安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控報(bào)告

1、- 15 - Southwest university of science and technology安全檢測(cè)與監(jiān)控課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目： 不銹鋼管道內(nèi)煤油流量監(jiān)測(cè)方案 學(xué)院名稱(chēng)環(huán)境與資源學(xué)院專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師二一五年六月 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc423602989 1. 概述 PAGEREF _Toc423602989 h 2HYPERLINK l _Toc423602990 2. 超聲波流量計(jì)測(cè)量管道流速的優(yōu)點(diǎn) PAGEREF _Toc423602990 h 3HYPERLINK l _Toc423602991 3. 方案設(shè)計(jì) PA

2、GEREF _Toc423602991 h 4HYPERLINK l _Toc423602992 3.1 測(cè)量對(duì)象 PAGEREF _Toc423602992 h 4HYPERLINK l _Toc423602993 3.2測(cè)量原理 PAGEREF _Toc423602993 h 5HYPERLINK l _Toc423602994 3.3 安裝傳感器 PAGEREF _Toc423602994 h 7HYPERLINK l _Toc423602995 3.4向超聲波流量計(jì)中輸入管道參數(shù) PAGEREF _Toc423602995 h 8HYPERLINK l _Toc423602996 3.

3、5查詢(xún)相關(guān)的測(cè)量參數(shù)和測(cè)量結(jié)果 PAGEREF _Toc423602996 h 10HYPERLINK l _Toc423602997 4. 致謝 PAGEREF _Toc423602997 h 111.概述LS-SGJC100B系列超聲波流量計(jì)選用了國(guó)際上著名半導(dǎo)體廠(chǎng)商最新生產(chǎn)的元器件，例如：美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司、TI、Maxim、Philips、Winbond、Xilinx等，并采用優(yōu)化的智能信號(hào)自適應(yīng)處理技術(shù)及最新的集成電路，使整機(jī)的可靠性增強(qiáng)，功耗低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適用性好。先進(jìn)的硬件電路設(shè)計(jì)、方便靈活的軟件、最新器件的選用，再加上中文用戶(hù)的友好界面設(shè)計(jì)，使新版的LS-SGJC

4、100B系列超聲波流量計(jì)成為國(guó)內(nèi)目前最先進(jìn)的、名副其實(shí)的第一品牌，并很快進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)贏(yíng)得認(rèn)可。LS-SGJC100B型便攜式流量計(jì)是基于微處理器技術(shù)，自身完備的流量測(cè)量?jī)x表，在設(shè)計(jì)上，它采用了先進(jìn)的集成電路及微處理器智能控制，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程中元器件參數(shù)無(wú)調(diào)整化，生產(chǎn)工藝既簡(jiǎn)單又可靠，產(chǎn)品一致性好，保證每一臺(tái)出廠(chǎng)的機(jī)器都達(dá)到最佳性能、最好工作狀態(tài)。除具有高可靠性、高性能、低價(jià)格的顯著特點(diǎn)外，LS-SGJC100B型便攜式流量計(jì)還具有下列更多的優(yōu)點(diǎn)：1) 高精度測(cè)量線(xiàn)性度優(yōu)于0.5%，重復(fù)性精度優(yōu)于0.2%，測(cè)量精度優(yōu)于1% 2) 非接觸式測(cè)量將帶有磁性的超聲波流量計(jì)傳感器吸附在管道外壁，即可完成

5、流量測(cè)量3) 測(cè)量范圍大選用不同型號(hào)的傳感器，可實(shí)現(xiàn)口徑DN15-DN6000mm管道流量的測(cè)量4) 支持中英文菜單不同版本的流量計(jì)，可支持中文或英文菜單，方便快捷5) 充電電源內(nèi)置大容量鎳氫充電電池，可支持流量計(jì)連續(xù)工作20小時(shí)以上6) 內(nèi)置打印機(jī)既可實(shí)現(xiàn)即時(shí)屏幕打印，還可以定時(shí)打印提前設(shè)定的多達(dá)20余項(xiàng)的測(cè)量結(jié)果7) 內(nèi)置數(shù)據(jù)記錄器可將提前設(shè)定的多達(dá)20余項(xiàng)的測(cè)量結(jié)果上傳至計(jì)算機(jī)或聯(lián)網(wǎng)通訊8) 測(cè)量線(xiàn)性度優(yōu)于1%，重復(fù)性?xún)?yōu)于0.2%；9） 使用了隔離型供電電源，提高了抗干擾能力；10） 采用隔離型RS-485接口，MODBUS協(xié)議、M-BUS協(xié)議，F(xiàn)UJI擴(kuò)展協(xié)議等多種流量計(jì)協(xié)議。11）

