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在线粘度、密度等多参数测量系统
一、概述
在线粘度等多参数测量系统，多数水质测量仪器是在低压环境中测试，要想在高压流体设备中测量，难以实现，就需要把高压液体转化为低压设备进行测量，测量后再把测量介质回收到高压设备中去，简单办法加注射泵打回流。本设计采用引射原理，不需要能源把低压测量介质回收到高压设备中去。该装置不受环境影响，不需能源，方便在线操作。设备所带参数为在线粘度测量，含沙量测量，ph值测量，氯离子测量，电导率测量。
二、工作原理和主要结构
1. 工作原理
在线粘度等多参数测量系统，理想正压流体在有势体积力作用下作定常运动时，运动方程（即欧拉方程）沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。因的瑞士科学家D.伯努利于1738年提出而得名。对于重力场中的不可压缩均质流体 ，方程为p+ρgh+(1/2)*ρv^2=c 式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度；h为铅垂高度；g为重力加速度；c为常量。上式各项分别表示单位体积流体的压力能 p、重力势能ρgh和动能(1/2)*ρv ^2，在沿流线运动过程中，总和保持不变，即总能量守恒。但各流线之间总能量（即上式中的常量值）可能不同。对于气体，可忽略重力，方程简化为p+(1/2)*ρv ^2=常量(p0)，各项分别称为静压 、动压和总压。显然 ，流动中速度增大，压强就减小；速度减小， 压强就增大；速度降为零，压强就达到大(理论上应等于总压)。
2. 结构
在线粘度等多参数测量系统装置分为高压区和低压区：高压区主要是安装在主管道的文丘里装置，低压区含分离器和测量管线。
通过文丘里装置降压测试流体介质多种（5种）参数，并且气液分离，以提高检测参数精度，被检测流体再经过射流器升压汇入主管道。下图：
主管1为DN80,主管3为DN50,按流量为10方/小时
查表DN80,10方/小时流速0.6m/s，DN50,10方/小时流速1.6m/s，P1-P2=1/2mv2(1.62-0.62),P1和P2之间形成压力差，在P1和P2之间安装引射器，完成把低压流体转为高压流体。设备设置气液分离器，把气液分开，完成多参数计量，含沙量计量采用流体提升500mm，测量500mm之间微差压变化，计算出含沙量：（P沙水-P水）/ P沙水。气液分离器顶端安装安全泄压阀，压力可在0.6-1.6Mpa之间调节，装置底部安装排污阀排沙，进分离器安装调节阀调节低压区进料来调节低压区的压力。
三、多参数型号规格
1. 
HYND-50在线粘度计
特点：
★宽量程设计，多量程可选
★ 精度高，重复性好，稳定性强
★温度、粘度双参数显示(内置PT1000传感器)
★多粘度单位自动设定
★无磨损件，免维护
★安装方便，操作简单
★多种规格传感器可选，适用于不同工况及特殊流体，还可订制。
2、 技术参数：
型 号 | HYND-50型在线粘度计 |
测量参数 | 粘度量程0～10-100000 mpa.s （任选）；精度±0.5%；重复性±0.3%； 温度量程-50～＋150℃（任选），精度±0.5%，在线密度：600-1200kg/m3 |
环境参数 | 介质温度-40～＋150℃，耐压范围≤32Mpa， 环境温度-40～＋85℃，环境湿度0-95%R.H |
输出参数 | 粘度4-20mADC；温度4-20mADC，密度4-20mADC, Modbus |
响应时间 | ≤5S |
供电电源 | 24V DC |
防护等 | IP67 |
插入深度 | L=80mm |
