CPU卡气体涡轮流量计.ppt

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1、目录,一、概述-1二、结构与工作原理-2三、主要技术参数与功能-3四、选型与安装-5五、使用注意事项-8六、CPU卡流量补偿控制仪使用方法-8七、本安防爆产品安装使用要求-14八、维修和故障排除-14九、运输及贮存-15十、开箱及检查-15十一、订货须知-15,一、概述,TBQC系列CPU卡气体涡轮流量计是集流量计量流量控制于一体并具有防网络攻击、防复制、保证使用过程安全可靠和保密的新一代流量计，是理想的工业预付费计量仪表。产品的主要特点：基表部分采用TBQZ系列涡轮流量计为基表，性能稳定，可靠性好。主要性能指标达到国际先进水平，符合IS09951标准。始动流量低、压力损失小、抗振与抗脉动流性

2、能好。精心设计的流道结构，避免了气流在轴承间的流动，提高了涡轮流量计的介质适应性。独特的反推结构和密封结构设计，确保轴承长期可靠运行。采用磁阻元件来代替磁敏感线圈，既避免了磁吸力的存在，且提高了检测灵敏度，进一步降低了始动流量，并提高了产品的稳定性和可靠性。,独立式机芯设计，互换性好，维护方便。设计有整流性能优良的整流器，前后直管段要求很低。（前2DN，后1DN）采用四通阀门设计，便于压力传感器的保护和在线对压力精度进行检定。控制阀门部分零压损结构设计，采用球阀结构，阀门通径与管道直径相同。开阀关阀可靠性好。采用开阀卡控制用户频繁开关阀门，保证燃气设备用气安全。电池电量耗尽后，阀门快速关闭，此

3、时所有用户信息都将存储在非易失性存储器中，以保护用户利益。,CPU卡流量补偿控制仪部分集CPU卡操作、流量补偿计算和控制于一体，结构紧凑，可靠性高。可检测介质的温度与压力并进行自动补偿和压缩因子自动修正，直接检测气体的标准体积流量和标准体积总量。具备多种补偿方式可供用户选择：温度和压力自动检测补偿、压力自动检测温度设定补偿、温度自动检测压力设定补偿、温度和压力均设定补偿。采用微功耗技术设计，整机功耗低，内电池可使用五年以上。采用EEPROM数据存贮技术，具备历史数据的存贮与查询功能。采用RS485接口，方便组成抄表系统。采用CPU卡，并内嵌ESAM安全模块，对卡的每一步操作都需要进行安全认证，

4、安全性高。,卡内可存储每次仪表读卡信息，燃气公司在售气时可通过用户管理系统读取卡内所有信息，方便使用管理。电池电量不足时，先报警，40小时后未换电池将关闭阀门。本系列产品执行国家JJG-94速度式流量计检定规程和Q/ZTX23-2005TBQC系列CPU卡气体涡轮流量计企业标准。本系列产品采用本安防爆设计，符合国家标准GB3836.1-2000、GB3836.4-2000的有关规定。本安型防爆标志ExibIICT5。,二、结构与工作原理,2.1 流量计结构,2.2 CPU卡涡轮流量计工作原理 当气流进入流量计时，首先经过独立机芯的前导流体并加速，在流体的作用下，由于涡轮叶片与流体流向成一定角度

5、，此时涡轮产生转动力矩，在涡轮克服阻力矩和摩擦力矩后开始转动。当诸力矩达到平衡时，转速稳定，涡轮转动角速度与流量成线性关系。通过旋转的发讯盘上的磁体周期性的改变传感器磁阻，从而在传感器两端感应出电信号，该信号经前置放大器放大、整形后输出频率与流体体积流量成正比的脉冲信号。该脉冲信号与压力传感器、温度传感器检测到的压力、温度信号同时输给CPU卡流量补偿控制仪进行处理，同时采用CPU卡作为传输介质，将用户购得的气量输入其中，CPU卡流量补偿控制仪根据输入的信号和购气量以及原来所剩余量进行计算处理，得到介质的温度、压力、标准体积流量、总量和余量值，并根据余量值控制阀门开关而实现供气的控制，从而实现预

