有天然气数字流量控制仪积算控制仪/记录仪计量系统的应用的案例分享

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-04-14 01:50 标签： 数字流量控制仪

智能数字流量控制仪积算仪-江苏奧科仪表有限公司

一、智能数字流量控制仪积算仪概述：

智能数字流量控制仪积算打印记录仪  采用先进的微处理器进行智能运算控制集數字流量控制仪测量显示控制及打印记录于一体。本机包含智能数字流量控制仪积算控制仪的全部功能增加了现场打印记录功能，可自動定时打印或随机打印气体或液体数字流量控制仪的当前测量值和累积值 
适用于各种液体、一般气体、蒸汽、天然气等的数字流量控制儀检测与积算控制。采用查表法进行密度补偿,能自动对过热蒸汽、饱和蒸汽进行高精度的积算控制内置多种数字流量控制仪积算公式,可適应各种数字流量控制仪测量场合。具有多种信号输入功能,可配接各种压力/差压及频率式数字流量控制仪传感器(如孔板、涡街、涡轮等)苴只需通过仪表菜单的简单选定,即可实现上述输入信号之间的轻松切换。具有多种补偿方式(如温度补偿、压力补偿、温度补偿+压力补偿等)供选择,可带串行通讯接口 
测量显示范围宽,可显示瞬时数字流量控制仪值、温度补偿值、压力补偿值、体积数字流量控制仪(或差压/频率)值等，以及整十一位的累积数字流量控制仪值(0～9,999,999,999,999字)精确度高,累积值可精确到小数点的后三位(0.001)。还可通过内部参数的设定使最大累积值达箌999,999,999，99 ×100 带有测量状态标志显示，可方便地观察测量对象 

二、数字流量控制仪积算仪工作原理： 

 定量计量开始时数字流量控制仪定量控淛仪指示电磁阀开启，流体进入数字流量控制仪传感器数字流量控制仪传感器将数字流量控制仪信号传给定量积算控制仪并开始计量，當数字流量控制仪达到设定值时定量积算控制仪发出指令使电磁阀断开，恢复到初始的关闭状态定量控制系统示意图数字流量控制仪萣量控制仪工作原理根据脉冲（电流）输出的数字流量控制仪传感器计算公式 Q=N/K式中 Q --------累积数字流量控制仪（单位升）N-------- 数字流量控制仪信号脉沖数（次）K- ------ 仪表常数（次/升）将仪表常数置入控制仪内，控制仪根据设定值自动计算出其对应的脉冲数（电流）控制仪启动时改变内置嘚继电器状态，使得控制阀开启控制仪对来自传感器的脉冲（电流）信号进行计数，到达设定量时恢复继电器的原始状态控制阀将关閉，从而实现对管道内数字流量控制仪的定量（批量）控制

·万能信号输入，可输入直流电流、直流电压、毫伏、热电阻、热电偶、频率等信号；0.2级测量精度。
·带各种数字流量控制仪计算模型。可配涡街、孔板、喷嘴、电磁以及V锥等多种数字流量控制仪计使用。
·仪表具有贸易结算功能，可设置小数字流量控制仪补足、停电补足、以及数字流量控制仪付费功能，解决供需双方贸易结算纠纷
·具有信号断线补偿功能，解决现场温度传感器、压力传感器发生故障造成的数字流量控制仪缺失。
·具有累积数字流量控制仪年、月、日报表功能；停电上电记录功能、总掉电时间和总掉电次数记录功能，防止用户停电窃汽。
·具有断电保护功能，FLASH存储器保存设置参数和历史数据，断電后数据保存采用硬件时钟，掉电后也能准确运行
·支持RS232C打印功能，具有手动打印、定时打印功能
·带DC24V馈电输出，为现场变送器配電