材料 | 316 不锈钢(标配)；高度磨光；加铁氟龙涂层可选。 |
应用域 | 广泛应用于石油开采，炼油，化工，硅油硅胶，树脂，食品，化纤，油墨，油漆，光纤，乳胶，溶剂，塑料，玻璃，航空煤油，各种制胶等行业。 |
安装方式 | 管道、压力容器、反应釜、法兰处直接安装。 |
配置 | 带液晶显示表头一体、分体，插入深度80mm，螺纹M32*1.5，M42*1.5 |
3、接线和操作
现场变送单元连接， 现场变送单元外供电源24VDC,粘度和温度4-20mADC,不需要外供电源。
4、操作：上电后检索1分钟自动进入工作状态。
5、调试：智能在线粘度计出厂时已经按用户提供的量程范围进行了标定，用户若需要现场标定，或中间商为用户标定：采取下列步骤：
① 将USB转485连接器T/R+连接在MODBUS+端，T/R-连接在MODBUS-端，插入计算机USB接口。将USB转485连接器带的驱动盘装在计算机光盘内，选择和连接器对应的型号，安装驱动。
② 将随机带的调试软件拷贝到计算机/调试机内，连击visManageV.1.4，出现显示界面
显示、 配置，两个界面切换，电机配置可切换到配置界面
读取间隔：2s-1000s，记录数据间隔，间隔时间长，存储数据时间长，长1年。
从站地址：在多机MODBUS 应用中，设置从站地址，0-255个。
串口号：USB默认的com口，注意：若连不上，检查计算机硬件的连接口是否正确。
打开串口：为串口通讯，关闭串口：串口不通讯。
开始读取：按压开始读取键，数据开始传输。
该界面是实时显示在线粘度计的粘度、温度，粘度、温度4-20mA瞬时值，测量信号瞬时值
显示粘度和温度运行曲线
记录历史数据窗口，只有在通讯时才能显示
按下配置窗口，出现下面标准画面
读取：读取界面设定的所有参数
写入：将修改的参数写入到在线粘度计板卡内
注意：在修改之一定要先读取数据，以免写入原始数据。
24点折线标定，数据来源，将电压信号值，在0-2500mV之间分为24段，测量不同标准粘度对应的电压信号若干值，拟合出一个曲线，选择24段端点对应的粘度设入表格内，
重点测量端设置密一点，不重要测量端设置少一点。
如0-10000cp标定曲线
拉开选择粘度单位
CP：厘泊（动力粘度）(物理单位制CGS)
P： 泊（动力粘度）CGS) (物理单位制CGS)
mPa.S：毫帕斯卡.（动力粘度）（国际单位制SI）
Pa.S：帕斯卡.（动力粘度）（国际单位制SI）
mm2/S：二次方毫米每（运动粘度）（国际单位制SI）
m2/S：二次方米每（运动粘度）（国际单位制SI）
st：斯托克斯（运动粘度）(物理单位制CGS)
cst：厘斯托克斯（运动粘度）(物理单位制CGS)
s：动力粘度和运动粘度换算公式：η=υ.ρ
η：动力粘度
υ：运动粘度
ρ：同温下的密度
实际温度：用标准温度测的某点设入里面，温度按设定后的曲线运行
温度下限：设置温度量程下线，该点对应的输出信号4mA
温度上限：：设置温度量程下线，该点对应的输出信号20mA
粘度下限：设置温度量程下线，该点对应的输出信号4mA
粘度上限：设置温度量程下线，该点对应的输出信号20mA
设置站号：MODBUS 多点网络用0-255站点
电压增益：电压增益是改变在线粘度计电压信号，一般只在出厂标定用，若用户或经销商使用，应选择配置电压增益，拉动增益条，可改变电压信号，向左减小，向右增大，在线粘度计空载电压信号2200-2300mV为适宜。调整写入后，切记消除配置电压增益选择
举例:
根据测量粘度的范围，选择粘度上限和粘度下限标准液，根据附表公式配置五种以上标定点，或采用标准粘度计，测量五种以上标定点，用被标定在线粘度计分别测量标定点的传感器的电压值，按照24点曲线拟合粘度和信号电压变化曲线，设置24点数值。
