流量仪表应用

流量仪表应用（共11篇）

流量仪表应用 篇1

0 引言

国务院2011年颁发的《“十二五”节能减排综合性工作方案》指出, 要重点推动有色金属、电力、建材、印染等行业的节能减排工作, 加大工业节能减排力度。而上述工业单位在选择流量仪表时面临着很多问题。首先, 仪表的现场工作条件同实验室校验的工作条件相差悬殊, 且很难确定精度偏离, 再加上校验开销与检验设备的费用高昂, 使得周期校验难上加难。其次, 流量仪表中流量属于动态量, 其检测件可靠性不佳, 再加上工作环境条件较差, 故很难得到高精确度。再者, 我们都知道, 仪表的结构主要是大口径, 唯有在停止生产时才可拆修, 且部分生产环节是一环紧扣一环的, 唯有在大修时才能停流;若中间仪表出现故障, 则不能检修。

1 流量仪表的应用

在选择流量仪表时, 应综合考虑流体特征、经济因素、环境条件、仪表性能以及安装要求等因素。如果考虑得不够周到, 就有可能会使流量仪表的测量精度无法达标。为此我们要充分结合工况的实际条件以及仪表的运用条件来挑选恰当的流量仪表。而流量仪表的选型及其准确性同人员技术、使用的环境条件有着直接的联系。

1.1 天然气计量

(1) 中断供气是万万不能的, 为了确保连续输气, 计量回路与计量站可以安设旁通。对重要的大流量用户而言, 并联双计量回路是最佳选择。但是为了防止非计量流失, 并联双计量回路上、下游阀与旁通阀应将耐性、性能较佳, 具备检漏装置的截断阀关闭。

(2) 天然气计量是一种大宗能源计量, 其流量值愈大, 结算金额就愈多。而天然气计量所搭载的计量仪表的单价和准确度息息相关, 准确度愈高, 其单价也就愈高。但计量值较小的计量系统通常承受不起高价、高准确度仪表。为了达标, 就只能降低要求。

(3) 流体属于易爆易燃物, 其具备危险风险的区域应依据GB3836.1分级。在危险区中, 不管是什么电气设备与仪表的选型、安装, 均应当与GB3836的规定相符。

(4) 不管哪一个环节均需计量, 在采集环节中流体受到污染, 气体夹杂着液体, 甚至混杂着固态物质, 导致不一样的气井压力之间存在着很大的差异。而运输环节的流体压力也是相当高的, 若分配至最终用户手中, 压力也许就会变得极低。所以在测量流量时, 应充分认识流体的详细条件以及工况, 切莫以偏概全。

1.2 油品计量

在油品计量中, 值得注意的是化工与石油行业内流量测量的特征及其防爆要求。就算被测流体不属于易爆易燃物, 但由于其所处区域为易爆易燃场所, 故在仪表选型时应遵守防爆规程。而石油储运行业需要使用大量流量仪表, 据统计, 每年均有大量成品油由油库转送至加油站抑或下一级油库, 再经计量后传送给最终用户。而加油站几乎遍布全国各地, 每一个加油站均配备了大量加油机以便将成品油销售出去。

成品油品种繁多, 主要包括煤油、航空汽油、汽油、润滑油、柴油等。但是, 因接收油品的槽船、槽车抑或车辆的油箱等均安设在可移动设备上, 故此油品通过流量计计量后会经柔性管道传输至接收方, 这就要求人们重视油品的安全问题。同时管道内壁和高速流动的油品之间容易衍生出静电, 所以应在管道设计过程中积极采取静电接地手段, 把形成的静电电荷导入大地。另外, 静电接地系统还需和发油控制系统联锁, 若静电接地失去效用, 则应立即停止发油。

1.3 用水计量

自来水为水厂的成品, 其管理以及分配网上均迫切需要很多大口径流量计。而用水计量对流量计的要求有: (1) 有较高的测量范围度。一般来说, 家庭用户是间歇用水, 就算是大的企事业机构, 无论在何时、在哪一个阶段, 其耗水量均存在很大的差别。 (2) 计量数据是为贸易结算服务的, 其测量有着较高的精确度要求, 依据GB/T17167的规定应满足±2.5%R的精确度要求, 部分用户甚至要求达到±0.5%R的标准。 (3) 原水压力小、洁净度比较差, 因此其若在大口径管道中低速流动, 容易在管壁上累积淤泥。为此在仪表设计选型时应充分考虑淤泥这一因素, 在工程安装与设计时要做好处理淤泥问题的预案。 (4) 在选择自来水与原水主管道上的流量计时, 为了节省泵送开销, 应选取阻力小、口径大的流量计。 (5) 由于环境恶劣, 大口径管道一般是埋地敷设的, 而大部分流量计通常被安设于仪表井内, 稍有差池就会引发雨水淹没仪表事件, 这就要求流量计具备IP68的环境防护能力。 (6) 要想确保周期检定与现场数据可比对性, 就应加大流量计的前后直管段, 并预留好检测计量用直管段。

如今, 人们对仪表选型的看法趋近统一。为了更好地进行贸易结算, 针对小口径流量测量可采用旋翼式水表;而为了充分符合上述要求, 针对大口径流量可采用电磁流量计。

1.4 蒸汽计量

(1) 和发电相关的蒸汽流量测量有着压力高、流体温度高的特性, 就连几MW的小机组蒸汽温度都会超过420 ℃。虽然时常会推出新型流量计, 但是大部分流量计依旧很难在这么恶劣的环境下工作。而当前稳占传统市场的节流式差压流量计测量对象流量变动区间较小, 时常满载满发, 故不会造成一些实质性影响。

(2) 在城市供热网中, 用于测量蒸汽流量的流量计因流体压力与温度大幅降低而可选择的空间大大拓展。然而在传统观念的束缚下, 大部分对象依旧采用节流式差压流量计, 只有小部分选用涡街流量计。而在压缩气体计量领域中, 主要采用的是速度式流量计以及金属浮子流量计等。值得注意的是, 在选择流量仪表口径时, 务必要挑选与其流量范畴相匹配的, 切莫出现小口径大流量、大口径小流量的情况。

2流量仪表工作中的相关要求

(1) 在测量时, 要求流体介质洁净、单一且不夹杂任何杂质。同时, 流体在流动时的密度、温度以及压力均应为恒值, 若期间出现什么变动, 为了确保测量的精确性, 应配备压力、温度补偿机构。

(2) 流量仪表在工作过程中, 其实际操作环境条件至关重要。在管道施工时, 务必确保流量仪表前端具备10 D～15 D (D为内径) 的前直管段, 具备超过5 D的后直管段, 同时, 管道内壁也务必满足光洁度的要求。含碱量或含酸量高等有腐蚀性的介质选用不锈钢管为宜, 以免被锈蚀、腐蚀。安设了温度测量与压力测量处务必满足相关的检定规程要求, 测量管道前后切莫出现阀门、节流件以及弯管等情况, 以免形成流体中的扰流给计量准确度造成影响。

(3) 随着科技的发展, 远传型仪表与电子类仪表越来越多, 而与流量计相配套的显示仪表是一个相互配套的统一整体。为此, 在传输数据时应尽量规避电磁干扰, 且做好防干扰预案;在安设使用之前, 务必通过校准与检定, 不然就会出现仪表程序中参数有偏差、计量失准等现象。

3流量仪表的检测

按国家计量法律法规的规定, 在贸易结算、节能环保、安全防护、医疗卫生方面, 流量仪表务必实施强制性周期检定。然而当前因部分流量仪表体积大、笨重、拆卸难度大、送检费用高昂, 致使有些企业不愿送检, 进而导致此类流量仪表丧失了测量的可靠性。而从最近几年的相关数据中发现, 流量仪表送检率低于50%。但在科技的推动下, 在科学计量上国家增加了资金投入, 积极提升检测机构的在线计量检测技术水准, 以逐渐满足各大行业在线检测的需要。

4结语

总而言之, 我们应重视流量仪表各个方面的特征, 尽力满足其使用条件要求, 开展节能降耗工作, 尽可能降低能耗指标。同时, 要加大内部计量管理与企业之间的贸易结算力度, 以推动我国国民经济的发展。

摘要：分析了流量仪表在各大环境中的应用情况, 介绍了流量仪表工作中的相关要求, 并提出了流量仪表的检测方法, 以期为今后相关工作的开展提供有益的借鉴。

关键词：蒸汽计量,测量特征,流量仪表

流量仪表应用 篇2

化工生产过程自动化,就是在化工设备上,配置一些自动化装置,代替操作人员的部分直接劳动,使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的方式,就称为化工生产过程的自动化,简称化工自动化。

化学工业是创造价值经济的重要组成部分,它直接影响国计民生还国民经济的其他部门密切相关。化工生产过程,往往是在密闭的容器和设备中,在对于工作人员不利的情况下连续进行的。此外,不少介质还具直接伤害人体的化学性质。因此,为了响应“以人为本”的号召,使化工生产正常地、高效地进行,就必须把各项工艺参数维持在某一最佳范围之内,并尽量使生产过程自动化,而这些数据的控制和维持,最直观的就是化工生产自动化仪表的部分。

二、化工仪表概述及分类

自动化仪表分类方法很多,根据不同原则可以进行相应的分类。例如按仪表所使用的能源分类,可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表(很少见);按仪表组合形式,可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置;按仪表安装形式,可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表;随着微处理机的蓬勃发展,根据仪表有否引入微处理机(器)又可分为自动化仪表与非自动化仪表。根据仪表信号的形式可分为模拟仪表和数字仪表等等。仪表覆盖面比较广,任何一种分类方法均不能将所有仪表分门别类地划分得井井有序,它们中间互有渗透,彼此沟通。例如变送器具有多种功能,温度变送器可以划归温度检测仪表,差压变送器可以划归流量检测仪表,压力变送器可以划归压检测仪表,若用兀压法测液位可以划归物位检测仪表,很难确切划归哪一类,中外单元组合仪表中的计算和辅助单元也很难归并。

