TDF型多功能差压式流量计

一概述

该产品是我公司采用微功耗等高新技术精心设计开发的，集差压式流量检测元件（V锥或标准孔板）、温度传感器、压力传感器、差压传感器、差压式流量积算仪于一体，也可只集温度传感器、压力传感器、差压传感器、流量积算仪于一体，而差压式流量检测元件另行配套，带就地压力、差压和温度检测显示，并能按差压式流量检测元件的类型，针对所测量介质（可为天然气、蒸汽、煤气、压缩空气、氮气、氧气等普通气体、水等液体）的数学模型进行计算处理，直接检测显示所测量介质的流量和总量，对于天然气等普通气体，可直接显示标准体积流量和总量；对于蒸汽，可直接显示体积流量和总量、质量流量和总量以及热量流量和总量；对于水，可直接检测显示体积流量和总量以及质量流量和总量。由于采用微功耗技术设计，可以由内电池供电长期运行，同时具有定标脉冲信号输出、RS485通信接口、4mA～20mA标准电流信号输出的多功能差压式流量计。

流量计结构原理图

1.流量积算仪 2.正、负压室 3.差压传感器 4.压力传感器 5.温度传感器 6.三阀组 7.正、负压接管

二特点

●压力、温度、差压检测直接采用传感器信号，并进行非线性修正，准确度高。

●对差压传感器进行了温度和静压影响特性检测和补偿，工作温度范围宽，温度和静压影响小，测量精度高。

●一次流量检测元件可以采用V锥或标准孔板，由软件设置选择。

●测量介质可为天然气、蒸汽、煤气、压缩空气、氮气、氧气等普通气体、水等液体等，由软件设置选择。

●采用点阵液晶模块，全中文界面，操作方便。

●采用微功耗技术，内电池使用寿命达三年以上。

●信号外输端子与CPU系统实现电气全隔离设计，避免了工频等信号的干扰，抗干扰能力强。

●设计有独特的开关隔离电源，仅有外电源（24V或5V）流量计也可正常工作，包括两线制4~20mA方式。

●具备历史数据记录功能，可记录两年的日记录，记录参数包括时间、流量、总量等。

●两种脉冲输出方式可设定选择：标准流量成正比的频率信号（满度2000Hz）、定标脉冲信号（与ＩＣ卡控制器配套）。

●定标脉冲信号（与ＩＣ卡控制器配套）的脉冲宽度与单位脉冲代表体积量可根据需要设定，并具备电池欠压与关阀报警信号输出，可方便地与各IC卡控制器厂家的产品配套，操作方便，适应性强。

●仪表参数分有密码保护，安全可靠。

●采用RS485接口与上位机联网，一台上位机可带36台流量计，便于集中管理。

三主要技术参数

1 工作电源

外电源：+24VDC（适于脉冲输出、 4mA～20mA 输出和RS485通信）；

内电源：+3.6V锂电池。

2 整机功耗

外电源：＜1W；

内电源：平均＜0.8mW，一组锂电池使用3年以上。

3 不确定度、Z大允许误差

3.1 系统不确定度

TDFA型差压式流量计（不带差压式流量检测元件，另行配套）的系统不确定度由压力、差压、温度等的不确定度组成，TDFB（差压式流量检测元件为孔板）和TDFC型（差压式流量检测元件为V锥）差压式流量计的系统不确定度由压力、差压、温度、流出系数的不确定度组成。在不确定度计算过程中未考虑各种介质物理参数计算的不确定度,如压缩系数等。各型号的不确定度如表1。表1

3.2 在差压式流量计所检测的温度、压力和差压范围内，温度示值、压力示值、差压示值的Z大误差见表2。表2

4 差压量程：10；20；50；100；200；500kPa 可选。

5 Z高介质压力和公称压力

a.公称压力：1.6；2.5；4.0；10.0可选；

b.Z高介质（）压力：0.2；0.5；1.0；2.0；4.0；10.0MPa可选，但必须低于公称压力。

6 介质Z低温度、Z高温度及可测量介质

a.-20℃～100℃，对应可测量介质为天然气、煤气、空气、氮气、氧气等普通气体和水等液体；

b. 0℃～300℃、0℃～400℃对应可测量介质为蒸汽。

7 测量管内径D和标准孔板开孔直径或Ｖ锥节流缘外径d

a.TDFA不集差压式流量检测元件于一体,可与标准孔板或V锥配套使用。测量管内径可设置范围为15mm～1000mm，标准孔板开孔直径或Ｖ锥节流缘外径d的可设置范围为15mm～1000mm，但必须保证有效直径比β在0.1～0.75（标准孔板）和0.35～0.75（V锥）之内。

