关于气体超声波流量计FLOWSIC100系列的介绍 20141218-技术方案.pdf

1、 西克麦哈克 FLOWSIC100气体超声波流量计 技术 方案 制造商 :西克麦哈克（北京）仪器有限公司 日 期：二零一 四 年 技术 文件 2 目 录 1、 SICK|MAIHAK 气体超声波技术及产品介绍 3 1.1 FLOWSIC100 的工作原理 4 1.2 FLOWSIC100 技术特点 7 1.3 FLOWSIC100 技术数据列表 7 1.4 FLOWSIC100 基本配置清单（典型应用） 8 1.5 FLOWSIC100 在应用现场图片资料 9 1.6 气体流速分析原理比较 . 10 2、企业概况 . 11 2.1 企 业资格简表 . 11 2.2 制造商简介 13 附 件 1

2、5 附件一、国家环境保护部环境监测仪器质量监督检验中心（选段） . 15 附件二、中华人 民共和国计量器具型式批准证书 . 16 附件三、北京市计量院校准检验证书（选段） . 17 附件四、德国 TUV 认证 . 19 附件五、英联邦 MCERTS 认证 . 20 附件六、俄联邦 GOST 认证 . 21 附件七、北美地区（美加） CSA 认证 22 附件八、开孔示意图纸 . 23 技术 文件 3 1、 SICK|MAIHAK 气体超声波技术及产品介绍 上世纪 80 年代， SICK|MAIHAK 第一台 FLOWSIC 气体超声波流量计 问世 。 随着微电子技术的进步，同时结合了 SICK

3、集团在超声波 传感器 制造领域的最新 工艺 技术， SICK|MAIHAK 不断对 FLOWSIC 系列气体超声波流量产品推陈出新，以满足各个行业用户的多样化气体计量需求。目前 ， FLOWSIC系列细分为： 名称 应用场所 产品简图 FLOWSIC100 系列 应用于工艺过程 和末端排放的 气体流速 和流量的 精确计量 技术 文件 4 FLOWSIC150 系列 应用于发动机和汽车制造业 ，精确计算发动机排量 FLOWSIC200 系列 应用于隧道、涵洞等大空间场所的空气流速精确计量 FLOWSIC600 系列 应用于天然气等商品气体的贸易级别流量精确计量 其中， FLOWSIC 100 气

4、体 超声波流量计可以测量管道、烟道、废气以及烟筒中排出气体的流量；在纯净气及原料气体中均可应用；即可以用在闭路循环中，也可以用在敞开的气路中。 本文重点介绍 FLOWSIC 100 的相关产品信息。 1.1 FLOWSIC100 的工作原理 FLOWSIC 100 通过测量超声波脉冲的滞后时间来进行气体流速的测量；发射 /接收装置安装在烟道的两侧，并与气体流动的方向成一定的角度（见 右 图）。 技术 文件 5 发射 /接收装置包括 压电式超声波发生器和接收器。声波脉冲与气体流动的方向成夹角；超声波与气体流动方向逆流与顺流的传送时间由夹角和气体的流速 v 决定（公式 2.1 和 2.2）；超声波

5、传输时间的差值越大，则气体的流动速度越快；温度和压力的波动能够引起超声波传播速度的变化，但是在这一测量方法中，并不影响对气体流速的计算。 气体流速的计算： 测量路径 L 等于实际的测量距离；即，在流动的气体中实际通过的路程。已经知道了测量路径 L，声音速度 c，声波方向与气流方向的角度，则声波顺着气体流动方向的传播时间为： tv L（ C v cos ） (2.1) 声波逆着气体流动方向的传播时间为： tr L（ C v cos） (2.2) 因而可以得到： v (L 2 cos )（ 1 tv） (1 tr) (2.3) 分别测量传输时间，则气体的流速仅仅与实际测量距离和安装角度有关。 声音

