FC3000型智能流量積算儀

1、第7章 典型流量顯示儀表的功能與校驗流量測量（傳感）部分所得到的流量信號及其積算總量需在顯示機構上顯示出來，這些顯示機構或與測量部分合為一體，或與流量測量部分（即流量傳感器或變送器，亦稱一次儀表）相分離，組成獨立單元稱為顯示儀表（習慣上稱之為二次儀表）。近十余年流量顯示儀表逐漸增加了各種計算功能，如開平方運算、積分運算、工程運算等。自微處理器進入儀表后，流量信號處理技術發(fā)生了革命性變化。結構組成也從原需要十幾臺單元組合儀表才能實現(xiàn)的計算功能，在一臺可編程的流量計算顯示儀中得到完成，顯示則更簡化為幾個數(shù)碼管。人們稱這類儀表為流量計算機（fiow computer）或流量演算器（flow calc

2、ulator），實際上它是一種以完成流量信息處理為主要任務的專用計算機，本書所述流量顯示儀表主要是指有這種帶有微處理器或單片機的流量信號處理和顯示裝置。由于在流量測量中所起的作用不同，流量顯示儀表所具有的功能也不同，按照用途的差異，就具有不同的名稱，如智能流量積算儀、流量演算器、智能熱量表、流量批量控制器等。國內(nèi)儀表廠商也有多種流量顯示儀表產(chǎn)品供應市場，例如上海調節(jié)器廠的SXS-3111流量積算儀，上海電力學院儀器儀表廠的SDC-AI型流量積算儀、LRB型熱量流量積算儀，大華儀表廠的XMW型流量積算儀等。這些產(chǎn)品大同小異，但各有特色，都占有一定的市場份額，但因缺乏詳細資料，就不詳細介紹。本章僅

3、以上海寶科自動化儀表研究所的幾個典型產(chǎn)品為例，對其硬件和軟件結構，功能和校驗做較詳細的介紹。7.1分類流量顯示儀表可按下述原則分類。7.1.1 按所處理的流量信號種類分7.1.1.1 模擬輸入型 常與差壓式流量計、電磁流量計、模擬輸出渦街流量變送器等配用。如DDZ-，電動單元組合儀表中的比例積算器、開方積算器等。模擬流量信號常見的有010mA、420mA和15V等。7.1.1.2 脈沖輸入型 該類儀表通常由專門生產(chǎn)渦輪流量計等脈沖輸出型流量傳感器制造廠配套生產(chǎn)，型號眾多。脈沖信號經(jīng)整形，一路除以流量系數(shù)和倍率，送電磁機械計數(shù)器顯示累積流量，另一路送積分電路轉換成瞬時流量模擬信號，放大后用作模擬

4、輸出和面板顯示。這種顯示儀表的累積流量精確度可做得很高，誤差僅為±1個脈沖，但瞬時流量信號輸出和顯示，難以高于0.5級。采用計算機技術后，精確度可明顯提高，瞬時流量顯示精確度一般可達0.1級0.3級。7.1.1.3 模擬脈沖兼容輸入型 以微處理器或單片機為基礎的流量顯示儀表，多數(shù)設計成本類型，因為單片機具有強大的計算功能，設計成兼容型比設計成只會處理一種信號的儀表，所增加的成本微不足道，而具有良好的通用性。7.1.2 按接受流量信號的能力分7.1.2.1 單路流量演算器 只能接受并處理一路流量信號。目前在生產(chǎn)和使用的流量顯示儀表，絕大多數(shù)為該類型。7.1.2.2 多路型 能接受并處理

5、二路或二路以上的流量信號。選用此類演算器，費用可降低些，但操作、使用和維修不如單路型儀表方便。7.1.3 按流體種類分7.1.3.1 液體流量顯示儀表 此類儀表常常與橢圓齒輪流量計、腰輪流量計等配合使用，有的還引入流體密度、溫度補償（如開封儀表廠石油制品用XLM-663型），有的還具有定量控制功能，應用于定量裝桶、定量發(fā)料（如上海光華儀表廠的XSK-40型）。7.1.3.2 氣體流量顯示儀表 此類儀表一般均帶流體溫度、壓力補償，并在表內(nèi)裝有按理想氣體定律進行補償?shù)臄?shù)學模型。7.1.3.3 蒸汽流量顯示儀表 此類儀表型號很多，有些適用于過熱蒸汽，帶溫度壓力補償，有些適用于飽和蒸汽，按壓力或溫度進

6、行補償。從溫度壓力求取蒸汽密度的方法有用曲線擬合法，也有用查表法，以查表法較準確。7.1.3.4 固體流量顯示儀 此類儀表專門與固體流量傳感器配套，完成固體流量測量、積算和顯示。7.1.3.5 通用型流量顯示儀表 此類儀表一般均以微處理器為基礎，功能較強，可與大多數(shù)流量變送器、傳感器配套，實現(xiàn)多種流體的流量演算、積算和顯示。通用型將是流量顯示儀表的發(fā)展方向。7.1.4 按帶補償情況分7.1.4.1 不帶補償型 此類儀表一般只有1個信號輸入通道。7.1.4.2 帶補償型 此類儀表至少有2個信號輸入通道。用于補償?shù)妮斎胄盘柍Ｒ姷挠辛黧w溫度、流體壓力、流體密度等。在造紙廠也有將紙漿濃度引入演算器，進

