涡街流量计测量压缩空气实践问题分析

第一篇：涡街流量计测量压缩空气实践问题分析

涡街流量计测量压缩空气实践问题分析

涡街流量计压缩空气流量计经过实践，如下几个方面对涡街流量计的使用都有影响，应对这些问题进行分析。

(1)涡街流量计的测量范围较大，一般10：1，但测量下限受许多因素限制：Re＞10000是涡街流量计工作的最基本条件，除此以外，它还受旋涡能量的限制，介质流速较低，则旋涡的强度、旋转速度也低，涡街流量计难以引起传感元件产生响应信号，旋涡频率f也小，还会使信号处理发生困难。测量上限则受传感器的频率响应(如磁敏式一般不超过400Hz)和电路的频率限制，因此设计时一定要对流速范围进行计算、核算，根据流体的流速进行选择。使用现场环境条件复杂，选型时除注意环境温度、湿度、气氛等条件外，还要考虑电磁干扰。

(2)涡街流量计振动也是该类仪表的一大劲敌。因此在使用时注意避免机械振动，尤其是管道的横向振动(垂直于管道轴线又垂直旋涡发生体轴线的振动s u r e1 7.c o m，这种影响在流量计结构设计上是无法抑制和消除的。由于涡街信号对流场影响同样敏感，故直管段长度不能保证稳定涡街所必要的流动条件时，是不宜选用的。即使是抗振性较强的电容式、超声波式，保证流体为充分发展的单向流，也是不可忽略的。(3)介质温度对涡街流量计的使用性能也有很大的影响。如压力应力式涡街流量计不能长期使用在300℃状态下，因其绝缘阻抗会由常温下的10MΩ～100MΩ急降至1MΩ～10KΩ，输出信号也变小，导致测量特性恶化，对此宜选用磁敏式或电容式结构。在测量系统中，传感器与转换器宜采用分离安装方式，以免长期高温影响仪表可靠性和使用寿命。

第二篇：智能化涡街流量计测量系统

智能化涡街流量计测量系统

韩丽 王式民 归柯庭

东南大学动力工程系（南京210096）

摘 要 介绍一种通过键盘输入系数修正涡街流量计非线性的方法。用MCS-51单片机进行数据处理和检测，并讨论在以8031单片机为微处理器的智能化仪表中采用一片8155实现智能仪表键盘/显示器及打印机接口的最小化硬件设计技术。

主题词 涡街 流量 非线性修正 最小化硬件接口

Abstract A method of modifying the nonlinearity of vortex-shedding meter by keying in factors is introduced.Monolithic processor MCS-51 can be used for data processing and detecting and one-chip processor 8155 can be applied to intelligent instruments with chip microprocessor 8031 for minimized hardware design for interfacing of keyboard/display and printer.Subject Headings Vortex, Flow, Nonlinear modification, Minimized hardware interface

前言

在石油、化工等生产过程中，对管道内液体和气体的流量进行测量和控制是实现生产过程自动化的重要组成部分。涡街流量计具有量程宽，无可动部件，运行可靠，维护简单，压力损失小，具有一定的计量精度等优点。[1]特别是在很宽的范围内，它的测量与介质的密度、粘度等物性参数无关，因而受到普遍欢迎。本文介绍应用MCS一51单片机设计的智能涡街流量计，对涡街流量计固有的非线性进行修正，并具有显示、打印、检测参数的种类以及数据处理等功能，从而拓宽了涡街流量计的应用范围。

工作原理

涡街流量计是基于卡门涡街原理制成的一种流体振荡性流量计。即在流动的流体中放置一个非流线型的对称形状的物体（涡街流量传感器中称之为漩涡发生体），就会在其下流两侧产生两列有规律的漩涡即卡门涡街，其漩涡频率正比于来流速度：[2]

F＝Stu／d

（1）

式中 F—涡街频率

d—漩涡发生体宽度

u—来流速度

St—斯特劳哈尔数

St的值与漩涡发生体宽度d和雷诺数Re有关。当雷诺数Re＜2×104情况下，St为变数：当Re在2×104～7×106的范围内，St值基本上保持不变，这段范围为流量计的基本测量范围。