6、付费。,2.3 CPU卡流量补偿控制仪原理框图和数学模型 CPU卡流量补偿控制仪由温度和压力检测模拟通道、流量传感器通道以及微处理器单元组成，并配有外输信号接口，输出各种信号。微处理器按照气态方程进行温压补偿，并自动进行压缩因子修正，气态方程如下：式中：Qn标准状态下的体积流量(m3/h)Qg未经修正的体积流量(m3/h)Pg流量计压力检测点处的表压(kPa)Pa当地大气压(kPa)Tg介质的绝对温度(273.15+t)K t被测介质摄氏温度(0C)Zn标准状态下的压缩系数 Zg工作状态下的压缩系数 Tn标准状态下的绝对温度(293.15K)Pn标准大气压(101.325kPa),注：在钟罩或

7、负压检定时取Zn=Zg，对于天然气，Fz称为超压缩因子，按中国石油天然气总公司的标准SY/T6143中的公式进行计算。,三、主要技术参数与功能,3.1 流量计规格、基本参数和性能指标注：“准确度”为温度、压力修正后的系统精度。*不经过温度、压力修正的准确度1.0级（Qmin0.2max2.0%；0.2QmaxQmax 1.0%）,3.2标准状态条件 P=101.325kPa T=293.15k3.3流量计典型误差曲线,3.4使用条件 a.环境温度：-300C+600C b.介质温度：-200C+800C c.相对湿度：5%95%d.大气压力：86kPa106kPa3.5电气性能指标：3.5.1

8、 工作电源 a.外电源：+24VDC15%，纹波 5%，适用于脉冲输出、RS485等；+5VDC10%，纹波 5%，仅适用于RS485。b.内电源：1组3.6V锂电池(ER34615)，电池电压在2.0V3.6V时均可正常工作。当电压低于2.8V时，出现欠压指示，显示屏上的电池标志“”闪烁显示并报警输出，当欠电量达40小时后关闭阀门。,c.备用电源：1组3.0V锂电池，平时为主电源供电，备用电源不工作；当主板与阀门控制板之间的连线被破坏时，备用电源工作，关闭阀门。当电池电压低于2.7V时，显示屏上的“电量不足”闪烁显示并报警输出，40小时后关闭阀门。3.5.2 整机功耗 a.外电源，1W b.

9、内电源，平均功耗1.5mW，可连续使用5年以上。3.5.3 脉冲输出方式 直接将流量传感器检测的工况脉冲信号经光耦隔离放大输出，高电平20V，低电平1V。3.5.4 RS485通信（采用光电隔离RS485通信模块）采用RS485接口，可直接与上位机或二次仪表联网，回传流量计当前运行数据、仪表参数等。,3.5.5 报警 a.报警情形：流量计余气量低于流量计设置的报警量和电池欠电量时报警。b.报警方式：报警时报警电路为开集电极输出方式（OC输出），以每分钟输出4秒钟的周期报警直至报警情形消除为止。3.6 实时数据存贮功能 流量计为了适应数据管理方面的需要，增加了实时数据存贮功能，记录中有最多2个月

10、的小时记录、最多6个月的日记录和最多2年的月记录数据。记录的读取需根据通信协议从RS485接口传输，通信协议另附文本。,四、选型与安装,4.1 流量计选型 用户应根据管线输气量和介质可能达到的温度和压力范围，估算出管线的最高和最低体积量，正确选择流量计规格。当两种口径流量计均能覆盖最低和最高体积流量时，在压损允许下，可根据与现有管径相符程度选型或尽可能选小口径。选型计算公式如下：式中：Tg、Pg、Pa含义同上，Qg为体积流量，Qn为标准体积流量，Zn/Zg数值列于表2。因计算步长较大，表内数据仅供参考，表中数据按天然气真实相对密度Gr=0.600，氮气和二氧化碳摩尔分数均为0.00计算。当介质