6、具有依靠流體聲速判斷流體種類(lèi)的功能，可以對(duì)流體類(lèi)型做出識(shí)別。2. 超聲波流量計(jì)測(cè)量管道流速的優(yōu)點(diǎn)超聲波流量計(jì)是一種不直接接觸被測(cè)介質(zhì)的非接觸式流量計(jì)，它通過(guò)測(cè)量超聲波在介質(zhì)內(nèi)的傳播時(shí)問(wèn)差來(lái)測(cè)量流體的流速，進(jìn)而計(jì)算出流體的流量，準(zhǔn)確度高。在過(guò)程自動(dòng)化儀表與裝置中，流量?jī)x表有兩大功用：作為過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的檢測(cè)儀表和測(cè)量物料數(shù)量表。但流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，它是一個(gè)只有當(dāng)流體發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)才實(shí)際存在的物理量，因此它不僅是基本量的靜態(tài)組合。又由于其動(dòng)態(tài)性質(zhì)，流量量值受到許多復(fù)雜因素的影響，例如流體內(nèi)微觀(guān)分子之間的相互作用，宏觀(guān)的湍流、旋渦運(yùn)動(dòng)等。超聲脈沖穿過(guò)管道從一個(gè)傳感器到達(dá)另一個(gè)傳感器。當(dāng)氣體不流動(dòng)時(shí)，

7、聲脈沖以相同的速度(聲速，c)在兩個(gè)方向上傳播。如果管道中的氣體有一定流速V(該流速不等于零)，則順著流動(dòng)方向的聲脈沖會(huì)傳輸?shù)每煨嬷鲃?dòng)方向的聲脈沖會(huì)傳輸?shù)寐?。這樣，順流傳輸時(shí)間tD會(huì)短些，而逆流傳輸時(shí)間tU會(huì)長(zhǎng)些，這里所說(shuō)的長(zhǎng)些或短些都是與氣體不流動(dòng)時(shí)的傳輸時(shí)間相比而言。根據(jù)檢測(cè)的方的超聲波流量計(jì)由于直接時(shí)差法、時(shí)差法、頻差法和相位差法的基本原理都是通過(guò)測(cè)量超聲波脈沖順流和逆流傳報(bào)時(shí)速度之差來(lái)反映流體的流速的，故又統(tǒng)稱(chēng)為傳播速度差法。其中頻差法和時(shí)差法克服了聲速隨流體溫度變化帶來(lái)的誤差，準(zhǔn)確度較高，所以被廣泛采用。多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理，通過(guò)測(cè)量不均勻流體中散射體散射的超聲波多

8、普勒頻移來(lái)確定流體流量的，適用于含懸浮顆粒、氣泡等流體流量測(cè)量。相關(guān)法是利用相關(guān)技術(shù)測(cè)量流量，原理上，此法的測(cè)量準(zhǔn)確度與流體中的聲速無(wú)關(guān)，因而與流體溫度，濃度等無(wú)關(guān)，因而測(cè)量準(zhǔn)確度高，適用范圍廣。但相關(guān)器價(jià)格貴，線(xiàn)路比較復(fù)雜。噪聲法是利用管道內(nèi)流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲與流體的流速有關(guān)的原理，通過(guò)檢測(cè)噪聲表示流速或流量值。其方法質(zhì)流速分布情況、管路安裝地點(diǎn)以及對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的要求等因素進(jìn)行選擇。一般說(shuō)來(lái)由于工業(yè)生產(chǎn)中工質(zhì)的溫度常不能保持恒定，故多采用頻差法及時(shí)差法。只有在管徑很大時(shí)才采用直接時(shí)差法。多普勒法適于測(cè)量?jī)上嗔?，可避免常?guī)儀表由懸浮?；驓馀菰斐傻亩氯?、磨損、附著而不能運(yùn)行的弊病。3. 方案設(shè)

