西克麦哈克超声波流量计说明书.docx

1、西克麦哈克超声波流量计说明书1.安全说明1.1授权的操作者1.2按照计划要求应用1.3安全信息和测量时的防护1.3.1一般性标注1.3.2来自电器设备的危险1.3.3来自热、腐蚀、或压力气体的危险。1.3.4失去空气保护1.3.5故障的检测和预防2.产品介绍2.1特点和应用2.2系统组成和工作原理2.2.1系统组成2.2.2工作原理2.3系统组件2.3.1FLSE1000发射/接收装置2.3.1.1使用空气保护的发射/接收装置2.3.1.2不用空气保护的发射/接收装置2.3.1.3用于烟道内部高烟气压力的发射/接收装置2.3.2法兰管2.3.3计算装置2.3.4连接电缆2.3.5数据传输装置的

2、选择2.3.6空气保护装置的选择2.3.7测量管的选择2.4计算2.4.1体积流量计算及校准2.4.2温度的标定2.4.3响应时间2.5检查循环2.5.1零点的检测2.5.2跨度试验2.5.3在模拟输出上的检查循环2.6技术数据3.装配及安装3.1计划3.2安装前的准备3.2.1测量位置及安装位置的确定3.2.2选择法兰3.3安装说明3.3.1安装法兰3.3.1.1烟筒直径0.5m时3.3.1.2烟筒直径0.5m时3.3.1.3 FLSE100 UMA和UMD PN16法兰的安装3.3.2安装计算装置3.3.3.安装空气保护装置3.3.4安装空气保护装置的防护罩3.4安装3.4.1一般说明，准

3、备3.4.2连接空气保护装置3.4.3安装并连接发射/接收装置3.4.4连接计算装置3.4.4.1 FLA 100-A计算装置3.4.4.2 FLA 100-D计算装置3.4.5数据中继站的安装和连接3.4.6模块的安装4.授权的操作者及参数化4.1.基本情况4.1.1 总则4.1.2 前提条件4.1.3 准备4.1.4 MEPAFLOW 短语解释4.2 标准的服务程序4.2.1基本设置4.2.2.输入安装数据4.2.3 设定输出变量4.2.3.1 显示4.2.3.2 模拟输出4.2.3.3 继电器的分配4.2.3.4 响应时间4.2.3.5检查循环4.2.4. 检查测量值以及启动标准测量模式

4、4.2.4.1 传感器温度4.2.4.2 检查信号状态4.2.4.3 数据备份4.2.4.4 启动标准测量模式4.3 服务人员4.3.1.装置的参数选择4.3.1.1 模拟模式4.3.1.2 接口模式4.3.1.3 脉冲的输出4.3.2. 用于测量值和校准值的附加变量4.3.2.1 对于气体流速测量输入标定系数4.3.2.2温度测量的标定4.3.2.3 标态的体积流量测量4.4 显示和存储功能4.5 计算装置上的按键5. 维护5.1 一般性说明5.2 维护发射/接收装置5.2.1 拆卸发射/接收装置5.2.2 清理发射/接收装置5.3 维护空气保护装置5.3.1 检查5.3.2 更换过滤器芯6

5、. 故障6.1. 在计算装置上的显示6.1.1 没有指示6.1.2 状态指示6.1.3 报警信息6.1.4 故障信息6.1.5 测量数值不合理6.2. 试验和判断6.2.1 检查接线端子6.2.2 检查循环的图形显示6.3. 故障及可能的排除方法6.3.1 内部流程，信号处理6.3.2. 错误信息6.3.2.1 “错误！通讯”6.3.2.2 “错误！接口噪音”6.3.2.3 “错误！无信号”6.3.2.4 “错误！测量范围”6.3.3 试验发射/接收装置6.4. 内部装置参数的完善6.4.1 信号参数6.4.2 用于计算振幅和时间窗口的参数6.4.3 用于测量数值的参数6.4.4 标准参数7.