11、压力低于0.1MPa，均可按Zn/Zg=1.00估算。,4.2 选型实例 已知某一供气管线实际工作压力范围为表压0.2MPa0.3MPa，介质温度范围为-100C+400C，供气峰值为标准体积流量1000m3/h，供气谷值为标准体积流量150m3/h。经取样分析计算天然气之真实相对密度Gr=0.591，N2摩尔百分含量为Mn=1.6%，CO2摩尔百分含量为Mc=0.8%，当地大气压为101.325kPa，要求确定流量计之口径。当介质压力为0.2MPa、温度为400C时，压缩因子影响最小，此时当处于供气峰期时，具有最大工况体积流量。而当介质压力为0.3MPa、温度为-100C时，压缩因子影响最大

12、，此时当处于供气谷期时，具有最小工况体积流量。,由Gr=0.591，Mn=1.6%，Mc=0.8MPa，Pg=0.2MPa，温度t=400C时，按SY/T6143中之公式，可求得Zn/Zg=(Fz)2=1.0031，故最大工况体积流量为：=1/1.0031101.325/(200+101.3)(273.15+40)/293.15 1000=358.1m3/h 当Pg=0.3MPa，温度t=-100C时，可求得Zn/Zg=1.0057，故最小工况体积流量为：=1/1.0057 101.325/(300+101.3)(273.15-10)/293.15 100=33.8m3/h 再由表1查得：可选

13、流量计公称通径为DN80、DN100、DN150，优先选择TBQC-100B 另外，由于介质最高工作压力为表压0.3MPa，因此应选0.4MPa的阀门，在选型时注明介质最大压力即可。,4.3 流量计外形尺寸及安装,4.3.1 流量计安装连接尺寸,4.3.2 流量计安装严禁流量计在线焊接管道法兰。安装流量计前应将管道内的杂物、焊渣、粉尘清理干净。为了便于维修，不影响流体正常输送，建议按图5所示设置旁通管道。,流量计具有性能优越的专用整流器，因此对直管段要求低，仅需前直管段2DN。（对前直管段前有弯管、异径管、调压阀等安装方式均适合）为防止杂质进入流量计，必须安装过滤器。流量计应水平安装。建议在流

14、量计控制阀门后安装钢制伸缩器（补偿器），伸缩器必须符合管道设计的公称通径和公称压力的要求。（伸缩器是作为管道应力的补偿及方便流量计的安装与拆卸）流量计安装在室外使用时，建议加配防护罩，以免雨水浸入和烈日曝晒而影响流量计使用寿命。流量计周围不能有强的外磁场干扰及强烈的机械振动。流量计需可靠接地，但不得与强电系统地线共用。,五、使用注意事项,5.1 现场安装、维护必须遵守“有爆炸性气体时勿开盖”的警告语，并在开盖前关掉外电源。5.2 选型应在规定的流量范围内，防止超速运行，以获得理想的精确度和保证正常使用寿命。（由于试压、吹扫管道或排气造成超速运转，以及涡轮在反向流中运转都会可能使流量计损坏）5.

15、3 为防止瞬间气流冲击而损坏管路和仪表，流量计投入运行时应先缓慢开启前阀门，然后缓慢开启后阀门，在小流量下运行12分钟，仪表运行正常后再全部打开后阀门。关闭阀门时应先缓慢关闭后阀门，切勿突然关闭。5.4 加润滑油应按告示牌操作，加油的次数依气质洁净程度而定。5.5 流量计运行时不允许打开后盖，或更动内部有关参数，否则将影响流量计的正常运行。5.6 不得随意松开流量计固定部分。,5.7 压力传感器的保护 用户在使用流量计时，应注意流量计的压力过载值为压力传感器额定工作压力的1.5倍（即介质最高压力的1.5倍）。因此在管道试压前，应打开压力保护装置的铅封，拧开外螺塞，用内六方扳手拧紧内螺塞，这时即

