ZCL-Y型智能全量程燃气流量计使用说明书.doc

哈尔滨盛世利华科技工程有限公司 ZCL-Y型智能式全量程燃气流量计ZCL-Y型智能式全量程燃气流量计使用说明书哈尔滨盛世利华科技工程有限公司目 录1.概述21.1 产品介绍21.2 性能特点22流量计的结构及工作原理32.1 流量计的结构32.2 工作原理33主要技术参数63.1 使用条件参数63.2 电气性能指标63.3 机械性能指标73.4 其它性能指标74仪表的使用及选型84.1 仪表的使用84.2 仪表的选型85安装方式及说明125.1 流量计的外型尺寸125.2 流量计安装125.3 安装注意事项156接线方式167流量计的检定178组网方式178.1 RS485组网方式178.2无线组网189开箱及检查1810运输、储存及包装注意事项1911日常维护及常见故障的处理19111蓄电池日常维护19112常见故障的处理201.概述1.1 产品介绍目前市场上使用的多数气体流量计都有一个测量下限，下限以下是无法计量的。对于峰谷值差很大的气体流量测量，小流量被漏计，造成经济损失。ZCL-Y型智能式全量程燃气流量计就是为了解决上述问题而专门设计的，使仪表测量范围向下延伸，实现了从“零”流量开始计量。它适用于工厂、企业、宾馆、商服、居民小区，尤其是在用气峰谷值差很大的环境中，更能体现出ZCL-Y智能式全量程燃气流量计的优势。ZCL-Y智能式全量程燃气流量计是高度一体化智能仪表，可直接显示出标准状态下的瞬时流量（Nm3/h）、累积流量（Nm3）、介质温度（）、介质压力（KPa），不需外加温度、压力检测进行工况流量到标况流量的变换。采用了RS485标准数据接口及国际上通用的通讯协议（Modbus），可实现仪表的组网连接便于远距离的实时监控和抄表。本产品经机械工业防爆电气设备质量监督检测中心检验认可，符合下列标准：GB3836.12000 爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求GB3836.22000 爆炸性气体环境用电气设备 第2部分：隔爆型“d”GB3836.32000 爆炸性气体环境用电气设备 第3部分：增安型“c”1.2 性能特点l 适合于各种燃气（天然气、人工煤气、液化气）、空气等气体的计量。l 采用高亮度点阵式LCD显示屏，汉字显示。信息量充分，便于用户观察。l 采用先进的存储器，数据存储安全可靠，且无读写次数限制，适合长时间使用。l 配置RS485通讯接口，使用国际通用的Modbus协议，既可以实现局部联网，也可以通过GPRS/CDMA网络实现远距离的无线通讯联网。l 仪表结构采用一体化设计，无可移动部件，压力损失小。安装方便，使用可靠。l 测量范围宽，理论上可从“零”流量计量。l 仪表具有故障自动诊断和记录功能。l 仪表具有脉冲输出, 或420mA电流输出（可选）。l 可选配我公司的专用电源或后备电源（在断电的情况下保证仪表至少8个小时的正常工作）。2流量计的结构及工作原理2.1 流量计的结构流量计的结构见图1所示。1、 智能流量积算仪2、 流量计显示屏3、 压力传感器4、 漩涡发生体5、 涡街传感器6、 温度传感器7、 热式传感器8、 流量计本体 图1 流量计结构示意图2.2 工作原理1. ZCL-Y智能式全量程燃气流量计基本原理智能式全量程燃气流量计复合采用了热式（TMF）和涡街（VSF）两种测量原理，构成全量程复合型仪表，在全量程的小流量段采用热式原理计量，在全量程的大流量段采用涡街原理计量，自动实现两种计量方式的无缝切换，实现全量程计量。在计量过程中，同时对温度、压力进行测量，实时进行压力和温度修正，仪表输出标准状态下的体积流量（Nm3/h）。2. 热式工作原理 热式气体质量流量计采用热扩散原理，其典型传感元件包括一个热式传感器，一个自动补偿气体温度变化的温度传感器。当这两个传感器浸入被测介质中时，其中温度传感器用于感应介质温度（Ta），热式传感器被电子加热单元加热到比介质温度（Ta）高的一定温度（Tb），并始终保持一个恒定温差（T=Tb-Ta）。当介质流速发生变化时，从热式传感器带走的热量随之改变，为保持T不变，电子加热单元需要供给热式传感器的功率随之变化。设该加热功率为P，流体的质量流量为Q ，则有： （公式 1）式中B、A为流体的物理常数。加热功率P与流体质量流量Q的对应关系如图2所示。流量与加热功率的关系如图2所示。