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应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计

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主题:应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计


只看楼主 只看精华 楼主 2013-07-02 16:09:06
科里奥利质量流量计应用科里奥利力的原理,直接测量管道中介质的质量流量,不需要任何温压补偿或密度补偿,并且可以同时测量出密度,温度,组份流量等多变量,而且能够提供最高的测量精度,达到0.1%。SIEMENS SITRANS FC 质量流量计型号齐全,口径覆盖范围广,变送器型式多样,在市场上具有很高的占有率。科里奥利质量流量计技术先进,制作工艺要求比较高,所以在流量测量仪表中一直定位高端应用。随着用户的不断认可,质量流量计在各行业中的应用越来越多。为了配合用户的需求,使更多的客户了解SIEMENS SITRANS FC科里奥利质量流量计,我们从工作原理,售前选型,安装使用,调试及产品功能使用,和故障诊断多角度地进行介绍讨论。

参考文档:

SITRANS F C 科里奥利质量流量计(样本)
SITRANS F C massflo 质量流量计(使用手册)
SITRANS FC070 使用手册
西门子质量流量计系列视频(在线学习园地)
质量流量计SITRANS FC430系列视频(在线学习园地)

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游士

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回复:应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计 科里奥利质量流量计原理
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只看楼主 只看精华 1楼 2013-07-02 16:54:58
科里奥利力是以牛顿力学为基础的。1835年,法国气象学家科里奥利(Gaspard-Gustave Coriolis)提出,为了描述旋转体系的运动,需要在运动方程中引入一个假想的力,这就是科里奥利力。引入科里奥利力之后,人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程,大大简化了旋转体系的处理方式。由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系,因而科里奥利力很快在流体运动领域取得了成功的应用。
科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性,在旋转体系中进行直线运动的质点,由于惯性的作用,有沿着原有运动方向继续运动的趋势,但是由于体系本身是旋转的,在经历了一段时间的运动之后,体系中质点的位置会有所变化,而它原有的运动趋势的方向,如果以旋转体系的视角去观察,就会发生一定程度的偏离。
如下图所示,当一个质点相对于惯性系做直线运动时,相对于旋转体系,其轨迹是一条曲线。立足于旋转体系,我们认为有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线,这个力就是科里奥利力。



质量流量计让被测量的流体通过一个转动或者振动中的测量管,流体在管道中的流动相当于直线运动,测量管的转动或振动会产生一个角速度,由于转动或振动是受到外加电磁场驱动的,有着固定的频率,因而流体在管道中受到的科里奥利力仅与其质量和运动速度有关,而质量和运动速度即流速的乘积就是需要测量的质量流量,因而通过测量流体在管道中受到的科里奥利力,便可以测量其质量流量。
在质量流量计中,测量管一般制作成弯管或盘管,尽量人为地形成流向相反的两个管段,当流体在测量管中流动起来后,流向相反的两个管段就会受到方向不同的科里奥利力,造成管道的扭曲变形,流速越快,扭曲越大,也就是相位差越大,两个信号拾取探头检测相位差,间接地测量出质量流量。
管道的振动频率和管道内的介质密度具有一定的对应关系如下图,密度越大,频率越低。通过测量管道的谐振频率,就可以测量出流体的密度。



在质量流量计的内部结构中都安装了铂热电阻元件,可以直接测量出流体的温度。
 
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游士

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回复:应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计 家族总览


只看楼主 只看精华 2楼 2013-07-03 08:52:37
SIEMENS SITRANS FC家族总览



下面是英文样本中的产品树结构






SITRANS FC430 是西门子最新一代的科里奥利质量流量计,包括很多创新的设计和技术,采用图形化的用户显示和组态界面,使用了SensorFlash?技术,利用micro SD卡可用备份组态数据,固件更新和数据存储。传感器可用提供标准型,卫生型和NAMUR标准,外形尺寸更加紧凑。对流量变化的响应更加迅速,更能满足高速配料的需求。变送器标准输出4-20mA带HART 7.2,可用用户定义扩展需要的输出如模拟量,脉冲,频率,继电器输出等。



MASS6000系列和FC070变送器是现有产品线中和传感器配置更自由灵活的方案,均采用SENSORPROM?技术,实现即插即用的功能,满足用户不同的安装需要。



MASS2100 DI 1.5传感器



FC300 DN4 传感器



MASS2100 DI 1-DI 40 传感器



MC2 DN50 – DN150 传感器



FCS200 DN10,DN15,DN25 压缩天然气用传感器
详细介绍见中文样本:
http://www.ad.siemens.com.cn/download/docMessage.aspx?Id=2427

英文样本
www. Siemens.com/fi01
 
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回复:应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计 SensorPROM 和 SensorFlash