b.TDFB集标准孔板于一体，流量计型号规格如下：

TDFB-25、40、50、80、100、150、200、250、300、350、400、500；

c.TDFC集V锥流量检测元件于一体，流量计型号规格如下：

TDFC-25、40、50、80、100、150、200、250、300、350、400、500；

8 接口与输出信号

a.RS485通信输出

波特率9600bps，8位数据位，1位停止位，奇偶不校验，通信距离≤1200m。

b. 4mA～20mA 标准电流信号输出

4mA对应零流量，20mA对应Z大流量，其值可设置，精度:±0.3%FS（仅包括流量值与电流输出的转换部分）。

c.脉冲输出

定标脉冲信号：内电池供电，在负载阻抗>200kΩ时，输出信号低电平≤0.2V，高电平≥2.5V；

2000Hz信号：外电源供电，输出信号的低电平≤１V，高电平≥18V；输出脉冲数误差<±0.1%。。

9 使用条件

环境温度：-30℃～+60℃；介质温度：-20℃～+80℃；

大气压力：70kPa～106kPa；相对湿度：5%～95%.

10 防爆等级：ExdⅡBT4。

四选型

1 流量计算

1.1操作状态下的体积流量：

式中：qv：工作状态下体积流量（m3/h）；

C：流出系数，对于孔板，按标准计算，对于V锥，由厂家标定给出；

D：工作条件下孔板或V锥上游测量管内径；

d：工作条件下孔板开孔直径或V锥节流缘外径单位为（mm）；

β：节流件等效直径比，孔板β=d/D，V锥

ε：可膨胀系数，对于水ε=1；

Δp：介质流经孔板时产生的差压，kPa；

ρ1：介质在操作状态下的密度，kg/m3；

1.2 天然气在标准状态下的体积流量：

式中：ρn：介质在标准状态下的密度，kg/m3；

其余同上。

1.3 空气、氧气、氮气或煤气等一般气体在标准状态下的体积流量：

式中：qv：操作状态下的气体体积流量，根据节流元件类型按公式（1）或（2）计算；

P、T：分别为工作状态下的压力和温度，kPa，K；

Pn、Tn:分别为标准状态下的压力和温度，kPa，K；

Psmax：工作状态温度下水蒸汽的Z大压力， KPa；

Pnsmax：标准状态温度下水蒸汽的Z大压力， KPa

φ：工作状态下的相对湿度；

φn：标准状态下的相对湿度；

Z：工作状态下的压缩系数；

Zn：标准状态下的压缩系数；

其余同上。

1.4 蒸汽的质量流量和热量流量：

式中：  qm：蒸汽质量流量（kg/h）；

                                      qh：蒸汽热量流量（MJ/h）；

                                    h1：工作状态下的蒸汽比焓，MJ/kg；

其余同上。

1.5 水的质量流量

式中：qv：水的体积流量（m3/h）；                                     

ρ1：工作状态下的水密度，Kg/m3；

其余同上。

注：以上各参数参照《流量测量节流装置设计手册》、SY/T6143-2004、国际标准ISO5167:2003（E）以及国际水和水蒸汽学会发布的“IAPWS-IF97”中的公式进行计算。

2 选型计算

2.1 TDF-A型

a.由于TDF-A型不带一次检测元件，因此，对其的选型是根据一次检测元件的类型（V锥或孔板），测量管内径D、开孔直径d或β、被测流体类型和参数（如压力P、密度ρ1、流体动力黏度μ），流量范围（可为操作状态下的体积流量qv、标准状态下体积流量qn、或质量流量qm），计算出差压上限△Pmax。再选择差压量程，差压可选量程为：10；20；50；100；200；500kPa。

b. 根据使用介质条件，正确选择公称压力和介质Z高压力（绝压）量程：

公称压力：1.6；2.5；4.0；10.0可选；

压力上限（Z高介质压力）：0.2；0.5；1.0；2.0；4.0；10.0 MPa可选，但必须低于公称压力。

c. 根据介质类型和使用条件，正确确定介质的Z低和Z高温度：

-20℃～100℃；0℃～300℃；0℃～400℃。

2.2 TDF-B和TDF-C型

a.根据使用条件，已知管道内径D、被测流体类型和参数，流量范围,选择差压量程（上限△Pmax），计算节流件开孔直径d或β。

b. 根据使用条件，已知管道内径D, 节流件开孔直径d, 被测流体类型和参数（如压力P、密度ρ、流体动力黏度μ），流量范围, ,计算差压上限△Pmax。再选择差压量程。

c.其它同4.2.1。

2.3 根据不同的介质和节流件类型，计算模型按公式（1）～（8）进行选择。对于TDF-B型，由于需要进行迭代运算，因此请参考《流量测量节流装置设计手册》。