16、可试压。试压后将余压降低，再将内螺塞退出。再拧入外螺塞。如图6所示，再打上铅封。在线标定时，可以不拆压力传感器，将外螺塞换成专用螺塞并与压力计相连，内螺塞拧紧，即可对压力传感器进行在线标定。标定后复原再铅封。,六、CPU卡流量补偿控制仪使用方法,6.1 工作状态下显示方法6.1.1 总量（标准体积）最小可保留小数后4位，小数点自动进位，十位溢出后自动清零。6.1.2 流量（标准体积）最小保留小数后2位，最大值为99999m3/h，当超出时，示值出现闪烁，此时实际压力值为示值的10倍。6.1.3 温度示值范围为-30.0C+150.0C6.1.4 压力示值最小可保留一位小数，最大值为99999k

17、Pa，即99.999MPa。6.1.5 余量最小可保留4位小数，小数点自动进位。6.1.6 当供电电源低于2.8V时，电池符号闪烁，若40小时后未换电池，阀门将关闭。,6.1.7 当备用电池电压低于2.7V时，“电量不足”标识显示，若40小时后未换新电池，阀门将关闭。,6.2 流量计用户参数的设定6.2.1 流量计各参数的代号，定义及操作次序见表4，用户不得随意更改参数。,6.2.2 设定方法 表头内按键参数设置：打开前盖，在表头组件上可见按键排列如图9。按表4操作，依次按设置（SET）键选择欲设定的参数，然后按（SHT）移位键，选择欲修改的字位，该位即不停闪烁，再按INC键使该位为预定值，待

18、全部参数设定完毕后，再按复位（RST）键，输入确认码1111，再按RET键或RST键即退出设定状态，进入正常工作状态。6.2.3 流量计设置参数说明流量计编号通过RS485接口读写，出厂时，流量计编号已写入至流量计单片机中，流量计为待开户状态。插卡设置流量计为运行状态时，流量计编号及流量计原始参数将写入嵌于流量计内的ESAM模块。待开户状态，流量计可以设置的参数包括与流量计精度有关的参数；运行状态，流量计只能设置与流量计精度无关的参数。,6.2.4 报警输出电路及接法 报警输出电路为开集电极电路（OC）输出，接法见下图：,外加电源正端,外加电源负端,负载，声音，光电等报警器,外加电路,流量计,

19、6.3 卡片类型、功能及使用方法6.3.1 卡片类型、功能用户卡：用户用以购气、充值的媒介，一卡对一表，充值时一次性全额扣减，购气量超过充值限额不予充值，并提示出错信息：除充值功能外，用户卡还具备设置功能，可以设置流量计运行状态、密钥、应用参数、表号、用户号、流量计原始参数等。应急购气卡：用户应急备用，购气、充值的媒介，在用气类型相同时一卡对多表，充值时一次性全额扣减，购气量超过充值限额时不予充值，并提示出错信息。设置卡，管理部门需要对流量计进行设置时使用。可以设置流量计运行/待开户状态、密钥、应用参数、表号、用户号、流量计原始参数、公共信息、气量。采集卡：管理部门对流量计运行参数检查时使用。

20、用以采集流量计运行的参数。,转移卡：管理部门使用，分气量转移卡和应用转移卡，气量转移卡在运行状态的流量计使用，气量转移出后，当前流量计余量为0，转移出气量的卡经管理部门登记操作后可以将转移的气量转入到另一台运行状态的流量计；应用转移卡，将运行状态的流量计运行数据转移出，转移到一台待开户的流量计，并使之处于运行状态，典型应用为换表，将旧表数据转移到新表。开阀卡：当满足开阀条件时，用开阀卡打开阀门，用户开始用气。满足开阀条件为：待开户状态流量计，流量计用气量不超过该型号规格最大工况流量值的24小时累计量：（当设置的透支限额为0时，透支量为80小时最大工况累积流量；当设置的透支限额不为0时，透支量为