6、 修理7.1 发射/接收装置7.1.1 带使用空气保护的发射/接收装置7.1.2 不用空气保护的发射/接收装置7.2 计算装置7.2.1 更换电路板7.2.2 更换EPROM8. 部件概况8.1. 标准的组件8.1.1 发射/接收装置8.1.2 带有管子的法兰8.1.3 连接电缆（用于数字信号通讯）8.1.4 计算装置8.2. 选择部件8.2.1 空气保护装置8.2.2 防护罩8.2.3 模块8.2.4 其它8.3. 两年的消耗件8.3.1 发射/接收装置8.3.2 空气保护装置8.4.备件8.4.1 发射/接收装置8.4.2 计算装置8.5.尺寸图8.5.1发射/接收装置8.5.2计算装置8

7、.5.3 空气保护装置8.5.4 防护罩9. 压力型号FLOWSIC 100的TV认证1. 安全说明1.1授权的操作者 为了操作者的安全，必须保证以下几点： 测量系统上的全部工作必须由有经验的操作人员或专家级人员进行。在操作过程中，注意来自高温、有毒、爆炸物、高压气体、气/液混合物或因其它原因造成的危险，注意采取安全防护措施。1.2按照计划要求应用 测量系统只能在制造厂允许的特定环境中使用，在以下方面是非常重要的： 系统的运行要按照技术数据要求和说明书中的注意事项进行。包括：组装、连接、环境、和工作条件。满足测量和维护的要求，例如：维护和检查时的必要防护。1.3安全信息和测量时的防护1.3.1

8、总则 在进行安装工作之前，要认真阅读说明书。 按照当地有关部门对安全的特殊要求进行工作。 测量系统的运行程序和计划设计必须安装位置相适应。 在工作过程中，注意人员和设备的安全。1.3. 2来自电器设备的危险 FLOWSIC 100的电器设备使用工业用电，在连接电源要断开电路。如有必要，在进行工作之前进行测量以确保安全。1.3. 3来自热、腐蚀、或压力气体的危险。发射/接收装置直接安装在烟道墙壁上，只有在低危险性的情况下才可以进行安装。如：没有伤害的危险、与环境压力相近、低温、没有爆炸的危险等。警告：如果安装点位置的气体存在有毒、有爆炸的危险、高压或高温的情况，在进行发射/接收装置的安装或拆卸之

9、前，必须关闭装置。1.3.4失去空气保护某些规格的系统为了在高温或在腐蚀性气体中保护超声波传感器，配备有空气保护装置。如果失去了空气保护，传感器很快就会被破坏；因此，必须保证以下几点。空气保护装置必须使用单独的电源，电源不能中断。空气保护的故障必须能够直接检测出（例如使用压力监视器）。一旦空气保护装置出现故障，必须尽快地从烟道上将发射/接收装置拆下并密封法兰的出口（例如使用盲板法兰）。1.3.5故障的检测和预防对任何正常运行的装置，必须注意其功能被毁坏的危险，这包括：在测量结果中出现大的漂移。电力消耗增加。系统组件温度升高。监视器装置被触发。空气保护装置的风扇出现异常强烈的振动或异常的运转噪音

10、。冒烟或异常的气味。 为了防止故障，防止对人员或系统直接或间接地造成伤害，操作时必须保证：任何时候，维护人员都能够迅速到达现场。维护人员对维修FLOWSIC 100必须具有一定的经验。在必要时关闭设备。关闭设备时不要间接地引起其它的故障。2.产品介绍2. 1特点和应用FLOWSIC 100测量系统同时测量气体的流速和温度；还可以根据流速计算并输出体积流量；如果输入烟气的温度和压力，可以计算出标准状态下的流量。特点： 模块设计通过正确地选择模块，可以满足不同的应用范围；因此，FLOWSIC 100可以在许多场合下应用。测量穿过整个烟道直径，气体流速的测量与气体的压力、温度、气体的组成有关。数字化

11、的过程，保证测量值具有高的精度，干扰造成的影响小。通过自动检查循环进行自身试验；容易安装。消耗低。对材料的需求最少。应用：FLOWSIC 100可以测量管道、烟道、废气以及烟筒中排出气体的流量；在纯净气及原料气体中均可应用；即可以用在闭路循环中，也可以用在敞开的气路中。系统的适用范围如下： 过程控制工程 化工厂 制药、粮食和食品工业中的干燥和加工过程 塑料加工过程中的加热处理和精炼工厂。 过程测量及排放监测 公用事业的工厂；如：发电厂和公用事业的锅炉。 垃圾处理； 如：垃圾焚烧厂。 基础工业；如：化工工业、钢铁工业。 在工业和农业中，对通风、加热及空气调节系统进行流量的测量。2.2系统组成和工