7、行紙漿質量流量計量。流量與這些自變量之間的關系，則取決于流體物性和流量測量原理。7.1.5 按可編程能力分7.1.5.1 不可編程型 所有模擬式流量顯示儀都屬不可編程型，此類儀表往往利用改變電阻阻值的方法獲得所需的積算速率。有些以微處理器為基礎的演算器，做成固定編程型，利用編碼開關來設置流量系數(shù)和積算速率等，還屬不可編程型，但操作要比模擬式方便一些。7.1.5.2 可編程型 一般以微處理器或單片機為基礎，編程的目的有通道組態(tài)，功能選用，流量系數(shù)及測量范圍的設置，補償公式的選用，各種系數(shù)、常數(shù)的設置等等。7.1.6 按累積值顯示方式分7.1.6.1 機械計數(shù)器顯示 氣動積算儀等使用這種方法。7.

8、1.6.2 電磁機械計數(shù)器顯示 早期的電動積算儀，多使用這種方法。機械計數(shù)器、電磁機械計數(shù)器的局限性是可觀察距離短和末位齒輪容易磨損；電磁機械計數(shù)器還存在噪聲較大的問題。它們的優(yōu)點是簡單和數(shù)據(jù)不會丟失。7.1.6.3 電子數(shù)碼顯示 常用的有LED和LCD，在電子數(shù)碼顯示中全不存在電磁機械計數(shù)器顯示的局限性，但必須與數(shù)字電路匹配。7.1.7 按動力種類分7.1.7.1 氣動式 以0.14MPa壓縮空氣為動力。7.1.7.2 電動式 以24V，d.c.或220V，a.c.為動力。7.1.8 按表體結構分7.1.8.1 盤裝式 適合安裝在儀表盤上，面板尺寸常有160mm×160mm、80m

9、m×160mm、160mm×80mm、80mm×80mm、144mm×72mm等。7.1.8.2 臺式 適合安放在操作臺上，外形尺寸種類更多。7.1.8.3 墻掛式 適合安裝在墻壁上、儀表箱中等無儀表盤的場所。7.1.9 按控制能力分7.1.9.1 指示積算型 不具有任何控制能力7.1.9.2 帶連續(xù)控制輸出型 帶連續(xù)控制輸出功能，以實現(xiàn)流量定值調節(jié)。7.1.9.3 批量控制輸出型 具有批量控制輸出功能。不同類型的流量顯示儀表，所具有的功能也不同，在設計選型時，應從所需解決的問題出發(fā)，選擇合適的二次儀表。我國實行改革開放政策以來，國外的流量顯示儀表也紛紛

10、進入中國市場，例如橫河公司的STLD*E型、YFCT型流量計算機，E+H公司的DXF351型流量計算機，Bailey-FischerPorter公司的52BT1000型流量累積表，Spirax-sarco公司的M200G型流量計算機，GEORGE FISCHER公司的9010型流量控制器。FOXBORO公司的75LBA型液體批量積算儀和75MCA型的質量積算儀等。7.2 智能流量積算儀7.2.1 用途與特點智能流量積算儀能對來自流量傳感器、變送器的脈沖信號或模擬信號進行處理，得到瞬時流量值和累積流量值，然后顯示。而且具有流量再發(fā)送功能和通信功能。7.2.2 硬件結構圖7.1所示為FC 3000

11、型智能流量積算儀，它由單片機、操作鍵、顯示器、通信接口和過程通道組成。過程通道包括模擬流量信號輸入通道，脈沖流量信號輸入通道以及流量再發(fā)送信號輸出通道。為了節(jié)省配電器，模擬信號和脈沖信號輸入通道都帶有外供直流穩(wěn)壓電源，每路電源均帶短路保護，以免操作不慎將電源短路時，引起儀表損壞。模擬流量信號脈沖流量信號流量信號再發(fā)送電流輸出八位數(shù)碼管顯示通信接口狀態(tài)顯示及報警微型打印機D/A單片機A/D光隔操作鍵光隔光隔圖 7.1 FC 3000型儀表硬件結構框圖7.2.3 信息流程圖7.2所示的是FC 3000型儀表實現(xiàn)其主要功能的信息傳送關系流程圖。其中多處涉及到信號切換和選擇則由軟件實現(xiàn)。這一方法比編碼

12、開關、選擇開關等硬件實現(xiàn)方法可靠性更高和成本低。7.2.4 主要功能7.2.4.1 瞬時流量和累積流量計算與顯示功能（1）輸入為差壓信號時 （7.1）式中 q 瞬時流量； qmax 流量測量上限；Ai 經(jīng)無量綱處理后的差壓信號。流量再發(fā)送模擬輸出面板模擬顯示器面板主數(shù)據(jù)面板主數(shù)據(jù)模擬流量輸入信號Ai頻率流量輸入信號fiAi%010mA 輸入變換0.75% 以下信號切除開平方運算420mA 輸入變換數(shù)字濾波420mA 輸出變換010mA 輸出變換KT1RitqmaxFS1SumFlowFlow%ktRi圖 7.2 FC 3000型儀表信息流程圖 Sum 總量顯示器； FLOW （數(shù)字）流量顯示器