三、化工仪器仪表的发展趋势

化工仪表及自动化,最早出现在四十年代,那时的仪表体积大,精度低。六十年后半期,随着半导体和集成电路的进一步发展,自动化仪表便向着小体积、高性能的方向迅速发展并实现了用计算机作数据处理的各种自动化方案。七十年代以来,仪表和自动化技术又有了迅猛的发展,新技术、新产品层出不穷,多功能组装式仪表也投入运行,特别是微型计算机的发展在化工自动化技术工具中发挥了巨大作用。1975年出现了以微处理器为基础的过程控制仪表集中分散型控制系统,把自动化技术推到了一个更高的水平。电子技术、计算机技术的发展,也促进了常规仪表的发展,新型的数字仪表,自动化化仪表,程序控制器,调节器等也不断投入使用。现在我国大、中、小型企业以及广大乡、镇企业依据不同的生产实际和需求,气动仪表、电动仪表、模拟仪表、数字仪表以及各种自动化化仪表,计算机等都在进行使用,形成了气电结合、模数共存、取长补短,协同发展的局面。它们构成的各种自动化控制系统极大地推动着我们的现代化建设事业。已经构成了有机的整体,没有现代化的自动化装置,也就没有现代化的化工生产，

四、化工自动化控制仪表优势功能

化工自动化控制仪表主要特点是采用先进的微电脑芯片及技术,减小了体积,并提高了可靠性及抗干扰性能。实现真正的以逸待劳以及待人的目的。

(一)仪表有了可编程功能

计算机的软件进入仪表,可以代替大量的硬件逻辑电路,这叫硬件软化。特别是在控制电路中应用一些接口芯片的位控特性进行一个复杂功能的控制,其软件编程很简单(即可以用存储控制程序代替以往的顺序控制)。而如果带之以硬件,就需要一大套控制和定时电路。所以软件移植入仪器仪表可以大大简化硬件的结构,代替常规的逻辑电路。

(二)仪表有了记忆功能

以往的仪表采用组合逻辑电路和时序电路,只能在某一时刻记忆一些简单状态,当下一状态到来时,前一状态的信息就消失了。但微机引入仪表后,由于它的随机存储器可以记忆前一状态信息,只要通电,就可以一直保存记忆,并且可以同时记忆许多状态信息,然后进行重现或处理。

(三)仪表有了计算功能

由于自动化化仪表内含微型计算机,因此可以进行许多复杂的计算,并且具有很高的精度。在自动化仪表中可经常进行诸如乘除一个常数、确定极大和极小值、被测量的给定极限检测等多方面的运算和比较。

(四)仪表有了数据处理的功能

在测量中常常会遇到线性化处理、自检自校、测量值与工程值的转换以及抗干扰问题。由于有了微处理器和软件,这些都可以很方便的用软件来处理,一方面大大减轻了硬件的负担,又增了丰富的处理功能。自动化仪表也完全可以进行检索、优化等工作。

五、化工自动化控制仪表的功能开发

(一)仪表的测量精度高了

由于自动化仪表的中心控制系统是微型计算机,可以进行快速多次重复测量,然后求平均值。这样就可以排除一些偶然的误差与干扰。

(二)仪表具有修正误差的能力

实时地修正测量值误差是较为复杂的功能。装有微处理器的仪表可以减少误差,依靠限制干扰来提高精度。

(三)仪表能够实现复杂的控制功能

实现自动化以后,一些常规仪表不易实现的功能,在自动化仪表中就很容易实现。比如一台气相或液相色普仪,这种仪器利用对于复杂化学混合物进行色层分离的方法来确定样品中存在的每一种化学成分的含量。

六、结论

仪表自动化的应用探析 篇3

关键词：仪表；自动化；应用；发展；计量

1自动化仪表的概况

在整个电气系统的运行过程中，仪表是一个关键的不可缺少的部分，仪表在电气系统中的主要功能就是对电气系统运行中的一些相关数据进行采集和测量，仪表的发展与应用在电气系统的应用中来说是一个基础性的工程，对当代的电气发展过程中来说仪表的应用更好的适应和促进了电气系统的发展，另外在电气系统的自动化过程中仪表作为一个支持性应用模块具有自身的特殊性和不可替代性，仪表能够实现电气系统中相关信息数据的测量和科学的整合，另外也可以自动的在人员控制之外实现数据的传送和基本处理，在电气系统工程中是一个不可或缺的部分。

自动化仪表在电气工程的应用过程中来说不是一个单纯的仪表应用，而是具有自身的特点进行明确的分工和分类，不同类型的仪表具有不同的特点，其中自动化仪表主要包括的有压力仪表、温度仪表、流量速仪表和物位仪表等。

1.1 温度仪表 在电气工程的生产运行全过程中，设备的运行会产生大量的热量，造成设备的温度发生变化，这就需要对设备的温度及时的检测，于是温度仪表就实现了这个功能，温度仪表通过在微电脑控制芯片中，利用总线技术输入信息数据，监控生产过程中设备的温度变化，接收温度变化信息，并且通过智能化的处理对信息数据进行分析。

1.2 物位仪表 物位仪表在电气工程的应用中也是十分重要的，其中主要的功能就是在电气工程的整个系统施工过程中记录位置，以便精确的测量产品。

1.3 压力仪表 电力系统是一个要求精细的系统，在生产过程中有一些要求压力的控制，这就需要对压力进行观察，常见的都是应用导压管，随时观察生产过程中压力的变化趋势，及时发现问题解决问题避免出现生产设备的损坏。

2自动化仪表的特点

自动化仪表在电气工程系统的应用中具有不可或缺的作用，并且自动化仪表具有自身独特的优势，在电气工程应用中自动化仪表发挥了自身优势对电气工程不断的完善和促进。

2.1 可拓展性 仪表的自动化应用可以进行不断的提高和拓展，在应用过程中可以根据工程的具体需要引进相关软件系统，通过植入等方式对原来的系统电路等进行替换或补充，植入软件在仪表的拓展性上来说是一项非常有效的措施，实现了程序设计的简化和自动化的发展。

2.2 信息数据的计算和处理 自动化仪表具有很多方面的优势，其中之一就是自动化仪表不仅仅是一个数据的收集和储存，更多的是可以根据信息数据进行计算和分析，这是由于技术的发展，在自动化仪表中植入了计算机系统，从而对数据进行更精准的处理，提高对数据收集的精确性和效率。

2.3 存储功能 自动化仪表与传统的仪表相比具有更丰富的储存功能，传统的仪表只有临时的记忆，对于储存来说不够长久，通常会造成一些数据的丢失和不完全等现象，但是自动化仪表很好的改善了这一现象，自动化仪表的应用在实现了仪表的自动化之外还能够实现对时间段数据的保存，另外还能够对所保存的数据进行有效的处理，从而为后续工作提供数据基础。

3 自动化仪表的应用

随着科技化的不断发展，电力系统工程中对于智能仪表的应用也越来越多，自动化仪表的应用很大程度上提高了电力系统的工作效率，智能仪表在工业自动化领域得到了更为广泛和大规模的应用。

3.1 半导体器件的选择 半导体器件的选择首先是要根据电器元件要求参数进行合理的选择，必须要满足系统的基本要求，在这个基础上要力求减少焊点从而降低接触不良的现象，对于元器件的选择要检查温漂小稳定性好，抗干扰有要求的必须选择抗干扰性能较好的元件。

3.2 电源设计 在仪表的自动化过程中电源的设计极为关键，电源设计需要考虑到交流电源滤波器及稳压器对电源变压器进行屏蔽和隔离，在供电质量要求较高的情况下，可采用瞬变电压抑制器TVS等方法。

3.3 外部噪声源抑制 在电力系统应用中静电感应噪声是一个很大的影响因素，这种情况下如何消除静电感应噪声就需要采取一定的措施，常见的有在信号线以及箱体上包覆一层金属导体作为屏蔽层，需要注意的是屏蔽层要做好接地，在配线时强电线和信号线的距离要控制，减少二者之间的相互作用，最后一种方式信号电缆还可用金属导线屏蔽或采用双绞线。

3.4 多路模拟开关的选择 多个输入信号经多路转换器接至放大器或A/D转换器的方法通常采用抗干扰较强的差动接法，在多路转换器输出端与放大器之间接一个采样保持器电路，或用软件延时的办法进行延时采样。

3.5 放大器的选择 仪表的自动化中有些微弱信号的系统如何接收到清晰的信号就要采用测量放大器，测量放大器的应用能够放大信号从而能够接受，测量放大器具有很多优点，其中高输入阻抗、低输出阻抗、抗共模干扰能力强、低温漂、低失调电压和高稳定增益等特点都很好的促进了信号的方法；另外放大器在选择的时候也要注意干扰的问题，为了防止共模干扰可以采用隔离放大器；总的来说就是根据不同的需要选择不同的放大器形式达到相应的效果。

3.6 采样保持器的选择 在自动化仪表中采样保持器的作用就是保持A/D转换期间输入信号不变。采样保持器具有很重要的地位，对电路精度有着直接影响，常见的通常选用感应吸收小、漏电小的聚苯乙烯电容或聚四氟乙烯电容。

3.7 主机单元的配置 主机单元/微处理器是智能仪表的核心，当数字电路受到高速跳变电流作用时，会产生阻抗噪声，需设置适宜的去耦电容。

4 结语

综上所述，我国经济的快速发展促进了信息科学技术的发展，同仪表的自动化应用也有了极大的进步，在电力工程的应用中取得了良好的效果，但是在应用中还存在着一定的发展空间，这就需要我们不断的总结发展经验，吸收国内外先进技术，结合我国自身国情和特点提高仪表自动化水平，更好的提高工作效率，为社会创造效益。

参考文献：

[1]吴琪.自动化仪表应用环节的分析[J].科技创新与应用，2013（36）：85-85.

[2]方卫华.化工生产自动化仪表应用前景分析[J].农机使用与维修，2011（3）：111.

[3]杜雪，赵国威.关于自动化仪表应用与发展问题探讨[J].中国科技博览，2011（14）：275.

