在線粘度、密度等多參數(shù)測量系統(tǒng)

一、概述

在線粘度等多參數(shù)測量系統(tǒng)，多數(shù)水質(zhì)測量儀器是在低壓環(huán)境中測試，要想在高壓流體設(shè)備中測量，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)行測量，測量后再把測量介質(zhì)回收到高壓設(shè)備中去，簡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)為在線粘度測量，含沙量測量，ph值測量，氯離子測量，電導(dǎo)率測量。

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)測量系統(tǒng)，理想正壓流體在有勢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。對于重力場中的不可壓縮均質(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、重力勢能ρgh和動(dòng)能(1/2)*ρv ^2，在沿流線運(yùn)動(dòng)過程中，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。對于氣體，可忽略重力，方程簡化為p+(1/2)*ρv ^2=常量(p0)，各項(xiàng)分別稱為靜壓 、動(dòng)壓和總壓。顯然 ，流動(dòng)中速度增大，壓強(qiáng)就減小；速度減小， 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)含分離器和測量管線。

通過文丘里裝置降壓測試流體介質(zhì)多種（5種）參數(shù)，并且氣液分離，以提高檢測參數(shù)精度，被檢測流體再經(jīng)過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，完成多參數(shù)計(jì)量，含沙量計(jì)量采用流體提升500mm，測量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)料來調(diào)節(jié)低壓區(qū)的壓力。

三、多參數(shù)型號規(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

★無磨損件，免維護(hù)

★安裝方便，操作簡單

★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)場變送單元連接， 現(xiàn)場變送單元外供電源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)盤裝在計(jì)算機(jī)光盤內(nèi)，選擇和連接器對應(yīng)的型號，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，存儲數(shù)據(jù)時(shí)間長，長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：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。

打開串口：為串口通訊，關(guān)閉串口：串口不通訊。

開始讀取：按壓開始讀取鍵，數(shù)據(jù)開始傳輸。

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，測量信號瞬時(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)畫面

讀取：讀取界面設(shè)定的所有參數(shù)

寫入：將修改的參數(shù)寫入到在線粘度計(jì)板卡內(nèi)

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

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

如0-10000cp標(biāo)定曲線

拉開選擇粘度單位

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）（國際單位制SI）

Pa.S：帕斯卡.（動(dòng)力粘度）（國際單位制SI）

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

m²/S：二次方米每（運(yùn)動(dòng)粘度）（國際單位制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)對應(yīng)的輸出信號4mA

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

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

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

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

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

舉例:

根據(jù)測量粘度的范圍，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)，測量五種以上標(biāo)定點(diǎn)，用被標(biāo)定在線粘度計(jì)分別測量標(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*家推出無需變送器的電導(dǎo)率電極的廠家，稱為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模擬信號或數(shù)字信號，無需變送器，大大降低了新項(xiàng)目的投入成本。

瑞士Hamilton為*家推出無需變送器的電導(dǎo)率電極的廠家，稱為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模擬信號或數(shù)字信號，無需變送器，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)生隔膜阻塞的問題，雙參比的設(shè)計(jì)使電的使用壽命顯著延長。是應(yīng)對污水惡劣工況的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、太陽能材料、冶金工業(yè)、含氯電鍍等行業(yè)廢水處理過程控制、排放監(jiān)測域。

在線氯離子電是測定水溶液中氯離子濃度或間界測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)                                              

電極的使用說明與維護(hù)

(1) 使用說明

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，再用自來水充分清洗干凈。

③、如氯單晶膜表面用鹽酸都無法清洗干凈，可用拋光粉拋光，然后用自來水充分清洗干凈，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)，請勿長期浸泡在純水中。

(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)是儀表出了問題，請不要自行修理，請與我們聯(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：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（變送器開放編程運(yùn)算）；

⑤　現(xiàn)場軟件校準(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)室對應(yīng)的二次開發(fā)平臺，可擬合公式預(yù)測實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果；

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

?　長期保存歷史數(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，緩慢打開截止閥20，使壓力表25指示0.3 Mpa.觀察15有無流量通過，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。若長時(shí)間測量無變化，說明單項(xiàng)閥13沒打開，可打開截止閥10向外排放，讓流體從測量管流通。觀察儀器參數(shù)變化。儀器出廠已經(jīng)標(biāo)定，現(xiàn)場安裝后，查看零點(diǎn)有無漂移，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)，參考使用說明書。