式中：θ為聲束與液體流動方向的夾角；M為聲束在液體的直線傳播次數(shù)；D為管道內(nèi)徑；Tup為聲束在正方向上的傳播時間；Tdown為聲束在逆方向上的傳播時間；ΔT為Tup-Tdown。

傳感器安裝方法

超聲波流量計傳感器按照其在管道上的固定形式可分為外縛式和插入式；從聲波傳輸方式上可分為：V、Z、N和W法[5]。

由于鋼鐵行業(yè)一般水管道直徑大于DN50，插入式精度優(yōu)于外縛式。因此，我們優(yōu)先選用插入式且較理想的Z法和V法[6]。在安裝調(diào)試過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題與處理方法如表1所示。

從表1中可以看出，造成流量計檢測不穩(wěn)定的因素很多，較突出的有以下3點：

①選擇的檢測部位直管段不夠；

②檢測介質(zhì)有脈動流，出現(xiàn)這種情況需要在轉(zhuǎn)換器部分通過阻尼設(shè)定增加相應(yīng)時間以消除測量值的波動[7]；

③選擇的檢測部位附近裝有泵、閥或其他測量裝置等干擾流動的因素存在。

數(shù)據(jù)通信

由于TDS-100為智能儀表，具有數(shù)字通信功能，因此，在信號采集上我們采用了數(shù)字通信技術(shù)。采用MOXRTU作為數(shù)據(jù)采集器，與TDS-100進(jìn)行通信，開發(fā)了流量計檢測數(shù)據(jù)的串口通信讀取程序，通過高速以太網(wǎng)上傳至能源中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

1.1 TDS-100超聲波流量計通信

TDS-100超聲波流量計轉(zhuǎn)換器部分帶有RS2232接口，通過RS2232/RS2485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成RS2485，數(shù)據(jù)的傳輸采用應(yīng)答方式，即采集器發(fā)出命令請求，流量計做出相應(yīng)的回答?；久畈捎脭?shù)據(jù)字符串表示，特點是數(shù)據(jù)長度隨意，通信數(shù)據(jù)格式如表2所示。

1.2 數(shù)據(jù)采集器

由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)各子站比較分散，I/O數(shù)據(jù)采集量大，我們選用了前面所述的MOXRTU作為采集單元，它綜合了數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)通信等功能。各子站數(shù)據(jù)可通過EtherNet與I/OServer連接，將本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞到能源中心，通過監(jiān)控站實現(xiàn)對全廠數(shù)據(jù)的監(jiān)控。數(shù)據(jù)采集器編程如圖所示。

數(shù)據(jù)采集器編程框圖

1.3　數(shù)據(jù)采集器通信程序

根據(jù)TDS-100超聲波流量計特有的通信協(xié)議格式，編制了流量計采集通信程序，其流程如圖所示。

通信程序流程圖

監(jiān)控系統(tǒng)