流量测量原理基于科里奥利效应。FCS300 的测量管由机电激励器回路激励,受激后,测量管以其共振频率地振动。
中央激励器的上游和下游对称地分布有两个拾波器。过程流体流经传感器时,科里奥利效应作用在振动着的测量管上,并导致出现可以以拾波器 1 和 2 之间的相移进行测量的偏差。该相移与质量流速成正比。
系统自动调节激励器的振幅,确保 2 个拾波器的稳定输出。
该系统可以高精度地测量传感器的测量管上的温度,在测量属性中,还提供有对温度变化的补偿功能。
对传感器的信号进行分析,即可获得传感器前端的流量、密度和流体温度。对这些数字量信号的控制符合高安全完整性等级(SIL);这些数字量信号通过标准电缆发送至变送器。FCT030 进一步计算总质量和总体积、百分比值,完成混料控制和其它许多功能。
前端模块有一个过程噪声滤波器,可用于在安装和应用条件不理想的情况下改善仪表的性能。通常,可以在很大程度上过滤掉泵脉动、机械振动、振荡阀等过程条件带来的影响。
SITRANS FCS300 质量流量传感器符合防护等级 IP67/NEMA 4X 的要求,既适合在室内,也适合在室外安装使用。另外,也可以订购符合区域 1 危险认证 (ATEX、IECEx、cCSAus、EAC Ex、NEPSI) 的传感器。
该流量计为双向型流量计,可以安装在任意方向上。传感器在大量位置均具备自排放功能,首选安装方式为立式安装。
必须确保测量管始终完全充满均质流体,否则,可能出现测量误差。适用流体:清洁液、浓浆体、稀浆体或气体。建议不要使用冷凝蒸汽、充分液体或泥浆。
对于接触到过程介质的材料,必须针对传感器的长使用寿命对其进行耐腐蚀性评估。
液体流过传感器时,会出现压力下降,这是液体和流速的特性所产生的一种作用。西门子网站
www.siemens.com上提供有一种压力损失和精确度计算器。
首选流向通过传感器上的箭头指示。在箭头方向上的流量的测量值将为正值。在变送器上可以调整流向,以对反向安装进行补偿。
流向朝上时,最佳安装方向是立式安装。这可以保证悬浮的固态物质或气泡能够完全排出传感器。传感器下方有一个排泄阀,可以彻底排空管道和传感器。
为了支承流量计的重量,确保存在外部影响(例如,设备振动)时的测量可靠性,应将传感器安装在支承稳固的管道上。
支承装置或吊钩应采用对称安装方式,使两个过程连接的附近区域没有应力。
为了对系统进行零点调整,管路中必须有安全关断设备。
可能的话,传感器的上下游都应安装关断设备。
本系统的设计允许采用四芯全屏蔽型标准仪表电缆或者带 2 个屏蔽绞线对的标准仪表电缆。电缆套件可与流量计一起订货。订购电缆时,可以设定不同长度,并在现场进行端接处理。
注意,传感器的最大电缆长度取决于所选择的产品,当前为 75 米。电缆特性可能影响数据的传输速度和过程变量的更新速度。为了达到最佳效果,请选择具备以下电气特性的电缆:
特性 |
单位 |
值 |
---|---|---|
电阻 |
[Ω/km] |
59 |
特性阻抗 |
[Ω] |
100 @ 1 MHz |
绝缘电阻 |
[MΩ/km] |
200 |
最大电压 |
[V] |
300 |
本流量计系统的最大工作电压为 15 V DC;在该电压下,本系统获得了本安认证。整个系统在生产期间进行了 1500 V 绝缘测试。
可以与流量计一起订购的电缆布线解决方案有:
1. 高性能插入式电缆,采用 M12 连接器连接至已经制备好的插座
2. 电缆接头,适用于公制或 NPT 螺纹端子外壳
3. 长度预定、可以穿过软导管或硬导管(不提供)的普通电缆,适用于公制或 NPT 螺纹端子外壳
第一、二和三项中的电缆可供货用于普通应用的灰色电缆和用于易爆炸型应用的浅蓝色电缆(浅蓝色用来标识本安型回路)。
对于需要对管路进行绝热处理以保证人身安全或维持过程温度的应用,可能需要对 SITRANS FCS300 流量传感器进行绝热处理。绝热方式和材料不预先指定,需根据应用现场或工厂实际情况来确定。
绝热材料不应堆积在传感器底座附近,而应呈 45° 锥形,以便传感器底座可以辐射掉过量的热量,保证前端外壳内部处于合适的工作温度。
为了保证流量测量精度,流量计必须在使用前进行校准。每个传感器的校准证均保存在 SensorFlash SD 卡中。
西门子流量计校准过程已通过 ISO9001 认证,以确保根据最高质量标准对整个校准程序进行控制。
由 Flow Laboratory 在执行校准期间使用的所有主要测量仪表都已直接根据国际单位制 (SI) 测量单位,利用国际标准的可追溯性进行了校准。因此,校准证书可确保检测结果在全球范围内都得到认可,包括美国(NIST 可追溯性)。
