在線粘度、密度等多參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)

一、概述

在線粘度等多參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，多數(shù)水質(zhì)測(cè)量?jī)x器是在低壓環(huán)境中測(cè)試，要想在高壓流體設(shè)備中測(cè)量，難以實(shí)現(xiàn)，就需要把高壓液體轉(zhuǎn)化為低壓設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量后再把測(cè)量介質(zhì)回收到高壓設(shè)備中去，簡(jiǎn)單辦法加注射泵打回流。本設(shè)計(jì)采用引射原理，不需要能源把低壓測(cè)量介質(zhì)回收到高壓設(shè)備中去。該裝置不受環(huán)境影響，不需能源，方便在線操作。設(shè)備所帶參數(shù)為在線粘度測(cè)量，含沙量測(cè)量，ph值測(cè)量，氯離子測(cè)量，電導(dǎo)率測(cè)量。

二、工作原理和主要結(jié)構(gòu)

1. 工作原理

      在線粘度等多參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，理想正壓流體在有勢(shì)體積力作用下作定常運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)方程（即歐拉方程）沿流線積分而得到的表達(dá)運(yùn)動(dòng)流體機(jī)械能守恒的方程。因的瑞士科學(xué)家D.伯努利于1738年提出而得名。對(duì)于重力場(chǎng)中的不可壓縮均質(zhì)流體 ，方程為p+ρgh+(1/2)*ρv^2=c　式中p、ρ、v分別為流體的壓強(qiáng)、密度和速度；h為鉛垂高度；g為重力加速度；c為常量。上式各項(xiàng)分別表示單位體積流體的壓力能 p、重力勢(shì)能ρgh和動(dòng)能(1/2)*ρv ^2，在沿流線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，總和保持不變，即總能量守恒。但各流線之間總能量（即上式中的常量值）可能不同。對(duì)于氣體，可忽略重力，方程簡(jiǎn)化為p+(1/2)*ρv ^2=常量(p0)，各項(xiàng)分別稱(chēng)為靜壓 、動(dòng)壓和總壓。顯然 ，流動(dòng)中速度增大，壓強(qiáng)就減?。凰俣葴p小， 壓強(qiáng)就增大；速度降為零，壓強(qiáng)就達(dá)到大(理論上應(yīng)等于總壓)。

2. 結(jié)構(gòu)

在線粘度等多參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)裝置分為高壓區(qū)和低壓區(qū)：高壓區(qū)主要是安裝在主管道的文丘里裝置，低壓區(qū)含分離器和測(cè)量管線。

通過(guò)文丘里裝置降壓測(cè)試流體介質(zhì)多種（5種）參數(shù)，并且氣液分離，以提高檢測(cè)參數(shù)精度，被檢測(cè)流體再經(jīng)過(guò)射流器升壓匯入主管道。下圖：

主管1為DN80,主管3為DN50,按流量為10方/小時(shí)

查表DN80,10方/小時(shí)流速0.6m/s，DN50,10方/小時(shí)流速1.6m/s，P1-P2=1/2mv²(1.6²-0.6²),P1和P2之間形成壓力差，在P1和P2之間安裝引射器，完成把低壓流體轉(zhuǎn)為高壓流體。設(shè)備設(shè)置氣液分離器，把氣液分開(kāi)，完成多參數(shù)計(jì)量，含沙量計(jì)量采用流體提升500mm，測(cè)量500mm之間微差壓變化，計(jì)算出含沙量：（P沙水-P水）/ P沙水。氣液分離器頂端安裝安全泄壓閥，壓力可在0.6-1.6Mpa之間調(diào)節(jié)，裝置底部安裝排污閥排沙，進(jìn)分離器安裝調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)低壓區(qū)進(jìn)料來(lái)調(diào)節(jié)低壓區(qū)的壓力。

三、多參數(shù)型號(hào)規(guī)格

1. HYND-50在線粘度計(jì)

特點(diǎn)：

★寬量程設(shè)計(jì)，多量程可選

★ 精度高，重復(fù)性好，穩(wěn)定性強(qiáng)

★溫度、粘度雙參數(shù)顯示(內(nèi)置PT1000傳感器)

★多粘度單位自動(dòng)設(shè)定

★無(wú)磨損件，免維護(hù)