6、速度 可以根据公式 2.1 和 2.2 计算声音的速度； C (L 2) (tv tr) tv tr （ 2.4） 根据公式 2.5 和 2.7，应用声音的速度可以判断出气体的温度和气体的分子量。 C Co 1（ 273 ） 1/2 （ 2.5） 技术 文件 6 v：气体流速 m/s； L：测量距离 m； ：安装角度 ； tv：顺着气流方向的传输时间； tr：逆着气流方向的传输时间； FLOWSIC 100 的工作原理 技术 文件 7 1.2 FLOWSIC100 技术特点 为了得到较高的耐久性使用不锈钢的坚固的传感器 ； 耐腐蚀的探头材料可以用于侵蚀性气体 ； 全管道直径的积分测量可得到具有

7、代表性的测量结果 ； 没有运动部件 最低的维护要求 ； 甚至在气体流速接近零时也有高的测量精度 ； 完全的自动零点和量程检查 ； 1.3 FLOWSIC100 技术数据 列表 类型 H M S PR H-AC M-AC PR-AC 测量变量 气体流速，工况和标态的体积流，气体温度 测量范围 40m/s，连续可调 指示精度 0.1m/s 内管直径 1.4 . 13 m 0.15 . 3.4 m 0.15 . 1.7 m 0.4 m 1.4 . 10 m 0.15 . 3.4 m 0.4 m 测点气体温度 40 . +260C 40 . +260C 40 . +150 C 40 . +260 C

8、40 . +450 C 40 . +450 C 40 . +350 C 周围环境温度 40 . +60C 满足标准 2001/80/EC, 2000/76/EC, 27th BImSchV, TA air, MCERT, GOST, U.SEPA, TI Air, EN15267-3 , CCAEPI 6 防护等级 IP65 7 电器安全认证 CE 模拟量输出信号 1 路输出，模拟输出 0/2/4 20mA，最大 750 当使用 I/O 模块时可选装模拟量输出。 4 个继电器输出， 48V， 1A（无电位），用于状态信号：工作 /故障，暖机，维修，检查循环 模拟量输入信号 2 路输入， 0 .

9、 5/10 V or 0 . 20 mA, 当使用 I/O 模块时可选装模拟量输入。 数字量输出信号 5 路输出 ， 30 V DC/2 A, 120 V AC/1 A;可选 当使用 I/O 模块时可选装数字量输出。 数字量输入信号 4 路输入， 当使用 I/O 模块时可选装数字量输入。 接口 USB RS232 RS485 以太网 通讯协议 TCP/IP 经由 Ethernet Profibus 经由 RS485 技术 文件 8 系统构成 发射 /接收单元 FLSE100， MCU 控制单元，接线盒，法兰，连接电缆等 1.4 FLOWSIC100 基本配置清单 （ 典型 应用 ） 设备 配置

10、 序号 设备名称 型号 数量 生产厂家 备注 1 气体超声波流量计（包含以下组件） FLOWSIC100 H 1 套 SICK MAIHAK 被 测 烟 道内跨度1.413米。 1.1 超声波信号发射 /接收单元 FLSE100 H 2 个 SICK MAIHAK 1.2 显示控制单元 MCU 1 台 1.3 探头信号缆接线盒 Connection box 1 个 1.4 配对法兰 / 1 套 1.5 专用信号缆 cable 1 套 1.6 室外安装防护罩 Weather proof cover 1 套 备品备件清单（一年所需备品备件） 序号 名称 规格型号 推荐数量 预期使用寿命 是 /非

11、事故备品 1 无 专用工具清单 序号 名称 型号 数量 用途 1 FLOWSIC100 调校软件 SOPAS ET software 1 份 仪表调校及参量 设定 技术 文件 9 1.5 FLOWSIC100 在应用 现场图片资料 矩形 截面 烟道的安装现场 烟囱的安装现场 1.6 气体流速分析原理比较 序号 名称 /监测项目 工作原理 运行形式 使用性 /适用性分析（适用于什么工况？） 优点 缺点 烟气流速检测仪表 1 烟 气 流速 插入式超声波（时 差式） 现场直插式 采用超声波时差法，测量的是烟道横截面 的平均流速，是目前应用在大内径工况条件下最为准确的气体流速计量方法。且应用范围非常广