12、作原理2.2.1系统组成 测量系统的组成部件如下： FLSE1000发射/接收装置；用来发射和接收超声波脉冲。 带有管子的法兰；用来在烟道上安装发射/接收装置。 FLA 100计算单元；用于信号处理、系统的功能控制、信号的输出/输入。 连接电缆；用于在发射/接收装置和计算单元之间进行模拟或数字信号通讯。 空气保护装置（选择件）；用于在高温气体中冷却发射/接收装置并保持超声波传感器的洁净。 测量管路（选择件）；预先安装的法兰，用来安装发射/接收装置。图2.1 FLOWSIC 100系统组成2.2.2工作原理FLOWSIC 100通过测量超声波脉冲的滞后时间来进行气体流速的测量；发射/接收装置安装

13、在烟道的两侧，并与气体流动的方向成一定的角度（见图2.2）。发射/接收装置包括压电式超声波发生器和接收器。声波脉冲与气体流动的方向成夹角；超声波与气体流动方向逆流与顺流的传送时间由夹角和气体的流速v决定（公式2.1和2.2）；超声波传输时间的差值越大，则气体的流动速度越快；温度和压力的波动能够引起超声波传播速度的变化，但是在这一测量方法中，并不影响对气体流速的计算。气体流速的计算：测量路径L等于实际的测量距离；即，在流动的气体中实际通过的路程。已经知道了测量路径L，声音速度c，声波方向与气流方向的角度，则声波顺着气体流动方向的传播时间为： tvL（Cvcos） (2.1) 声波逆着气体流动方向

14、的传播时间为： trL（Cvcos） (2.2)因而可以得到： v(L2cos)（1tv）(1tr) (2.3)分别测量传输时间，则气体的流速仅仅与实际测量距离和安装角度有关。声音速度 可以根据公式2.1和2.2计算声音的速度； C(L2)(tvtr)tvtr （2.4） 根据公式2.5和2.7，应用声音的速度可以判断出气体的温度和气体的分子量。CCo1（273）1/2 （2.5） v：气体流速 m/s； L：测量距离 m； ：安装角度 ；tv：顺着气流方向的传输时间； tr：逆着气流方向的传输时间；图2.2 FLOWSIC 100的工作原理计算气体温度因为声音速度由温度决定，因而可以根据声波

15、的传输速度计算出气体的温度（根据公式2.4和2.5确定温度）：273（L22Co2）(tvtr)tvtr21 （2.6）公式2.6表示，根据已经知道的测量路径L和标准状态下的声速，通过测量声波的传输时间可以计算出气体的温度。计算分子量声波在标准状态（0，1013mbar）下的传播速度Co（对于空气，为331m/s）与气体的分子量M有关。 Co(RM)12 （2.7）式中：R为气体常数；为绝热系数。气体组分的变化也能引起Co的变化；超声波的传输时间由Co决定，因此也可以监测气体组分的变化。判断：某些自然界中的气体，可以计算出声波在其中的速度（必须已经知道值）。根据公式2.4计算出的数值与测量值进

16、行比较，可以得出近似的结果。确定体积流量： 工作状态下的体积流量是根据烟道的几何尺寸进行计算的；计算标准状态下的流量需要温度、压力和湿度三个工艺参数；在2.4部分有更加详细的描述。2.3系统组件 2.3. 1FLSE1000发射/接收装置发射/接收装置由电器件、连接管、烟道探头和传感器模块组成。在不同的型号中均有这些基本的组件。根据下列条件选择型号：气体的温度发射/接收装置运行时是否需要使用空气保护（根据是否必要）？这将由所选择的探头材料（PVDF或钢）和传感器的类型（带有空气保护/不需要空气保护）决定。气体的组成（腐蚀、轻微腐蚀或没有腐蚀）根据探头材料是否防止腐蚀来进行选择；（探头材料：PV