★安裝方便，操作簡(jiǎn)單

★多種規(guī)格傳感器可選，適用于不同工況及特殊流體，還可訂制。

2、 技術(shù)參數(shù)：

3、接線和操作

現(xiàn)場(chǎng)變送單元連接， 現(xiàn)場(chǎng)變送單元外供電源24VDC,粘度和溫度4-20mADC,不需要外供電源。

4、操作：上電后檢索1分鐘自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。

5、調(diào)試：智能在線粘度計(jì)出廠時(shí)已經(jīng)按用戶提供的量程范圍進(jìn)行了標(biāo)定，用戶若需要現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，或中間商為用戶標(biāo)定：采取下列步驟：

①　將USB轉(zhuǎn)485連接器T/R+連接在MODBUS+端，T/R-連接在MODBUS-端，插入計(jì)算機(jī)USB接口。將USB轉(zhuǎn)485連接器帶的驅(qū)動(dòng)盤(pán)裝在計(jì)算機(jī)光盤(pán)內(nèi)，選擇和連接器對(duì)應(yīng)的型號(hào)，安裝驅(qū)動(dòng)。

②　將隨機(jī)帶的調(diào)試軟件拷貝到計(jì)算機(jī)/調(diào)試機(jī)內(nèi)，連擊visManageV.1.4，出現(xiàn)顯示界面

顯示、 配置，兩個(gè)界面切換，電機(jī)配置可切換到配置界面

讀取間隔：2s-1000s，記錄數(shù)據(jù)間隔，間隔時(shí)間長(zhǎng)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)間長(zhǎng)，長(zhǎng)1年。

從站地址：在多機(jī)MODBUS 應(yīng)用中，設(shè)置從站地址，0-255個(gè)。

串口號(hào)：USB默認(rèn)的com口，注意：若連不上，檢查計(jì)算機(jī)硬件的連接口是否正確。

打開(kāi)串口：為串口通訊，關(guān)閉串口：串口不通訊。

開(kāi)始讀?。喊磯洪_(kāi)始讀取鍵，數(shù)據(jù)開(kāi)始傳輸。

該界面是實(shí)時(shí)顯示在線粘度計(jì)的粘度、溫度，粘度、溫度4-20mA瞬時(shí)值，測(cè)量信號(hào)瞬時(shí)值

顯示粘度和溫度運(yùn)行曲線

記錄歷史數(shù)據(jù)窗口，只有在通訊時(shí)才能顯示

按下配置窗口，出現(xiàn)下面標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)面

讀?。鹤x取界面設(shè)定的所有參數(shù)

寫(xiě)入：將修改的參數(shù)寫(xiě)入到在線粘度計(jì)板卡內(nèi)

注意：在修改之一定要先讀取數(shù)據(jù)，以免寫(xiě)入原始數(shù)據(jù)。

24點(diǎn)折線標(biāo)定，數(shù)據(jù)來(lái)源，將電壓信號(hào)值，在0-2500mV之間分為24段，測(cè)量不同標(biāo)準(zhǔn)粘度對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)若干值，擬合出一個(gè)曲線，選擇24段端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的粘度設(shè)入表格內(nèi)，重點(diǎn)測(cè)量端設(shè)置密一點(diǎn)，不重要測(cè)量端設(shè)置少一點(diǎn)。

如0-10000cp標(biāo)定曲線

拉開(kāi)選擇粘度單位

CP：厘泊（動(dòng)力粘度）(物理單位制CGS)

P：   泊（動(dòng)力粘度）CGS) (物理單位制CGS)

mPa.S：毫帕斯卡.（動(dòng)力粘度）（國(guó)際單位制SI）

Pa.S：帕斯卡.（動(dòng)力粘度）（國(guó)際單位制SI）

mm²/S：二次方毫米每（運(yùn)動(dòng)粘度）（國(guó)際單位制SI）

m²/S：二次方米每（運(yùn)動(dòng)粘度）（國(guó)際單位制SI）

st：斯托克斯（運(yùn)動(dòng)粘度）(物理單位制CGS)

cst：厘斯托克斯（運(yùn)動(dòng)粘度）(物理單位制CGS)

s：動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度換算公式：η=υ.ρ

η：動(dòng)力粘度

υ：運(yùn)動(dòng)粘度

ρ：同溫下的密度

實(shí)際溫度：用標(biāo)準(zhǔn)溫度測(cè)的某點(diǎn)設(shè)入里面，溫度按設(shè)定后的曲線運(yùn)行

溫度下限：設(shè)置溫度量程下線，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)4mA

溫度上限：：設(shè)置溫度量程下線，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)20mA

粘度下限：設(shè)置溫度量程下線，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)4mA

粘度上限：設(shè)置溫度量程下線，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)20mA

設(shè)置站號(hào)：MODBUS 多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)用0-255站點(diǎn)