9、計(jì)3.1 明確測(cè)量對(duì)象在設(shè)計(jì)方案之前，我們需要明確一個(gè)功能完整、性能優(yōu)良的管道流量系統(tǒng)的具體要求。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 502532014）以及輸送流體用無(wú)縫鋼管（GB/T 81632008）的相關(guān)規(guī)定。我們此次實(shí)驗(yàn)檢測(cè)所用的管道材料為24*2.5的不銹鋼管，也就意味著此次所采用的流體輸送管道是直徑為24毫米的不銹鋼管，不銹鋼管的管壁厚度為2.5毫米；此外，在整個(gè)管道的外壁還采用了環(huán)氧瀝青作為其襯里材質(zhì)，并且輸送流體管道的總長(zhǎng)為3米。管道輸送的流體介質(zhì)為生活中常見(jiàn)的煤油。3.2測(cè)量原理LS-SGJC100B便攜式超聲波流量計(jì)是用來(lái)測(cè)量封閉管路液體流量的，它的傳感器是采用非接觸

10、、附著式的，這樣就使安裝簡(jiǎn)單易于操作。LS-SGJC100B便攜式超聲波流量計(jì)的兩個(gè)傳感器具有收、發(fā)兩用的特點(diǎn)。使用者將兩個(gè)傳感器按照一定距離附著在管道外側(cè)即可，可以使用兩次聲程的V法，四次聲程的W法，或者采用聲波直接穿過(guò)被測(cè)管路的相對(duì)安裝的Z法。傳感器安裝方式共有四種。這四種方式分別是V法、Z法、N法和W法。下面分別說(shuō)明。一般在小管徑時(shí)（DN100300mm）可先選用V法；V法測(cè)不到信號(hào)或信號(hào)質(zhì)量差時(shí)則選用Z法，管徑在DN300mm以上或測(cè)量鑄鐵管時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用Z法。W法和N法是較少使用的方法，適合DN50mm以下細(xì)管道。 eq oac(,1) V法一般情況下是標(biāo)準(zhǔn)的安裝方法，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)

11、確?？蓽y(cè)管徑范圍為25mm至大約400mm，推薦在20300mm的管道上使用。安裝傳感器時(shí)，注意兩個(gè)傳感器水平對(duì)齊，其中心線(xiàn)與管道軸線(xiàn)水平。V法 側(cè)視圖V法 截面圖 eq oac(,2) 當(dāng)管道很粗或由于液體中存在懸浮物、管內(nèi)壁結(jié)垢太厚或襯里太厚，造成V法安裝信號(hào)弱，機(jī)器不能正常工作時(shí)，要選用Z法安裝。原因是；使用Z法時(shí)，超聲波在管道中直接傳輸，沒(méi)有折射（稱(chēng)為單聲程），信號(hào)衰耗小。Z法可測(cè)管徑范圍為100mm至大約6000mm。實(shí)際安裝流量計(jì)時(shí),建議300mm以上的管道都要選用Z法。Z法 側(cè)視圖Z法 截面圖 eq oac(,3) W法通過(guò)延長(zhǎng)超聲波傳輸距離的辦法來(lái)提高小管測(cè)量精度。適用于測(cè)量5

12、0mm以下的小管。使用W法時(shí)，超聲波束在管內(nèi)折射三次，穿過(guò)流體四次(四個(gè)聲程)。W法 側(cè)視圖W法 截面圖流量計(jì)控制兩個(gè)傳感器輪流接收和發(fā)射超聲波并測(cè)量其間的傳播時(shí)間，計(jì)算時(shí)間差值，得到的時(shí)差與流體的流速成正比，其關(guān)系符合下面的表達(dá)式： 為聲束與液體流動(dòng)方向的夾角M 為聲束在液體的直線(xiàn)傳播次數(shù)D 為管道內(nèi)徑Tup為聲束在正方向上的傳播時(shí)間Tdown 為聲束在逆方向上的傳播時(shí)間T=Tup Tdown由于此次實(shí)驗(yàn)所采用的不銹鋼管道的直徑為24毫米，并且整個(gè)管道的長(zhǎng)度只有3米，它正好符合可測(cè)管徑范圍為50mm以下的小管的W法，所以?xún)?yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)的安裝方法W法。3.3 安裝傳感器 為了保證測(cè)量精度，選擇測(cè)