式（1）表明，当d和St为定值时，漩涡产生的频率F与流体的平均流速u成正比，利用这一特性制成了涡街流量计。由于涡街传感器所测的并不是平均流速，而大约是漩涡发生体两侧的流速。[3]对于湍流状态，不同的雷诺数下，流速分布规律是不同的。即不同的流速下具有不同的流速分布，进而说明了涡街流量传感器检测到的主要反映漩涡发生体两侧的流速与管道平均流速的关系不是唯一确定的。这说明涡街流量传感器的非线性误差是其检测机理所决定的。在实际使用时，先绘出传感器的仪表系数与频率的试验曲线f(F)。

K= f(F)=KG（F）

（2）

式中G（F）是同一口径的各台仪表相同的曲线形状（仅是位移不同）。K是平均仪表系数。在本文应用MCS一51单片机的智能涡街流量计中，通过将试验曲线形状G（F）事先固化于流量计的EPROM中，和让用户结合现场具体工况通过键盘输入K的值，实现涡街传感器的非线性修正。

硬件设计

图1是系统的硬件原理框图。

图1 硬件原理框图

根据设计要求，单片机应用系统[4]包括：（1）接受变送器送来的与流量成正比的脉冲，并对其定时、计数的电路；（2）显示器，键盘，打印机接口电路；（3）外部存储器的扩展电路；主要电路介绍如下： 1 键盘/显示器及打印机接口[5]

为使接口硬件尽可能少，设计时，仅用一片8155I/O接口芯片完成智能化仪表的键盘输入，LED输出和打印机输出的接口任务。将8155的PC口用作显示自选通和键盘扫描输出，PB口用作显示字段及小数点的输出，8031外部中断INTO用作键盘响应输入，PA口用作外接打印机的输出。如图2所示。

图2 键盘/显示器及打印机接口电路

（1）显示器接口设计

设计6位LED显示器作为仪表的显示输出。8155的PB口定义为输出口，其中低四位PB0～PB3输出显示数据的BCD码，并经74LS249 BCD译码器译码后送LED的段码端，PB4作为测量结果的小数点位经驱动器后接LED的小数点发光段；PB5作为极性控制位单独控制一个发光二极管以显示测量结果的正负。8155的PC口定义为输出口，PC0～PC5分别控制6位LED的位选通，实现动态扫描方式显示。

（2）键盘接口设计

在图2所示的键盘接口中，由6个键组成键盘。8031用外部中断INTO作为键盘状态输出。在6个键中，其中两个键定义为“加一键”和“减一键”。另外4个键分别为打印键，编程键，选项键以及复位键。按下编程键后，进入编程状态，用户输入平均仪表系数。选项键用来确定显示那种流量表达方式（如体积流量、质量流量等），键盘的列扫描信号来自于PC口输出的LED位选通信号：键盘的行输入信号由键盘是否闭合得到。没键按下，键状态为开，INTO位高电平，中断不被触发；若有键按下，键状态为闭，INTO由高点平变为低电平，中断由信号下降沿触发，从而向CPU发出中断请求。CPU响应中断后读取PC口的输出状态，判断PC0～PC5输出的低电平为即可完成键扫描和键识别。

（3）打印机接口设计

采用GP一16通用智能微型打印机，自带8039单片机。它可以把8031送来的数据以字符串、数据或图形三种方式打印出来；它与仪表的接口设计如图2所示，它的8根双向三态数据线D0～D7直接与8155的PA0～PA7相连，片选信号CS与8155的片选信号公用单片机系统译码器输出的端口地址Y7，WR和RD直接与8031的WR，RD相连，其硬件设计非常简单。外部存储器的扩展

（1）程序存储器EPROM的扩展

由于8031片内没有EPROM，故8031单片机需要外扩一片EPROM2764（8K字节）。在P0口送出的低8位地址时，地址由信号ALE的下降沿控制锁存到锁存器中，高5位由P2.0～P2.4提供，锁存器采用74LS373锁存器，控制端直接与ALE相连。则程序存储器读选通信号PSEN控制EPROM2764的输出允许端OE。