17、DF、不锈钢、钛合金；传感器外壳材料：铝合金、钛合金；）烟道直径、声音的衰减、灰尘含量要求所选择的传感器能够输出传送信号。（中等功率、大功率；）烟道墙壁的厚度根据墙壁的厚度选择相应级别长度的探头；超出长度范围时需要专门订货。组装形式在两侧安装，每一侧的烟道墙壁上安装一个发射/接收装置；或单侧安装，使用一个发射/接收装置（专用的测量探头型号）。法兰的尺寸大或小的法兰尺寸（安装孔的直径为75mm或100mm）。发射/接收装置与计算单元之间的距离由信号传输的类型（模拟或数字）、探头的电路及计算装置决定。烟道内部压力当烟道内部压力超过100mbar时必须使用耐压的型号。对保证书的要求防爆要求，压力范围

18、，对于辐射测量的鉴定试验。按照结构、型式及材料的不同进行选择。标注如下： 发射/接收装置的型号选择标准 FLSE100 XXX (X) XX XX XX 是否需要空气保护 P：需要 U：不需要 传感器功率 M：中等功率 H：大功率 S：低功率用于小尺寸 信号传输 A：模拟 D：数字 证书 空白：无特殊的性能 PR：带有两个传感器的探头 Ex：防爆型号 PN16：烟道内部压力可以达到16bar 探头的标准长度 12：125mm 20：200mm 35：350mm 55：550mm 75：750mm 探头材料 SS：1.4571（不锈钢） PV：PVDE（塑料） TI：钛合金传感器材料AL：铝合金

19、 TI：钛合金探头的基本型号如下：探 头 型 号说 明探头数量有空气保护中等功率到计算装置为模拟信号传输2有空气保护中等功率到计算装置为数字信号传输2有空气保护大功率到计算装置为数字信号传输2不用空气保护中等功率到计算装置为模拟信号传输2不用空气保护中等功率到计算装置为数字信号传输2不用空气保护大功率到计算装置为数字信号传输2不用空气保护有两个传感器，尺寸较小，高频率。单侧安装探头到计算装置为数字信号传输1不用空气保护中等功率到计算装置为模拟信号传输烟气压力最高可达16bar2不用空气保护中等功率到计算装置为数字信号传输烟气压力最高可达16bar2应用:探头型号探头材料传感器材料最高气体温度，

20、实际测量距离*，m烟道/管路直径，m探头与计算单元的距离，mPMASSAL3000.5-20.35-1.70.5（固定的）PMDSSAL，TI4500.5-30.35-2.5最长1000PHDSSTIAL，TITI4502-101.4-8.7最长10001-2*0.7-3*UMASSAL1500.2-20.14-1.75（固定的）SS，TITI200UMDPVTI1200.5-20.35-1.7最长1000SS，TITI2200.2-40.14-3.4UHDPVTI1202-151.4-13最长1000SS，TITI220USD PRSS，TITI2000.30.35最长1000UMA PN1

21、6SSTI2000.2-20.14-1.75（固定的）UMD PN16SSTI2000.2-20.14-1.7最长1000*：能够测量的最大距离由含尘量、气体温度和气体组成决定。*：含尘量最高可达100g/m3。*：用于交叉的安装形式（见3.2.1.部分）配置的选择探头型号探 头 数 据基本长度，mm材料125200350550750SSTIPVPMAxxxPMDxxxxxPHDxxxxxxUMAxxxxxUMDxxxxxxxUHDxxxxxxxUSD PRxxxxxUMAPN16260xUMDPN16260x信号的传输特性模拟（型号：FLSE100 XXA）数字（型号：FLSE100 XXD

22、）没有电子装置的FLSE100FLSE100带有信号处理电路板、数字转换，并通过RS485接口进行通讯。发射/接收装置与计算装置之间的连接电缆长度为5米（固定的）。电缆长度最长为1000米。发射接收装置上无接点发射接收装置上有接点2.3.1.1使用空气保护的发射/接收装置FLSE100 PMA、PMD和PHD三种型号的探头是为较高温度的情况设计的；为了保护传感器，需要用保护空气冷却传感器；保护空气气流也减少了传感器表面的污染。与PMA型号相类似的两种数字信号的传感器（PMD和PHD）同时需要温度传感器来监测传感器的温度。设计尺寸如下：图2.3 FLSE100 PMA备注：当气体温度较低时，如使