13、量點(diǎn)時(shí)要求選擇流體流暢分布均勻的部分，應(yīng)遵循下列原則： eq oac(,1). 要選擇充滿(mǎn)流體的管段，如管段的垂直部分或充滿(mǎn)流體的水平管段。 eq oac(,2). 要保證測(cè)量點(diǎn)處的溫度在可工作范圍以?xún)?nèi)。 eq oac(,3). 充分考慮管內(nèi)壁結(jié)垢狀況，盡量選擇無(wú)結(jié)垢的管段進(jìn)行測(cè)量。實(shí)在不能滿(mǎn)足時(shí)，需把結(jié)垢考慮為襯里以求較好的測(cè)量精度。 eq oac(,4). 選擇管材均勻密致，易于超聲波傳輸?shù)墓芏巍Ｊ紫冗x擇管材致密部分進(jìn)行傳感器安裝，將管外欲安裝傳感器的區(qū)域清理干凈，除去一切銹跡油漆，如有防銹層也應(yīng)去掉，最好用角磨機(jī)打光，再用干凈抹布蘸丙酮或酒精擦去油污和灰塵，然后在傳感器的中心部分和管壁涂

14、上足夠的超聲波專(zhuān)用耦合劑，最后把傳感器緊貼在管壁上捆綁好。注意： = 1 * GB2 在傳感器和管壁之間不能有空氣泡及沙礫。 = 2 * GB2 在水平管段上，要把傳感器安裝在管道截面的水平軸上以防管內(nèi)上部可能存在氣泡。 = 3 * GB2 安裝傳感器一般要求上游大于10D，下游大于5D，距泵出口或閥門(mén)處要大于30D（D為直徑）（參見(jiàn)下圖）傳感器安裝位置圖3.4向超聲波流量計(jì)中輸入管道參數(shù)在正式開(kāi)始測(cè)量工作之前，我們必須向超聲波流量計(jì)中輸入或調(diào)整一些必要的參數(shù)，比如： eq oac(,1). 管道外徑（M11）、 eq oac(,2). 管壁厚度（M12）、 eq oac(,3). 管材（M1

15、4）、 eq oac(,4). 襯材參數(shù)（如有,包括：襯材聲速M(fèi)17和襯里厚度M18）、 eq oac(,5). 流體類(lèi)型（M20）、 eq oac(,6). 傳感器類(lèi)型 （M23）、 eq oac(,7). 傳感器安裝方式（M24）。當(dāng)然，上述各個(gè)參數(shù)條件的輸入步驟可以采用下列設(shè)置步驟：1. 鍵入MENU 1 1 進(jìn)入11號(hào)窗口輸入管外徑為24mm后鍵入 ENT 鍵2. 鍵入 /- 進(jìn)入12號(hào)窗口輸入管壁厚度為2.5mm后鍵入 ENT 鍵3. 鍵入 /- 進(jìn)入14號(hào)窗口后按下 ENT ,再按下 /+ 或 /- 選擇管材為不銹鋼后鍵入 ENT 鍵4. 鍵入 /- 進(jìn)入16號(hào)窗口后按下 ENT