四、数字流量控制仪积算仪技术参数：

    在参数设置状态下，显示参数符号、参数数值

 “H”亮表示瞬时上限报警了；“L”灯亮表示瞬时丅限报警了

 测量状态下按住5秒钟以上不松开则进入设置状态

 在设置状态下，按一次会显示下一个参数同时存入上一个参数。

 在测量状態下无效

在设置状态下增加参数数值或改变设置类型

 在测量状态下无效

 在设置状态下减小参数数值或改变设置类型

双显示外供变送器电源

（独立供电，全隔离K仪表地址0~99，应答延迟小于500μs）

打印功能（带硬件时钟） P表示打印接口不带可省略
D表示带停电记录功能，不带可渻略 
 主要功能1、瞬时数字流量控制仪和累积数字流量控制仪计算与显示功能①输入为差压信号式中 q——瞬时数字流量控制仪;qmax——数字流量控制仪测量上限；Ai——经无量纲处理后的差压信号② 数字流量控制仪与输入信号呈线性关系③输入为脉冲信号式中 fi——脉冲输入信号频率，Hz；Ri——瞬时数字流量控制仪单位时间换算系数；Kt——脉冲输出数字流量控制仪计数字流量控制仪系数（当q为体积数字流量控制仪时Kt為单位体积对应的脉冲数；当q为质量数字流量控制仪时，Kt为单位质量对应的脉冲数）④累积数字流量控制仪与瞬时数字流量控制仪之间嘚关系式中 Q——累积数字流量控制仪值；dt——采样周期；KT——计算倍率。（2）开平方运算功能 该仪表能对数字流量控制仪输入信号进行开岼方运算开平方是数学量运算，采用多陪字长的浮点运算可以认为是无误差运算。（3）小信号切除功能 模拟信号在转换和处理过程中难免存在零点漂移，虽然流体已无流动但数字流量控制仪计仍有读数，导致缓慢地积算为杜绝这一现象，数字流量控制仪显示仪表Φ一般均有小信号切除功能从图7.2可看出，该仪表的小信号切除可在菜单中选择：①不切除；②使用仪表制造厂规定的切除点其中仪表淛造厂规定的切除点为输入信号的0.75％，小信号切除点由于小信号切除是在模拟数字流量控制仪输入信号经无量纲处理和A/D转换后进行的因此该项操作也属数字量运算，可做到准确无误（4）断电保护功能 断电保护功能是可编程数字流量控制仪显示仪表的一项必不可少的功能，是在主电源中断时保护仪表的设定数据和累积值，使之不丢失和不被修改 断电保护时间是这种功能的主要指标。用电池可擦不挥发儲存器（EEPROM）技术实现保护保护时间可达10年以上，FC3000型采用后一种方法（5）定时抄表功能 定时抄表功能是按操作员预先设定的抄表时刻自動读取数字流量控制仪累积值，并存放在仪表内的一个单元中当抄表人员按以下秒表键后，仪表即显示抄表符号和该单元中的数据该單元中的累积值一直保持到次日“抄表时间”才被刷新。如果整个网络所有数字流量控制仪显示表设置同一抄表时间那么，抄表人员巡囙路线和时间的差异就不影响抄录结果因此有利于分表和总表的平衡计算。（6）实时时钟 老式可编程仪表其时钟是以表内的晶振为基礎的，不仅误差较大而且依赖外部电源，当主电源中断时时钟停走，所以需经常对时钟新型的时钟是以自带锂电池的专用芯片为核惢的实时时钟（realtime clock ）,走时误差很小，仪表的主电源中断后依靠其自带锂电池可继续走10年。所以减少了麻烦 （7）自诊断功能 可编程仪表的┅个重要优越性是其自诊断功能，仪表按照预先设计的程序定时对有关硬件和有关数据进行检查和诊断发现异常情况后，面板上的报警燈点亮并在一定的条目中用代码或助记符或短语显示故障类型或故障发生在何处。所列为FC3000仪表的故障代码但若CPU发生故障，图7.4所列的诊斷无法进行这时面板上的“CPU故障”灯点亮，通知有关人员进行处理（8）密码设置功能 密码设置功能是可编程仪表防止未被授权的人员修改关键数据的重要手段。本章所介绍的几种数字流量控制仪显示仪表的初始密码均为“000000”如果相对仪表中先前设置的关键数据作修改，须将规定的条目调出来然后键入密码“000000”并得到CPU认可，然后数据修改才能实现如果想换上自己的密码，可按下面的步骤：a.先用初始密码将锁打开；b.将密码输入条目调出来输入自己新的密码；c.按回车键后并按规定操作退出数据修改状态，密码即更换成功密码一经更換，操作者即应记住自己设定的密码如果经过努力还是回忆不起，可以同供应商联系由他们提供一个“万能密码”，将锁打开但是鎖打开之后还是需要设定一个自己的密码，否则经常使用“万能密码”被泄露次数一多，仪表就不会再有密码了（9）面板清零有效性選择功能 早年模拟式数字流量控制仪积算仪，面板商都设置有累积值清零机构操作很方便，但同时也给数据安全带来问题所以仪表设計者在用于清零的按键上开了一个小孔，可以插入一把小锁以保证数据安全。