23、用保护空气会使得温度降到露点以下，对探头形成轻微的腐蚀（如：含有酸时会形成腐蚀性气体）。探头的长度要大于所选择的法兰和管的长度，使用气体温度应选择在150到220之间；（例如：如果法兰与管的长度选择的是350mm的，则使用的探头长度应为550mm），在探头的管路中，保护空气被高温度的气体加热，使得温度高于露点。图2.4 FLSE100 PMD，PND2.3.1.2不用空气保护的发射/接收装置FLSE100 UMA、UMD、UHD和USD PR几种型号的探头，允许使用的最高气体温度为220。特殊的传感器设计不需要使用空气保护，即不需要保护空气装置；其优点如下：装置的装配和安装更加容易。更加易于维

24、护。运行费用低。因此，尽量使用不用空气保护的发射/接收装置；不同型号的发射/接收装置配置如下：型号传感器和探头独立的电子部件监测传感器的温度传感器UMA标准直径35mm没有没有UMD标准直径35mm有有UHD标准直径35mm有有USDPR两个测量探头有有发射/接收装置的设计尺寸如下：图2.5 FLSE100 UMA图2.6 FLSE100 UMD图2.7 FLSE100 UHD图2.8 FLSE100 USD PR2.3.1.3用于烟道内部高烟气压力的发射/接收装置FLSE100 UMA PN16和UMD PN16两种型号为FLSE100 UMA和UMD的特殊形式；用于在下列工作环境中使用：

25、最高气体压力16bar。 最高气体温度200 无腐蚀性气体 主要为固定运行标准长度为260mm，探头材料为铝合金。2.3.2带有管子的法兰发射/接收装置安装在带有管子的法兰上；有不同长度和不同材料的法兰，法兰的直径为75mm和100mm。按照以下条件选择法兰：安装角度，和安装点墙壁的厚度决定长度。发射/接收装置的型号决定法兰与管子的直径。烟道墙壁的材料钢的型号。图 2.9 FLSE100 UMA PN16图 2.10 FLSE100 UMD PN16图2.11 法兰和管子的尺寸可以选择的尺寸为：（单位mm）DKTDADRNLFLSE的型号材料7510048.3125UMAST31V4A(可以按

26、照要求提供其它的材料。)200，300UMA，UMD550UMD10012276.1200PMA，PMD，PHD，UHD350PMA，PMD，PHDUHD，USD PR550PMD，PHDUHD，USD PR750PMD，PHDUSD PR 如果需要，可以提供其它的法兰。特殊的安装法兰对于FLSE100UMA PN16和UMD PN16必须使用的法兰。（见图2.12）图2.12FLSE100耐压型号探头的安装法兰2.3.3计算装置图2.13 FLA 100计算装置计算装置用来进行系统功能、过程的控制，对来自发射/接收装置的数据进行计算，并具有信号的输入及输出功能。装置上有用于显示测量变量的液晶

27、显示屏，有用于表示装置状态的LED信号灯，还有两个按键用来进行测量变量和装置状态的选择。使用笔记本电脑，借助于操作程序软件，通过装置正面的RS232接口，可以进行安装数据和仪器参数的设定。仪器断电时，储存的数据不会丢失。通常计算装置安装在塑料机壳内（见图2.13），也可安装在19吋的机箱内。可供使用的计算装置有两种型号，模拟信号传输的FLA 100-A和数字信号传输的FLA 100-D；其间的差别如下：FLA 100-AFLA 100-D电器部分有用来触发超声波传感器和信号接收的数字至模拟转换的电子模块。没有附加的模块，（FLSE100用数字进行传输。）不为超声波传感器单独提供电源。为FLS100提供24V的交流电源。运行模式的插槽仅有模拟模式。两种模块（2个模拟或1个模拟与1个界面模块）接口RS232用于参数设置。RS232用于参数设置。RS485用于与FLSE100通讯。RS232/422/485用来操作及选择运行模式。到FLSE100的连接电缆连接在计算装置上的部分，长度为5米。单独的电缆。（见2.3.4部分）传感器的温度指示没有有选择脉冲输出可以可以显示： 在两行的液晶显示屏上可以显示如下的测量