13、； FLOW% 模擬流量顯示器； FS 流量再發(fā)送滿度值 （2）流量與輸入信號呈線性關系 （7.2）（3）輸入為脈沖信號 （7.3）式中 f 脈沖輸入信號頻率，Hz； Ri 瞬時流量單位時間換算系數(shù)； Kt 脈沖輸出流量計流量系數(shù)（當q為體積流量時，Kt為單位體積對應的脈沖數(shù)；當q為質量流量時，Kt為單位質量對應的脈沖數(shù)）。（4）累積流量與瞬時流量之間的關系t0 （7.4） 式中 Q 累積流量值； t 采樣周期； KT 積算倍率。7.2.4.2 開平方運算功能該儀表能對流量輸入信號進行開平方運算。開平方是數(shù)字量運算，采用多倍字長的浮點運算，可以認為是無誤差運算。7.2.4.3 小信號切除功能模

14、擬信號在轉換和處理過程中，難免存在零點漂移，雖然流體已無流動但流量計仍有讀數(shù)，導致緩慢地積算。為杜絕這一現(xiàn)象，流量顯示儀表中一般均有小信號切除功能。從圖7.2可看出，該儀表的小信號切除可在菜單中選擇：不切除；使用儀表制造廠規(guī)定的切除點。其中儀表制造廠規(guī)定的切除點為輸入信號的0.75%，如圖7.3所示。由于小信號切除是在模擬流量輸入信號經(jīng)無量綱處理和A/D轉換后進行的，因此該項操作也屬數(shù)字量運算?？勺龅綔蚀_無誤。7.2.4.4 斷電保護功能斷電保護功能是可編程流量顯示儀表的一項必不可少的功能，是在主電源中斷時，保護q(%)100q(%)1008.66Ai(%)Ai(%)0.750.7500.75

15、0100100（b）（a）圖 7.3 小信號切除點儀表的設定數(shù)據(jù)和累積值，使之不丟失和不被修改。斷電保護時間是這種功能的主要指標。用電池實現(xiàn)斷電保護的傳統(tǒng)方法，保護時間一般只能達到幾天至幾個月。利用電可擦不揮發(fā)存儲器（EEPROM）技術實現(xiàn)保護，保護時間可達10年以上，F(xiàn)C 3000型采用后一種方法。7.2.4.5 定時抄表功能定時抄表功能是按操作員預先設定的抄表時刻自動讀取流量累積值，并存放在儀表內(nèi)的一個單元中。當抄表人員按一下抄表鍵后，儀表即顯示抄表符號和該單元中的數(shù)據(jù)。該單元中的累積值一直保持到次日“抄表時間”才被刷新。如果整個網(wǎng)絡所有流量顯示表設置同一抄表時間，那么，抄表人員巡回路線和

16、時間的差異就不影響抄錄結果，因此有利于分表和總表的平衡計算。7.2.4.6 實時時鐘000011111：A / D 轉換異常1：數(shù)據(jù)存儲器EEPROM異常1：數(shù)據(jù)設定范圍溢出1：流量測量數(shù)據(jù)超范圍表7.1 故障代碼及意義老式可編程儀表，其時鐘是以表內(nèi)的晶振為基礎的，不僅誤差較大，而且依賴外部電源，當主電源中斷時，時鐘停走，所以需經(jīng)常對時鐘。新型的時鐘是以自帶鋰電池的專用芯片為核心的實時時鐘（realtime clock），走時誤差很小，儀表的主電源中斷后，依靠其自帶鋰電池可繼續(xù)走10年。所以減少了麻煩。7.2.4.7 自診斷功能可編程儀表的一個重要優(yōu)越性是其自診斷功能，儀表按照預先設計的程序定

17、時對有關硬件和有關數(shù)據(jù)進行檢查和診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況后，面板上的報警燈點亮，并在一定的條目中用代碼或助記符或短語顯示故障類型或故障發(fā)生在何處。表7.1所列為FC 3000型儀表的故障代碼。但若CPU發(fā)生故障，表7.1所列的診斷無法進行，這時面板上的“CPU故障”燈點亮，通知有關人員進行處理。7.2.4.8 密碼設置功能密碼設置功能是可編程儀表防止未被授權的人員修改關鍵數(shù)據(jù)的重要手段。本章所介紹的幾種流量顯示儀表的初始密碼均為“000000”，如果想對儀表中先前設置的關鍵數(shù)據(jù)作修改，須將規(guī)定的條目調出來，然后鍵入密碼“000000”并得到CPU認可，然后數(shù)據(jù)修改才能實現(xiàn)。如果想換上自己的密碼，可按

18、下面的步驟：a.先用初始密碼將鎖打開；b.將密碼輸入條目調出來，輸入自己新的密碼；c.按回車鍵后并按規(guī)定操作退出數(shù)據(jù)修改狀態(tài)，密碼即更換成功。密碼一經(jīng)更換，操作者即應記住自己設定的密碼，如果經(jīng)過努力還是回憶不起，可以同供應商聯(lián)系，由他們提供一個“萬能密碼”，將鎖打開，但是鎖打開之后還是需要設定一個自己的密碼，否則經(jīng)常使用“萬能密碼”，次數(shù)一多，天機被泄露，儀表就不會再有密碼了。7.2.4.9 面板清零有效性選擇功能早年模擬式流量積算儀，面板上都設置有累積值清零機構，操作很方便，但同時也給數(shù)據(jù)安全帶來問題。所以儀表設計者在用于清零的按鍵上開了一個小孔，可以插入一把小鎖，這樣保證數(shù)據(jù)安全。在可編程