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流量仪表应用 篇4

流量仪表俗称为流量计, 现阶段流量仪表类型多样, 如电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计、科氏力质量流量计等, 每种类型的流量仪表都有其优缺点, 所以在应用的过程中应结合具体的应用目的进行合理的选择, 现阶段其被广泛地应用于工业生产自动化控制系统中。

2流量仪表在自动化控制系统中的应用分析

2.1发电企业自动化控制系统中的应用

2.1.1锅炉送风工艺中的应用

流量仪表在此方面应用主要是对蒸汽、空气、送风等进行测量, 例如现阶段在此方面广泛应用的漩涡型流量仪, 利用漩涡剥离机制, 使测量对象在经过其传感感知系统后先后生成高压区和低气压区, 进而产生存在漩涡的真空带, 这种压力差会直接致使区域出现压力波动, 而压力波动的频率与流量之间具有显著的正相关性, 可以以此对流动速度、单位时间流动量等进行反映。发电企业锅炉送风的流量与锅炉燃料燃烧质量自动化控制之间具有密切的关系, 受锅炉送风管道结构的影响, 常规测量仪表并不能发挥测量作用, 而通过将旋涡形测量仪与传感器、控制其、转换器等有机的组合, 利用传感器在计量送风流量基础上, 将送风流量转化为波动频率信号;转换器放大波动频率信号并将其向控制器传送;控制器现实、分析、记录的作用, 可以达到送风流量测量的目的[1]。为保证测量的精准性, 可以在对其参数准确设置的前提下将精密的压力、温度等测量仪与其配合使用。

2.1.2烟气脱硫中的应用

发电企业排出的烟气通常在温度、粉尘含量、腐蚀性方面均较高, 而且在旋风流的影响下常规测量难度较大, 而应用流量仪表, 结合热扩散机制和经过传感器时的温度差和流量之间的关系, 可以将测量的数据在转化为流量信号的基础上转化为控制信号, 为自动化控制系统运行提供依据。

2.2石油开采企业自动化控制系统中的应用

在此方面应用流量仪表的作用是计量产油量, 并对单个产油井的开采量进行计算, 这对石油企业安排石油开采任务、 制定开采方案等具有积极的作用, 现阶段大部分石油企业为保证石油开采效率, 通常利用绩效考核的方式对小组开采积极性进行调动, 而小组采油量的计量是绩效考核的主要依据。首先应用质量流量仪表和相关的传感器对原油温度、密度、流量等信息进行采集, 然后上传至处理器, 并结合相关模型算法对其进行计算处理, 将处理结果通过设定的传输协议输送至监控计算机, 进而完成显示、存储等操作, 使小组的石油开采量得到准确的体现。另外, 利用流量仪表可以有效地解决石油企业在现场、深井作业中重材浪费的问题, 这是因为其对应的传感器可以对石油的黏度、密度等信息进行深入的分析, 为自动化控制系统控制优化提供数据支持, 这在一定程度上调动了石油企业自动化系统应用流量仪表的积极性。

2.3污水处理企业自动化控制系统中的应用

考虑到污水类别的差异会直接导致其含有的污染成分和比例不同, 所以现阶段流量测量仪的应用类型会结合具体的污水处理检测位置进行选择, 现阶段超声波流量仪和电磁流量仪在污水处理企业自动化控制系统中的应用较为普遍, 前者在体积结构、集成性、测量精准度等方面性能更加突出。超声波流量仪具有巴氏仪表槽, 可以实现对污水流量的准确检测, 而且可结合测量的实际需要对阀门的开度, 进水流量规模等进行合理的控制, 使污水流量在污水处理过程中得到灵活的管控。超声波流量仪的应用过程是在其对应的传感器对流量信息准确获取后, 可以对污水流量高度进行计算, 并将计算结果向控制系统处理器传输, 在控制系统处理器准确计算后将计算结果转化为脉冲信号并向PLC可编程控制器传输, 在触摸屏等显示设备的作用下将计算结果和相关参数进行显示, 为存储、打印等操作提供平台。当超声波流量仪输送的数据与自动控制系统设定的数据存在差异的情况下, 则可以判定存在故障, 此时利用故障判断逻辑仪可以对故障发生的原因进行针对性的改善, 进而使污水处理的水平一直在最佳状态中, 可见将流量仪表应用于污水处理企业对提升污水处理企业污水自动化处理水平具有积极的作用。

3结论

通过上述分析可以发现, 现阶段人们已经认识到流量仪表测量对自动化控制系统正常运行的重要性, 并在实践中有意识地扩大流量仪表在自动化控制领域的应用, 这是现代工业发展的具体体现, 但也对流量仪表测量的精准程度提出了更高的要求。

参考文献

仪表中汽车电子技术应用分析 篇5

【关键词】仪表 汽车电子技术 应用

0.引言

汽车行业与电子行业的融合实现了相互促进与相互发展。从目前的汽车行业来看，企业中各个结构的电子化现象已经十分明显。这是传统的汽车技术和电子技术结合的一种新型技术，这种技术带给汽车电子工业不是一点点的改变，而是展现出一种不可估量的推动作用。为了能够实现汽车电子工业的更好发展，本文重点从仪表和汽车电子技术两个方面进行分析。

1.汽车仪表概述

在电子技术水平不断提高以及在汽车行业应用不断深入与广泛的情况下，汽车的运行状况变得越来越复杂，也就导致汽车发生故障的可能性越高。汽车发生故障，不仅影响行车安全，直接关系到驾驶人和乘坐人的生命安全[1]。在这种复杂的运行情况下，通过利用智能化的仪表将汽车中各个重要的数据显示出来。智能仪表由控制器、组合仪表和显示器三个主要部分组成。控制器的目的是接收信号并将得到的信号通过一系列的转化再输出。控制器同时采用并联的方式将显示器连接在一起。当整个仪表系统启动，系统会先根据程序设定的模式在显示器上先将人工模拟设定好的参数进行显示。当汽车启动，仪表的控制器会接收到来自总线的信号，再经过一系列的计算、逻辑比较等等如果发现改变就会向汽车总控制器发出信号，并将其显示在显示器上，驾驶员就能够清楚的了解汽车状态。

2.汽车电子技术在仪表中的应用现状

2.1速度计

速度计的作用是接收汽车速度传感器的信号，并分析传来的信号对信号进行计算并将其显示出来。借助电子技术与速度计的结合，速度计在接收信号、计算出汽车速度方面展现出更加优秀的性能。从整体形势来看，现代汽车相关电子技术已经发展的越来越完善，这种局面也与人们对汽车性能的高要求有关。

2.2电子式转速表

比起传统的转速表，电子式转速表能够适应各种恶劣甚至极端的环境，例如振动状态、高低温等。另外，借助良好的感应能力和准确度能够实现较高效率的自我报警[2]。另外，在感官功能上，现代电子式转速表都是采用液晶显示和真空荧光屏幕的方式，给驾驶员更好的视觉感官体验。

2.3传感器

现代化的传感器借助技术逐渐走向智能化、多元化，其在实际中的应用也十分广泛。后期逐渐走向集成式的传感器不仅能够实现对汽车信号的部分模拟和处理，还能够对汽车接收的信号进行放大处理，以及对汽车胎压、运行等各种情况自动采集。

2.4数字温度计

数字温度计的原理是利用传感器接收到的连续电能转化成为电信号，再利用A/D转换将温度传感器转换后的电信号这算成为相应的变量，再通过译码器对变量进行数字编码，最后计算得到的结果就会显示在显示器上。数字温度计的主要作用是对汽车发动机中冷却的温度进行控制，还能够对气缸的温度进行测量，甚至对轴承的温度变化也可以探测到。

3.关于仪表设计几点思考

3.1提高仪表精确度

虽然目前的仪表在汽车电子技术中的应用展现出良好的应用效果，但是人们对其要求的提高就需要仪表展现出更加精确的性能。精确度越高才符合现代化的要求[3]。从某种意义上而言，仪表的未来发展将从机械化走向智能化，而且这种智能化的程度会越来越高。仪表不仅能够实现基础的相关功能，还能够实现越限报警、自动校准等功能。这些转型都在要求仪表需要有很高的灵敏度，只有提高儀表的精确度才能够达到更高的标准。

3.2加强技术革新

电子仪器在我国出现了一个又一个的发展时期，仪表的每一次更新都是一次进步和跨越。当出现了新一代的仪表旧的就会被淘汰。在实际的应用过程中，汽车整个结构不断复杂，出现各种问题的可能性也会上升，这就需要加强技术革新，更多的是加强创新，保证在实际应用的过程中发挥出良好性能。

4.汽车电子技术在仪表中的未来应用趋势

从目前我国整个的汽车电子技术的现状来看，虽然整体表现出全面优化的结果，而且仪表也逐渐走向微型化和智能化，但是在各种技术不断发展的基础上，汽车电子控制系统也逐渐优化，传感器种类也在不断增加，性能也在逐渐优化。在这种情况下对传感器、数字温度计等等提出了更好的要求[4]。另外现代汽车整个系统涵盖了各个方面的信息，对于汽车信息例如行车信息等的存储也会越来越多，更加复杂的情况会越来越多，这也就增加了微处理器的工作量，这种局势下要求微处理器能够加强自身的稳定性和数据处理速度。但是，在这个过程中需要注意的就是如何协调数据的传输、成本、准确三个方面的问题。因此，虽然汽车电子技术与仪表整体上表现良好，但是在这个方面还是有很长的路要走。还有就是安全技术、汽车总线等方面的研究。

5.结语

从某种角度而言，汽车行业的发展在一定程度上是借助电子技术的发展逐渐实现的。虽然我国的现代汽车行业整体表现良好，但是实际上我国的汽车电子技术比起外国发达国家还有很大的一端距离。但是从另外一方面而言，也能够说明我国在这个方面的未来发展还有很大的空间。汽车电子技术已经是汽车行业中一个十分关键的技术，虽然我国在这个方面也有研究，但是一直受到外国的打压和冲击，因此我国想要在这个方面有自己的技术还需要进行更加深入的研究与探讨。

【参考文献】

[1]赵玉田. 现代汽车电子技术及其在仪表中的运用分析[J]. 电子测试，2013，11（09）：102-103.

