关于SBL字变面积靶式气体

1、关于关于SBL字变面积靶式气体流字变面积靶式气体流量计的技术特点量计的技术特点SBLBG系列数字变面积靶式气体流量计是我们经过前后近五年左右的时间新近研发的适用于城市燃气计量仪表。关于它性能、特点我们拟从我们的构思谈起。为什么有这个构想？我们先从目前市场上常用的流量仪表的性能、特点分析开始。一、适用于城市燃气计量仪表的种类（以商工业用户为主）1、皮膜式气表这是目前使用的最为广泛的计量仪表。主要优点：流量范围比较大，最大流量/最小流量100倍主要缺点：体积大，只能于低后使用以Schlumberger的产品G25为例：高宽厚=419449297长期稳定性，有皮膜被硫老化的问题。过载能力差，皮膜表最

2、大流量的限制应该是应用的最大问题。2、气体涡轮流量计优点：精度较高，一般在20%最大流量与最大流量之间达到1%，稳定性也比较好。缺点：流量范围比较小，一般为10倍，好的情况为20倍，原因很简单，由于轴承磨擦力的存在。其二是由于轴承要承受干磨，寿命有限，特别是若选型不当，流量超过限度时，轴承磨损加快。根据日本手册推荐的情况，若是用于连续工作状态下，涡轮流量计应该工作在最大流量的70%60%以下才是安全的，一般出厂时厂家所说的最大流量只能看作是间断运行时才能允许的。其三是涡轮经过一致时间使用后，由于轴承磨损的原因，精度将下降，且必然是向负方向发展。皮膜式气表，涡轮流量计都有一个共同的特点就是依靠仪

3、表内的机械运动来实现计量的，而机械经过长时间磨损后必然要产生误差。上个世纪8090年代开始，发展新型智能化的流量计量仪表成为一种潮流，其中最具代表性的就是涡街流量计，它的原理应该是最先进，最好的一种，它具有的优点：1、可动无部件，理论上不存在寿命问题，结构最简单。2、输出为与流量成正比的频率。3、变化范围宽（指流体的涡街的形成，有很宽的雷若数范围）。4、几乎不受流体的组成、密度、温度、压力等的影响。但是在90年代风行一段时间以后，许多厂家都从大家蜂涌而至的涡街研发以及制造热中退出，其原因是实际使用的效果很不理想，其中最突出的是由于信噪比太低，导致仪表无法正常工作。（西安、重庆）在实用中主要的问

4、题是对外界的干扰十分敏感，一般的涡街流量计（或者旋进旋涡流量计）对管道外部，以及管道内的旋涡干扰很难过滤，这就经常导致要么是管道中没有流量的时候仪表有流量输出，有流量的时候由于流量过小，达不到仪表的起动值而不反映。对于这个问题，只有美国罗斯蒙特（Rosemout）公司声称“应用了九大专利技术”改进了这个问题。但是在其的产品说明书中也没有具体说明：“它的流量计究竟小流量的阶段可以小到多少？”关于这个问题，在后面我们将在理论上作进一步的说明。变面积靶式气体流量计正是在充分考虑到涡街流量计在实际运用中的难以克服问题而提出的它同样具有：（1）无运动部件，只是在运行中弹性元件有变形，理论上的寿命与高级手

5、表的寿命相比。（2）结构简单。（3）流量测量范围宽，这是由于力的作用的大特别是变面积原理，使得小流量工作状态的力得到物理上的放大而在大流量时，作用力等到物理上的缩小。靶 片靶 杆大 流 量 气 体大 流 量 气 体变面积靶式流量计大流量结构原理图小 流 量 气 体小 流 量 气 体靶 杆靶 片变面积靶式流量计小流量结构原理图这个问题是我们研发的主要方向，因为这直接关系到用户的经济效益！ （4）与涡街流量计不同的是输出呈非线性，需要精密补偿曲线，但对于目前功能日益强大的单片机而言已不存在任何困难。D50-03026D50-03027D50-03006（返修）0510 15 2025 3035 4