19、流量顯示儀表中，為了確保累積流量數(shù)據(jù)安全，設計有“面板清零有效性”選擇功能，在儀表組態(tài)時如果選擇“面板清零有效”，則按下復位按鈕，累積值即被清除。如果選擇“面板清零無效”，則需打入密碼并被確認后，累積值才會被清除并復零。這一功能在儀表校驗時也能給儀表人員帶來方便。因為在對流量累積值進行校驗時，人們習慣累積值從零開始，這樣，就需要頻繁進行清零操作。于是選擇“面板清零有效”，儀表校驗完畢交付使用前，要回到“面板清零無效”，以確保投入使用后的數(shù)據(jù)安全。7.2.4.10 積算速率設置功能流量顯示儀表中的積算速率設置功能是為了獲得合適的積算速率。如果速率太高，則累積流量顯示器很快被積滿復零，而若速率太低

20、，讀得的累積值分辨力太低影響數(shù)據(jù)的應用，所以都給使用帶來不便。在可編程流量顯示儀表中，可通過面板按鍵的操作，并與窗口顯示相配合，便捷而準確地設置滿量程積算速率。01測量仿真流量信號處理表內(nèi)信號發(fā)生器Aifi01測量仿真積算速率一般引入10的n次冪的倍率概念，在同一個區(qū)域內(nèi)測量同一種流體的各臺流量表，往往取相同的倍率。例如，全廠蒸汽流量計取n = -1，則倍率為×0.1t，抄表員在抄得累積流量的讀數(shù)后，乘以0.1t，即為累積流量，這樣，不會因各臺表倍率各異帶來麻煩和差錯。7.2.4.11 仿真功能圖 7.4 流量信號仿真方框圖流量顯示儀表中的仿真功能其實只是仿真（Simulation）

21、方法在流量二次表中的一種應用，它是在儀表的單片機按菜單中設定的流量仿真值發(fā)生一個代表流量的頻率值或經(jīng)無量綱化的模擬信號（0 100%），然后取代流量輸入信號，對流量顯示儀表進行校驗，其方框圖如圖7.4所示。仿真功能的用途是故障查找。當儀表流量示值異常時，若想判斷原因存在于二次表還是流量輸入信號，這時可將軟開關從“0”位置切換到“1”位置，于是“流量信號處理”部分與外部輸入的流量信號斷開，而接受“表內(nèi)信號發(fā)生器”送出的信號。這時如果顯示準確無誤，則表明二次表數(shù)字運算部分正常，如果顯示不正常，則表明二次表有問題。仿真檢查結束后，還需將軟開關切回到“測量”位置。7.2.4.12 遠程通信功能可編程流

22、量顯示儀表的遠程通信功能可用于同上位機通信，也可用于兩臺可編程儀表之間的通信。通信標準常用RS-232C或RS-485，RS-232C的通信距離只能達到幾十米，但可與計算機直接連接，適用于通信距離較短的場合；而RS-485的通信距離可達2km，通信速率有1200、2400、4800和9600波特率幾檔可選。較低的波特率適用于通信速率要求不高的系統(tǒng)中，這時可以在不增裝中繼器的情況下，通信距離延長到數(shù)km。7.2.6 國內(nèi)外流量指示積算儀概況7.2.6.1 處理流量信號能力的差異生產(chǎn)流量顯示儀表的廠家國內(nèi)有很多，在中國市場銷售的外國同類產(chǎn)品也有不少品種，有的制造商能供應只具備指示積算功能的產(chǎn)品，如

23、橫河公司的STLD101*E型流量積算儀，F(xiàn)OXBORO公司的75RTA型流量積算儀等，有的制造商只有帶溫度、壓力輸入通道的流量顯示儀表，但在不使用其溫度、壓力輸入通道的情況下，也能用于簡單的流量指示積算。有的廠家將處理模擬流量輸入信號和脈沖流量輸入信號的儀表分別制成兩個產(chǎn)品。有的廠家通過8選1模擬開關使一臺儀表具有處理8路流量輸入信號的能力。7.2.6.2 總量顯示位數(shù)的差異流量顯示儀表的數(shù)碼顯示器件常用的有LED和LCD，其中LCD顯示的位數(shù)一般多達十進制8位以上，而LED顯示一般為68位，在顯示總量時，有些用戶希望位數(shù)更長一些，于是有的制造商設計了分段顯示的方法，即總長12位（或16位）

24、的十進制總量顯示，面板上經(jīng)常顯示的是其低6位（或8位）按一下特殊定義的讀數(shù)鍵即顯示其高6位（或8位），同時給出高位段的標志，這樣，若干年也不會積滿復零，從而彌補了位數(shù)欠長的缺陷。7.2.6.3 精確度等級的差異國外產(chǎn)流量顯示儀表的精確度一般都定得較高，而國產(chǎn)流量顯示儀表以0.5級和0.2級居多。這主要同所選用的A/D轉換器的精度有關，儀表中用的A/D轉換器一般為雙積分型，轉換速度較慢，但穩(wěn)定性好，跳碼小，抗干擾能力強。高精度A/D轉換器的分辨力高，精度也高，但價格相應較貴，而精度較低的8位A/D轉換器，由于價格低，所以在0.5級精確度的產(chǎn)品中也有采用。國產(chǎn)的處理脈沖流量輸入信號的流量顯示儀表，