[2]卢嘉伟. 浅谈汽车电子技术在仪表中的应用[J]. 黑龙江科技信息，2015，51（25）：101.

[3]周伟明.现代汽车电子技术及其在仪表中的应用[J]. 科学中国人，2016，27（14）：80.

流量仪表应用 篇6

流量、压力、温度是检测物体的三大参数,被广泛应用于测量中。近年来,随着我国工业的飞速发展,各类自动化控制系统对流量测量的要求日益提升,流量仪表获得了广泛的应用。 本文结合具体实例,浅谈流量仪表在自动化控制系统中的应用。

1流量检测与流量仪表的使用

流量测量是工业测量的常见方法,在我国工业控制领域, 如电力、冶金、化工、石油、食品等行业,获得了广泛应用。凡涉及质量互变的过程,都需要用到流量测量,流量仪表是进行流量测量的工具,根据测量原理的不同,测量仪表可以分为很多种类,随着现代测量方法的发展,流量仪表也从最初的差压式、 容积式、电磁式等逐渐发展,不仅结构更加简洁,功能也日趋多样。流量仪表测量的精确与否,直接关系到工业控制过程的正确、稳定实现,与我国国民经济发展有着直接联系,所以,掌握常见流量仪表的原理,了解典型流量仪表在自动化系统中的应用,对提高工业自动化水平和仪表装备水平具有重要意义。

2流量仪表在自动化控制系统中的应用

2.1流量计在油田自动化计量系统中的应用

油田是应用流量计最为广泛的行业之一,主要用于产油量计量、统计和分析,测量油井日采出量等,先进的计量和工艺技术有利于及时了解油田开发情况和油井储层变化情况,分析油气生产变化的动态,进一步指导油田开发方针。在油田的分队计量中,采油获得的原始来液首先经过三相分离器分为3部分,一部分经过调节阀后去压气站,一部分经过电磁流量计去沉降罐,还有一部分经过质量流量计去缓冲罐。图1为质量流量计自动控制系统图。

图1中,油水混合液经过质量流量计传感器采集油管内的流量、温度和密度等参数信号,上送处理器,通过相关的微机算法,将采集到的原油和水分的相关参数进行分析计算,再经过变送环节,通过TCP/IP以太网通讯,上送监控主机,完成对数据的显示、存储、报表、打印等综合管理功能,实现对多台油水计量系统的监控。此外,在油田的转井现场,针对深井普遍存在的高密度和重材料浪费问题,通过流量计传感器采集和分析钻井液黏度、密度和离心机性能参数的变化,经过控制系统计算得出离心机的工作转速和相应处理量后,通过计算机输出控制,来建立控制系统流程,能够有效提升重材料的回收利用率, 节约重材料的使用费用。

2.2流量计在电厂工艺系统中的应用

2.2.1应用于锅炉送风工艺

在电厂锅炉中,流量计主要用来测量空气、蒸汽、锅炉送风等的流量。最为常用的流量计为旋涡流量计。旋涡流量计使用速度式原理,采用有规律的旋涡剥离现象来进行流量的测量,当蒸汽、风力等流体流过流量计的传感器时,能够在前部产生压力大于管道静压的高压区,当流体流经管道的加速段时, 产生压力小于管道静压的低压区,并在低压区的后部形成一个有旋涡的真空地带,这样就形成了压力波动,其波动的频率与气体的流量成正比,所以通过测量这个振动频率并经过相应的换算和补偿,能够计算出流体的流速。

以旋涡流量计在锅炉送风流量中的测量为例,锅炉的送风流量是体现热电厂锅炉和风机运行状态的重要参数之一,其对锅炉燃烧的自动控制系统控制有重要作用,实际电厂的送风管道多为矩形截面,常规的流量计很难进行精确的测量,使用旋涡流量计具有较好效果。使用旋涡流量计进行锅炉送风流量测量时,由传感器、转换器、控制中心组成锅炉送风测量系统, 其中传感器包括旋涡发生体和旋涡检测器2部分,主要用来进行锅炉送风流量的测量并将之转换为对应的频率信号,该频率信号在转换器中进行整形和放大,并输出4~20mA的直流控制信号,送至控制中心,进行待测送风流量的显示、记录和分析,作为电厂锅炉运行状态的重要参考。

使用旋涡流量计进行锅炉送风流量的测量时,应注意仪表量程的选择和温度与压力的补偿问题。将被测流体的常用流量控制在旋涡流量计的1/2~2/3范围内,可确保旋涡流量计的精度误差在允许范围内,同时,还要选择合适的温度和压力测量仪器与旋涡流量计相配套,以建立精密、准确的锅炉自动化控制系统。随着计算机和微电子技术的发展,智能型旋涡流量计已经获得普及,具有流量校正和自诊断功能,能够根据电厂锅炉的运行工况进行更加灵活的控制,并对误差进行修正, 技术更加成熟。

2.2.2应用于烟气脱硫工艺

流量计在电厂烟气脱硫工艺中也有广泛应用,电厂的烟气排放由于粉尘大、温度高,且具有一定的腐蚀性,同时电厂锅炉的风烟道存在紊流和旋流,不利于流量计的准确测量,所以需要设置多个测点来计算平均值。电厂流量测点众多,包括一次风、二次风、入炉气体、脱硫烟气等,给电厂的烟气检测带来了一定的难度。应用于脱硫的烟气流量计采用了独特的原理,基于热扩散原理,根据流体流过传感器RTD时的温度差与流量的关系,转换为线性输出的流量信号,结合专用的流量数据模型和模糊控制理论,输出控制信号,通过专用的电荷感应式探针和刮扫装置来完成系统控制。

2.3流量计在污水处理工艺系统中的应用

随着现代工业的飞速发展,城市污水处理的重要性日益提升。在实现了自动化的污水处理厂中,流量计也获得了广泛的应用。污水中含有大量的悬浮物、废水、杂质、病菌等,不同监测点对流量计的需求是不同的,电磁流量计、超声波流量计等都有应用,超声波流量计因其精度高、集成度好、体积小等优点,近年来获得了更多应用。以超声波流量计在污水处理中的应用为例,通过超声波流量计与巴氏计量槽相配合,监测出水流量,控制进水流量和超越阀门,实现对污水处理的流量控制, 在超声波的流量自动控制系统中,超声波传感器检测流量信息,根据测量零位置到传感器测量膜片和满量程之间的距离, 得出实际的污水流量对应的高度,并将之送到控制系统的中央微处理器,经过换算输出4~20mA的脉冲信号,上送中央控制室的可编程控制器,经过通讯后在管理机显示,包括流量的瞬时值、最大值、最小值、平均值等信息,支持流量统计和打印,并根据故障判别逻辑,当发生系统故障或流量异常时,输出报警信息,提示运行人员通过调节进水阀门和超越阀门进行流量控Zhuangbeiyingyong yu Yanjiu◆ 装备应用与研究

制,从而满足污水处理工艺的生产要求。更先进的控制系统可以将流量作为一个变量,输入到中央控制室的PLC中,直接进行程序运算并控制进水阀门和超越阀门的变化量,同时将进水阀门和超越阀门更改为电动驱动,就不需要运行人员再进行控制,进一步提高了系统的工作效率。

3结语

流量仪表应用 篇7

1 涡街流量计工作原理

1911年世界著名流体专家卡门教授的涡街理论应用是涡街流量计的基本理论,但它的前提是必须在无穷大均匀流场中才能在阻流件后形成稳定的两排交错排列的旋涡。

旋涡有以下规律:

式中:h为旋涡之间的横向间隔;a为旋涡的前后间隔[1]。那么在封闭管道中流场的速度是非同速的,按照流体力学知识,在水力光滑管中,V为流体的流速,Vmax为管道中最大流速,层深状态时:

即在层深时,流速呈现抛物线形状。

在紊流状态中:

式中:n为一个与雷诺数有关的参数,在现实管道中还与管壁粗糙度有关,r为管中心到管壁的距离[2]。

所以在管道中要插入的阻流件就有以下任务:

(1)通过三角柱对流体的阻塞作用,使流体流过两侧弓形面时几乎使三角柱两侧上下流通速度达到一致。

(2)产生稳定、强烈、规则的旋涡。

(3)使形成的旋涡频率在较大的流速范围内呈线性关系,即尽量宽量程范围。

经过多年的应用对比及与有关流量计生产单位的实验探讨,得知三角柱宽度与管道直径比d/D控制在0.28时效果较好,三角板的尾角在38 o~42 o均可以,38 o时在空气中标定线性好,42 o在水中标定线性好。

在三角柱具体安装时,对于测尾流振动频率的探头外置型涡街,三角柱与管壁必须紧密连接,缝隙尽量小,并且两侧不能有焊点,否则旋涡会有噪声干扰。此时通过敏感元件所测检漏信号并给电路处理即能获得旋涡频率f:

由式(4)可见f与管流流速成正比。

通过在气体标定装置或水的标定装置上检定可以获得仪表系数K,K是单位工况体积介质流过流量计时产生的脉冲数(即旋涡个数),即一个脉冲反过来代表多少工况体积的流体介质(注意是工况体积)。所以涡街流量计类似于没有活动部件的容积式流量计,是先天的数字流量计。

2 涡街流量计现场安装及注意事项

流量仪表一经选定,其安装的正确与否便成为非常重要的问题。确保流速分布稳定是涡街计正确安装保证仪表正常工作的最关键条件之一,而仪表通径与管道内径是否匹配就是其中非常重要的一个因素。实际使用中钢管的标准根据工艺参数要求不同有很大的区别,如D 273钢管,现场使用的钢管壁厚有区别,具体规格有D 273×6、D 273×7、D 273×8等,这样同样D273管实际钢管的内径就有区别。而涡街流量计的通径则一般都比较标准,有D N50、D N100、D N150、D N200、D N300等,这样必然就存在一个匹配的问题,而这一点在现场使用中恰恰没有得到足够的重视。

涡街流量计仪表与管道内径相等是最为理想的,如果流量仪表通径与管道内径存在差异,就可能产生附加误差,具体可分以下几种情况:

(1)管道实际内径大于仪表通径,但两者之差不超过后者的3%,这时所产生的误差很小,仍在仪表的精度范围内,对测量无影响,不需要任何修正;

