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智能涡街流量计转换器操作使用说明

    智能涡街流量计转换器在硬件上采用了可变增益放大器;以适应各种口径涡街传感器的信号强度、采用了可变频宽多级滤波器,对涡街信号进行有效的预处理。最后,在软件上采用DSP技术,实现14频段自适应带通滤波器算法。一般情况下,测量下限向下延伸至原来的1/2~1/4,从而也就扩展了涡街流量计的量程范围,采用无电位器化设计,全部调试采用按键设置完成,因此,方便了现场的调试工作,也提高了仪表的可靠性。本仪表采用中、英文操作菜单,易读易懂。

    智能涡街流量计转换器采用数字信号处理技术(DSP),设计有14级数字带通滤波器,通过快速傅立叶软件算法,提高了涡街的信号检测灵敏度,加强了涡街流量计的抗振性能,突破了传统模拟方法处理涡街信号的局限性。

    若仪表是按照实际现场工况标定的,仪表在现场调试时仅需调整噪声切除系数这一个参数。往往现场噪声比标定时大,这时可将噪声切除系数调大一点,以求切除干扰噪声。注意,噪声切除系数调大会牺牲流量测量下限。

智能涡街流量计转换器基本特点
 抗振性能更好;
下限流速低,可达常规涡街流量计的1/2~1/4;
 量程比宽,一般情况可达1:30~1:50;
调试操作简单,有HART通讯功能(选配);
可配合各种涡街传感器进行各种介质测量;
基本功能
l        瞬时流量显示、累积总量显示、百分比显示、频率显示;
l        4~20mA输出、0~5KHZ频率输出,涡街脉冲输出;
智能涡街流量计安装接线
智能型涡街转换器设计两个接线插座。
1、仪表接线
1.1 传感器信号输入三针插座:
涡街传感器信号线,遵循国内通用设计,用户将涡街信号线插头插入即可;
1.2. 电源、输出五针插座:
五针插座的第一针是24V电源+,第二、三针是24V电源-(COM端),第四针是电流输出端(I),第五针是脉冲或频率输出端(P)。COM是电源、输出公共端,详见下图:                                                          
2、仪表电源
仪表电源要求:DC24V,范围(18~30V)
3、仪表脉冲输出
仪表脉冲输出为对地(电源一端)开关输出,仪表内部有3K上拉电阻连接到电源+端。
智能涡街流量计转换器仪表参数
3.1测量显示
 测量时显示:瞬时流量及单位,量程百分比值(对应电流输出和频率输出)。涡街测出频率、累积总量或涡街输出频率,上电后,最下一行显示累积总量,可用键切换至输出频率显示。(详见下图)
图键盘定义与液晶显示
说明:按一下“键,仪表显示软件版本号后按“键出现 “参数设置”画面,然后再按“键将光标移到“键下面,按一下“键进入输入密码“00000”状态,输入密码,再按“键将光标移到“下面,按一下“进入选择操作菜单进行参数设置。如果想返回运行状态,将光标移到“”键下面,按一下“”键即可。
 注意:LVTC智能型涡街转换器显示两个频率,一个称测出频率,一个称输出频率。
       测出频率———转换器测到的信号频率,这个频率有可能是信号、噪声、工频或振动,未经智能信号处理,如实显示。
       输出频率———根据涡街特征,对测出频率进行智能处理后,消除噪声或振动,输出真实的涡街频率信号。
3.2功能选择画面
按一下“键,仪表显示软件版本号, 再按“进入功能选择画面,然后再按“键,进行选择,在此画面里共有2项功能可选择;
 

 

参数编号
功能内容
 
1
参数设置
选择此功能,可进入参数设置画面
2
总量清零
选择此功能,可进行仪表总量清零操作

 

3.2.1参数设置
设置方法见3.1
3.2.2总量清零
按一下“键,仪表显示软件版本号后按“键出现 “参数设置”画面,然后再按“键翻页到“总量清零”,输入总量清零密码00002,按“键将光标移到“键下面,按一下“键,当总量清零密码自动变成“00000”后,仪表的清零功能完成,仪表内部的总量为0。
备注:修改完参数或总量清零后应重新将仪表上电,以确保仪表执行新参数。
 