只看楼主 只看精华 3楼 2013-07-04 08:50:32
SensorPROM 和 SensorFlash 的主要区别是什么?
西门子最新的质量流量计FC430采用了SensorFlash技术,不再沿袭原系列的SensorPROM。下面对比一下二者的区别:
SensorPROM 存储了所有传感器数据。
SensorFlash 备份了分体安装时存在 DSL 中的传感器数据,或一体安装时存储于传感器单元的数据。
SensorPROM 属于 Eprom 只能通过 SensorPROM 编程器编程。SensorFlash 是标准的 micro-SD 卡,可以通过标准 PC 读写。
SensorPROM 限定存储传感器数据和变送器设置数据。
SensorFlash 没有这种限制,还可存储证书等其它文档。



SensorPROM
 
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游士

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回复:应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计 精度


只看楼主 只看精华 4楼 2013-07-04 08:57:28
质量流量计的精度在流量计产品中是最高的,西门子的质量流量计的最高精度达到优于0.1%实际质量流量。FC030, FC300, MASS2100的精度都是0.1%, MC2精度是0.15%。这只是对于精度泛泛的描述,当然任何流量计在流量低到一定程度,精度都会下降的,质量流量计也不例外,上面标称的精度一般都是指流量大于最大流量5%时的指标,当流量小于最大流量的5%又遵循什么样的规律呢?下面一MASS2100,FC300为例,说明质量流量计的精度曲线,如下图。



当流量小于5%的最大流量时,误差可以通过如下公式计算:



对于不同口径的质量流量传感器都有最大零点误差指标,如下表所示:



 
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游士

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回复:应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计 选型软件使用


只看楼主 只看精华 5楼 2013-07-04 09:38:28
质量流量计口径选择时需要考虑精度,压降等因素,所以除了需要参考用户的管道口径还需要通过计算,确定最终的最佳口径。为了选型计算方便,西门子PIA Life Cycle Portal 提供计算软件的下载,链接如下:
https://www.pia-portal.automation.siemens.com/sie(cz1TSUQlM2FBTk9OJTNhRlRIVzlTN0FfUjNQXzAxJTNhSFRkekktWldESG03WHRuUFFqQU9pZnl0eTZqZnFSZ2JDR1NlVS1xeS1BVFQ=)/z3_pia_portal_i/~flNUQVRFPTIzMjAxLjAwNi4wMS4wMQA=?~okcode=EV_CAL

下面举例说明如何选择合适的流量计口径;



在工艺数据页面填入相应的数据,然后点击“Next>”,



软件自动给出几个口径的流量传感器的精度和压降数据。选择合适的口径查看详细的数据,如点击MASS2100 DI15 前面的“Accept”



上图详细列出了各流量状态下的压降,流速,雷诺数,误差,并且可以选择下面的“Select flowrate function”切换数据关注的流量区间如下:






 
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只看楼主 只看精华 6楼 2013-07-04 10:13:58
西门子过程仪表技术支持团队倾力打造的本专题讨论,会陆续发布非常多的精彩内容,希望引起广大网友的共鸣和参与,您有什么关心的方面,尽管提出,西门子过程仪表技术支持会给出专业的解答。
 
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游民

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只看楼主 只看精华 7楼 2013-07-04 10:59:23
不知用在氧气,氩气,氮气中,效果如何?
sss
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版主

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只看楼主 只看精华 8楼 2013-07-04 13:21:51
气体测量使用科里奥利质量流量计也是非常成熟的技术,不用担心,把工艺参数带到选型软件中计算一下,就可以得到精度和压降数据,很方便的。
 
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游士

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回复:应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计 防结晶方案


只看楼主 只看精华 9楼 2013-07-05 08:19:51
所有的MASS2100 DI3 – DI 40 质量流量传感器都可以选择带加热套的形式,对于易结晶和易凝结的流体,当停车或中断流量后,流体很容易在管道内凝固,造成测量管的堵塞,西门子MASS2100系列质量流量计带加热套型传感器内部加入了加热盘管,可以使用热水,蒸汽或热油作为热源,使传感器内部一直保持恒温状态,避免了传感器内流体由于结晶或凝固堵塞的危险。



选择带加热套的传感器,加热套的接口有上面两种可供选择。
 
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游士

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回复:应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计 FCS430 PIA选型举例


只看楼主 只看精华 10楼 2013-07-05 08:28:01
PIA Life Cycle Portal 是西门子仪表产品选型很实用的网站,可以协助用户正确的选择相关的产品,保证不会出现订货号错误的情况,链接:
https://www.pia-portal.automation.siemens.com/default.htm

下面就举一个通过PIA选型FCS430的例子,最终形成完整的订货号。



在Product number 中敲入7ME4613点击go, 就进入的FCS430的详细选型页面如下:



依次把问号的选项点开,按照希望的配置进行确认,全部选择完成,就产生了最终的订货号。



注意:
1、 在FC430的选型中-Z的附加选项必须定义如上的4项内容,才算全部完成。
2、 Ch1第一通道的输出只有电流输出功能,并且要选择是有源还是无源。
3、 Ch2, Ch3 &Ch4 即使不需要也要选择F00。
4、 Ch2, Ch3 &Ch4如果选择Signal, 注意也有有源和无源之分,具体输出电流,脉冲还是频率可以在变送器菜单中通过参数设置(功能比较强)。
 
