金屬管浮子流量計(jì)生產(chǎn)廠家教你如何正確選型要點(diǎn)

0 引言
浮子流量計(jì)安裝方便、堅(jiān)固可靠、耐高溫高壓，廣泛應(yīng)用于液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)流量的測(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)，特別適合于精細(xì)化工、化肥、石化、乙烯、冶金、造紙等行業(yè)的高溫高壓、易燃易爆、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的測(cè)量過(guò)程。
傳統(tǒng)的機(jī)械式金屬管浮子流量計(jì)，由于其局限性，無(wú)法進(jìn)行流量的精確計(jì)量。即便是改進(jìn)型的機(jī)械式金屬管浮子流量計(jì)，用凸輪板和轉(zhuǎn)角變送器進(jìn)行修正，雖能提高精度，但凸輪板的加工需要考慮不同測(cè)量介質(zhì)及工況條件，且機(jī)加工的復(fù)雜度很高，流量計(jì)量的精度仍受到加工精度的限制。因此，設(shè)計(jì)了一種可以通過(guò)微處理器靈活配置參數(shù)、適應(yīng)不同測(cè)量介質(zhì)和工況條件的通用型智能金屬管浮子流量計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。通過(guò)自行設(shè)計(jì)的角位移傳感器將浮子位置的變化轉(zhuǎn)換為反映角度變化的電信號(hào)，利用程序預(yù)設(shè)的數(shù)字模型進(jìn)行流量計(jì)算，克服了凸輪式機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行流量計(jì)算固有的弊端。
1 通用型智能金屬浮子流量計(jì)設(shè)計(jì)
本文開(kāi)發(fā)了一種人機(jī)界面友好，具有流量自動(dòng)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(jì)。
1.1 配置參數(shù)設(shè)計(jì)
為提高計(jì)算精度，靈活進(jìn)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(lèi)。
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(cè)量介質(zhì)種類(lèi)、測(cè)量范圍以及本機(jī)儀表系數(shù)，由配置軟件在出廠標(biāo)定時(shí)設(shè)置。該軟件運(yùn)行于Windows平臺(tái)，將浮子標(biāo)定過(guò)程與內(nèi)部參數(shù)配置融合為一體，其工作過(guò)程如下：
（1）設(shè)定編號(hào)、口徑、標(biāo)定點(diǎn)數(shù)、浮子密度和測(cè)量介質(zhì)，為方便使用，可選是否正反行程標(biāo)定；
（2）選擇測(cè)量范圍；
（3）開(kāi)始實(shí)際標(biāo)定，產(chǎn)生角位移傳感器輸出電壓與標(biāo)定點(diǎn)流量的對(duì)應(yīng)列表；
（4）自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，計(jì)算本機(jī)儀表系數(shù)，并將內(nèi)部參數(shù)寫(xiě)入浮子流量計(jì)。
計(jì)算機(jī)與智能金屬管浮子流量計(jì)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(jiǎn)化通訊協(xié)議，其幀格式為：
其中，方向標(biāo)志表示數(shù)據(jù)的傳送方向。“>”為下行標(biāo)志（0x3E），表示數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)發(fā)送到智能浮子流量計(jì)；“<”為上行標(biāo)志（0x3C），表示數(shù)據(jù)由智能浮子流量計(jì)發(fā)送到計(jì)算機(jī)。
根據(jù)功能的不同，設(shè)計(jì)8種通訊幀，其中下行幀5種，分別為電壓采集幀、寫(xiě)配置參數(shù)幀、讀配置參數(shù)幀、寫(xiě)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)幀和讀產(chǎn)品標(biāo)識(shí)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(biāo)識(shí)上傳幀。下行幀包括命令標(biāo)志，上行幀省略命令標(biāo)志。
1.1.2 外部參數(shù)設(shè)置
外部參數(shù)包括被測(cè)介質(zhì)密度、顯示精度、顯示單位和滿(mǎn)量程流量，當(dāng)測(cè)量介質(zhì)為氣體時(shí)，還需設(shè)置工況溫度和工況壓力。外部參數(shù)可由用戶(hù)在使用過(guò)程中通過(guò)3個(gè)按鍵（功能鍵<F>、累加鍵<>和移動(dòng)鍵<>）設(shè)置，因此，當(dāng)管道中的測(cè)量介質(zhì)和工況條件發(fā)生變化時(shí)，用戶(hù)通過(guò)改變其參數(shù)即可保證測(cè)量的精度，且顯示和輸出與當(dāng)前的實(shí)際流量相對(duì)應(yīng)。
通過(guò)內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)配合使用，實(shí)現(xiàn)了該儀表生產(chǎn)過(guò)程與使用過(guò)程的通用性。
1.2 硬件設(shè)計(jì)
硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，浮子的位置變化通過(guò)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(hào)，微處理器通過(guò)內(nèi)部集成的A/D轉(zhuǎn)換器將該信號(hào)變?yōu)閿?shù)字量進(jìn)行流量計(jì)算并累計(jì)，將計(jì)算結(jié)果送液晶顯示器顯示，并通過(guò)控制PWM輸出，將當(dāng)前瞬時(shí)流量以4~20mA二線制方式遠(yuǎn)傳；鍵盤(pán)用于外部參數(shù)設(shè)置；數(shù)字通訊接口與計(jì)算機(jī)連接進(jìn)行內(nèi)部參數(shù)設(shè)置。
1.2.1 電容角位移傳感器設(shè)計(jì)
 

根據(jù)浮子行程和擺桿長(zhǎng)度，可確定最大轉(zhuǎn)角為3O゜，因此設(shè)計(jì)了如圖3所示的電容敏感元件，其測(cè)量角位移范圍O~45゜[2]，為了減少電場(chǎng)邊緣效應(yīng)影響，實(shí)際使用中，電容敏感元件控制在5~35゜變化范圍。