3.3用户调试
 先按键,进入软件版本显示,然后按键,进入仪表参数菜单,用户可以进入参数设置进行仪表调试。(具体参数详见下表) 
智能涡街流量计转换器参数一览表
 
编号
参数文字
设置方式
参数范围
密码级别
1
语        言
选择
中文、英文
1
2
测量频率上限
选择
20~2302Hz
1
3
测量频率下限
置数
0~1999.9
1
4
系统增益系数
选择
0~99
1
5
系统阈值系数
置数
0~59999
1
6
噪声切除系数
置数
0~59999
1
7
流量系数整数
置数
0~199
2
8
流量系数小数
置数
0~0.99999
2
9
流体密度
置数
0.0000~19.999
1
10
流量单位
选择
m3/h、kg/ h、t/h
1
11
流量量程上限
置数
0~59999
1
12
测量滤波时间
选择
1~8s
1
13
下限信号幅值
置数
0~59999
1
14
上限信号幅值
置数
0~59999
1
15
输出类型选择
选择
直接脉冲、频率输出、电流输出
1
16
频率输出范围
选择
1~ 5999 H
1
17
仪表通讯地址
置数
0~99
1
18
仪表通讯速率
选择
300~38400
1
19
电流零点修正
置数
0.0000~1.9999
1
20
电流满度修正
置数
0.0000~3.9999
1
21
输出电流测试
置数
0~199.99%
1
22
流量修正允许
选择
允许、禁止
2
23
频率修正点0
置数
0~1999.9
2
24
修正系数值0
置数
0~3.9999
2
25
频率修正点1
置数
0~1999.9
2
26
修正系数值1
置数
0~3.9999
2
27
频率修正点2
置数
0~1999.9
2
28
修正系数值2
置数
0~3.9999
2
29
频率修正点3
置数
0~1999.9
2
30
修正系数值3
置数
0~3.9999
2
31
频率修正点4
置数
0~1999.9
2
32
修正系数值4
置数
0~3.9999
2
33
频率修正点5
置数
0~1999.9
2
34
修正系数值5
置数
0~3.9999
2
35
频率修正点6
置数
0~1999.9
2
36
修正系数值6
置数
0~3.9999
2
37
频率修正点7
置数
0~1999.9
2
38
修正系数值7
置数
0~3.9999
2
39
频率修正点8
置数
0~1999.9
2
40
修正系数值8
置数
0~3.9999
2
41
频率修正点9
置数
0~1999.9
2
42
修正系数值9
置数
0~3.9999
2
43
总量低位设置
可以修改
00000~99999
2
44
总量高位设置
可以修改
0000~9999
2
45
传感器编码1
用户设置
出厂年、月(0-99999)
2
46
传感器编码2
用户设置
产品编号(0-99999)
2
47
仪表编码1
厂家设置
出厂年、月(0-99999)
2
48
仪表编码2
厂家设置
产品编号(0-99999)
2
49
保密码1
用户可改
00000~99999
2
50
保密码2
用户可改
00000~99999
3
仪表参数设置功能设有3级密码。其中,1、2级为用户密码,第3级为制造厂密码。用户可使用第3级密码来重新设置第1、2级密码。
无论使用哪级密码,用户均可以察看仪表参数。但用户若想改变仪表参数,则要使用不同级别的密码。
第1级密码(出厂值22222):用户能改变第1~21仪表参数(不包括7、8);
第2级密码(出厂值33333):用户能改变1~49仪表参数;
第3级密码(出厂值19818):用户能改变1~50仪表参数;
3.4智能涡街流量计转换器设置类参数
  设置类参数是指用户根据使用要求,将参数设置一下即可的参数,如通讯类参数。
3.4.1语言选择
目前LVTC智能型涡街转换器可选中文和英文两种语言。
3.4.2通讯地址
通讯地址,又可称为设备编号,是为网络通讯设备选择而设的ID号,用户可根据通讯网络要求设置即可。
3.4.3通讯速率
通讯速率又称通讯波特率,用户按通讯网络要求设置。
3.4.4流体密度
对于气体流量测量,若用户需要质量流量显示,应设置流体密度参数。流体密度单位为kg/m3,参数范围为:0.0000~19.999,仪表软件根据流体密度,将体积流量转换成质量流量。
3.4.5流量单位(用户按和来选择)
流量单位分为:××.×××m/h ---- ×××××.m/h
××.×××kg/h ----- ×××××.kg/h
××.×××T/h   ------ ×××××.T/h           
 