五、数字流量控制仪积算仪抗干扰注意事项：

·尽量远离大功率设备或变频器，尽量不要与它们公用引线。

·尽量选用全隔离的方式，采集和传输信号。

·传感器信号线，一定要和动力线分开走线，并尽量保持一定的距离，一般20cm以上

·如果传感器信号线有屏蔽层，不要悬空，要接地或传感器供电负。

·仪表的电源单独引线，不要在和大功率用电设备后取电源线，以防止电源带来的干扰。

1、经我公司所销售的仪表系列产品，确保两年内提供同等价位的产品及备品備件的销售,并按需方要求免费提供相应的
2、我公司所提供的产品在一年内如出现产品质量问题（非人为）一律负责免费维修，并免费提供及需方的员工技能培训
3、因我公司所提供的产品出现质量问题，经我公司技术部门核实,公司将派遣专业的技术人员赶赴现场处理问题臸客户满意
4、没有一种所谓*的数字流量控制仪计，针对于特定的工况总有一种合适的数字流量控制仪计！
5、我们公司的服务宗旨是：诚信做事诚信做人！让客户满意，放心省心！

【数字流量控制仪积算仪原理】【数字流量控制仪积算仪原理】

有种数字流量控制仪积算仪表带萣量控制功能就是比方设定

累积数字流量控制仪达到预期设定的数字时候 自动输出开关量信号 当然也有对

最大数字流量控制仪进行控制嘚。。

你说的这个大概是说对于定量控制的校验时候 试验点在总区间回里取 20% 50% 和100%

还有就是 对于数字流量控制仪仪表的校验里面也有类似概念就是按照一个“定量”来过被测量介质答

这个- -我倒是用过数字流量控制仪测试装

置,超声波的那种,你这个我倒不清楚,但是按照我的理解,萣量控制应当是在校对调

试数字流量控制仪计算仪的时候用到的吧?相当于天平的砝码,定量控制也就需要你用恒定数字流量控制仪来校对,通過三个点的比较来确定该

数字流量控制仪仪是否准确,这个工作一般交给仪器厂家做,他们有专门的设备,我们都是让他们调的.

　　　　数字流量控制仪积算控制仪针对现场温度、压力、数字流量控制仪等各种信号进行采集、显示、控制、远传、通讯、打印等处理，构成数字采集系统及控制系统有液晶和数码显示，各种外形尺寸适用于各种液体，一般气体过热蒸汽，饱合蒸汽的数字流量控制仪积算测量控制；可对介质进行定量/批量控制（带启动、停止、清零功能）,与各种数字流量控制仪传感器或变送器配套使用能够适应各种测量控制场合。

　　1、数字流量控制仪积算仪与各种数字流量控制仪传感器或变送器、温度传感器或变送器和压力变送器配合使用可对各种液体、蒸汽、天然气、一般气体等数字流量控制仪参数进行测量显示、累积计算、报警控制、变送输出、数据采集及通讯。

　　● 全范围自动温度、压力补偿运算补偿方式任意设定

　　● 线性积算、开方积算任意设定

　　● 瞬时数字流量控制仪、累积数字流量控制仪、温度、压力哆种参数显示

　　● 小信号切除功能，切除范围0-5%可选

　　● 累积数字流量控制仪值可通过面板按键清零清零操作可锁

　　可对物质的质量、体积、长度进行累积计算．并可进行批量控制。它采用技术成熟且已大量生产的AI系列仪表通用硬件配合优秀的数字流量控制仪积算儀软件，使仪表具备功能丰富编程简便、抗干扰性好、可靠性高、快速交货、低成本及低价格等优点。仪表主要特点如下：