21、设置的透支限额。流量计电池不为欠电量状态。,6.3.2 插卡操作插卡方法：如下图，插卡方向，有触点的一面与流量计显示屏同侧。插卡操作完成后的提示 插卡后，视卡功能的操作复杂性，各种卡操作时间不同。需等待声音“嘀”一声提示表示操作完成后，方可拔出卡。,插卡过程流量计显示说明（显示屏如下图）待开户状态：“余量”后跟字符“n”表示。运行状态：“余量”后无“n”字符。充值操作完成后，先在余量上显示购气量，同时“已购量”显示，然后显示余量值与购气量的和。采集卡操作完成后，显示屏先分行显示12位“用户号”，6秒后切换显示屏，上行显示10位“累计购气量”，第二行左显示2位“表工作状态”，第二行右显示2位“用

22、气类型”，第三行左显示“密钥版本号”，第三行右显示“密钥索引号”，第四行显示10位“累计用气量”。,“开阀”、“关阀”显示表示阀门的开/关状态。错误信息、提示信息显示在余量栏，显示时间2秒。6.3.3 错误代码及提示代码,6.3.4 用户注意事项对于用户卡，应遵守一卡对一表，不同流量计之间用户卡不能通用。用户需到燃气管理部门指定购气地点购气，购气时需带用户卡。当流量计余量不小于充值限额（充值限额在购气时咨询）时，插入用户卡不能充值，需待余量小于充值限额时才能正常充值。应急购气卡可在相同用气类型的不同流量计上使用，其余同c所述。,6.4 CPU卡流量补偿控制仪内部接线方式 警告！接线操作前，应先

23、断开24V外电源，绝不允许带电操作6.4.1 外输引线标记、功能和套管（或芯线）颜色V+外电源正极（+24V或+5V），红色；V-外电源负极，黑色；ARS485通信线A，白色；BRS185通信线B，黄色；Plo脉冲输出，兰色。6.4.2 内部传感器接线（引线均已接好，请勿随意更动）压力传感器：P1传感器电源激励端，黑色；P2传感器信号输出端，红色；P3传感器信号输出负端，蓝色；,P4传感器电源激励负端1，黄色；P5传感器电源激励负端2，白色；GND压力传感器屏蔽线；温度传感器：T1、T2温度传感器信号线；前置放大器：S1前置放大器信号线，蓝色；S2前置相位电压线，白色；Vpre前置放大器电源线

24、，红色；GND前置放大器地线，黑色。注：四线制传感器P5空。,6.4.3 阀门控制板接线JZ2：+3V（1）1；+3V（2）2；MTE23；GND6；RCON7；LCON8；MTE14；PRO15；+VC9；VCC110JZ3：MTE111；MTE212；GND-13；M+14；M-15,6.5 系统接线图6.5.1 工况脉冲信号输出6.5.2 RS485通信方式,6.6 内电源的使用 内置3.6V锂电池组（主电源）一般可使用2年以上。当电池容量提示为“”时表示电池容量满，当提示为“”时，表示应更换电池，此时仍约有一个月的工作时间；当电池标志显示闪烁时，在40小时内应更换电池；当提示为“”时，

25、表示电池已耗尽，应立即更换电池。当表头显示“电量不足”时，表示备用电源的电池所提供的电流已无法满足阀门动作的需要，应立即更换电池。备用电源的内置主电源和备用电源更换电池时，当取下电池和未装上新电池时，3040秒后关闭阀门。更换电池时，打开铅封和前盖，拧下固定组的两个螺钉，将旧电池组件取出，置入新电池组件（注意电池极性！），然后以“先卸后装”的原则，将前盖盖上，打上铅封。警告：当现场有爆炸性气体时，不得开盖。,6.7 流量计的压力损失 涡轮流量计的压力损失与涡轮的驱动、管道内部的摩擦、以及流体的速度与方向有关。6.7.1 在标准状态下，介质密度为0.8kg/m3，各规格流量计的压力损失P0可按图