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回复:应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计 SENSORPROM 订货


只看楼主 只看精华 11楼 2013-07-05 09:01:35
经常会遇到用户丢失SENSORPROM或使用不当损坏的现象,由于SENSORPROM中存储了质量流量计传感器出厂的标定数据,变送器进行流量计算时需要这些重要数据,所以在没有SENSORPROM 的情况下,仪表工作就不正常了。
用户可以采购一个新的SENSORPROM芯片,除了需要SENSORPROM的订货号:FDK:083H4410外,还需要提供传感器的序列号,比如:7ME410019501N454






 
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游士

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回复:应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计 VCO过程连接


只看楼主 只看精华 12楼 2013-07-05 10:08:55
在FCS200和FCS400质量流量传感器选型中,大家会注意到有一种VCO的过程连接形式,下面介绍一下这种过程连接的特点:
VCO O型圈面密封管接头设计能在公称管,卡套管和焊接系统中进行快速装配。
1、独特设计使其在有限的空间内轻松安装。
2、不需要轴向间隙。
3、密封是用本体组建中的一个O型圈来完成的。
4、组件可在宽温度范围内,在高压至临界真空下使用。



 
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侠圣

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只看楼主 只看精华 13楼 2013-07-05 11:43:14
此类质量流量计是否具有通讯功能,如MODBUS等,瞬时流量和累计流量会进行显示吗?
君子以自强不息
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游侠

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只看楼主 只看精华 14楼 2013-07-05 13:11:49
quote:以下是引用SHANGRILA在2013-07-05 11:43:14的发言:
此类质量流量计是否具有通讯功能,如MODBUS等,瞬时流量和累计流量会进行显示吗?

通讯功能是通过扩展通讯卡来完成,有modbus,profibus等通讯,瞬时质量流量,累计流量都有,还有密度,组分的显示。
用脚和心灵走路,再远也不累。
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游士

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回复:应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计 NAMUR是什么意思


只看楼主 只看精华 15楼 2013-07-05 14:23:59
在样本中很多地方会提到NAMUR,到底NAMUR是做什么的,下面简单介绍一下:



NAMUR是过程工业领域自动化技术的国际用户协会。
NAMUR 从事下面的活动:
- 收集成员公司的中的经验
- 为成员公司编辑帮助和检查单
- 设定新设备、系统和技术的用户需求
- 参加国家和国际标准化组织
NAMUR的工作活动的范围包括:
- 测量系统
- 过程分析
- 过程控制系统
- 通讯系统
- 运营管理
- 后勤系统
- 电气工程
涵盖系统的整个生命周期,包括设计,安装,运行和停车。

NAMUR发布两种文档NE和NA:
NE(NAMUR Recommendations),推荐规范
NA(NAMUR Worksheets),工作单
NE和NA不能看作标准和指南,也就是说不是严格意义上的标准,因为NAMUR不是标准化组织,只是一个用户协会。

比如在FC430样本中就提到了遵守NAMUR NE132,其中NE132是Coriolis Mass Meter 推荐规范,遵守NE132的各家公司的科里奥利质量流量计的面对面的公称尺寸都是一样的,更换流量计时就简单了,各家公司的表就可以互换了。
 
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侠客

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只看楼主 只看精华 16楼 2013-07-07 07:13:55
作为一名使用者和维护者,在我看来质量流量计是所有流量计品种里最好的流量计。维护量非常小 精确度高。 其实这个技术已经被越来越多的厂家掌握,各种牌子的越来越多。不过MM的还是大头,我在生产一线看到和在计量鉴定站看到的 都是MM的。我希望siemems越做越好,赶超MM。
 
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只看楼主 只看精华 17楼 2013-07-08 09:26:08
质量流量计的安装
总的原则是:避免振动,保证满管,虽然质量流量计不要求前后直管段,但在工况条件允许的情况下,最好还是有几倍管径的前后直管段,流场的平稳对计量还是有好处的.
西门子的质量流量计传感器主要分为以下几个系列
1. FCS200
2. MASS 2100 DI 1.5
3. FC300
4. MASS2100 DI 3~DI 40
5. MC2系列
6. FCS400

1. FCS200的安装
以下几种安装方式都可以.









 
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只看楼主 只看精华 18楼 2013-07-08 09:47:22
2. MASS 2100 DI 1.5的安装
最佳的安装方式是水平安装,若必须垂直安装,流向必须向上,便于排除气泡且流速大于1m/s.
如果流体中含有固体颗粒,推荐水平安装,入口在上,出口在下,便于颗粒的排除.为防止传感器测量管道中有气泡,须保证背压在0.1~0.2bar以上.
传感器要安装在管路的最低点,避免由于压力降低液体中气体的释放.









 
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只看楼主 只看精华 19楼 2013-07-08 10:00:28
3. FC300的安装
基本的要求和MASS 2100 DI 1.5的安装相同.






 
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