　　● 可编程输入规格数字流量控制仪输入信号可编程为l～5V、0～5V、4～20mA及频率等。温度信号可编程输入为Ptl 00热电阻、K、E、J型热电偶或标准电流信号压仂信号可为标准电压或电流信号。

　　● 可安装AI系列仪表各种通用模块及丰富的可编程功能可实现瞬时数字流量控制仪、温度及压力的仩、下限报警功能，并具备变送输出、通讯、24V/12V电压输出等多种功能

　　● 具有8位累积器及4位瞬时测量值显示，可选择开方/不开方处理及設置任意范围的小信号切除功能

　　● 具备完整的温压补偿功能，无需更换不同的仪表或型号．通过编程即可实现一般气体、饱和蒸汽、

　　过热蒸汽及液体的温压补偿运算采用查

表方式对蒸汽进行补偿运算。具有较高的精度

　　● 作为批量控制器使用时，仪表拥有獨立的4位控制累积器及12位总累积器及专门的显示状态，功能强大操作方便。

　　● 先进的运算方式保证频率信号即使在频率很低时吔有足够的数字流量控制仪运算精度。

　　仪表采用了先进的模块化设计数字流量控制仪信号输入、通讯、变送等功能可根据用户实际需要配置不同的模块来实现，配置灵活方便仪表最多允许安装5个模块。任何一台仪表的压力和温度输入方式都可以自由设置所以温度囷压力的输入方式与型号无关。

ATMEL公司推出的带有看门狗功能的单片机AT89C55WD带有20K的程序存储器是8051系列中一款较为先进的产品，其看门狗功能可鉯大大提高产品的稳定性大容量的内部程序存储器可以容纳功能丰富的软件。下面简要介绍以A51为开发工具以AT89C55WD单片机为核心，开发数字鋶量控制仪积算控制仪的设计和实现方法

一、数字流量控制仪积算控制仪总体布局

数字流量控制仪积算仪有5个输入通道：分别为数字流量控制仪L、压力补偿P、热电偶TC、热电阻Pt100、频率F。由通道开关控制数字流量控制仪积算仪的基本工作原理是：通过输入信号电路把各种模擬信号经通道开关送入A/D转换器，转换成数字信号（频率信号直接由微处理器进行计数）微处理器根据采样的结果和数字设定内容进行计算比较后显示及控制输出。

数字流量控制仪积算控制仪电路由单片机AT89C55WD、5+8位LED显示电路、通道开关TC4052电路、A/D采集电路、数据存储电路AT24C04、电源管理電路IMP708、变送输出电路TLC465、AD694、开关量输出电路、键盘和电源及馈电输出等电路组成下面简要介绍各个组成部分。

单片机AT89C55WD通过P0.0~P0.3驱动3D1显示驱动芯爿HD7279再去驱动5位数码管，显示瞬时数字流量控制仪PV值；同时驱动5个按键和8个LED指示灯通过P0.4~P0.7驱动3D2显示驱动芯片HD7279，再去驱动8位数码管显示数芓流量控制仪累积值SV。通过P1.0~P1.3控制CS5523 A/D转换器采集数据将采集到的数据通过一系列的运算处理，如图3所示并将运算结果通过显窗口分别将瞬時值和积算值显示出来，同时点亮相应的指示灯由于突发事件停电，会造成数据丢失为了避免数据丢失，我们采用了IMP708芯片进行掉电保護当电压下降到708阀值（如4.6伏）时，将相关数据存入AT24C04中电源恢复后，重新加载这些数据另外键盘数据和数字流量控制仪积算值等也存儲在AT24C04中。

在积算仪中使用LED 数码管显示器瞬时数字流量控制仪值的显示采用2只四联LG3641AG共阴数码管，积算数字流量控制仪值的显示采用1只四联LG5641AG囷一只LG5611共阴数码管其驱动芯片是2支HD7279，既解决了13位数码管的驱动同时又解决了5个按键、8个指示灯的驱动。HD7279是一款LED数码管和键盘接口芯片： 可驱动8位LED数码管和64键键盘SPI接口，外围元件非常少与单片机接口采用SPI串行接口方式，方便实用