3. 涡街工作原理涡街流量计采用卡门涡街原理，主要由漩涡发生体及涡街传感器两部份组成。梯形截面的漩涡发生体直立于被测管道中，当介质流过发生体时，在发生体两侧将交替产生两列漩涡，其漩涡频率与流体的流速成正比（见图3）。图3 涡街原理图涡街频率与流速的关系如公式2。 （公式 2）式中f 漩涡剥离频率 V 流体的流速 D、d 管道内径及发生体宽度 q 体积流量 St 斯特劳哈数与管道及发生体尺寸等有关的常数一般雷诺数ReD在2104ReD7106时，St 是一个常数，此时漩涡频率f就将与流速V或流量q成正比。常把频率与流量的比值定义为仪表的流量系数K，即： （公式 3）如果取流过单位体积的时间间隔为t，此时上式可变成： （公式 4）K即表示该仪表流过单位体积的流体V所产生的漩涡数N，K值一般用实流标定方法求得。4. 流量计的总体原理框图如图4所示：24V.DC-12V热式传感器压力传感器涡街传感器温度传感器铁电存储器RS485通讯接口流量： 3.21 Nm3/h累积： 12135356 Nm3温度： 35.2 压力： 0100.2 kPa电源信号调理信号调理信号调理信号调理模 拟 电 子 开 关A/D转换器微处理器液晶驱动420mA输出脉冲输出用户设备计算机或二次仪表+5V+12V时钟图4 流量计原理框图3主要技术参数3.1 使用条件参数1. 公称通径（mm）：40、50、80、100、150、2002. 被测介质温度()： -20 +503. 被测介质压力(MPa)： 1.6 （根据用户实际介质压力情况选配压力传感器）4. 使用环境温度()：-20 +655. 使用环境相对湿度: 90%6. 适用介质：人工煤气、天然气、液化气、空气等气体7. 流量计检定周期：一般为二年8. 不同通径的流量计在工况下的测量上限如表1所示。表1通径 （mm）测量上限Qmax（m3/h）401205020080500100800150160020030003.2 电气性能指标1 工作电源：1) 仪表要求+24V.DC供电。要求输入电源为：22.525.5V.DC2) 如果现场无+24V.DC，可选配我公司的专用电源，专用电源输入要求为：190240V.AC、502.5Hz2 整机功耗：整机功耗：Pz 4W 3 输出信号：1) RS485接口信号：可与上位机或远传表联网，可传输被测介质的温度、压力、瞬时流量、累计流量、仪表相关参数、故障代码、运行状态等实时数据，传输时间间隔为1s。传输距离1200m，大于1200m需要加中继器。2) 420mA电流输出信号（可选）： 420mA标准模拟电流信号线性对应于瞬时流量0Qmax（Nm3/h）。接线方式为三线制，电源由仪表内部提供，不需外接电源。3) 脉冲输出信号：输出为工况脉冲信号。需要外接+24V.DC电源。传输距离100m。3.3 机械性能指标1. 本体耐压（MPa）： 2.4 ( 1.6MPa的1.5倍 )2. 本体材料：1Cr18Ni9Ti3.4 其它性能指标1. 精确度等级： 1.0级（0.2 QmaxQQmax时 ，1.0%R； 0Q0.2 Qmax时，1.5%FS）1.5级（0.2 QmaxQQmax时，1.5%R； 0Q0.2 Qmax时，2.5%FS）2. 数字显示：瞬时流量（Nm3/h）、累积流量（Nm3）、温度（）、压力（kPa）3. 防爆标志：ExdeBT64. 流量计的压损：压力损失随流量的变化曲线（以DN100为例）如图5：图5.压力损失随流量变化曲线4仪表的使用及选型4.1 仪表的使用1、流体条件：l 被测气体的介质成分应保持相对的稳定。l 被测介质的最大流量及压力应在所选择的量程范围之内。2、使用方法：l 显示内容如图6 流量： 3.21 Nm3/h累积： 28135356 Nm3温度： 35.2 压力： 1000.2 kPa图6.仪表显示内容示意图l 显示含义如表2表2 显示内容含 义数 值单 位流量标准状态瞬时流量Q10Nm3/h，显示X.XXQ 10Nm3/h，显示XXXXXXNm3/h累积标准状态累计流量XXXXXXXXNm3温度被测介质温度T 0时，显示XX.XT 0时，显示-XX.X压力被测介质压力XXXX.XkPa 4.2 仪表的选型1、 用户在选用ZCL-Y型流量计时，应根据管道通径、介质最高压力、介质温度、最大流量、环境条件选型。2、 本仪表的输出显示值是标准状态（绝对压力为1个标准大气压，温度为20 ）下的体积值，即瞬时流量为Nm3/h，累计总量为Nm3。