(2)管道实际内径小于仪表通径,但两者之差在一定的范围内,即通径DN15至DN100小于等于3%,DN150及以上小于等于1%,则产生的误差较小,这时可以通过对仪表系数K进行修正来补偿,消除影响;

(3)管道内径与仪表通径之差较大,超过上述允许范围,这时所产生的误差也较大,即使修正仪表系数K也无法满足测量精度及稳定性的要求。其原因是这种工况下相当于涡街流量计前已无直管段,由于管道的突变使流体流速的分布受到扰动发生畸变,这种干扰随着流速等参数的变化而变化,并非固定不变,是无法修正的变量。由此造成涡街流量计工作不稳定,输出频率信号与流速的比例关系失真,严重影响使用精度,甚至引起波动导致仪表无法正常工作。

据此在工程设计和仪表安装时应考虑尽可能选用管道内径略大于仪表通径,但是两者之差不超过后者的3%,同时尽量保证流量计与管道安装时的同心度,以免产生台阶影响流场分布而影响使用效果。

除此之外还有以下一些安装时应注意的细节问题,如有不慎也将影响使用效果,甚至使涡街不能正常工作:

(1)涡街流量计安装前后直管段的要求:要注意调节阀在小流量时易产生射流,阀后安装流量计直管段过短会造成涡衔流量计工作不稳定[3]。

(2)上游如果有插入式测温元件,也会产生频率很高的旋涡,类似阀门干扰,距离也必须远离,或者尽量安装在流量计后,因为流量计前后基本不会有多大的温差,完全能满足温度测量的要求。

(3)在焊接法兰切割管子时,焊口要磨平整,不能有焊渣升入到管道中,不平整光滑的焊缝也会影响流场的均匀分布。

(4)上游安装测压口时孔不必开得很大,也不能有焊渣探入到管边中,更不允许取压管有伸入管内的情况发生。

(5)安装涡街流量计的管道处应尽量避免振动,振动可能会产生干扰信号,等。

3 涡街流量计在蒸汽流量计量应用中应注意的问题

国内在工业较发达的地区热电联产,区域供汽供热的现象已很普遍,为工业供热贸易结算提供准确可靠的计量数据也就显得非常的重要。

首先应注意一个常识,在很多地方计量技术监督部门有明文规定,所有用于贸易结算的计量表计都是计量技术监督部门强制鉴定的仪表,也就是说用于贸易结算的计量表计在安装前都应送计量监督部门或计量监督部门授权认可的计量鉴定机构鉴定合格。出厂前生产厂家出厂检定报告不具有法律效力,一旦产生贸易纠纷未经计量鉴定部门鉴定合格的仪表将得不到计量技术监督部门的支持,将直接认定为计量不合格并承担主要责任。这一点经常会被忽视。

其次涡街流量计在蒸汽流量测量中还应注意温压补偿问题,涡街流量计检测的是流体在工作状态下的体积流量,而在日常贸易结算中蒸汽流量计量习惯用质量流量表示,计量单位主要为t,kg等。

因此就必然存在一个体积流量到质量流量的折算过程,折算系数中就包括流体密度的因素,而蒸汽密度又因温度压力的不同而不同,所以涡街流量计在蒸汽流量测量中引入温度压力补偿的目的就是在蒸汽实际工况偏离设计工况时,将根据实测温度压力参数计算蒸汽密度,将蒸汽密度对质量流量测量结果的影响予以修正。

蒸汽流量的温压补偿修正公式是一个比较复杂的数学公式,一般是由智能二次仪表如流量积算仪或DCS流量累积功能模块等来完成复杂的计算过程,在平时的工作中可以用简化的人工计算公式进行复核,具体如下[4]:

饱和蒸汽流量计算修正公式为

过热蒸汽流量计算修正公式为

式(5,6)中:Ms为流体质量流量,kg/h;Md为仪表指示流量,kg/h;ρx为刻度流量时蒸汽的密度,kg/m3;ρ=a p+b,为饱和蒸汽的密度表达式;a,b为常数,取值与压力p有关;p为液体的工作压力,MPa(绝压);ρ=f(p、t),为过热蒸汽的密度表达式;t为过热蒸汽温度,℃。

式中:Mm为在标准状态下流量标尺上限,kg/h;Vg,Vd为仪表的信号制上、下限电压信号,V;VL为流量计输出信号,V。

表1列出了a,b与p的关系,表2列出了ρ与p,t的关系。

4 结束语

深入了解涡街流量计原理,了解现场安装及应用的基本知识及相关经验,可以在现场得到很好的使用,发挥涡街流量计的优势,更好地服务于工业测量与控制领域。

参考文献

[1]姜仲霞,姜川涛,刘桂芳.流体力学[M].陕西:西安交通大学出版社,2006.

[2]苏彦勋,梁国伟,盛健.涡街流量计[M].北京:中国石化出版社,2006.

[3]苏焰勋.流量计量与测试[M].北京:中国计量出版社,2007.

网络应用流量模拟技术 篇8

近年来, 随着互联网用户的剧增及对网络带宽需求的不断增大, 网络互联设备的转发速率也越来越大, 网络安全事件和威胁层出不穷, 基于网络数据分析的网络防病毒[9,10]、网络数据内容审计[11,12]、入侵检测系统等网络数据处理系统面临着巨大挑战, 因而对这些网络安全数据处理系统的功能和性能测试具有十分重要的意义[13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27]。网络数据流量生成作为网络性能测试中的关键环节之一, 一直是网络测试中热点研究问题。

目前, 对于网络数据处理系统等安全产品的测试大都是采用背景流量与测试流量混合的方式[28,29]。背景流量生成主要采用真实流量回放或专业测试仪定制流量的方式。当采用真实流量作为测试流量时, 由于无法预知真实流量的构成, 无法判断对网络安全产品测试结果的影响;当采用专业硬件测试仪定制流量时, 例如Ixia公司的Breakingpoint或Spirent公司的Smartbits等主流专业硬件测试仪能够定制产生大流量高带宽的网络流量, 精确定制产生的带宽、数据报文长度和数量等恒定的网络数据流, 但很难构造出含不同定制内容的大流量网络数据以及很难反应真实网络数据协议的多样性。

当前国内外对网络数据流量生成系统进行的一些研究文献, 侧重点各不相同。廖有清等人[1]结合FPGA硬件逻辑实现网络流量生成与发送功能, 这类系统一般都是基于流的思想生成流量, 采用均匀流和线性突发流两种流模式生成网络数据流量。张铮等人[2]主要对流量生成方法进行了研究, 基于IXPBTG平台提出了3种不同的流量生成算法。另外, 网络流量速率的控制也是流量生成的重要组成部分, 吴长宇等人[3]对不同协议的流量设计了速率控制算法。

同时, 一些流量生成工具也相继出现, Danzig和Jamin曾经介绍过网络流量模拟工具Tcplib[4], 它可以产生真实的TCP/IP网络流量, Tcplib是一个应用层模型的流量生成器, 它能产生五种不同类型的网络流量, 包括FTP、SMTP、NNTP、TELNET以及RLOGI。Sommers和Barford设计了一个与应用无关的网络数据包产生工具Harpoon[5], Harpoon可以产生与真实网络流量在内容、长度、时间、空间上具有相同分布特征的TCP、UDP等协议类型的数据包。Harpoon的显著特征是可以自动地从真实网络流量中提取特征参数, 用于配置网络流量生成模型。此外, Barford和Crovella研制了针对Web服务器进行压力测试的工具SURGE[6], SURGE可以用来产生背景网络流量。Net IQ公司的CHARIOT软件工具是目前世界上比较认可的应用层IP网络及网络设备的测试软件, 可提供端到端、多操作系统、多协议测试和多应用模拟测试。其基本原理是通过产生模拟真实的流量和采用End to End的方法测试网络设备或网络系统在真实环境中的性能。CHARIOT能提供多达10000个并发连接, 能更好的模拟真实环境对设备及网络进行全面的测量, 被广泛应用在SWITCH, ROUTER, WIRELESS, Qo S, MULTICASTING及网络等方面的功能和性能测试。还有一些流量产生器是基于libnet编程实现的, libnet接口函数库提供了低层网络数据包的构造、处理和发送功能, 权东晓等人[7]通过实验结果表明基于libnet编程相比于利用socket编程可以产生更高效率的网络流量。

上述流量生成系统或流量生成工具无法具体到应用协议内容, 无法构造包含特定内容的网络数据流量。本文基于现有数据流量生成方面的研究, 设计并实现了典型网络应用流量生成系统, 该系统可产生含特定内容的HTTP、FTP、SMTP、POP3、IMAP、DNS等典型应用协议的完整数据流量, 可以模拟用户访问特定网络应用, 并且能够构造含有特定内容的网络数据。

1 系统总体设计

本文将详细介绍网络应用流量模拟系统的功能和组成结构, 以及通过系统功能组成模块实现各协议数据流量生成的工作流程。

1.1 系统功能介绍

本文的流量生成系统主要完成了常用应用层协议流量的模拟, 基于标准RFC2616、RFC959、RFC2821、RFC1939、RFC1034分别产生HTTP、FTP、SMTP、POP3/IMAP和DNS协议网络数据流量。对于HTTP协议, 系统可以通过构造并访问含特定内容的网页, 产生HTTP协议流量;对于邮件协议, 系统可以构造含特定内容的收发件人地址、邮件主题、邮件内容、邮件附件名、邮件附件内容, 产生SMTP、POP3、IMAP协议流量;对于FTP协议, 系统可以构造含特定内容的FTP文件名、FTP文件内容, 产生FTP协议流量;对于DNS协议, 系统可以对指定域名进行A类型、AAAA类型、PTR类型查询, 产生DNS协议流量。