電壓增益：電壓增益是改變?cè)诰€粘度計(jì)電壓信號(hào)，一般只在出廠標(biāo)定用，若用戶或經(jīng)銷(xiāo)商使用，應(yīng)選擇配置電壓增益，拉動(dòng)增益條，可改變電壓信號(hào)，向左減小，向右增大，在線粘度計(jì)空載電壓信號(hào)2200-2300mV為適宜。調(diào)整寫(xiě)入后，切記消除配置電壓增益選擇

舉例:

根據(jù)測(cè)量粘度的范圍，選擇粘度上限和粘度下限標(biāo)準(zhǔn)液，根據(jù)附表公式配置五種以上標(biāo)定點(diǎn)，或采用標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)，測(cè)量五種以上標(biāo)定點(diǎn)，用被標(biāo)定在線粘度計(jì)分別測(cè)量標(biāo)定點(diǎn)的傳感器的電壓值，按照24點(diǎn)曲線擬合粘度和信號(hào)電壓變化曲線，設(shè)置24點(diǎn)數(shù)值。

選擇粘度、溫度上下限，確定量程和4-20mA的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

運(yùn)行圖

上位通訊：在線粘度計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)modbus，讀取地址，溫度10000，粘度10002。

2. 電導(dǎo)率：Hamilton電導(dǎo)率 智能電極 Conducell

瑞士Hamilton為*家推出無(wú)需變送器的電導(dǎo)率電極的廠家，稱(chēng)為Hamilton ARC系列電極，Conducell ARC是用于生化制藥行業(yè)和食品飲料行業(yè)的ARC電，電直接輸出4-20 mA模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，無(wú)需變送器，大大降低了新項(xiàng)目的投入成本。

瑞士Hamilton為*家推出無(wú)需變送器的電導(dǎo)率電極的廠家，稱(chēng)為Hamilton ARC系列電極，Conducell ARC是用于生化制藥行業(yè)和食品飲料行業(yè)的ARC電，電直接輸出4-20 mA模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，無(wú)需變送器，大大降低了新項(xiàng)目的投入成本。

應(yīng)用行業(yè)

技術(shù)參數(shù)

連接和操作

連接：華宇智能電路

操作：參考HYND-50在線粘度計(jì)，把主參數(shù)設(shè)為電導(dǎo)率

3. 含沙量：含沙量采用雙膜盒微差壓變送器3051DP

4. PH值

污水處理pH電是為污水行業(yè)所設(shè)計(jì)的pH電，采用Hamilton*的單孔技術(shù)，永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生隔膜阻塞的問(wèn)題，雙參比的設(shè)計(jì)使電的使用壽命顯著延長(zhǎng)。是應(yīng)對(duì)污水惡劣工況的Z佳選擇。

技術(shù)參數(shù)：

pH范圍：0-14

溫度范圍：0-60℃

壓力范圍：0-16 bar

隔膜：Hamilton單孔技術(shù)

參比液：POLISOLVE電解液

變送單元

輸出4-20mA

5. 氯離子

用途

PF2085型在線氯離子復(fù)合電，是用氯單晶膜，聚四氯乙烯環(huán)形液接界面及固體電解質(zhì)復(fù)合而成，具有耐壓抗污染等特性。廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料、太陽(yáng)能材料、冶金工業(yè)、含氯電鍍等行業(yè)廢水處理過(guò)程控制、排放監(jiān)測(cè)域。

在線氯離子電是測(cè)定水溶液中氯離子濃度或間界測(cè)定能與氯離子形成隱定絡(luò)合物的離子濃度的指示電。

CL2085在線氯離子

技術(shù)指標(biāo)                                              

電極的使用說(shuō)明與維護(hù)

(1) 使用說(shuō)明

①、電使用中，建議每周清洗保養(yǎng)1～2次，并進(jìn)行電校正；校正，用去離子水洗凈至空白電位 +200mV以上。

②、電清洗通常以自來(lái)水為主；如氯單晶膜表面有鈣沉積物，可用5～10%鹽酸浸泡10分鐘使沉積物溶解，再用自來(lái)水充分清洗干凈，然后在3mol KCL溶液中浸泡10分鐘以上；