这个值是经实际测得工况状态下的流量后，再经压力、温度修正求得的标准状态下的流量值，在选用仪表时按流量计的工况流量上限来确定。根据管道输气量及介质可能达到的温度和压力范围，估算出工况下流量上限。选型计算公式如下： (公式 5) ：未经修正的工况体积流量 (m3/h) ：标准状态下的大气压力（101.325 kPa） ：介质的绝对压力（kPa） ：介质的绝对温度（273.15 + t）K ：标准状态下的绝对温度（293.15K） ：标准状态下体积流量 (Nm3/h): 标准状态下的压缩系数: 工作状态下的压缩系数注：对于天然气， 称为超压缩因子，按全国天然气标准化技术委员会的AGA-8、SGERG-88计算方法中的计算公式进行计算。以表3的天然气百分比组分为例计算出的超压缩因子 的值如表4（该表值与天然气组分有关，仅供参考）。计算实例：例如：有一供气管线实际工作压力范围为0.20.4 MPa（绝压）之间，介质温度范围为-10+40，供气峰值流量为标准体积流量800 Nm3/h，供气谷值为标准体积流量30 Nm3/h（仪表在选型时不用考虑下限流量）。气体成分为表3的组分。看如何来确定仪表的口径。当压力为0.2 MPa（绝压），温度为+40时，天然气的压缩因子影响最小，如此时处于供气峰期时，具有最大的工况体积流量。当压力为0.4MPa（绝压），温度为-10时，天然气的压缩因子影响最大，如此时处于供气谷期时，具有最小的工况体积流量（无需计算下限流量）。由表4可查得 的值为1.0017，（注：由表4可知的最小值为1，所以/的最大值为1，因此在选型时计算最大工况流量时一般/都取1）。 表3 CO2CH4C2H6C3H8IC4H10NC4H10IC5H12NC5H12C6H14C7H16C8H18C9H20C10H221.1495.11.620.40.1170.1740.0670.0790.0870.1440.0450.0160.0 表4 由公式计算最大工况流量为： （公式 6）由主要技术参数中的表1（不同通径的流量计在工况下的测量范围）可查知该供气管线应选择DN80口径的流量计是合适的。3、用户在订货时，请根据上例计算结果按下列格式准确填写来选择所需仪表：ZCL压力范围（绝压）00.1MPa0.4 0.10.4MPa1.6 0.41.6MPa2 01.6MPa供电电源0 无专配电源，外接24V.DC1 配仪表专用电源，无充电电池2 配仪表专用电源，有充电电池公称直径40 DN40流量计50 DN50流量计80 DN80流量计100 DN100流量计150 DN150流量计200 DN200流量计产品型号：该款为Y型表产品名称：ZCL 流量计Y -例：ZCL-Y-80/0.4型即表示：ZCLY型流量计，通径为DN80，介质最高压力范围是0.10.4MPa。5安装方式及说明5.1 流量计的外型尺寸ZCLY型流量计的外型尺寸及不同通径流量计的安装尺寸见图7、表5。 图7 ZCLY型流量计外形尺寸图表5 法兰执行GB/T91192000标准。5.2 流量计安装图8 流量计安装图ZCL-Y型流量计采用法兰连接方式。流量计法兰与管道法兰用螺栓紧固联接，中间加放密封垫圈。在安装时要注意介质流向必须与流量计本体上的流向标志一致。流量计可以水平或垂直安装。应保证流量计与管道同心。流量计与管道安装联接后，必须保证接地良好。流量计的安装可参照图8。 流量计安装应满足以下要求：1、直管段要求为了保证仪表正常工作，必须保证仪表的上游和下游直管段长度，根据不同的布管方案，其直管段长度要求如图9所示。同心收缩管 同心扩管 一个90度弯头 不同平面两个90度弯头 同一平面两个90度弯头 调节阀、半开阀 图9直管段长度要求图2、整流器的安装要求在直管段长度不能满足要求时，订货时须向本公司说明，以便为您选配适当的流束整流器。有整流器的情况下，按图10方案安装： 图10 加装整流器安装方法整流器外形尺寸如表7： 表7 管道通径（mm）法 兰法兰数整流器长度（mm）备 注40DN402280含5D直管段长度50 DN50 2350含5D直管段长度80 DN80 2520含5D直管段长度100 DN100 2150150 DN150 2230200 DN200 23003. 接管要求与流量计相接管道，要求接口平整，管道通径Dp必须与流量计通径Dm基本一致，管道内表面不应有明显凸凹现象。