25、總量測量精確度一般都定得較高，而瞬時流量精確度卻差異較大，精確度有的定為±0.1R，有的卻定為±0.5R甚至±1R，經(jīng)分析主要是因瞬時流量求取方法不相同，前者是采用計算機方法，即在輸入信號頻率較高時由單片機測定輸入信號的平均頻率，而在頻率較低時，由單片機測定脈沖平均周期，然后與流量系數(shù)一起計算瞬時流量。而后者是以RC積分技術為基礎，即將輸入脈沖整形后送RC積分電路，得到與頻率成正比的電壓信號，經(jīng)平滑處理后送A/D轉換器，得到數(shù)字量，然后顯示。由于轉換環(huán)節(jié)多和f/v轉換方法本身的缺陷，測量精確度難以提高。7.2.6.3 通信標準的差異國產(chǎn)流量顯示儀表通信口一般為RS

26、232或RS485現(xiàn)場總線標準，但國外早期產(chǎn)品有一些為RS422等其他標準，近期推出的產(chǎn)品基本上也已統(tǒng)一為RS232或RS485標準。有的還可提供FF現(xiàn)場總線等接口。7.2.6.4 電磁兼容性等指標的差異有些國外制造商在產(chǎn)品的電磁兼容等環(huán)境適應性方面也做了很多工作。例如FOXBORO公司的75系列流量顯示儀表，其射頻電磁場輻射抗擾度指標定為3v/m 271000MHz。而其塵密水密性指標定為IP65。這兩項試驗，國產(chǎn)流量顯示儀表基本上沒有開展。7.8 流量演算器的檢查與校驗7.8.1 概述計算機等新技術進入流量二次表后，使儀表的準確度大幅度提高，功能大大增強。同時也使儀表的內(nèi)部變得更加復雜，使

27、儀表人員一片茫然。其實儀表的硬件和軟件趨于復雜，同儀表使用者關系并不密切，儀表工程師和儀表維修人員不一定要搞清楚儀表硬件的來龍去脈和控制儀表運行的固化在EPROM內(nèi)的具體程序，但是需要熟悉儀表外部特性，掌握其輸出與各輸入變量之間的關系，了解儀表各項功能。本章所討論的檢查與校驗就是對儀表的功能進行檢查，對儀表的輸出同各變量之間的數(shù)量關系及邏輯關系進行校驗。對于通用性很強的流量二次表，熟練地掌握其外部特性也要有很好的耐心。因為其型號眾多，又可以同多種流量傳感器、變送器配合完成多種流體的流量測量。但是對于我們具體的儀表使用者不一定各種型號流量二次表、各種流體都用得著。省力的方法是先學習與自己關系密切

28、的那一部分。本章僅以多種型號中的流量演算器為例，又由于流體的種類眾多，也僅以最常見的幾種流體為例進行討論。目的是介紹一種分析與研究的方法，更多尚未討論到的內(nèi)容，請讀者自己分析。7.8.2 流量演算器面板顯示數(shù)據(jù)之間的關系流量測量方法的多樣性和影響流量測量精確度的多種因素，使得流量演算器較復雜，因為流量演算器能對影響測量精確度的多種因素進行補償，如流體的溫度壓力補償；氣體壓縮系數(shù)補償，濕度補償；對流量傳感器流量系數(shù)的非線性進行補償；對差壓式流量計中的可膨脹性系數(shù)進行補償；還能對濕氣體的干部分進行計算，對天然氣的有關變量進行計算等。多種多樣的流量測量方法，不同類型的流體和流量傳感器、變送器，其輸入

29、輸出表達式也不相同。流量演算器面板能夠顯示的主數(shù)據(jù)和副數(shù)據(jù)，不僅包括幾個輸入的自變量和最終運算結果，而且有主要的運算中間結果，在調試和維修時，如果懷疑最終運算結果不正常，則可逐一檢查各有關中間結果和自變量。然后結合自己的經(jīng)驗對照相應的關系式進行分析和判斷，查找問題所在。下面所列舉的關系式中，流量測量方法以差壓流量計和渦街流量計（模擬輸出和脈沖輸出）為例，而流體則以過熱蒸汽和空氣為例。方框中數(shù)字為副數(shù)據(jù)窗口編號。符號定義見7.8.2.7。在對流量演算器進行檢查和校驗中，這些關系式是很有用的，尤其是在流量顯示數(shù)據(jù)不正?；驊岩善洳徽r，可從關系式中各因式所對應的數(shù)據(jù)窗口讀出各中間結果，并對這些結果

30、進行分析，進而找出癥結所在。7.8.2.1 差壓式流量計總關系式第一通道輸入信號1508090603 （7.39）7.8.2.2 模擬輸出的渦街流量計總關系式 （7.40）06第一通道輸入信號1508037.8.2.3 脈沖輸出的渦街流量計總關系式 輸入頻率06081603 （7.41）7.8.2.4 密度修正系數(shù)關系式流體密度修正系數(shù)。（1）蒸汽流量 差壓式流量計：370638 （7.42） 06 37 38kf /d 渦街流量計（模擬輸入）：（7.43） kf 渦街流量計（頻率輸入）： 06 37（7.44） （2）一般氣體 06 04 41 26 30 05 42 差壓式流量計 ：（7.

