超声波流量计在能源数据采集上的应用

冶金企业历来是耗水大户，随着生产规模的不断扩大，水资源短缺的问题日益突出。对水资源进行合理开发、高效利用、优化配置、全面节约、有效保护和综合治理，已成为冶金企业一项重要的战略任务。加强水资源管理，从根本上解决水资源浪费、短缺问题，必须实现水系统的信息化和现代化，建立水系统的信息管理、调度系统，完成对钢铁企业工业用水的宏观和微观上的调度，从而提高企业生产效率和竞争力。

为了加强能源管理、合理利用，济南钢铁集团总公司（以下简称济钢）投入大量资金建成了能源中心项目水资源作为重要的能源介质在该项目中占有重要的位置。在该项目中建立了先进的水调度管理监控系统，实现了对全厂的供水管网、新水补水系统、软水系统供水量、环水系统、一二级用户使用量、水源井系统、厂区外排水系统等能源管理、计量、调度数据的自动采集、实时监视、管理与调度，及时进行供水系统平衡与调整，提高了企业能源综合管理水平。

第-作者姬厚华，男，1962年生*2005年毕业于北京科技大学控制工程专业获硕士学位，高级工程师；主要从事自动化技术应用的研究。

1流量计的选型技术要求济钢是一家具有50多年历史的老厂，由于历史的原因，水计量表配置不足，能源中心的建设要求建立完善的水流量计量系统，结合济钢实际情况，为满足不停水在线安装的要求，在流量计选型上提出了如下要求。

具备在线不停水安装的特点。检测装置可实现在线不停产安装及维护。

可适合不同水质的检测要求。济钢水系统有新水她下水）、软水、纯水、环水等不同水质。

适合不同管道安装方式的检测要求。如架空、地表、立管、横管、地下、掩埋等。

能满足多种管道材质的检测要求。在济钢水系统中管道材质有碳钢、不锈钢、铸铁等多种材质。

能适合多种管道压力情况的测量。

具有较强的抗电磁、变频等干扰性能。

结合现代技术要求流量计应为智能表，并具有数字通信功能和标准电流（4~2mA瑜出。

针对上述技术要求，经过比较超声波、电磁、多普勒、涡轮等适合水流量测量的各种流量计的特点，我们选用了TS-100系列超声波流量计作为济钢能源中心水系统的检测表。该流量计除具有测量范围广、测量方式多、安装方便、测量精度高等一般超声波流量固有的特点外，且具有数字通信功能，适合冶金企业的远程监视和恶劣的工作环境。

2TDS-1超声波流量计检测原理TDS-100流量计由换能器、电子线路、流量显示及累计部分组成。它是测速式流量计的一种，是基于时差法来测量的检测仪表。在安装调试过程中经常出现的问题与处理方法如表1所示。

表1问题及解决办法列表问题与现象解决办法测量介质浊度较高，测量不准定期清洗探头测量有误差用标准表校准，适当修改仪表系数测量值不稳定重新选择测量部位，适当增加前后直管段长度传输通道有问题，上位机收不到信号检查流量计的串口通信地址、波特率等参数设置是否准确，检查网络线缆和通信程序探头的设定型号和实际使用型号不符，造成检测无信号更改参数设置，认真核对参数设置，尽量选用Z法安装从表1中可以看出，造成流量计检测不稳定的因素很多，较突出的有以下3点：选择的检测部位直管段不够；检测介质有脉动流出现这种情况需要在转换器部分通过阻尼设定增力口相应时间以消除测量值的波动7；选择的检测部位附近装有泵、阀或其他测量装置等干扰流动的因素存在。

4数据通信由于TDS-100为智能仪表，具有数字通信功能，因此，在信号采集上我们采用了数字通信技术。采用MOXRIU作为数据采集器，与TDS-100进行通信，开发了流量计检测数据的串口通信读取程序，通过高速以太网上传至能源中心数据库服务器。

41TDS-100超声波流量计通信TDS-1超声波流量计转换器部分带有RS232接口，通过RS232/RS485转换器转换成RS485数据的传输采用应答方式，即采集器发出命令请求，流量计做出相应的回答。基本命令采用数据字符串表示，特点是数据长度随意，通信数据格式如表2所示。

表2通信数据格式命令命令意义数据格式返回每天瞬时流量士返回每小时瞬时流量士返回正累积量（r表示回车，其aci码值为0DH（f表示换行，其ASCI码值为0AHd表示09数字，0值表示为十0000000Ef00d表示09数字，“E‘前面整数部分，其中无小数点。

42数据采集器由于系统数据各子站比较分散，1O数据采集量大，我们选用了前面所述的MOXRT作为采集单元，它综合了数据采集、远程设备监控、网络通信等功能。

各子站数据可通过EheNe与J/OSeve涟接，将本声流讣超波*5监控系统监控系统平台采用Ctc的工业控制软件CitectSCADA来实现整个系统的监控。CitectSCADA是一个基于网络环境开发的工业控制平台，它具有的网络连接能力，可以轻易地组织足够庞大的网络化监控系统。为了实现全厂数据集中监控的目的，在中央机房安置两种类型的CitectSCADA软件。一种是FullVesp这种CitectSCADA钦件负责和生产现场的子系统进行自己的连接采集生产现场的数据，根据编程的逻辑进行报警、趋势和报表的处理同时它也是所有操作员站的数据来源。另外一种是DiPlayVen的CictSADA即操作员站所采用的监控软件，它采用了和FUlVesin完全相同的软件，**不同的地方是它只有显示和操作的功能，其显示或者操作的数据都是来自于FUlVesi的。在本系统中，超声波流量计大多通过RS485总线通信方式（个别采用通信方式比较困难的采用4~20m\）。其接入方式如所示。

6结束语超声波流量计以其安装简便、运行可靠、无压损以及符合现代要求的数据通信等特点较好地满足了济钢恶劣环境中水流量的计量需求。另外，在数据采集中采用数据通信方式实现对超声波流量计的采集，实现了数据的无误差传输并且便于集中监视仪表的运行状态，便于系统的扩充发展，减少了故障点，提高了工作效率。