管道通径Dp与流量计通径Dm的差异应符合如下要求： 0.98DmDp1.05Dm （公式 7）5.3 安装注意事项1 流量计周围不得有强外磁场干扰和剧烈的机械振动，安装前必须根据使用要求审核使用条件。2 流量计安装前必须清除管道内杂物，例如碎片、焊渣、石块、赃物等。3 流量计安装时，流体的流向必须与流量计上标明的流向一致，且在流量计的上、下游分别保证一定的直管段长度（如图9所示）。4 必要时，应考虑在流量计上游安装过滤器，以滤除介质中的颗粒杂质。过滤器须安装在满足要求的上游直管段前端。5 按使用介质、流量范围、温度范围、压力范围选用合适的流量计，超限使用将引起超限部分的精度异常或安全问题。6 流量计须与管道同轴安装，并防止密封垫和黄油进入管道内腔。7 本流量计不宜使用在流量有强烈脉冲流或压力脉动的场合。8 必须保证仪表可靠接地，避免仪表与强电共地。9 使用过程中，不允许用户自行更改防爆系统的连接方式和引线。10 管道安装完毕后，对管道进行密封试压时，应注意流量计压力传感器所能承受的最高压力，以防破坏压力传感器。11 用户安装使用和维护产品时，必须同时遵守GB50058-92“爆炸和火灾危险环境电力装置设计规程”和“中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程”的有关规定。6接线方式1. 接线端子图。接线端子如图11所示：11图11. 接线图2. 接线定义：1. 直流+24V供电电源的正端2. 直流+24V供电电源的地端3. RS485 数据信号的A+ 端4. RS485 数据信号的B- 端5. RS485 数据信号的地端6. 420mA标准信号输出正7. 420mA标准信号输出负8. 脉冲输出电源9. 脉冲输出信号10. 脉冲输出地11. KS开关：为仪表测试介质转换开关。K为空气端；S为实气端。（因为热式计量原理与介质成分有关，在不同的介质中用不同的测试参数）。在燃气介质中检定或使用时，须将开关切换到S端；在空气介质中检定或使用时须将开关切换到K端。7流量计的检定1. 为保证流量计的准确计量，应按国家有关流量计的检定法规进行定期的检定。2. 在流量计送检时应将KS开关置在相应位置。（用空气检定时置K端；用燃气检定时置于S端）。3. 接线方式参照图11，接入+24V.DC，读取仪表工况脉冲。4. 检定完成后必须将KS开关切换到相应位置（在空气中计量时置K端；在燃气中计量时置于S端）。5. 检定需要注意事项：1) 仪表量程的20%100%部分，检定方法参照中华人民共和国国家计量检定规程JJG198-94速度流量计标准执行。2) 仪表量程的0%20%部分，检定方法参照中华人民共和国国家计量检定规程JJG.897-1995质量流量计标准执行。8组网方式 8.1 RS485组网方式1 RS485组网的拓扑图参见图122 RS485通讯参数：1) 波特率：9600bps2) 数据位：7bits3) 起始位：1 bit4) 停止位：2 bits5) 无校验位3 每台流量计设置一个RS485地址，地址的范围为（1128），出厂时已经设定，可根据用户要求进行修改。4 通讯协议采用国际通用的ModBus协议，详细协议参见本公司的通讯协议文本。5 接线参照图11。图12. RS485拓扑图最大地址=128RS485总线AB地址=1地址=2监控系统二次仪表8.2无线组网ZCL-Y型流量计可以通过DTU（数字终端设备），利用现有的GPRS/CDMA无线通讯网络及Ethernet网络组成集中监控系统。在远程对表的运行状况、瞬时流量、累计流量、压力、温度、故障等信息进行实时监控，完成实时远程抄表，集中结算的功能。本公司可以提供相应的设备及系统软件。9开箱及检查1. 开箱检验：开箱时检查外包装是否完整，外观是否有损坏，并根据装箱单核对箱内物品的种类、数量、规格及相应配件是否齐全，完好。2. 随机文件：使用说明书（1本）产品合格证（1份）检定证书 （1份）装箱单（1份）10运输、储存及包装注意事项1 流量计应装入牢固的包装箱里，须用泡沫进行固定。不允许仪表在箱内自由移动。搬运时应小心轻放，不允许野蛮装卸，不允许倒置。2 流量计的运输及储存应符合JB/T9329-1999仪器仪表运输，运输储存基本环境条件及试验办法的要求。3 存放地点应符合下列条件1) 防雨防潮2) 严禁撞击和挤压3) 温度范围：-30+