相比于其他流量生成系统, 网络应用流量生成系统的主要特点为:可定制特定内容、产生IPv4/IPv6流量、多用户并发模拟。

首先, 一般网络安全设备的测试软件 (流量生成系统) 难以构造特定内容的数据报文, 对于基于内容的攻击, 不能满足网络安全设备的测试要求。相对于真实的网络流量内容的不可预知性, 本系统可以产生可定制内容的特定网络协议的网络数据流量。其次, 当前大部分流量生成系统是基于IPv4网络环境的, 由于IPv4和IPv6网络将会在相当长的一段时期内共存, IPv6环境下数据流量的生成显得尤为重要, 本系统能通过隧道 (TEREDO、ISATAP和6to4) 技术、地址翻译 (IVI、NAT64) 技术或代理技术实现IPv4和IPv6互访, 产生IPv4、IPv6混合流量。并实现了客户端可通过模拟用户上网的PPPo E或IPo E方式连接外网, 并可实现模拟多用户并发产生各应用协议数据流。另外, 通过修改程序配置文件, 系统能灵活生成各种协议测试流量, 如不同协议类型、不同应用层协议内容大小、不同的测试周期等, 从而能有效的模拟各种用户访问网络应用的场景。

本系统在功能实现方面, 完全可以对基于内容的常见网络应用协议数据流进行模拟, 从而更加有效的完成对网络数据处理系统功能和性能的测试。

1.2 系统工作流程

网络应用流量生成系统的操作用户可以在客户端上配置用户行为规则, 如图1客户端中有4大块服务种类:WEB页面访问、FTP文件传送、邮件收发、DNS查询。右侧服务器端提供HTTP、FTP、SMTP、POP3、IMAP、DNS服务。用户将不同协议规则下发到My Sql数据库中, 系统的功能组成模块 (1.3节详细说明) 查询数据库, 模拟用户访问右侧应用服务器, 产生含有特定内容的各协议网络应用流量, 并使之通过中间待测网络安全设备, 完成系统测试验证。程序运行结果文件会上传到指定日志服务器中, 用户可在服务器端的日志服务器中查看程序运行结果日志文件。

1.3 系统功能组成模块

网络应用流量模拟系统的主要功能组成模块包括数据库配置接口模块、特定内容配置解析模块、代理配置和网络接入模块、运行调度模块、用户模拟平台模块以及日志处理模块, 各功能模块之间协作关系如图2所示。

数据库配置接口模块从数据库的规则下发表中读取下发的任务需求, 并将规则中的各个特定内容进行拆分, 构建任务内容, 根据任务内容选择协议类型和IPv4/IPv6互访方式。

特定内容配置解析模块负责HTTP协议、邮件协议、FTP协议及DNS协议具体数据报文内容, HTTP协议:配置特定内容到网页内容中, FTP协议:配置特定内容到FTP文件名中或FTP文件内容中, 邮件协议 (SMTP、POP3、IMAP) :配置特定内容到邮件地址、邮件主题、邮件内容、邮件附件名、邮件附件内容中, DNS协议:配置特定的域名或IP。此模块明确了特定协议数据流量的内容, 生成特定应用数据, 是用户模拟平台模块正常运行的关键前提。

代理配置和网络接入模块实现IPv4和IPv6互访功能, 其中代理配置包括Socks代理、本地代理、网页代理, 都需要提供代理服务器的IP地址和端口号, 主要用于HTTP协议的测试;网络接入分为地址翻译 (IVI、NAT64) 和隧道 (6to4、TEREDO、ISATAP) 两部分, 主要用于FTP协议、邮件协议、DNS协议的测试。

运行调度模块根据选择的IPv4/IPv6互访方式, 接收数据库配置接口读取的规则任务, 开启相应的线程, 对于多任务可并发开启多线程, 根据读取的任务开辟新的线程并根据用户下发协议测试规则类型选择相应用户模拟平台, 产生相应的特定网络应用流量。

用户模拟平台是实现协议流量的主体功能部分[30,31,32,33,34,35]。对于HTTP协议, 系统调用HTTP协议实现模块, 向服务器端上的Apache服务软件发起请求, 然后模块封装HTTP请求报文, 发送请求并接受响应, 最后分析返回的数据报文, 判断是否完整接收到此网页。对于FTP协议, 用户可以定制下发规则, 指定特定内容存放在FTP传输文件的文件名中或者文件内容中, 然后系统调用FTP协议实现模块, 构造相应的txt类型的文档, 形成FTP协议数据流。同理, 对于邮件协议, 用户可以指定特定内容包含于邮件收发件人地址、邮件主题、邮件内容、邮件附件名或邮件附件内容中, 系统则会调用SMTP、POP3、IMAP协议实现模块按照标准邮件RFC协议构造相应的邮件, 完成邮件发送和接收, 从而形成这3种协议数据流。对于DNS协议, 用户可以指定需要解析的域名或IP地址, DNS协议实现模块会完成域名的A和AAAA记录查询以及IP地址的PTR记录查询, 进而生成DNS协议数据流。

日志处理模块将用户模拟平台模块的处理结果封装成UDP报文, 包含规则ID、规则类型、测试时间、结果判断、上传文件名等字段信息, 发送到日志接收方, 并将测试结果文件上传到FTP服务器。

2 实验测试

在构造的实验环境中, 对系统产生各协议流量的功能以及并发性能进行实验测试, 验证能够产生的特定网络应用协议报文符合标准RFC的规定, 同时验证能够生成特定内容的网络数据。

2.1 测试环境

网络应用流量模拟系统的客户端和服务器端采用相同配置的物理机:Redhat6.2操作系统, Linux2.6.32-220.el6.x86_64内核版本, Xeon E5645型号CPU, 2400MHz主频, 32GB内存, 千兆网卡。

系统协议验证图如图3所示, 系统部署在左侧客户端服务器上, 通过中间路由设备访问右侧服务器端, 可产生大量含特定内容的不同协议数据流量, 同时利用网络流量验证系统捕获协议数据包。其中, 右侧服务器端需事先安装APACHE、VSFTP、POSTFIX、DOVECOT以及BIND服务软件, 分别提供HTTP、FTP、SMTP、POP3、IMAP、DNS服务。

2.2 系统功能实测

真实网络中的流量环境非常复杂, 各种网络协议都有使用, 我们目前根据标准RFC实现常用网络应用协议流量的模拟, 我们首先验证系统能否产生标准的5种应用协议数据流, 然后验证构造的网络应用数据流中能否含有用户配置的特定内容。

2.2.1 协议测试

本文采用的网络流量验证工具是网络封包分析软件Wireshark, 它是目前世界范围内应用最广泛的网络协议解析软件之一, 其不修改网络封包内容, 仅反映出目前流通的数据包信息, Wireshark本身也不提交数据包至网络上, 所以借助Wireshark工具能够验证系统产生的协议数据流量的准确性[8]。

运行系统程序, 同时使用Wireshark对网络环境中系统产生的流量数据进行统计和分析, 监测结果如图4所示。

图4中的线是由点组成, 每个点表示在1s内抓到的所有数据包数目, 每个图形都可以应用一个应用协议过滤条件, 这里创建了5个过滤条件, 分别识别HTTP、SMTP、DNS、FTP、POP3五种协议, 不同的颜色区分不同协议图形, 实验证明系统完全能够正确模拟产生常用应用层协议流量。

2.2.2 特定内容测试

1) HTTP协议:用户配置HTTP协议特定内容为kkkkkkkkk, 利用Wireshark抓取的测试结果如图5所示, 可以清晰地看到网页BODY中红框标出的特定内容。

2) FTP协议:系统实现了FTP文件名和文件内容中特定内容的配置, 用户配置的FTP协议文件名中特定内容为pppppp, Wireshark抓取的测试结果如图6所示, 可看到txt文件名中红框标出的特定内容。

3) SMTP、POP3、IMAP协议:系统实现了邮件地址、邮件主题、邮件内容、邮件附件名、邮件附件中特定内容的配置, 用户配置邮件主题中特定内容为AAAAAA, Wireshark抓取的邮件协议测试结果如图7、图8、图9, 可以看到Subject中红框标出的特定内容。

4) DNS协议:系统实现了对特定域名的A记录、AAAA记录查询和特定IP的PTR查询, 图10是对指定域名www.google.com的A记录查询结果。

2.3 系统性能实测

当产生大流量的特定内容的网络流量时, CPU、内存等是制约系统性能的因素, 下表是在该系统模拟大流量网络数据时实际测试的各协议最大并发连接数和占用客户端机器的CPU、内存情况。

3 结束语

网络应用流量模拟系统能够模拟用户上网的PPPo E或IPo E方式连接互联网的接入方式、模拟IPv4和IPv6网络互访的应用场景, 构造产生IPv4、IPv6以及IPv4/v6混合流量的实验场景, 实现典型网络应用的流量模拟。

实验结果表明, 本文提出的网络应用流量模拟系统, 模拟产生的特定网络应用层数据流量符合标准RFC规定, 而且能够产生含特定内容的HTTP、FTP、SMTP、POP3、IMAP、DNS协议的数据流量, 能够实现基于内容的网络数据流模拟, 可用于网络流量处理系统的功能测试和验证。

摘要：当前网络安全设备的测试软件可以产生大流量的网络数据流, 但难以构造大流量特定内容的应用协议流量, 因而不能很好满足基于内容检测的网络安全设备的测试要求。本文所提出的网络应用流量模拟技术, 能够模拟用户上网的PPPo E或IPo E方式连接互联网的接入方式、模拟IPv4和IPv6网络互访的应用场景, 可以模拟用户访问特定网络应用, 产生HTTP、FTP、SMTP、POP3、IMAP、DNS等典型应用协议的大流量完整数据流量, 并且能够构造含有特定内容的网络数据。实现的系统还可以通过隧道、翻译或代理技术实现IPv4和IPv6互通, 产生IPv4和IPv6网络数据流量。通过大量实验验证, 系统能正确生成上述协议数据报文和含有特定内容的网络流量。

流量仪表应用 篇9

1 实现孔板流量计自动化计量的4种模式

孔板流量计自动计量概况所谓自动计量, 就是利用变送器实时检测天然气流量计量中所涉及到的温度、压力、压差等参数, 通过计算机中的流量计算软件, 实现整个流量测量环节中无人工参与的天然气流量测量。随着计量技术的发展和计算机运用的普及。实现孔板流量计自动化计量的方案较多, 目前主要有以下4种模式。