6、0 45 50 5560 65 70 7580 8590 95 1001101201301051009590858075706560555045403530252015100500m3/h标准表瞬时流量m3/h 被检表瞬时流量我们的研发目标就是两个：一是可以在不理会外界干扰的情况下最大限度测量出小流量，二是仪表的工作时间（寿命）尽可能的长。关于变面积靶式气体流量计关于变面积靶式气体流量计1、 原理及理论推导公式标准状态下的计算公式：Qn=K0 K1F其中K1F为力传感器或数字化位移传感器的线性修正后的值：P：为气体压力 Gr：为被测气体相对密度T：为气体温度 K0：为流量系数与口径等有关K1：

7、 为力传感器线性比例系数由实验得出2、 性能特点我们从简易原理图中可以看出，正如前述，SBLBG数字变面积靶式气体计与常规的涡街流量计具有十分相近的特点，即无运动部件式依靠传感器技术的工作原理，从理论上讲不存在机械磨损的导致因使用时间而性能下降的问题。同时也从根本上克服了涡街流量计的信号弱，信燥比太低的致命缺点。GrpT对此，我们从基本数字模型上分析：实际上两种流量计的数字模型上都是源于伯努力方程。对于涡街流量计：F=kdv2p其中F为交替产生于涡街发生体上下两例的举力d：垂直于流速方向上的等效面积v：为管道液体的流速P: 为介质的密度由于d远小于管道直径（太大将影响涡街稳定条件）从中我们可以

8、看到受力（即信号源）与流速成平方关系，即当流速减少为原来的十分之一时，其力减少为原来的1/100，这也说明了凡是速度式流量计的有效流量测量范围大都在10倍或者15倍之内（无论是涡街、旋进旋涡和普通靶式都一样），这实际上就在理论上限制了流量计的测量范围。（除非一次传感器技术有了重大突破，但到目前为止没有新的突破）。对于变面积结构靶式流量计的伯努力方程其作用于靶片的力为：F=kDv2p+PD我们可以看到与上面的导入公式中多了后面的PD项。其中D为靶片的有效面积，公式前项相比，由于Dd ，所以前项获得的PD 力比涡街大许多（小流量状态），而后项中，由于小流量进靶片的开户度很小P，靶片前后的差压相对比

9、较大，在小流量致该项将主要提供信号来源。以DN50口径为例，我们的靶片为53。设此时有50Pa的差压（5mmH2O）时该项产生的力为 50 5512g这个力已够驱动现在最普通的传感器了，当流量变大时，由于仪表的开启度增加，这就是SBLBG数字靶式变面积流量计能提供如此大范围的流量比的理论依据。从我们实测的情况来看，以DN50为例，0.5m3/h已能正常启动，这一般是在天然气条件下，开一个由家庭炉火（中小型火度）的水平。由此，我们既保留有涡街流量中的优势，也完全克服了涡街或者旋进旋涡流量计如今无法克服的弱点。43、SBL-BG型数字变面积靶式流量计还采用了那些新技术。（1）力传感器从原来的模拟传

10、感器升级为数字化非接触式传感器，主要解决了A材料的耐腐蚀问题和B电子电路中模拟器件的漂移问题。（2）我们采用了美国Microchip公司最新的PICF876单片机可以很方便地修正仪表的非线性误差。（3）我们独有的省电模式，使电池的工作时间长之2-3年时间，可以自豪地说，我们远超过国内水平（目前市面上最成熟的旋进旋涡流量计的电池寿命一般一年不到。（4）自豪地说，仪表的整个外型和工艺也是目前市面上最好的，无愧于“深圳制造”这四个字。4、仪表的线性修正问题：我们在前面谈到SBL-BG型数字变面积靶式流量计的输出是非线性的，对此介绍一下仪表的线性修正的原理：从原始的公式：Qn = Ko K1F 出发我们令：K1F=f(Q)按线性修正原理：f(Q) = (x-xn-1) 当 xn-1x xn时，其中 y1yn为出厂时标定时的标准表的显示值，x1xn为相对应的仪表的输出值。GrTP11nnnnxxyy常用流量计性能比较表常用流量计性能比较表比较标准：D n 5 0 型流 量 计比较科目涡轮流量计 皮膜式流量计 旋进旋涡流量计 涡街流量计 变面积靶式