（2）数据存储器的扩展

MCS一51单片机内RAM为128个字节，因其容量不能满足设计要求，故本机扩展8K字节静态RAM6264一片。本机外扩展的RAM和EPROM电路如图3所示：

图3 外部存储器扩展

从图中可以看出EPROM2764与RAM6264的地址范围是相同的，但是它们的控制信号是不一样的。2764的选通信号是PSEN，而6264的读入或写入是靠RD或WR型号控制，所以不会产生数据冲突问题。

软件设计[6]

本机软件采用模块结构，其4个主要部分分别如下。主程序

主程序为本仪器的监测程序。在程序运行中，必须首先对系统进行初始化，清各工作单元，置计数器及标志位初值，自检指示灯，开中断，启动计数器等工作。仪器采用微型键盘和LED指示灯相配合，使仪器的各种功能清晰有序。

键盘子程序包括：扫描键盘子程序。其功能是寻找是否有键按下，输入键值程序；键值扫描程序；表驱动程序；通用显示子程序等。键值扫描子程序的功能是根据按键的位置一行行的扫描。表驱动程序是判断按键是哪种功能键。通用显示子程序的功能是将显示缓冲区中的字码转换成段码送入显示器中，显示各种字型。几乎所有程序中都要用到这一程序，因此称之为通用显示子程序，以便与显示功能块相区别。中断服务程序

仪器的测量、转换等程序均通过中断方式同主程序相连，单片机内的两个定时器计数器作为闸门使用。因为流量频率的测量很重要，所以定时器TO被用来测评，并定为高级中断。测量测频中断服务子程序流程图如图4所示。功能块程序

仪器通过键盘输入命令，可随时得到用户所需的结果，这就要用到功能程序块。功能程序块包括：显示、打印、清零等功能块。显示功能块的作用是根据用户的需要转入相应的入口参数，再经过码之转换，送至显示缓冲区中。打印程序包括打印质量流量及体积流量、瞬时流量及累计流量。使用计算子程序主要包括计算流量的程序

采用的是浮点制运算子程序，这些运算子程序可直接调用。

结

论

采用上述设计的智能化涡街流量计，可让用户结合现场具体工况，通过键盘方便地输入校正系数，完成了对涡街流量计非线性修正，拓宽了涡街流量计的应用范围。

图4 TO的中断子程序框图

参 考 文 献 戴昌辉 流体流动测量 北京：航空工业出版社，1991 2 朱德祥 流量仪表原理和应用 南京：华东华工学院出版社，1992 3 王超等 高精度智能化涡街流量变送器的研究 仪器仪表学报，2000，8 4 徐爱钧 智能化测量控制仪表原理与设计 北京：北京航空航天大学出版社，1995 5 骆德汉 智能化仪表键盘/显示器设计技术 自动化与仪表，1990，3 6 何立民 单片机应用文集 北京：北京航空航天大学出版社，1991

第三篇：告诉你如何做涡街流量计的防雷工作

告诉你如何做涡街流量计的防雷工作

夏季多雨多雷电,除了防雨之外,另外要注意的是如何防雷电对涡街流量计的损害,下面来讲解下如果来保护好涡街流量计.雷电对涡街流量计引起的危害：

1、雷电经过电源部分侵入烧坏仪表。

2、雷电产生的同时伴随强大磁场仪表电子元件产生磁感应，瞬间生成强电压和电流，击穿绝缘烧坏仪表。

3、雷电脉冲波经过无线网络侵入流量仪烧坏通讯芯片或仪表。

防雷工作很难实施，主要存在以下问题：

1、仪表通常安装在人少去，路难走的地方。

2、热力管线很长，架空地埋的方式都有。

3、用户一般都在开发区，距离热电厂位置较远，地广人稀，架空管线相对成了雷击对象。

4、城区的供热主要是饭店，浴室等，这些地方大地相对环境污染较严重，土壤电解质浓度较高，容易被雷击。

5、仪表及仪表箱通常安装在室外。风吹雨淋，容易被锈蚀氧化，接地效果越来越差。高空架设的电线也是雷击的对象，gprs无线抄表系统，其中的远传通信容易受到雷击波的冲击引起仪表损坏。