如有油性物質(zhì)粘附，可用洗滌劑浸泡、清洗至潔凈，再用自來(lái)水充分清洗干凈。

③、如氯單晶膜表面用鹽酸都無(wú)法清洗干凈，可用拋光粉拋光，然后用自來(lái)水充分清洗干凈，勿使用尖硬物刮檫氯單晶膜。

④、電不使用時(shí)，用3mol KCL溶液保養(yǎng)，請(qǐng)勿長(zhǎng)期浸泡在純水中。

(2) 電極維護(hù)

離子濃度計(jì)使用的好壞，很大程度上取決于電的維護(hù)。應(yīng)經(jīng)常清洗電，確保其不受污染；每隔一段時(shí)間要標(biāo)定電；在停水期間，應(yīng)確保電浸泡在被測(cè)液中，否則會(huì)縮短其壽命；必須保持電纜連接頭清潔，不能受潮或進(jìn)水。確實(shí)是儀表出了問(wèn)題，請(qǐng)不要自行修理，請(qǐng)與我們聯(lián)系。

接線和操作

操作：參考HYND-50在線粘度計(jì)，把主參數(shù)設(shè)為氯離子

四、集中管理系統(tǒng)

集中管理傳感器的控制系統(tǒng)

五、HYNMD-k控制器（安裝防爆區(qū)）

1. 控制箱：500mm*400mm*200mm，該尺寸在制作中

2. 技術(shù)規(guī)格

①　可顯示單位：cp、p、mPa.s、Pa.s、kg/m3、m／s、ppm、PH值等任意設(shè)定；

②　通訊協(xié)議：ModbusTCP協(xié)議。ModbusRTU協(xié)議；

③　3.輸出信號(hào)：4路4～20mA輸出（包括：粘度、密度、氯離子、PH值）；

④　支持溫度補(bǔ)償（變送器開(kāi)放編程運(yùn)算）；

⑤　現(xiàn)場(chǎng)軟件校準(zhǔn)零位；

⑥　工作電源：24VDC；

⑦　工作溫度：-10-65°C；

⑧　防護(hù)等：IP67；

⑨　USB 轉(zhuǎn)485 連接器與外接電腦連接 ，校準(zhǔn)傳感器；

⑩　現(xiàn)場(chǎng)顯示粘度、密度、PH值電導(dǎo)率；

?　在線粘度、密度、氯離子、PH值和實(shí)驗(yàn)室對(duì)應(yīng)的二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可擬合公式預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果；

?　多產(chǎn)品粘度參數(shù)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量建立對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；

?　長(zhǎng)期保存歷史數(shù)據(jù)

?　帶粘度、密度、氯離子、PH值修正功能：將高溫實(shí)時(shí)粘度、密度、氯離子、PH值.換算成和實(shí)驗(yàn)室粘度、含沙量、PH值。

六、

操作手冊(cè)及注意事項(xiàng)

   設(shè)備裝到主管道后，關(guān)閉截止閥20，儀器設(shè)備接口用相應(yīng)的堵頭密封后，進(jìn)行流體運(yùn)行，逐漸打開(kāi)截止閥20，觀察壓力表25，正常流體運(yùn)行下，壓力表穩(wěn)定在0.4Mpa，工作一段時(shí)間。壓力超過(guò)2.0 Mpa.安全閥17會(huì)泄漏，安全閥17在排放，不是裝置有泄漏，關(guān)閉截止閥20，打開(kāi)截止閥11，壓力排放為零，安裝儀器設(shè)備（氯離子好后安裝，氯離子耐壓0.3Mpa，其他儀器耐壓1.6 Mpa），安裝完畢，關(guān)閉截止閥11，緩慢打開(kāi)截止閥20，使壓力表25指示0.3 Mpa.觀察15有無(wú)流量通過(guò)，葉片旋轉(zhuǎn)，工作正常。葉片不轉(zhuǎn)動(dòng)，并不全是工作不正常，也可能是流速慢。若長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量無(wú)變化，說(shuō)明單項(xiàng)閥13沒(méi)打開(kāi)，可打開(kāi)截止閥10向外排放，讓流體從測(cè)量管流通。觀察儀器參數(shù)變化。儀器出廠已經(jīng)標(biāo)定，現(xiàn)場(chǎng)安裝后，查看零點(diǎn)有無(wú)漂移，若有，粘度計(jì)，電導(dǎo)率，氯離子需用華宇儀器提供軟件2.2版本校準(zhǔn)，ph和含沙量用顯示屏校準(zhǔn)，參考使用說(shuō)明書(shū)。