16、,再按下 /+ 或 /- 選擇襯材為環(huán)氧瀝青后鍵入 ENT 鍵5. 鍵入 /- 進(jìn)入20號(hào)窗口后按下 ENT ,再按下 /+ 或 /- 選擇流體類(lèi)型為煤油后鍵入 ENT 鍵6. 鍵入 /- 進(jìn)入23號(hào)窗口后按下 ENT ,再按下 /+ 或 /- 選擇傳感器類(lèi)型鍵入 ENT 鍵7. 鍵入 /- 進(jìn)入24號(hào)窗口后按下 ENT 再按下 /+ 或 /- 選擇安裝方式為V型后鍵入 ENT 鍵8. 鍵入 /- 進(jìn)入25號(hào)窗口，按所顯示的安裝距離及上步所選擇的安裝方式安裝好傳感器9. 鍵入MENU 0 1 進(jìn)入01號(hào)窗口顯示測(cè)量結(jié)果必要時(shí)，我們還必須對(duì)超聲波流量計(jì)中的其它參數(shù)進(jìn)行設(shè)定或修改，超聲波流量計(jì)的窗

17、口是按下列規(guī)律安排的：0009 號(hào)窗口是顯示窗口，能顯示瞬時(shí)流量、正累積流量、負(fù)累積流量、凈累積流量、瞬時(shí)流速、日期時(shí)間、模擬輸入當(dāng)前量、當(dāng)前工作狀態(tài)、今日流量。1029 號(hào)窗口是初始參數(shù)操作窗口，在這些窗口中輸入諸如管道外徑、管壁厚度、流體種類(lèi)、傳感器類(lèi)型、傳感器安裝方法等參數(shù)，顯示安裝距離等。3038 號(hào)窗口是流量單位選擇和累積器選項(xiàng)操作窗口，在這些窗口中，可以選擇工作單位系，可選擇流量計(jì)工作單位諸如立方米、公升等、可以打開(kāi)或關(guān)閉各累積器或是對(duì)其進(jìn)行“清零”操作。4049 號(hào)窗口包括流量修正操作窗口和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)地址碼（46號(hào)）、密碼保護(hù)（47號(hào)）等。5089 號(hào)窗口包括打印機(jī)輸出、RS-48

18、5輸出、繼電器輸出、電流環(huán)輸出、批量控制器、日期時(shí)間、頻率信號(hào)輸出、報(bào)警輸出、模擬輸入、日月年累積器等功能的設(shè)置和操作。9094 號(hào)窗口為流量計(jì)檢查窗口。90號(hào)窗口顯示信號(hào)強(qiáng)度和信號(hào)質(zhì)量Q值；91號(hào)窗口顯示信號(hào)傳輸時(shí)間比；92號(hào)窗口顯示通過(guò)測(cè)量估計(jì)的流體聲速；93號(hào)窗口顯示測(cè)量的信號(hào)傳輸總的時(shí)間和時(shí)差；94號(hào)窗口顯示雷諾數(shù)和儀器自動(dòng)修正系數(shù)。9699 號(hào)沒(méi)有“窗口”可進(jìn)入。它們代表打印命令：M96用于打印機(jī)進(jìn)紙或上紙、M99打印當(dāng)前窗口內(nèi)容。+0+9 號(hào)窗口是附加的一些次常用功能窗口，包括上斷電時(shí)間記錄、總工作時(shí)間、總上電次數(shù)等。甚至還包括一個(gè)單精度函數(shù)計(jì)算器。3.5查詢(xún)相關(guān)的測(cè)量參數(shù)和測(cè)量結(jié)果在此次實(shí)驗(yàn)的測(cè)量數(shù)據(jù)工作過(guò)程中或者結(jié)束后，我們可以通過(guò)向超聲波流量計(jì)中輸入相應(yīng)的查詢(xún)命令，進(jìn)而獲得所想要的測(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果。例如：1. 鍵入MENU 0 0 進(jìn)入00號(hào)窗口，便可以查詢(xún)到瞬時(shí)流量、凈累積量2. 鍵入MENU 0 1 進(jìn)入01號(hào)窗口，便可以查詢(xún)到瞬時(shí)流量、瞬時(shí)流速3. 鍵入MENU 0 2 進(jìn)入02號(hào)窗口，便可以查詢(xún)到瞬時(shí)流量、正累積量4. 鍵入MENU 0 3 進(jìn)入03號(hào)窗口，便可以查詢(xún)到瞬時(shí)流量、負(fù)累積量5. 鍵入MENU 9 0 進(jìn)入90號(hào)窗口，便可以查詢(xún)到信號(hào)強(qiáng)度