31、45） 30 05 42 06 04 41 26 渦街流量計（模擬輸入）：（7.46） （7.46） （7.46） 43 05 31 渦街流量計（頻率輸入）：（7.47） 06 27 41 04（3）一般濕氣體干部分 差壓式流量計： 42 30 05 （7.48） 06 26 33 04 41 旋渦流量計（模擬輸入）： 30 42 05 （7.49） 41 04 33 26 06 旋渦流量計（頻率輸入）： 42 30 05 （7.50） 41 04 27 06（4）液體 差壓式流量計： 49 48 30 04 06 （7.51） 渦街流量計（模擬輸入）： 49 48 30 04 06（7.52

32、） 渦街流量計（頻率輸入）：（7.53） 49 48 31 04 06 7.8.2.5 k是如何求得的08演算器菜單中的第55條至第74條存放著一幅k= f ( qi )的折線，演算器定時用查表和線性內(nèi)插相結合的方法從qi求取k，并用迭代方法保證精度，計算得到當前k值。存放在把柄 中。7.8.2.6 k是如何求得的根據(jù)ISO 5167規(guī)定，在差壓式流量計中，三種取壓方式的可膨脹性系數(shù)均可采用下式計算。（7.54）3635 0503其中 （7.55）2215則2215030934350536（7.56） 式（7.45）（7.56）中Pf、Pd均應換算成絕對壓力再進行計算。7.8.2.7 符號定義

33、式（7.39）（7.56）中所用符號定義如下：q 瞬時流量（面板主數(shù)據(jù)），單位由設計決定；qf 未經(jīng)補償流量，單位由設計決定；k 補償系數(shù)（意義見文中說明）；k 可膨脹性系數(shù)補償系數(shù)；k 流量系數(shù)非線性補償系數(shù)；qma x 滿量程流量，單位由設計決定；Ai 測定流量模擬輸入信號，0100%；f 測定流量頻率輸入信號，P/s；Kt 頻率式流量計流量系數(shù)，P/L或P/m；RI 瞬時流量單位時間校正系數(shù)；f 使用狀態(tài)流體密度，kg/m3；d 設計狀態(tài)流體密度，kg/m3；n 標準狀態(tài)流體密度，kg/m3；Pf 使用狀態(tài)流體壓力，MPa（絕對值）；Pd 設計狀態(tài)流體壓力，MPa（絕對值）；Pn 標準狀

34、態(tài)流體壓力，MPa（絕對值）；tf 使用狀態(tài)流體溫度，；td 設計狀態(tài)流體溫度，；tn 標準狀態(tài)流體溫度，；Tf 使用狀態(tài)熱力學溫度，K；Td 設計狀態(tài)熱力學溫度，K；Tn 標準狀態(tài)熱力學溫度，K；Zf 使用狀態(tài)氣體壓縮系數(shù)；Zd 設計狀態(tài)氣體壓縮系數(shù)；Zn 標準狀態(tài)氣體壓縮系數(shù)；f 使用狀態(tài)下的濕氣體相對濕度，01；d 設計狀態(tài)下的濕氣體相對濕度，01；Psfmax 使用狀態(tài)下濕氣體中飽和水蒸氣壓力，MPa；Psdmax 設計狀態(tài)下濕氣體中飽和水蒸氣壓力，MPa；1 液體1次補償系數(shù)，10-2-1；2 液體2次補償系數(shù)，10-6-2；K 第二補償系數(shù)（意義見文中說明）；f 使用狀態(tài)氣體可膨脹

35、性系數(shù)；d 設計狀態(tài)氣體可膨脹性系數(shù)； 節(jié)流件孔徑與管徑之比；pmax 測定差壓最大值（qmax對應的差壓）； 使用狀態(tài)氣體等熵指數(shù)。為了弄明白式（7-39）（7-56）中有關變量在副數(shù)據(jù)菜單中的位置，表7-3列出FC 6000型流量演算器的完整菜單。7.8.3 現(xiàn)場檢查與校驗在使用現(xiàn)場對流量測量系統(tǒng)進行維修檢查，一般可用儀器測量流量傳感器、變送器送入流量二次表的流量信號，然后根據(jù)滿量程流量qmax（對于模擬流量信號）或流量系數(shù)Kt(對于頻率流量信號)計算未經(jīng)補償流量qf ，即 qf = qmax· (差壓式流量計)流 量 演 算 器數(shù) 據(jù) 記 錄 單表7.3 FC 6000型流量演

36、算器副數(shù)據(jù)菜單 C&W FC 6000型數(shù)據(jù)記錄單號儀表編號用戶姓名工位號裝置名稱填寫日期設計人 00報警(ALM)內(nèi)容01第1積算流量 (Sum1)06補償系數(shù)k運算值02第2積算流量 (Sum2)07補償系數(shù)k運算值03未補償測定流量 (qf)08補償系數(shù)ka運算值04測定溫度 (tf)09補償系數(shù)ke運算值05測定壓力/密度10數(shù)據(jù)設定密碼(密碼設定)11積算值復位命令(復位時，設定0)45臨界壓力12功能指定(1)A B C D E F46儀表出廠編號13功能指定(2)G H I J K L47定時抄表時間(時、分、秒)14功能指定(3)M N O P Q R481次補償系數(shù)1