流量传感器 FCS300 |
|||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
参数 |
单位 |
值 |
|||||
过程压力范围 |
[barg (psi)] |
最高容许运行压力由相应的过程连接和介质温度决定 |
|||||
316L:0 ... 100 (0 ... 1450) |
|||||||
镍合金 C4 (2.4610)3):0 ... 100 (0 ... 1450) |
|||||||
过程温度范围 |
[ºC (ºF)] |
最高容许过程温度由相应的过程连接决定 |
|||||
-50 ... +205 (-58 ... +400) |
|||||||
环境温度范围 |
[ºC (ºF)] |
-40 ... +70 (-40 ... +158) |
|||||
运输温度范围 |
[ºC (ºF)] |
-40 … +70 (-40 … +158) |
|||||
密度范围 |
[kg/m3 (lb/ft3)] |
1 … 5000 (0.062 … 312.2) |
|||||
过程介质 |
液体组 |
1(适用于危险液体) |
|||||
形状 |
稀浆体、液体和非冷凝气体 |
||||||
过程值的数量 |
|||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
性能规范 |
传感器 |
||||||
参数 |
单位 |
DN 15 |
DN 25 |
DN 50 |
DN 80 |
DN 100 |
DN 150 |
最大零点误差 |
0.6 (0.0235) |
2.16 (0.0792) |
7.2 (0.264) |
20 (0.735) |
41.6 (1.628) |
68.8 (2.528) |
|
Qmin(1 % 误差) |
[kg/h (lb/min)] |
70 (2.57) |
240 (8.92) |
800 (29.4) |
2000 (73.5) |
4000 (146.9) |
6900 (253.5) |
Qnom(1 bar 压力) |
[kg/h (lb/min)] |
4500 (163.3) |
20500 (753.2) |
49000 (1800) |
122000 (4483) |
273000 (10031) |
459200 (16873) |
Qmax2) |
[kg/h (lb/min)] |
8000 (293.9.2) |
35000 (1286) |
90000 (3307) |
250000 (9186) |
520000 (19107) |
860000 (31600) |
质量流的线性度误差 |
|||||||
|
[%] 标准 |
± 0.1 |
± 0.1 |
± 0.1 |
± 0.1 |
± 0.1 |
± 0.1 |
[%] 平均值 |
± 0.2 |
± 0.2 |
± 0.2 |
± 0.2 |
± 0.2 |
± 0.2 |
|
|
[%] |
± 0.40 |
± 0.40 |
± 0.40 |
± 0.40 |
± 0.40 |
± 0.40 |
质量流的重复精度 |
[%] |
± 0.05 |
± 0.05 |
± 0.05 |
± 0.05 |
± 0.05 |
± 0.05 |
密度精度,0.2% 标准校准 |
[kg/m3 (lb/ft3)] |
± 10 (± 0.62) |
± 10 (± 0.62) |
± 10 (± 0.62) |
± 10 (± 0.62) |
± 10 (± 0.62) |
± 10 (± 0.62) |
密度精度,0.1% 扩展校准 |
[kg/m3 (lb/ft3)] |
± 2 (± 0.124) |
± 2 (± 0.124) |
± 2 (± 0.124) |
± 2 (± 0.124) |
± 2 (± 0.124) |
± 2 (± 0.124) |
温度误差 |
[°K] |
± 0.5 |
± 0.5 |
± 0.5 |
± 0.5 |
± 0.5 |
± 0.5 |
1) 参考条件:ISO 9104 和 DIN/EN 29104。气体质量流量测量的误差预期会增加(对于气体测量,误差通常为 0.40 %)。
2) 对于气体应用,按 Mach-Number = 0.3 计算最大流量。
3) Hastelloy C 为汉斯合金国际公司的注册商标。C4 镍合金相当于 Hastelloy C4。
