的故障分析及排除方法如下:
   1)首先检查并确认管道内确实没有流体流动或扰动以及管道振动强度是否过大。
   2)将灵敏度电位器顺时针调整直到没有信号输出或瞬时流量回零为止。在调整电位器时,应尽量缓慢一些,每调整5度角时,要停顿10秒钟以上, flow-meter.com.cn以便观察输出是否回零。
   3. 当电磁流量传感器的信号输出不稳定或瞬时流量不稳定时故障分析及排除方法如下:
   1)首先检查管道流量是否超出涡街的可测流量范围。
   2)如果流量在可测范围,检查前后直管段是否符合要求。如果不合格,需重新改装直管段。
   3)确认工艺流量是否为稳定流量。
   4)检查管道振动强度是否过大。如果过大,需加装减震节。

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