式中：θ為聲束與液體流動(dòng)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(shí)間；Tdown為聲束在逆方向上的傳播時(shí)間；ΔT為Tup-Tdown。

傳感器安裝方法

超聲波流量計(jì)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(jì)檢測不穩(wěn)定的因素很多，較突出的有以下3點(diǎn)：

①選擇的檢測部位直管段不夠；

②檢測介質(zhì)有脈動(dòng)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(shí)間以消除測量值的波動(dòng)[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(dòng)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(hào)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(jì)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(jì)通信

TDS-100超聲波流量計(jì)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(jì)做出相應(yīng)的回答?；久畈捎脭?shù)據(jù)字符串表示，特點(diǎn)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(shí)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(jì)特有的通信協(xié)議格式，編制了流量計(jì)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)