26、20查出（最大值见表1）。6.7.2 在工况条件下，流量计的压力损失P可用公式求得：,式中：PQmax-介质密度为0.8kg/m3，最大流量时的压力损失（由表1查得）n-气体在标准状态（200C，101.325kPa）下的密度（由表6查得）Tn-标准状态下绝对温度（293.15k）Zn、Zg-分别为标况和工况下的气体压缩系数Tg-介质工况条件下绝对温度（273.15+t）kQmax-仪表最大工况流量（m3/h）Pa-当地大气压（kPa）Pg-介质表压力（kPa）Q-工况流量（m3/h）Pn-标准大气压（101.325kPa）,七、本安防爆产品安装使用要求,本安防爆产品在遵守上述部分的安装、使用

27、要求与使用注意事项外，还必须符合以下要求。7.1 产品外壳设有接地端子，用户在使用产品时应可靠接地（若电源电压大于36V时，内接地必须可靠连接）。7.2 安装现场应不存在对铝合金有腐蚀作用的有害气体。7.3 维修和更换电池必须确认现场无可燃性气体存在时，方可进行操作。电池必须采用我公司经防爆认可的带限电流元件的专用电池组，代号为FCM-II.2。7.4 流量计现场安装使用时，必须与经防爆检验机构认可的安全栅（按6.5系统接线图）配接，才能构成本安防爆系统；欲与其他型号安全栅配接，必须取得防爆检验机构的认可。7.5 流量计与安全栅本安端之间的连接电缆为屏蔽电缆（电缆必须有有绝缘护套），芯线截面积

28、0.5mm2，电缆布线应尽可能排除电磁干扰的影响并使用电缆分布参数控制在0.04uF/1mH以内。,7.6 安全栅须装于安全场所，其安装使用维护必须遵守安全栅使用说明书的有关规定。7.7 用户不得自行随意更换产品内的电气元件。7.8 产品的安装、使用和维护应同时遵守本产品使用说明书、GB3836.13-1997“爆炸性气体环境用电气设备第13部分:爆炸性气体环境用电气设备的维修”、GB3836.15-2000“爆炸性气体环境用电气设备第15部分:危险场所电气安装(煤矿除外)”及GB50257:1996“电气设备安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范”。7.9 用于II类C级T5的可燃

29、性气体的危险场所。,八、维修和故障排除,8.1 在运行过程中若发生计量示值和实际流量示值不符合时，应首先检查管道系统是否符合本流量计的安装要求。8.2 故障排除,九、运输及贮存,9.1 流量计应装在有防碰撞、防震动的衬垫（材料）的纸箱或木箱内，不允许在箱内自由窜动；装卸、搬运时应小心轻放。9.2 运输贮存应符合JB/T9329-1999仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法的要求。9.3 贮存环境条件要求防雨防潮不受机械振动或冲击温度范围-200C+500C相对湿度不大于80%环境不含腐蚀性气体,十、开箱及检查,10.1 开箱时检查外部包装的完整性，根据装箱单核对箱内物品数量、规格，检查

30、仪表及配件的完整。10.2 随机文件 a.产品合格证 b.检定证书 c.使用说明书 d.装箱单,十一、订货须知,11.1 用户订购本产品时应根据管道公称通径、公称压力、流量范围、介质最大压力、介质温度范围及环境条件选择合适的规格，当使用在危险场所需有防爆要求的必须注明防爆具体要求。11.2 用户在订货时，请按照下列格式详细正确地填写。TBQC-表示：公称通径表示：流量范围A、B、C表示：最大工作压力/公称压力（Mpa）表示：补偿方式 不填写：温度、压力自动跟踪检测补偿 A：温度、压力设定输入补偿 B：温度自动检测，压力设定输入补偿 C：压力自动检测，温度设定输入补偿,11.3 用户如果需要对天然气流量进行压缩因子修正时，应提供以下数据，供流量计出厂时输入。真实相对密度（0.550Gr 0.750）天然气中二氧化碳的摩尔分数（Mc 0.15）天然气中的氮气摩尔分数（Mn 0.15）,