工作中需改进的方面如下：

1、制定工作计划和管理制度，在每年的雷雨季节前对所有用户安装的涡街流量计做定期检查。

2、测量全部接地装置，应符合安全要求。若发现接地电阻值有很大变化时，应对接地系统进行全面检查，必要时可补打接地桩。

3、防雷装置各部分导体因腐蚀或其他原因引起折断、锈蚀达30%以上时，必须进行更换。

4、检查接地装置周围的土壤有无沉陷现象等。

通常采用的雷击方案：

1、外部防雷。包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等。

2、内部防雷。在需要保护设备的前端安装合适的防雷器，使设备，线路与大地形成一个有条件的等电位体。

两者相辅相成，缺一不可。外部防雷系统保护建筑物本体免受雷击，而内部防雷是防止感应雷和其他形式的过电压侵入设备造成损坏，这是外部防雷无法保证的。防雷工作是一项持久性工作，在工作中要不断摸索和改进，提高工作效率和计量管理水平。

第四篇：南通国仪自动化仪表有限公司浅谈涡街流量计的工作原理及特点[定稿]

涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的一种具有国际先进水平的新型流量计。由于它具有其它流量计不可兼得的优点，自七十年代以来得到了迅速发展，据有 关资料显示，现在日本，欧美等发达国家使用涡街流量计的比例大幅度上升，已广泛应用于各个领域。将在未来流量仪表中占主导地位，是孔板流量计最理想的替代产品。

涡街流量传感器适用于测量过热蒸汽、饱和蒸汽、压缩空气和一般气体、水和液体的质量流量和体积流量。

智能涡街流量计的特点

★结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期运行十分可靠。

★安装简单，维护十分方便。

★检测传感器不直接接触被测介质，性能稳定，寿命长。

★输出是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，精度高。

★测量范围宽，量程比可达1∶10。我公司产品量程比可达1：40.★压力损失较小，运行费用低，更具节能意义。

★在一定的雷诺数范围内，输出信号频率不受流体物理性质和组分变化的影响，仪表系数仅与漩涡发生体的形状和尺寸有关，测量流体体积流量时无需补偿，调换配件后一般无需重新标定仪表系数。

★应用范围广，蒸汽、气体、液体的流量均可测量。

南通国仪自动化仪表有限公司内部资料仅供参考

第五篇：高中化学课堂教学问题设计的实践分析

高中化学课堂教学问题设计的实践分析

摘要：课堂教学的重要载体是问题。教师应找到新教材与课堂教学问题设计的结合点，让学生参与思考和设计问题的过程，理解科学设计问题的方式。本文以酸碱滴定实验为例，从课前准备、课堂教学、以及课后反思对教学问题的设计进行了实际分析。关键词：高中化学；课堂教学；问题设计；实践分析

引言：在高中化学课堂教学应以学生为中心，以解决问题为主线，运用发现的问题设计创新演示实验，以此分析教学模式，注重新知识的获得，掌握新理论的应用，引导学生分析解决问题的过程，并应用于生活实践。在化学教学课堂的研究基础上，不断培养学生的自主能力，分析和解决创新思维和创造力。本文将以酸碱中和滴定实验为例进行教学问题设计的实践分析。1.课前教学问题设计

进行课前准备，做好课前设计：为使教学问题设计实践在课堂中进展顺利，要明确学习的主体是学生。所以在课前教学问题设计需做到：熟悉教材，了解学生。

教学设计问题，需要实现三个方面:一是符合学生的实际能力水平，反映学生的自主权。教师应选择合适恰当的情景，提出正确的问题。二是从知识的角度来看，这样的学生通常可以从某个问题出发，通过不同的方式，进行不同程度的联想，变化出不同类型的问题，问题多种多样更能激发学生兴趣，培养学生开放思维和认真的态度以及缜密的逻辑推理能力。

教师是学生的引导者、教学活动的组织者和教学实践的参与者，教师所设计的课堂教学问题设计中存在的问题应以认知结构中的传统问题为基础，激发学生的生活意识，从而激发学生的情境意识。1.1熟悉教材

中和滴定法是通过定量实验解决化学问题的一种操作方案，也是高中化学中一个三个定量之一，教材本部分综合了计算材料浓度和pH值指标等知识点，介绍了如何使用滴定法的知识，提出了定量分析方法，进行了化学中和滴定分析、实现了从定性到定量的分析。