在两种主要的例外情况下,流量传感器的压力等级与过程介质温度无关。EN1092-1 和 ASME B16.5 中法兰接口的设计规则规定了温度升高情况下的压力降额。下面的图表显示了 FCS300 产品方案范围内过程介质温度对法兰压力等级的影响。
EN1092-1 法兰传感器,材质 AISI 316L
不锈钢 ASME 法兰 1.4571/1.4404 (AISI 316Ti/316L),最大 DN200 (8")
镍合金 DIN 法兰 C4 (2.4610),或者镍合金 C22 (2.4602),最大 DN200 (8")
镍合金 ASME 法兰 C4 (2.4610),或者镍合金 C22 (2.4602),最大 DN200 (8")
设计 |
标称直径 |
PSmax |
TSmax |
TSmin |
|||
---|---|---|---|---|---|---|---|
[bar] |
[psi] |
[°C] |
[°F] |
[°C] |
[°F] |
||
管道配件,DIN 11851 |
DN 15 ... 40 (½ ... 1½”) |
40 |
580 |
140 |
284 |
-40 |
-40 |
DN 50 ... 100 (2 ... 4”) |
25 |
363 |
140 |
284 |
-40 |
-40 |
|
管道配件,SMS 1145 |
DN 25 ... 80 (1 ... 3”) |
6 |
87 |
140 |
284 |
-40 |
-40 |
夹,DIN 32676 |
DN 15 ... 50 (½ ... 2”) |
16 |
232 |
120 |
248 |
-40 |
-40 |
DN 65 ... 100 (2½ ... 4”) |
10 |
145 |
120 |
248 |
-40 |
-40 |
SITRANS FCS300 传感器可以使用丰富的各种过程连接。下表给出了型号、传感器规格和连接尺寸的可用组合。
标准型
传感器 |
连接 |
EN 1092-1 B1, PN 16 |
EN 1092-1 B1, PN 40 |
EN 1092-1 B2, PN 63 |
EN 1092-1 B2, PN 100 |
EN 1092-1 D, PN 40 |
ANSI B16.5-2009,等级 150 |
ANSI B16.5-2009, class 300 |
ANSI B16.5-2009, class 600 |
ANSI B16.5-2009, 等级 900 |
ANSI B16.5-2009, class 1500 |
ISO 228-1 G 母管螺纹 |
ASME B1.20.1 NPT 内管螺纹 |
DIN 11851 卫生型螺纹 |
DIN 32676 (ISO) 夹,A 系列 |
SMS 1145 卫生型螺纹 |
JIS B2220:2004/10K |
JIS B2220:2004/20K |
EN 1092-1、PN 16、NAMUR 长度 |
EN 1092-1、PN 40、NAMUR 长度 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
标准:7ME463.-... |
||||||||||||||||||||
DN 15 (½") |
DN 10 (3/8") |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
|||||||||||||
DN 15 (½") |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
●1) |
●1) |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
||||
DN 20 (¾") |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
||||||||||||||
DN 25 (1") |
DN 20 (¾") |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
|||||||||||||
DN 25 (1") |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
●1) |
●1) |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
|||||
DN 40 (1½") |
● |
● |
● |
|