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涡街流量计无线计量蒸汽流量的设计原理

来源:www.jsowyb.com 发布时间:2012-12-26 09:49:31
  涡街流量计测量流体的流量为体积流量,而在蒸汽贸易结算时采用质量流量,因此需要根据蒸汽的温度和压力求取蒸汽的密度。温度传感器采用PT1000,压力传感器采用扩散硅压阻式传感器MB18,传感信号调理电路采用MAXIM公司的18bitA/D转换器MAX1403。MAX1403包含恒流激励源、程控放大器、多个差分输入通道等资源,工作电流约为250μA,在低功耗模式下仅为2μA。为了降低整个系统的功耗,A/D采样的时间间隔是可以设定的,不采样时关断MAX1403。

  无线数据通信简化了布线问题。CC1101是TI公司的低成本单片UHF收发器,具有功耗低、使用简单等特点;支持多种调制格式,载波频率可在300~348MHz、400~464MHz和800~928MHz等范围内选择;数据传输率最高可达500Kb/s。本文采用433MHz载波,用SPI接口与CC1101连接。应用CC1101的Wake-On-Radio(WOR)功能,即在无需MCU干预下周期性地从睡眠模式醒来侦听数据包。一旦侦听到有效数据,向MCU产生中断,MCU可及时接收数据,数据处理完毕后进入CC1101的发送模式,数据发送完毕,再进入侦听模式,以降低功耗。通信协议的应用层采用MODBUS协议。

  为保证低功耗和宽温的性能,流量计需要根据显示内容而定制LCD,因此采用集成串行接口的LCD驱动芯片HT1621;4个按键分别为功能键、移位键、数字键和退出键,用于参数设置;被设置的参数以及记录的数据存放在I2C接口、容量为128KB的E2PROM芯片FM25V10中。

温差发电片的选择和安装

  常用蒸汽的温度在400℃以下。本设计所选用的中国纳米克公司的温差发电片(TEG),型号为TEP1-1263-3.4,尺寸为3cm×3cm×0.4cm,基片采用耐高温热电Bi-Te合成材料,热面可以在高达380℃的高温环境下连续工作,冷面则可以在高达180℃的环境下工作;由126个热电偶组成,最大能产生5W左右的功率,有充足的余量满足流量计的需要。

  温差发电片安装示意图如图4所示。为避开太阳光的直射而升高冷面温度,取热位置选在涡街流量计的下方。由于TEG不能弯曲,而管道是圆柱形,为保证发电片充分受热和均匀受热,设计了一个导热性能好的铜质弧形导热体,该弧形导热体的弧面与管道通过纳米克公司的耐高温导热硅脂无缝连接,上平面则与温差发电片的热面贴在一起。为得到较大的温差,需要在TEG冷面采用导热性能好的散热片,且散热面积尽可能大。用保温材料包牢弧形导热体,以减少热量的散失。

关键词:涡轮流量计涡街流量计分体式电磁流量计

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