37、15測定流量量程 (qmax)492次補償系數(shù)216頻率式流量計流量系數(shù) (Kt)50天然氣比重（G）17測定流量輸入濾波時間S51天然氣中CO2含量百分比（Mc）18流量模擬顯示/再發(fā)送流量量程FS52天然氣中N2含量百分比（Mn）1953使用狀態(tài)天然氣超壓縮系數(shù)（Fpvf）20第1積算流量倍率KT154設計狀態(tài)天然氣超壓縮系數(shù)（Fpvd）21第2積算流量倍率KT255Flow1標定點流量q022測定差壓最大值 (DPmax)56Flow1標定點流量q123測定壓力/密度最小值57Flow1標定點流量q224測定壓力/密度最大值58Flow1標定點流量q325手動設定壓力/密度59Flow1

38、標定點流量q426設計狀態(tài)壓力/密度60Flow1標定點流量q527標準狀態(tài)壓力61Flow1標定點流量q628大氣壓62Flow1標定點流量q729手動設定溫度 (tf)63Flow1標定點流量q830設計狀態(tài)溫度 (td)64Flow1標定點流量q931標準狀態(tài)溫度 (tn)65Flow1標定點流量補償系數(shù)ka032標準狀態(tài)密度 (rn)66Flow1標定點流量補償系數(shù)ka133設計狀態(tài)氣體相對濕度 (jd)67Flow1標定點流量補償系數(shù)ka234設計狀態(tài)氣體膨脹系數(shù) (ed)68Flow1標定點流量補償系數(shù)ka335孔板開孔直徑與管徑之比 (b)69Flow1標定點流量補償系數(shù)ka43

39、6使用狀態(tài)氣體等熵指數(shù)常用值 ()70Flow1標定點流量補償系數(shù)ka537使用狀態(tài)蒸汽密度 (rf)kg/m371Flow1標定點流量補償系數(shù)ka638設計狀態(tài)蒸汽密度 (rd)kg/m372Flow1標定點流量補償系數(shù)ka739使用狀態(tài)蒸汽比焓 (hf)MJ/kg73Flow1標定點流量補償系數(shù)ka840設計狀態(tài)蒸汽比焓 (hd)MJ/kg74Flow1標定點流量補償系數(shù)ka941使用狀態(tài)氣體壓縮系數(shù) (Zf)75儀表通訊站號(No.)42設計狀態(tài)氣體壓縮系數(shù) (Zd)76仿真設定值43標準狀態(tài)氣體壓縮系數(shù) (Zn)77儀表時鐘(年、月、日)44臨界溫度78儀表時鐘(時、分、秒) qf =

40、 qmax·Ai (模擬輸出旋渦流量計)qf = fi / Kt (頻率輸出旋渦流量計) 然后再按q = k·qf的公式計算二次表應有示值q。下面舉例說明。為了使誤差計算簡單些，在現(xiàn)場檢查時，一般先將修正和修正功能暫不使用，使k=1，k=1。檢查校對完畢，再予恢復。例：有一臺差壓式流量計，qmax =10000 Nm3 / h，差壓變送器送入二次表的信號為3V(15V信號制)，試計算未經(jīng)補償流量qf解：Vi=3V時06若從二次表的窗口查得 k = 1.0562537則 q = k·qf = 7469 Nm3/h例2：有一臺渦街流量計用來測量水蒸氣流量，其Kt1.3

41、938 P/L，從二次表窗口查得水蒸汽密度f3.624 kg/m3，現(xiàn)場測得變送器送入二次表的頻率信號fi543.34 Hz，計算體積流量qf及質量流量q。 q= qf·f = 1403.37×3.624=5085.8 kg/h7.8.4 用仿真功能進行校驗在使用現(xiàn)場，如果對FC 6000儀表運算結果的正確性有懷疑，也可用儀表的仿真功能對儀表的數(shù)字運算處理部分進行檢查。即用儀表自己發(fā)生的一個標準流量信號，代替外部輸入的測定流量信號，然后觀察運算處理結果與輸入的信號是否相符。操作方法如下。 將副數(shù)據(jù)第14項功能指定的“M”字位1運轉仿真選擇指定為仿真，然后在副數(shù)據(jù)的第76項，

42、用設定數(shù)據(jù)代替測定流量信號。對于組態(tài)為模擬流量信號Ai輸入的情況下，設定0.0001.000數(shù)據(jù)，就相當于送入了0100% 的流量信號。對于組態(tài)為頻率流量信號f輸入的情況下，第76項設定的數(shù)據(jù)即為頻率信號，單位為Hz。 溫度、壓力仿真信號的輸入當在表7.3中，第13項數(shù)據(jù)（功能指定）的第“I”字位指定溫度、壓力為手動設定時，儀表取副數(shù)據(jù)第29項（手動設定溫度）和第25項（手動設定壓力）設定數(shù)據(jù)代替外部輸入的溫度、壓力信號參與運算，因此，這兩個信號就相當于溫度、壓力仿真信號。送入適當?shù)臏囟?、壓力仿真信號，可以檢驗補償系數(shù)k運算結果的準確性。7.8.5 實驗室校驗7.8.5.1 實驗室校驗的特點