3.4.6流量量程
为了使电流输出对应流量范围,用户应设置流量上限,流量上限确定后即可确定流量量程范围,对应电流和频率输出。
3.4.7测量滤波时间
这是一个对流量测量数据进行滤波的时间参数,滤波时间长,仪表显示和输出均波动小,但响应也慢,反之亦然。用户应根据具体应用情况设置。
3.5调试参数类
根据涡街传感器的口径,流体性质,流量测量范围,用户认真选择设定各调试参数,以使涡街转换器达到最佳性能。
3.5.1测量频率上限
   测量频率上限指在用户流量范围内,涡街传感器的振动频率上限,LVTC智能型涡街转换器的测量频率上限从20Hz~2048 Hz。
   选择涡街测量频率上限的原则是:以只要能满足测量上限频率即可,尽可能为测量下限频率留有足够的余地。
3.5.1测量频率下限
用户设定测量频率下限后,当检测到涡街传感器的振动频率低于下限时,涡街转换器切除输出为零。这对于小口径气表来说,克服50HZ工频干扰是有意义的。
3.5.2系统增益系数
LVTC智能型涡街转换器内部设计有可编程增益放大器,系统增益即为涡街信号放大倍数。系统增益分为0~99共100级,0级增益最小,99级增益最大。系统增益设置时,仪表显示当前测量状态。
                              图1
用户应根据仪表测到的信号强度V来设置系统增益。(详见第四章转换器调试)
3.5.3系统阈值系数
     系统阈值即信号检测不灵敏区,该参数用来检出有用信号,克服无用噪声,在用户设置好系统增益参数后,再根据信号强度来设置系统阈值。一般情况下,系统阈值数设为信号强度显示数的1/3~1/4。
    注意:由于涡街信号幅度并不是很稳定的,仪表测到的信号强度V也因此而出现最高值和最低值,阈值数设为信号强度最低值的1/3~1/4。
3.5.4噪声切除系数
由于LVTC智能型涡街转换器检测频率范围较宽,在许多情况下,可能检测到不稳定的涡街超下限信号,但涡街的超下限信号幅值很小,另一方面,理论上讲,不可能彻底消除50Hz工频干扰。LVTC智能型涡街转换器将上述信号统称为噪声信号。根据噪声的幅值特征,用户设置噪声切除系数,可克服这类噪声影响。
3.5.5下限信号幅值
     保留,下一步用于克服振动噪声。
3.5.6上限信号幅值
     保留,下一步用于克服振动噪声。
3.6仪表输出参数类
LVTC智能型涡街转换器可选三种输出方式:
a)      直接脉冲输出———将涡街振动直接输出
b)      频率输出方式———按流量量程百分比输出频率
c)      电流输出方式———按流量量程百分比输出4~20mA电流
 3.6.1输出方式选择
   用户根据使用需求,选择三种输出方式中的一种,三种输出方式有各自不同的计算方法。
a)      直接脉冲输出:将涡街振动信号放大,整型后输出,其中未加补偿和线性修正运算。
b)      频率输出方式:LVTC智能型涡街转换器测出涡街频率,经线性修正运算后,按量程百分比输出0~5KHz的频率脉冲,若用户选择质量流量,则经质量换算后,按质量流量量程百分比输出频率脉冲。
c)      电流输出方式:LVTC智能型涡街转换器测出涡街频率,经线性修正后,按流量量程百分比输出4~20mA电流,若用户选择质量流量,则经体积至质量换算后,按质量流量量程百分比输出电流信号。
3.6.2输出频率范围
 转换器输出频率范围可选为0~5000Hz方波,用户可根据实际使用情况选择。
3.6.3电流零点修正
   由于元器件的离散性,用户需软件修正一下转换器电流输出“0”点,用户用一块高精度万用表(电流表)测转换器输出电流,然后调整 “电流零点修正”参数 ,使电流表指示为4mA。
3.6.4电流满度修正
   用户调整好电流零点修正参数后,进行电流满度修正,电流的满度即为20mA ,调整“电流满度修正”参数,使电流表指示为20mA 。
3.6.5输出电流测试
   调整好电流输出零点和满度后,用户可用本参数测试转换器的输出电流线性度。用户可分别设0%,20%,50%,70%,100%,来检查输出电流线性度特性。
3.7流量计算类参数
流量计算类参数用于涡街转换器根据测到的涡街频率,计算出体积流量的有关参数。
3.7.1仪表系数(高位、低位)
     LVTC智能型涡街转换器的仪表系数有效位是为8位数字,可设范围000.00000~199.99999,单位为P/L,由于LCD点阵数限制,仪表系数分为高位和低位两部分,高位部分(整数位)为00000~00199,低位部分(小数位)为.00000~.99999,仪表系数由估算或标定而得,建议用户先估算设置仪表系数(详见附录1),然后再根据标定结果,精确修正仪表系数 。
3.7.2流量修正允许
若用户希望启用流量修正功能,则可将流量修正允许参数置成“允许”,反之应置成“禁止”,若置成“允许”状态,则必须正确设置后面的10个频率修正点和对应的 10个频率修正系数。
3.7.3频率修正点和频率修正系数
     LVTC涡街转换器采用计算速度较快的折线修正法,频率从高到低分为F0点、F1点 …… F9点,对应的修正系数为P0、P1…… P9。F0点为起始修正频率,F0频率点至F1频率点之间用P0修正系数,F1频率点至F2频率点之间用P1修正系数,依此类推,最后,F9频率点至0频率点之间用P9修正系数。这样,对应每一个流量修正区间,有一个流量修正系数。
       设频率修正点为 FX,实际实标出的各点流量系数为Zx,而希望的流量系数为Kx,各点的流量修正系数为 PX,示意图如下:
例如:选F0~ F1区间,Z0为F0 ~ F1区间中间点的实标出的流量系数值。我们希望的流量系数为K0,则修正系数可用如下公式计算出:
                   P0 = K0 / Z0
然后,在区间两端用P0计算验证流量是否超差;依此类推,计算出其它各点的流量修正系数。
 