选择粘度、温度上下限，确定量程和4-20mA的对应关系。
运行图
上位通讯：在线粘度计采用标准modbus，读取地址，温度10000，粘度10002。
2. 电导率：Hamilton电导率 智能电极 Conducell
瑞士Hamilton为*家推出无需变送器的电导率电极的厂家，称为Hamilton ARC系列电极，Conducell ARC是用于生化制药行业和食品饮料行业的ARC电，电直接输出4-20 mA模拟信号或数字信号，无需变送器，大大降低了新项目的投入成本。
瑞士Hamilton为*家推出无需变送器的电导率电极的厂家，称为Hamilton ARC系列电极，Conducell ARC是用于生化制药行业和食品饮料行业的ARC电，电直接输出4-20 mA模拟信号或数字信号，无需变送器，大大降低了新项目的投入成本。
应用行业
技术参数
电导率范围 | 1 - 500000 μS/cm |
电池常数 | 0.36 cm-1 |
使用温度 | 0-130℃ |
压力范围 | 0-20 bar |
测量原理 | 四电电导 |
温度传感器 | 有 |
液接部分材质 | 316L不锈钢/1.4435，FDA认证的PEEK，FDA认证的EPDM |
表面质量 | Ra = 0.4 μm / N5 |
安装接头 | 3/4NPT |
连接和操作
连接：华宇智能电路
操作：参考HYND-50在线粘度计，把主参数设为电导率
3. 含沙量：含沙量采用双膜盒微差压变送器3051DP
量程范围 | 1 – 50kPa |
接液材质 | 钛合金 |
电源 | 12～36VDC 推荐24VDC （功耗≈30mA） |
输出 | 4～20mA （标配） |
温漂 | ≤0.1％FS／℃ ( 温度范围-20～85℃ ） |
零点 | ≤±0.02%/℃ 典型值 ≤±0.04%/℃ 大值 |
满点 | ≤±0.02%/℃ 典型值 ≤±0.04%/℃ 大值 |
零漂 | ≤0.1%满量程 |
热回差 | ≤±0.05%满量程 |
精度 | ≤±0.1% 满量程 |
介质温度 | -25℃ ～ +85 / +150 / +200℃ |
储存温度 | -35℃～+85℃ |
显示范围 | -1999～9999 |
粗糙度 | Ra＜0.8 |
机械冲击 | 100g/1ms |
机械震动 | max.20g：15-2000Hz |
电磁兼容 | 干扰影响：Class B 抗干扰性：符合工业场合要求 |
填 充 液 | 硅油 |
响应时间 | 电流输出 max.2ms 电压输出 max.10ms |
防护等 | 标配：IP65 定制:IP67 |
安装位置 | 任意(校验位置变送器竖直，接液膜片朝上) |
4. PH值
污水处理pH电是为污水行业所设计的pH电，采用Hamilton*的单孔技术，永远不会发生隔膜阻塞的问题，双参比的设计使电的使用寿命显著延长。是应对污水恶劣工况的Z佳选择。
技术参数：
pH范围：0-14
温度范围：0-60℃
压力范围：0-16 bar
隔膜：Hamilton单孔技术
参比液：POLISOLVE电解液
变送单元
输出4-20mA
5. 氯离子
用途
PF2085型在线氯离子复合电，是用氯单晶膜，聚四氯乙烯环形液接界面及固体电解质复合而成，具有耐压抗污染等特性。广泛应用于半导体材料、太阳能材料、冶金工业、含氯电镀等行业废水处理过程控制、排放监测域。
在线氯离子电是测定水溶液中氯离子浓度或间界测定能与氯离子形成隐定络合物的离子浓度的指示电。
CL2085在线氯离子
技术指标
型号 | CL2085 |
测量原理 | 离子选择性电位法 |
测量范围 | 10ug/L～2300mg/L CL- |