43、實驗校驗與現(xiàn)場校驗的差異在實驗室對流量顯示儀表進行校驗同在現(xiàn)場對同類型儀表進行檢查校驗有很大差別。首先，目的性與現(xiàn)場檢查校驗不同，現(xiàn)場校驗多數(shù)以查找故障和核對主要測量結果的準確性為目的，所以使用的儀器較簡單，校驗項目往往不夠齊全，而工作環(huán)境也往往偏離參比條件相差甚遠。實驗室校驗強調按規(guī)程進行，所用的標準設備強調精確度足夠，校驗環(huán)境強調滿足規(guī)程要求。而校驗的目的，在制造廠是檢驗即將出廠的產(chǎn)品是否符合出廠標準，對于使用者來說是對即將入庫或投入現(xiàn)場使用的計量器具，檢定其是否合格。 用戶的校驗與制造廠的校驗的差異由于可編程流量二次表的通用性極強，儀表在出廠校驗時，由于被檢驗的儀表同何種流量傳感器、變送

44、器配用合同上一般均未作說明，用來測量何種流體也不清楚，流體工況更是不了解，因此檢驗只能按企業(yè)制定的檢驗方法或校驗方法進行。而用戶對被檢定的儀表進行檢定，一般都已確定使用對象，即配用的流量傳感器、變送器已確定，所測量的流體類型已明確，傳感器、變送器測量范圍和流體工況也已清楚，所以被檢儀表在校驗前就可按具體的使用條件進行組態(tài)，進行有的放矢的校驗。7.8.5.2 儀表校驗前的組態(tài)可編程儀表校驗前先對其進行組態(tài)是儀表投運前必不可少的工作環(huán)節(jié)。而校驗則是檢查組態(tài)是否正確合理，儀表是否合格的重要工序。制造廠在儀表出廠前需要對被檢表進行組態(tài)，這自然無需讀者擔心，因為他們的質量檢驗員一直在做此事，而且一種類型

45、的儀表在檢驗前所做的組態(tài)是千篇一律的，既然能通過檢驗，當然不會錯。但是用戶在儀表校驗前對被校表所做的組態(tài)情況就多種多樣了。下面將可編程流量顯示表組態(tài)中需注意的幾個方面作簡要說明。首先要合理設計分辨率。例如：有一臺流量演算器，其測量范圍為0 1000 Nm3 / h，在其滿量程窗口可以設置001000 Nm3 / h、01000.0 Nm3 / h，以設置后者為宜，因為前者的分辨力嫌太低，為1 Nm3 / h，對于0.2級流量演算器，如果流量輸入信號為脈沖信號，其流量輸入通道允許誤差0.1%R，而如果分辨力值定為1 Nm3 / h，則精確度就難以通過指標。流量顯示儀表的國家計量檢定規(guī)程現(xiàn)在尚未制

46、定，地方計量檢定規(guī)程JJG（滬）45-2000流量顯示儀表規(guī)定瞬時流量分辨力值應不大于允許誤差絕對值的1/5。這是完全必要的。但是將分辨力取得太高也沒有好處，在上面的例子中，如果滿量程值取1000.00 Nm3 / h，則會出現(xiàn)末位數(shù)字不停地翻動現(xiàn)象，致使無法讀數(shù)，也無此必要。壓力測量滿度值的設置也有類似情況，例如壓力變送器測量范圍為04MPa，壓力滿量程pmax設定值取4.000 MPa是適宜的，如果取0004.00MPa，嫌分辨力太低。而如果取04.0000MPa和4.00000MPa都嫌分辨力太高。累積值誤差校驗也有分辨力問題，JJG（滬）45-2000規(guī)定“總量顯示不少于4位數(shù)”，其實

47、，累積時間長短也有要求，因為可編程流量顯示表的積算速率（或倍率）可以設置，當速率取得較高時，數(shù)秒鐘就可達到4位數(shù)。在人工讀取累積時間的操作中，建議累積時間取6min，這樣，即使計時誤差有0.05s，由此引入的標準器誤差也不大于0.02%。其次是要按數(shù)字修約的規(guī)定處理數(shù)據(jù)，不能隨意忽略一些重要的小數(shù)。不能將大氣壓力101.325kPa簡化為100kPa，將0.5MPa表壓力簡單折算到0.6MPa絕對壓力。以前筆者也曾經(jīng)碰到過有個儀表廠將客戶提出的表壓1MPa簡化成絕壓11kg / cm2并因此而產(chǎn)生責任事故的例子。在實際校驗中常常有因不適當?shù)暮喕驼鬯悖詈髮⒁慌_合格的儀表判為不合格的例子。尤其是低壓氣體和低壓蒸汽測量對象。7.8.5.3 標準設備的選取可以用來檢驗、檢定的標準設備型號多種多樣，規(guī)程中所作的規(guī)定也是原則的。對于電流、電壓、電阻信號標準器，使用點絕對誤差應不大于被檢表基本誤差限的1/3。頻率信號發(fā)生器在使用頻率范圍內(nèi)，誤差應不超過±0.001%。7.8.5