流量检测装置说明书.docVIP

流量检测装置设计说明书

装置需求：

1.100点流量差压信号的采集。用键盘输入流量系数，输入时可显示；

范围0-1000l/min,采集周期0.5s,信号4-20mA，分辨力0.1%；

要求运用数字滤波（方法自选）；

计算瞬时流量（l/min）、累计流量（m3/h）,并显示；

操作人员可随时修改流量系数和切换显示内容（瞬时/累计流量）。

设计说明书要求：

系统构成框图及构成说明，包括主要部件的选型及依据；

DSP与A/D转换芯片连接的电原理图；

程序框图，包括主要流程；

采集、数字滤波、流量计算程序清单。

差压式流量计基本理论

1.节流装置工作原理

差压式流量计是根据伯努力方程和流体连续性原理用差压法测量流量的，其节流装置工作原理如图1所示，在横截面H处：流体的平均流速是v1，密度是ρ1，横截面积是A1；在横截面L处：流体的平均流速是v2，密度是ρ2，横截面积是A2。

图1差压流量计工作原理图

根据流体流动连续性原理有如下关系式：

v1·A1·ρ1=v2·A2·ρ2（1）

如果流体是液体，可认为在收缩前、后其密度不变：

ρ1＝ρ2＝ρ（2）

根据瞬时流量的定义，即单位时间内流体流经管道或明渠某横截面的数量，所以液体的体积瞬时流量：

（3）

根据伯努利方程（能量守恒定律），在水平管道上Z1＝Z2，则有如下关系式：

（4）

应用伯努利方程和流动连续性原理，在两个横截面上压力差则有如下关系式：

（5）

将（3）代入（5）式，并整理，则得：

（6）

由于，，定义直径比，其中d为工作状况下节流件的等效开孔直径，D为管道直径，则得到：

（7）

这样可推导出以下的理论流量公式：

（8）

又由于流量系数C的定义是：C=实际流量/理论流量，可得出节流式差压流量计普遍适用的测量体积流量的实际流量公式：

（9）

其中，ε为被测介质的可膨胀性系数：对于液体=1；对气体、蒸气等可压缩流体＜1。

根据累计流量的定义，即在某一段时间内流过某横截面流体的总量，所以液体的体积累计流量为：

（10）

因此，我们只要检测出差压即可分别计算出瞬时流量和累计流量的大小。

2.差压变送器工作原理

在采用差压方式进行流量测量时，其流量与差压呈非线性关系，即差压信号与流量之间存在一个开方关系。为了线性的表达流量，需要对测量系统总

MPA流量计是严格按照切比雪夫法选取分布在管道上的流速测量点的，其分布图如图4如下：

图4流速测量点分布示意图

MPA流量计为低压差设计，因此测量气体时一般不必考虑气体膨胀系数的影响。只有在低压系统中使用（例如常压系统气体流量测量），差压值与系统压力比（△p/P）大于4％时需要考虑气体膨胀性对测量的影响。

因此，MPA流量计是一种新型的高性能的流量测量仪表。其参数指标如下：

2.差压变送器的选型

根据装置需求输出电流4-20mA，另外考虑到测量范围、精度等级及工作温度等多种因素，本设计选择ZL1151电容式差压变送器。ZL1151输出电流4-20（mA）,测量范围0-40000（KPa），精度等级0.05%，工作温度-40-140摄氏度，优于装置需求。ZL1151电容式差压变送器结构图如图5所示。

图5差压变送器结构图

产品特点：

●超级的测量性能，用于压力、差压、液位、流量测量；

●精度高：数字精度+（-）0.05%；模拟精度+（-）0.5%~+（-）0.1%F.S；

●量程、零点外部连续可调，量程比100：1；

●正迁移可达500%、负迁移可达600%；

●稳定性能好，稳定性：0.25%60个月；

●耐过压；

●固体传感器设计；

●全系列统一结构、互换性强；

●接触介质的膜片材料可选；

●低压浇铸铝合金壳体；

●测量速率：0.2S；

●小型化（2.4kg）全不锈钢法兰，易于安装；

●过程连接与其它产品兼容，实现最佳测量；

●采用16位计算机的智能变送器；

●标准4-20mA，带有基于HART协议的数字信号，远程操控；

●支持向现场总线与基于现场控制的技术的升级；

ZL1151电容式差