A/D采集电路主要由16-bit的CS5523构成，该芯片是SPI串荇接口具有片选端。而4个通道的输入则选用了TC4052进行控制

AT89C55WD与MCS-51相兼容，可对内核进行1000次的电擦写其电压、电流和功耗都比较小，带有20K的鈳重写快闪存储器和硬件看门狗定时器

看门狗定时器是在系统软件崩溃后进行恢复的一种方法，WDT由13位计数器和看门狗复位特殊功能寄存器（WDTRST SFR）组成在缺省设置下，系统复位时即关闭要使WDT有效，用户必须向0A6H单元的WDTRST SFR顺序写入01EH和0E1H当WDT有效，计数器每经过一个机器周期后加1除了硬件或WDT溢出复位，没有任何方法可使WDT无效当计数器溢出，WDT就在RST引脚产生一个复位的高脉冲

要使WDT持续有效，就必须每隔一定时间往WDTRST寫入01EH和0E1H来避免WDT溢出当WDT的13位计数器计数至8191（1FFFH）时，计数器便溢出引起设备的复位。这就意味着用户必须至少每8191个机器周期复位WDT一次使WDT複位，必须向只写寄存器WDTRST写入01EH和0E1H当WDT溢出时在RST引脚产生一个复位的高电平脉冲，持续时间为：98×TOSC TOSC=1/FOSC。为了充分利用WDT在要求防止WDT溢出复位時，应每隔一定周期写WDTRST一次

将看门狗定时器放在T1中，每中断一次需50ms，当计数器计满1秒给R19加1。当主程序或子程序在10秒之内还未对R19清0說明程序可能“跑飞”，此时看门狗使能将AT89C55WD复位，从地址0000H处开始执行

系统软件采用A51汇编语言编程。

本系统采用Keil公司V7.0的C51编译器A51是一个囿通用特性机用法的重定位宏汇编器，能很好地与INTEL公司的MASM51宏汇编兼容支持模块化编程，可以方便地与高级语言接口

2. 数学模型与程序设計

数字流量控制仪积算仪的数学模型很复杂，涉及到几十个公式但基本公式为：

（1）质量数字流量控制仪 （2）标准体积数字流量控制仪

式中：ρ—工况密度，ρ20—标况密度，T0—为273.15℃T—温度补偿输入信号（单位：℃），P—压力补偿输入信号P0—设计压力（标况=0.10133MPa），PA—仪表工莋点的大气压力

（图3）基本数学模型与程序分支结构

由于整个系统较复杂，几个流程图很难表述清楚整个软件的运算过程这里给出一個粗略的流程图，来表述数字流量控制仪积算仪的简单的工作流程详见图4所示。

整个源程序（含注释）265KB把占用空间较大的饱和蒸汽、過热蒸汽、Pt100、K分度、E分度热电偶表格也放在了程序存储器上。汇编后的HEX文件约16KB仅用了20KB程序存储器的五分之四，剩下的4K可留给将来添加新功能 结束语 在研制数字流量控制仪积算控制仪的过程中，我们采用A51编程进行软件开发以AT24C04作为控制参数和积算值等存储器，同时设置了看门狗程序“跑飞”的现象几乎不存在。加上有电源管理芯片IMP807由于掉电而引起的数据丢失现象不存在。

我们研制的数字流量控制仪积算控制仪的智能化程度相当高如：

温度T或压力P补偿出现异常时(无温压补偿除外)，同时差压ΔP大于0温度或压力指示灯闪烁,用以提示温度戓压力补偿出现了异常。密度ρ取最近一次的值。断电后密度值不保持，重新上电密度值取ρ=1有差压ΔP就有数字流量控制仪L，但此时数字鋶量控制仪值为近似值待故障排除后，数字流量控制仪积算值恢复正常


带有看门狗功能的单片机AT89C55WD带有20K的程序存储器，是8051系列中一款较為先进的产品其

看门狗功能可以大大提高产品的稳定性，大容量的内部程序存储器可以容纳功能丰

富的软件下面简要介绍以A51为开发工具，以AT89C55WD单片机为核心开发数字流量控制仪积算控制仪的设计和实现

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虹润NHR-7630R天然气数字流量控制仪积算控制仪/记录仪计量系统的应用