(1) 单变量变送器+流量计算机 (或工控机) 利用单变量模拟变送器分别检测温度、压力、差压, 并将检测到的电信号转换成规范的4-20M A模仿信号送人流量计算机 (或工控机) 的数据采集卡, 经过A/D转换成数字量, 在流量计算机 (或工控机) 上经过流量计算软件计算出自然气瞬时流量、累积流量以及完成其他辅助功用。此方式属传统自动计量形式, 缺陷为采集、传输为模仿信号, 抗干扰才能较差, 由于信号转换等问题计量精度难以进步, 而且硬件较复杂、中间环节较多、牢靠性较差。可扩展为:单变质变送器+流量计算机+工控机, 从而完成流量计算与显现分开, 进步系统的牢靠性和可视性。

(2) 多变质变送器+流量计算机 (或工控机) 应用1台多变量智能变递器同时检测温度、压力、差压等, 采用现场总线制, 经过数字信号传输, 送入流量计算机 (或工控机) 数据采集卡后上经过流量计算软件计算出自然气瞬时流量、累积流量及完成其他功号传输, 送入工控机显现和完成其他输助功用。所丈量的流量值必需在工控机上停止二次处置, 以完成数据的累积和存储功用。采用这种方式, 系统构造进一步简化, 变送器可单校也可联校, 易于维护。但由于在工控机内完成流量的累积和存储, 牢靠性较差, 易形成数据丧失。

2 自动计量准绳

自动计量计划选择的准绳由于自然气流量计量是一种间接的、多参数的、动态的、不可再现的丈量, 自然气的流量计量是流量丈量中的难点之一。因而, 在选择详细计划时, 应着重思索系统的牢靠性、精确性和先进性。普通主要服从以下准绳。

(1) 数据的平安性准绳指在非仪表毛病的状况下, 计量系统可以提供精确的计量数据, 以完成对自然气管网的有效监控, 并保证数据的牢靠性, 为企业信息系统完成企业管理、运营、指挥、谐和提供重要根据。计量是信息系统重要的数据源, 一旦呈现问题, 将给企业带来不可估量的损失。因而, 数据源请求精确、齐全、完好、牢靠。为此在选择计划时, 首要问题就是思索计量数据的平安性。由于针对自然气集输企业分散、环境要素恶劣, 要充沛思索计算机毛病、电力供给等实践状况, 做好预案, 防止由此而惹起的数据丧失。

(2) 计量回路的独立性准绳主要是为了保证在计量系统呈现问题时, 尽量减少毛病的影响面, 降低毛病的影响水平, 从而维护企业的平安平稳运转和经济效益。

(3) 运用操作的简单、牢靠准绳由于自然气集输企业的站、场普通都比拟分散, 专业人员相对较少。因而, 在选择、设计计划时要充沛思索操作、维护的扼要性, 做到简单易用、高牢靠、低维护, 从而确保计量系统的长期、稳定运转。

(4) 统筹开展的准绳随同自然气贸易的开展对自然气计量的精度和计量方式的请求也越来越高。在选择时要思索自然气计量交接方式的可能改动和实时计量补偿的可一些问题。

(1) 节流安装带来的误差首先, 孔板流量计在流体较为洁净、流经节流安装前直管段比拟理想 (远大于10倍圆管直径) 、流体处于紊流状态 (雷诺数大于4000) 时, 其精确度可达0.75级。但由于气质、计量直管段没有到达请求, 孔板产生误差的要素有:孔板人口锐角损伤;液体及固体污物堆积在孔板外表, 使孔板外表粗糙度改动, 大大增加丈量误差。

(2) 现场变送器的误差现场压力、并压变送器自身能到达的精确度是完成整个计量系统精确度的根底。因而, 要保证差压变送器、温度传感器、压力传感器的自身精确度为A级, 即时停止检定, 保证其精确度。

4 结论

依据实践应用状况, 就进步计量精确度提出以下控制办法及倡议。

(1) 孔板节流装里必需契合规范孔板节流安装应依照规范装置设计, 依据孔板前阻力件方式配接足够长度的直管段, 普通应至少前30D。文23气田在开发初期局部集气站因设计缘由流量计直管段长度为前10D后5D, 形成自然气计量输差到达±5%~±8%。剖析缘由后经技术改造, 计量管段改为前30D后10D, 使计量输差降低到±1.5%。

(2) 气流中存在脉动流的改善措施在自然气计量中由于各种缘由使自然气脉动, 能够采取以下措施减小脉动流的影响。1) 在满足计量才能的条件下, 应选择内径较小的丈量管, 使Δp、β在比拟高的雷诺数下运转。2) 采用短引压管线, 尽量减少引压管线系统中的阻力件, 并使上下游管段相等, 以减少系统中产生谐振和压力脉动振幅的增加。3) 采用自动清管系统或低处装置分液器来降低管线中积液惹起的脉动。为使自然气流量计量到达具有最佳的计量性能, 应将自然气中的水分彻底脱出。

摘要：由于历史缘由和本身的特性, 孔板流量计在当前天然气计量中占领很大市场。同时, 由于自动化技术在孔板流量计计量系统中的应用, 使孔板流量计计量系统克制了传统计量过程中人为误差等不利要素, 进一步进步了孔板流量计的计量精确度。

关键词：孔板,天然气计量,差压式流量计,误差

参考文献

[1]中华人民共和国国家技术监督局.GB/T18603--2001天然气计量系统技术要求Is].北京:中国标准出版社, 2002.[1]中华人民共和国国家技术监督局.GB/T18603--2001天然气计量系统技术要求Is].北京:中国标准出版社, 2002.

流量仪表应用 篇10

关键词：城域网 远传仪表 远程抄表 接入网设备

一、系统需求与技术背景

中国是一个水资源相对匮乏的国家，尤其在西北和东北地区：现有水资源和日常生产、生活用水的矛盾更加突出。在这一背景下，水资源——尤其是自来水的合理开发和有效使用就成为一个非常重要的课题。在这一课题中，应首先掌握自来水的生产、使用各环节的原始数据。但是由于现在所使用的仪表的自身局限性和现有管理方法的约束，无法准确获取这些用户的实际用水情况，给进一步加强在用流量仪表的运行管理、提高自来水公司的对外服务质量和现代化管理水平带来了困难。

为了解决这一问题，国外同行业和国内其他行业多采用了仪表组网这一解决方案。自来水公司对在用仪表进行组网监控的主要目的是：对分散在营业区地域内的众多自来水用户的用水情况进行实时监测（包括该用户用水量和管网压力），并将该数据回送至管理中心——得到统计数据，以便掌握各自来水用户的用水量，再结合这些测量点所属管网的地理分布情况，测算出各营业区在不同时间段对供水量的要求和相应的管网负荷，为更有效地利用现有自来水生产能力和规划管网改造提供原始数据。

在技术上，随着传感器行业和计算机测控领域的高速发展，如今采用以先进传感器为前端，以计算机技术为核心的高性能价格比的远传型计量仪表业已成熟，只要通过合适的选型，就可以完成网络终端的功能；但采用何种方式进行基干网络的构架仍是一个值得探讨的问题。

二、通信组网方式的选择

在本系统中，基干网络主要提供现场监测点和中心控制室之间的数据传输通道。在网络方案选型时应主要考虑系统的可靠性、工程的可实现性和系统运行的经济性。

我们知道，通常的数据通信组网有两种方式，即无线方式和有线方式。其中：采用无线方式的系统一次性投入的建设费用（包括基建和设备费用）比较大；而且随着系统覆盖范围的增加，系统的复杂性和建设成本将呈平方级上升，同时可靠性降低。另一方面，无线系统的呼通率高，呼叫响应速度快，实时性好，运行费用不受通信数据量的影响。因此，无线系统适用于地理范围小，同时要求通信密度大的应用场合，如一般规模的厂区内的仪表实时监测。

有线方式又分为专线方式和公用线路方式。其中：专线方式要求在通信的各个端点之间铺设专用的通信线路，当通信线路较长时，其建设费用将升高而可靠性下降，其特点与无线方式相似，一般应用在小规模的场合。而公用线路方式是利用现有的通信线路如普通拨号电话线、窄带ISDN、ADSL等，其特点是不用铺设通信线路，只需交纳一定的租金和使用费，而由专业的通信商业运营公司（中国电信等）提供通信物理线路和日常维护服务。在一定规模内，该方式的运行费用与距离无关，而只与通信的时间和频度有关；一般适合于通信覆盖面较广而通信频度不高的场合。由于是使用公用的通信线路，因此通信的呼通率稍差，实时性较差。

在本应用中，监测点的位置多处于管网节点和用户入口端；这就导致网络中监测点必然地理分布较广、密度不均匀，同时现场条件也比较复杂、差异性较大。这样规模的网络若采用无线方式，从建成成本角度考虑是不经济的。另外，由于监测点分布在高层建筑较多的市区，若采用无线组网方式，需要考虑在天线之间避开高层建筑的遮挡；而且随着城市建设的发展，当在传输路径上出现新的高层建筑时，需要重新调整天线的架设。因此，本应用采用有线传输方式是比较合适的。

对于自来水营业公司来说，所关心的数据是用户和管网的流量、压力等数据，这些数据并没有必要进行实时监测，只要求：

1、在供水正常、仪表正常的情况下，所关心数据能够及时采集到；

2、在供水不正常（如管网故障或用户异常用水等）或仪表不正常的情况下，能够及时了解该异常情况。

所以说本应用所涉及的网络是一个城域范围内的流量仪表远程抄表和故障监测网络。由于网络所要求的通信数据量不大，通信密度也不高，因此没有必要架设专用通信线路，也不必选择适合大数据量的宽带网络。

综上所述，本应用选择基于普通拨号电话线路的有线网络通信方案是合适的。

三、通信网接入设备的选择

在确定了网络基本方案后，需要考虑的一个问题是仪表的接入网问题。对于基于普通拨号电话线路的网络通信来说，MODEM（调制解调器）是一种必需设备。但由于标准调制解调器只提供与计算机接口的RS-232C连接，这就要求接入网的仪表都具有该类型的接口。这对于新上的仪表是没有问题的，但大部分在用仪表不具备该接口，因此需要加装数据采集和转换模块。解决该问题可采用专用设备（如一些专业厂家的专用数据采集通信机），也可以采用通用工业现场设备（如PLC）加MODEM的方式。