自动温度补偿范围 | 0～99.9℃ ，25℃为基准 |
温度范围 | 0～99.9℃ |
自动温度补偿 | 2.252K、10K、PT100、PT1000等 |
被测水样 | 0～99.9℃，0.6MPa |
干扰离子 | AL3+、Fe3+、OH-等 |
PH值范围 | 5.00～10.00PH |
空白电位 | > 200mV(去离子水) |
电长度 | 195mm |
本体材质 | PPS |
电螺纹 | 3/4管螺纹（NPT） |
耐压 | 4.0bar |
线缆长度 | 5米 |
电极的使用说明与维护
(1) 使用说明
①、电使用中，建议每周清洗保养1～2次，并进行电校正；校正，用去离子水洗净至空白电位 +200mV以上。
②、电清洗通常以自来水为主；如氯单晶膜表面有钙沉积物，可用5～10%盐酸浸泡10分钟使沉积物溶解，再用自来水充分清洗干净，然后在3mol KCL溶液中浸泡10分钟以上；
如有油性物质粘附，可用洗涤剂浸泡、清洗至洁净，再用自来水充分清洗干净。
③、如氯单晶膜表面用盐酸都无法清洗干净，可用抛光粉抛光，然后用自来水充分清洗干净，勿使用尖硬物刮檫氯单晶膜。
④、电不使用时，用3mol KCL溶液保养，请勿长期浸泡在纯水中。
(2) 电极维护
离子浓度计使用的好坏，很大程度上取决于电的维护。应经常清洗电，确保其不受污染；每隔一段时间要标定电；在停水期间，应确保电浸泡在被测液中，否则会缩短其寿命；必须保持电缆连接头清洁，不能受潮或进水。确实是仪表出了问题，请不要自行修理，请与我们联系。
接线和操作
操作：参考HYND-50在线粘度计，把主参数设为氯离子
四、集中管理系统
集中管理传感器的控制系统
五、HYNMD-k控制器（安装防爆区）
1. 控制箱：500mm*400mm*200mm，该尺寸在制作中
2. 技术规格
① 可显示单位：cp、p、mPa.s、Pa.s、kg/m³、m／s、ppm、PH值等任意设定；
② 通讯协议：ModbusTCP协议。ModbusRTU协议；
③ 3.输出信号：4路4～20mA输出（包括：粘度、密度、氯离子、PH值）；
④ 支持温度补偿（变送器开放编程运算）；
⑤ 现场软件校准零位；
⑥ 工作电源：24VDC；
⑦ 工作温度：-10-65°C；
⑧ 防护等：IP67；
⑨ USB 转485 连接器与外接电脑连接 ，校准传感器；
⑩ 现场显示粘度、密度、PH值电导率；
⑪ 在线粘度、密度、氯离子、PH值和实验室对应的二次开发平台，可拟合公式预测实验室测试结果；
⑫ 多产品粘度参数和实验室测量建立对应的数学模型；
⑬ 长期保存历史数据
⑭ 带粘度、密度、氯离子、PH值修正功能：将高温实时粘度、密度、氯离子、PH值.换算成和实验室粘度、含沙量、PH值。
六、
操作手册及注意事项
设备装到主管道后，关闭截止阀20，仪器设备接口用相应的堵头密封后，进行流体运行，逐渐打开截止阀20，观察压力表25，正常流体运行下，压力表稳定在0.4Mpa，工作一段时间。压力超过2.0 Mpa.安全阀17会泄漏，安全阀17在排放，不是装置有泄漏，关闭截止阀20，打开截止阀11，压力排放为零，安装仪器设备（氯离子好后安装，氯离子耐压0.3Mpa，其他仪器耐压1.6 Mpa），安装完毕，关闭截止阀11，缓慢打开截止阀20，使压力表25指示0.3 Mpa.观察15有无流量通过，叶片旋转，工作正常。叶片不转动，并不全是工作不正常，也可能是流速慢。若长时间测量无变化，说明单项阀13没打开，可打开截止阀10向外排放，让流体从测量管流通。观察仪器参数变化。仪器出厂已经标定，现场安装后，查看零点有无漂移，若有，粘度计，电导率，氯离子需用华宇仪器提供软件2.2版本校准，ph和含沙量用显示屏校准，参考使用说明书。