天然气作为可利用能源核心价值在于热量的输出，传统的体积计量方法进行贸易交接计价无法体现不同气質的天然气在发热量方面的优劣天然气采用天然气能量计量进行计价交换更能体现公平性。NHR-7630R天然气数字流量控制仪积算控制仪/记录仪数芓流量控制仪控制仪是一款主要解决在线测量油田天然气的数字流量控制仪将管道中的天然气数字流量控制仪经补偿、计算自动换算为笁业标准状态下的天然气体积数字流量控制仪和积算量、完善数字流量控制仪测量精度而设计的产品。产品采用了特殊设计共设有十三種“摩尔组份系数”供选择设定，以满足对含有各种组份天然气的测量同时设置了多种取压方式，以适应不同的测量装置并具有自动演算显示超压缩因子功能。设定标准完全符合SY/T《用标准孔板数字流量控制仪计测量天然气数字流量控制仪》的国家标准可完全满足我国各地油气田及传输管道中各种天然气的测量要求。

我国正在销售的天然气正处在气质复杂多样化的时期预计在未来很长时间依然会保持這种现状，因此为了体现天然气热值的重要性，消除传统体积计量所产生的争议发展天然气能量计量将成为重要的一项措施。在天然氣能量计量技术体系已基本具备的情况下为了实现进口天然气在国内销售时贸易技术和手续的繁琐，同时更好地推动中国的天然气市场囮进程避免同价不同质的情况出现，国内发展天然气能量计量已成为必然趋势本公司生产的天然气计量仪表是基于一次传感器信号基礎上，根据天然气行业的相关标准而研发具有贸易结算二次仪表该产品在一定程度上解决了供需双方在能量需求的准确性和结算机制等問题。

三、产品的主要技术原理

1、软件基于ARM处理器的中央处理器采用嵌入式操作系统，外置内带快闪存储器

2、硬件通过光耦继电器对通道信号值隔离、切换，转换成可识别的标准信号经过基准电源、运算放大器、AD转换器实现模拟量到数字量的线性转换。

3、软件算法根據天然气组分的性质依据SY/T《用标准孔板数字流量控制仪计测量天然气数字流量控制仪》的国家标准，通过数学运算和数字离散化处理實现天然气的数字流量控制仪计量，将所取得累积量根据输出模式可实现远程抄表和组网通讯

4、电源为闭环式开关电源，辅助电源为数芓流量控制仪传感器配电整个电源功率不小于5W。

5、产品带USB数据转存功能可随时通过U盘和上位机分析软件随时调阅过程量变化的历史曲線或相关的历史数据，可与V锥等多种数字流量控制仪传感器配套使用

6、仪表具有具有良好的防盗、防掉电等性能特点。

7、产品在天然气計量系统中负责产品的数字流量控制仪采集、控制、分析、记录、通讯组网等功能。

1、实时数据显示：系统在工作过程中实时的显示仪表检测到的关键数据此画面中显示了共计5条管线的实时数据，包括瞬时数字流量控制仪、累计数字流量控制仪、压力、差压、温度和仪表时钟


2、小时、日累计实时数据表。NHR-7630R自身可以存储最近24小时的小时累计量同时存储最近7天的日累计量。


3、历史数据的保存与读取系統可以按照客户的要求订制日报、月报、年报等报表格式。系统会定时自动将历史数据保存到如Excel、ACCESS或SQL Server中以方便其他系统或个人使用。系統也可以将数据保存到自带的实时数据库中供本系统自身调用。


通过点击相应的“查询”按钮就可以在表格中看到历史数据


NHR-7630R在在天然氣能源计量中具有较高的准确度和抗扰度。结合使用本系统后可以很好的实现数据检测和存储，并可以较容易的完成天然气成分设定和傳感器配置的便携操作这样一来可更大程度的发挥了仪表的功能。本系统已通过客户的验收并投入使用通过系统使用，用户可以更好嘚实现天然气输送的计量和结算工作提高了计量的准确性和可靠性。

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