在网络规模较大的情况下，单点的连接时间将成为网络系统性能的瓶颈。在大多数人的概念中，只要调制解调器速度足够快，就将缩短单点的通信时间，这种观念是对的，但有它的适用范围--在大数据量的通信中，传输速度起了决定性的作用；而在低数据量的通信中，瓶颈是调制解调器的连接时间。

图1列出了几种通信协议下调制解调器的接入网连接时间。

在本应用中，一次正常的通信需要传输仪表的状态、示数和部分参量信号，数据量在100~1000bytes之间，其连接和通信的累计时间见下图。

可见，针对城域范围内的流量仪表远程抄表和故障监测网络，选用V.22或V.22bis协议的调制解调器比较合适；而市场上的主流V.90协议的调制解调器是最"慢"的。另外，高等级协议（V.32以上）的调制解调器大多部分依赖计算机的CPU完成部分协议处理（随设备附带的驱动程序完成CPU接口），因此对于仪表应用来说经常会出现一些不兼容的情况，以至不能正常工作。而大多数计算机外设的生产厂家已停产V.22或V.22bis协议的调制解调器，所以在有可能的情况下可采用一些专业厂家的专用数据采集通信机。

在沈阳自来水公司铁西营业处的“流量测量网络管理系统”中，选用了新开发的专用数据采集通信机，可在4秒左右完成单测量点的数据通信。传输误码率和附加呼损都比较低，能够较好地完成仪表接入网的要求。

四、实际应用系统范例

沈阳市铁西区由于地域范围广、大型工业企业密集，给自来水公司的工作和管理带来了一定的难度。为了解决这一问题，沈阳自来水铁西营业处已对沈阳热电厂、化工厂等大的用水户供水情况进行实时监测，并将数据传送至管理中心，以便掌握各用水大户的用水量及各时间段的流量变化曲线。沈阳自来水铁西营业处“流量测量网络管理系统”的实施，实现大用户水表的智能化管理，为远程抄表收费系统的实施提供了理论模型和实践经验。

参考文献

［1］刘康，王宣衽，嵌入了TCP/IP协议的单板机数据通信系统的设计与实现。电测与仪表，2003.6

作者简介：隋世杰，男，1957年8月20日出生，学历：大学本科，职务：沈阳市自来水铁西营业处计量科科长，职称：高级工程师，从事专业仪器仪表及自动化技术的應用研究。

气体流量计应用情况分析 篇11

1旋进旋涡流量计

1.1工作原理

当流体通过由旋涡形叶片组成的漩涡发生器后, 流体被迫绕着发生体轴剧烈旋转, 形成旋涡。 当流体进入扩散段时, 旋涡流受到回流的作用, 开始作二次旋转, 形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比, 不受流体物理性质和密度的影响。检测元件测得流体二次旋转进动频率, 就得到了流量。流量计的仪表系数在一定的结构参数和规定的雷诺数范围内与流体的温度、压力、组分和物性 (密度、黏度) 无关[1]。

1.2结构特点

1) 可依据被检测介质的温度与压力进行自动补偿修正, 能直接检测出气体的标准体积流量。

2) 没有机械可拆动元件, 不容易被腐蚀、稳定性好, 有较高的可靠性。

3) 采用微处理器和集成芯片, 运算精度高。

4) 采用微功耗技术, 功耗低, 既能用内电池长期供电运行, 又可由外电源供电运行。

5) 两线制或三线制4~20 m A标准电流信号输出和脉冲输出。

1.3注意事项

1) 安装流量计前应将管道内的杂物、 焊渣、 粉尘清理干净。

2) 安装时流体的流向应与壳体所标箭头方向一致。

3) 当管线较长或者距离振动源较近时, 需要在流量计的上、下游安装支撑件, 以消除管线因振动产生的影响。

4) 为了便于维修, 不影响流体正常输送, 应设置旁通管道, 前直管段不小于5D, 后直管段不小于2D。

5) 当被检测气体中含有较大颗粒物或较长纤维杂物时, 必须安装过滤装置。

6) 流量计可以竖直安装, 也可以任意角度倾斜安装。

7) 当流量计在室外安装时, 上部要有遮盖物, 避免雨水渗入或烈日暴晒而影响流量计的使用寿命。

8) 流量计周边不应有强磁场干扰或强烈的机械振动。

9) 流量计外壳需可靠接地, 但不得与强电系统地线共用。

10) 管线试压时, 应注意智能型流量计所配制压力传感器的压力测量范围, 以免过压损坏压力传感器。

1.4常见故障及处理措施

现对2012年以来旋进旋涡流量计经常出现的故障现象进行了总结归纳, 由表1可知:

1) 传感器、前置放大器、电流模块损坏各发生过9次、7次、8次, 属于仪表元件的正常损耗, 更换相应配件即可。

2) 管道无介质流量或流量低于下限值故障发生6次。此类故障原因是自耗气表夏天使用时由于用气量过小, 低于仪表本身测量的下限值, 因此表头无流量显示, 此时只要打开排空阀人为加大气量, 观察仪表是否正常工作即可判定是不是仪表本身故障。

3) 表体内有积水或其它杂物故障出现3次。 此故障是由于被测气体内含有积水, 经过长期积累后会淹没流量传感器, 导致其不能正常工作, 或者是气体内含有较大固体杂物卡在旋涡发生体处, 造成仪表故障。此时应将表拆下, 放掉管道内积水, 并检查排除堵塞异物。

4) 流量计系数输入不正确。此故障发生5次, 是由于使用单位为了完成输气任务或者其他原因, 人为修改了仪表系数, 以达到提高或降低气量的目的。此类故障需将仪表标定后重新输入仪表系数。

5) 供电电源保险坏或线路损坏。此故障发生6次, 主要是由于在拆装仪表过程中未切断电源, 或者在拆线过程中强拉硬拽导致电缆破皮与表体外壳接触造成短路或保险烧坏。建议在拆装仪表过程中要先断电, 并做好接线标记以免安装时接错线, 在抽出电缆时要边送边轻拽, 以免电缆刮破皮导致短路。

2差压式流量计

2.1测量原理

充满管道中的流体, 当其流经管道内的节流部件时, 流速会在节流部件处形成局部收缩, 因而产生流速增快, 静压力降低的现象, 于是在节流部件前后便产生了压力差。流体的流量越大, 产生的压力差越大, 通过这种关系可依据压力差的大小来衡量流量大小。这种测量流体流量大小的方法是以流动连续方程 (质量守恒定律) 和伯努利方程 (能量守恒定律) 为基础的。压差的大小不仅与流量有关, 还与其他诸多因素有关。例如, 当节流部件的形式或管道内流体的物理性质 (密度、黏度) 不同时, 在相同大小的流量下产生的压差也是不相同的[2]。

2.2优点

1) 应用最普遍的节流部件标准孔板结构易于制作, 简便, 牢固, 性能稳定, 使用寿命长, 价格较低。

2) 应用范围非常广泛, 所有的单相流体, 包括液、气、蒸汽均可以进行测量, 部分混相流体, 例如气固、气液、液固等也可测量, 一般生产过程中的管径、工作状态 (压力、温度) 都有相应产品。

3) 检测部件与差压显示仪表部分可以分别通过不同生产厂家生产, 便于专业化形成规模经济生产, 它们的结合通用并且灵活方便。

4) 检测部件是标准型的, 在全世界范围内通用, 自20世纪30年代以来, 由国际标准化组织确定之后再没有进行改变, 其相关研究资料及生产实践经验的积累及其丰富, 它涉及的使用范围没有其它任何一种流量计可以比拟[3]。

2.3缺点

1) 测量的重复性较低、精确度一般, 由于诸多因素错综复杂, 对其产生影响, 精确度很难提升[3]。

2) 测量范围较窄, 由于仪表信号强度 (差压) 与流量大小之间为平方关系, 一般范围度仅为3 ∶ 1到4 ∶ 1。

3) 流量计对现场安装条件要求较高, 安装位置前的直管段距离需不小于10D, 之后的直管段距离不小于5D, 通常施工安装中比较难满足。

4) 检测部件与差压显示仪间的引压管线为比较薄弱的环节, 容易产生堵塞、冻结、泄露一级信号失真等故障。

5) 管道内的流体压力损失较大。

2.4安装及使用

差压式流量计在安装使用过程中要注意, 节流件安装方向, 必须使流体从节流件的上游端面流向节流件的下游端面[4];随着使用条件的变化, 如温度、压力或被测介质的物性参数的变化, 也会带来测量误差, 因此首先要将流量仪表安装于被测流体束稳定的位置, 操作员要及时读取工艺参数, 对仪表进行校核或采取相应措施, 如更换节流部件, 调节差压变送器量程等等;检测件在长期运行后, 会产生堵塞、结垢、磨损、腐蚀等现象, 造成几何形状及尺寸的变化, 带来附加误差。因此, 需定期检查检测件。

3结束语

对旋进旋涡流量计与差压式流量计2种测量仪表, 在日常生产使用过程中经常出现的故障及需注意的问题进行了归纳总结, 只要在平时的使用过程中加强维护保养, 细心操作, 有很多故障问题是完全可以避免的。比如不断电拆线导致的短路, 接线错误造成的配件损坏, 在安拆仪表过程中强拉硬拽造成的电缆破皮短路等等, 这些都是人为因素导致的故障。在今后工作中, 从事仪表维护的工作人员应立足本职工作, 加强责任意识, 确保仪表系统安全、准确、平稳运行。

参考文献

[1]陆德民, 张振基, 黄步余.石油化工自动控制设计手册[M].第3版.北京:化学工业出版社, 2011:77-83.

[2]朱文斌.新型差压式流量计的研究[D].杭州:浙江大学, 2007.

[3]邓茂焕.节流式差压流量计的发展和现状[J].工业计量, 2002 (6) :30-32.