例如: 现场标定结果如下表
流量检定点
被检表读数
装置读数
计算参数
(Hz)
(m3/h)
压力(MPa)
脉冲
(P)
高度(mm)
体积
(L)
次系数
点平均系数
128.6
26.15
0.12
8876
216.04
499.346
17.7752
17.7631
8865
216.60
499.236
17.7571
8867
216.00
499.354
17.7569
89.5
18
0.11
3582
124.70
200.740
17.8440
17.8617
3588
123.08
200.854
17.8637
3590
123.70
200.810
17.8776
52.22
10.5
0.1
3585
130.80
200.308
17.8974
17.9133
3584
132.02
200.222
17.9001
3593
131.58
200.253
17.9423
14.55
3.01
0.1
1820
164.20
102.622
17.7349
17.7396
1822
162.40
102.694
17.7420
1822
162.39
102.695
17.7419
根据上表,可拟制仪表全程修正方案如下:
第一步:设置五个频率修正点F0~F4,将仪表分成四个测量频率段,使上表中四个流量检定点128.6 Hz、89.5 Hz、52.22 Hz、14.55 Hz分别处在四个测量频率段中。根据经验,F0~F4可分别设F0=140 Hz、F1=100 Hz、F2=70 Hz、F3=30 Hz、F4=10Hz。
第二步:由上表可知实标出的流量系数值(即点平均系数)Z0=17.7631、Z1=17.8617、Z2=17.9133、Z3=17.7396,在Z0~Z3四个系数中选取一个系数作为希望流量系数K,例如上表中可选K=Z1=17.8617。
第三步:根据希望流量系数K和实标出的流量系数值Z0~Z3,可计算出F0~F4四个测量频率段修正系数值P0~P3。
                 P0 = K/ Z0 = 17.8617/17.7631 =1.0056
P1 = K/ Z1 = 17.8617/17.8617 = 1
P2 = K/ Z2 = 17.8617/17.9133 = 0.9971
P3 = K/ Z3 = 17.8617/17.7396 = 1.0069
第四步:将频率修正点F0~F4的值输入仪表设置参数画面中频率修正点0至频率修正点4,将修正系数值P0~P3的值输入仪表设置参数中画面修正系数值0至修正系数值3。
此时,即仪表测量频率在140 Hz~100 Hz时按修正系数P0修正,测量频率在100 Hz~70 Hz时按修正系数P1修正,测量频率在70 Hz~30 Hz时按修正系数P2修正,测量频率在30Hz~10 Hz时按修正系数P3修正。
如用户不需全程修正,可只选择不理想的测量频率段模拟上述方法进行局部修正。
备注:
1、使用非线性修正功能时,仪表输出方式必需选择频率输出或电流输出;
2、选择频率修正点F0~F9时,频率必需从高到低,即F0F9
3、如十段非线性功能用户不需全部启用时,不用的频率修正点必需设为
0000.0 Hz,不用的修正系数值必需设为1.0000
智能涡街流量计转换器仪表标定调试
转换器与涡街频率测量有关的参数仅有4个,即流量测量频率上限、系统增益系数、系统阈值系数,噪声切除系数,其中,测量上限频率为选择参数,因此需要调试的仅为三个参数,规范化调试过程如下:
第一步:选择参数画面中测量频率上限和测量频率下限,以使转换器工作在所选的频率范围内。
第二步:调整管道流量,使流量处在最低可测量流量下,在此流量下,调系统增益系数,观察转换器测量频率及信号强度显示(如下图),
使信号强度数为V=200~300之间,并且测量频率稳定显示。
第三步:调整系统阈值系数,一般为信号强度的1/3~1/4。这个参数相当于模拟电路的不灵敏区。
第四步:调整管道流量,使流量为0,然后调整噪声切除系数,观察转换器显示(如下图),使测量频率F为“0”。一般情况下,该参数是用于抑制工频干扰,当然也可以用该参数抑制振动噪声。注意,该参数过大,会迫使转换器测量下限升高。
一般情况下,根据测出的噪声强度A值,调整噪声切除系数略大于A值即可。