本文简要介绍了定性分析和定量分析，并解释了酸碱中和滴定的实际价值。然后详细讨论了未知浓度的氢氧化钠溶液pH值变化。本知识点主要采用理论加实践的教学演示实验进行教学引导，教师在课堂中演示滴定过程，讲解如何处理实验数据，以及实验数据测量的注意细节，以此培养学生严肃认真的科学态度和科学素养。1.2了解学生

了解学生是老师最根本的工作，高中学生在一年学习之后，学习成绩开始分化了，但大多数学生的基本知识是扎实的，可以进行积极的思考，可以就自己想要了解的问题进行深入的讨论。

首先，现有的学生知识基础:掌握酸碱中和反应的本质，并对pH值指标的认识有一定的了解，以及关于中和滴定的仪器知识，也具有初步的认识。

其次，学生有基本的能力:学校学生有两年多的化学知识储备，具备一定的对定性实验现象的分析能力和一些应用化学知识解决实际问题的能力。2.课堂教学问题的设计 2.1引入教学问题

课堂教学问题的引入设计，必须引入吸引学生对学习内容的兴趣，同时要符合学生的认知特点和现有知识的水平，可以组织开展相关活动，激发学生好奇心，使学生从新的学习情境中获得的有用的知识和展现独特的思维，发现并学会解决新的问题。

拿酸碱中和滴定实验为例，可以这样设课堂教学问题： PH在医疗、环保、工农业等方面有很多应用。如调控体液PH辅助治疗疾病及根据土壤PH的不同因地制宜，甚至生活中选择合适的护发素调节头发的PH等等。那么有哪些方法来测定溶液的准确PH 呢？

2.2课堂过程教学问题设计

【问题设计一】今有未知浓度的NaOH溶液，你能想出多少种测定其PH的方法？

【问题设计二】为使酸碱中和滴定结果准确，关键是什么？ 【问题设计三】如何准确量取两种溶液的体积？ 【问题设计四】如何准确判断酸碱恰好中和？

这种教学模式是按照“提出问题和解决问题”的思路发展起来的。各单元的设计可分为三个主要步骤：

一是创建问题情境，这是教学问题设计的准备阶段；二是以问题为导向、提出多方位解决方案，这是教学问题设计的具体实施阶段；三是教学讨论、课堂评价、课后反思，这是教学问题设计的完成阶段。

具体实施策略：一是运用兴趣实验形成相关概念和理论，通过设置实验情境，展现化学课堂特有的优势；二是背景设计的机制是以实验现象为基础的，因此，对待相同的实验现象或问题。教师可能有不同的方法来处理，当然，他们将会体现不同的教学效果。为了达到更好的教学效果，教师应充分利用教材或斟酌实验内容，建立最为合适的情景，引导学生进行设计；三是联系生产、生活的实际触发情境，激发学生的学习能力 3.课后教学问题设计 课后教学的设计应重视学生自身的归纳总结，教师在此基础上对学生加以引导，最后得出相关结论。结论的解释不应该太多，而应该留有余地，课后问题的安排应该是开放的，多样的。以此让学生将理论应用在广泛的实践情境中，用自己获得的结论来解释实际问题，解决后续相关知识点。例如在中和滴定实验中可以让学生自主思考中和滴定在实际中的应用意义这一问题。4.总结

本文结合教学实践,以酸碱中和滴定为例通过对课前教学问题设计、课堂教学问题的设计、课后教学问题设计进行分析,提出在课堂教学中的问题应从熟悉教材，了解学生开始到引入教学问题，实施教学计划，课后及时反思引导等问题进行了设计。

值得重视的是，教师要时刻注意，良好的教学问题设计都是一种师生共同参与的活动，他们都将以导师和主人的双重身份进人课堂。课堂教学问题设计不仅仅表现在形式上的分析，还要引导学生找出问题的解决方法，从而解决问题。以此培养学生思维的严密性及求真务实的优秀品质。参考文献：

[1]阮群[1],.中学化学课堂教学中问题设计的几点思考[J].化学教学,2011,(6)

[2]邵正亮[1],.高中化学“问题情景—探究—拓展”教学模式的创建与实践[J].北京教育学院学报：自然科学版,2011,(4)[3]汤女贤,.多元智能视域下高中化学个性化作业设计初探[J].文理导航,2016,0(10Z)