12、阔。 该原理是一种线测量， 系统精度、使用寿命、应用范围都具备明显优势，特别是在恶劣的工况条件下尤为适用。 仪器测量的是管道截面的平均流速值，是目前公认的最能准确反应 实际 流速 流态 的检测方式 。 初投资较高。 热式气体质量流量 现场直插式 利用热扩散原理，可应用在较为苛刻的工况条件下，可以对截面中一点的气体质量流速进行准确测量。 安装简单、可耐高温，在一般的工况条件下使用，性价比较高。 单点流速检测，对实际流态的代表性不强。 由于该原理测量的是质量流量， 所以只适用于单一介质的流速检测 ，无法胜任多组份混合介质（提别是组份含量和组成有变化的情况）流速检测。 热式质量原理无法在雾状烟气中使

13、用，应为水雾的热扩散与单一介质气体完全不同。 皮托管式（差压式） 现场直插式 利用差压原理测量截面中一点的气体流速，其测量误差与被测气体流速大小和粉尘浓度有直接关系。 结构简单，价格便宜。 单点流速检测，对实际流态的代表性不强。 对于流速 低于 5m/s、粉尘含量 及湿度 大的工况 无法使用 ； 2、企业概况 2.1 企业资格简表 企业名称 西克麦哈克（北京）仪器有限公司 企业性质 有限责任公司（中德合资） 地 址 北京市海淀区北清路 160 号 75 幢西侧 法人代表 莱茵哈德 鲍泽 邮 编 100095 电 话 010 62406092 传 真 010 62406090 总销售额 人民币

14、3.6 亿元 电 报 / 高级技经人员 26 研究设计人员 20 工人人数 48 中级技经人员 41 公司简介 全球领先的分析仪器系统和传感器制造商，公司前身成立于 1884 年，拥有 120 年在线分析产品研制历史，是 现场直接分析 技术和激光粉尘测量技术的的发明者。始于二十世纪九十年代中期的一系列收购和并购行动，使公司产品不断丰富，形成 工业传感器、工业安全系统、环保和过程控制分析仪表、自动识别系统， TOF 系统等五个部门。 目前集团公司雇员约 4600 人，在全球设立了 40 余个分支机构， 2008 年销售额达 10 亿欧元。2003 年在北京投资成立了西克麦哈克北京仪器有限公司。

15、技术实力 和服务能力 先进成熟的模块式多组份分析技术，稳定可靠的加工制造和系统集成能力，确保了其在线分析产品的优良品质。； 技术实力：西克麦哈克汇聚了一批国内顶尖的在线分析 人才，其中， 王复兴总工程师是国内红外线气体分析器等在线分析仪器方面的权威，负责公司的技术支持。（享受国家津贴的教授级高工，毛主席纪念堂水晶棺技术小组成员） 方培基总工程师是早稻田大学的化学博士后，色谱专家，是系统工程设计的带头人。 周长征总工程师是色谱博士，负责重大项目的技术服务。 系统工程部是有 3 名博士， 12 名硕士以及有经验的老工程师为核心技术 文件 12 的设计队伍。技术服务部所有工程师均有在德国学习产品使用

16、和维修的经历。以他们为骨干的技术服务工程师承担着 SICKMAIHAK 亚洲区的技术服务工作。 服务能力：建立了 50 多人的专业技术支持和现场服务团队，承诺并严格贯彻“对客户 8 小时复命制”，确保了 SICK 产品在各种应用现场的优异表现。 产能及业绩简述 气体 在线系统年生产能力 500 套以上，其它各类气体分析系统 600 套以上。所生产设备均获得了 IS9001、 MC、 CPA、 CMC 等认证证书 。 技术 文件 13 2.2 制造商简介 SICK AG 公司是全球领先的传感器分析仪器系统制造商，是工业自动化领域的技术和市场领导者之一。 SICK AG 公司于 1946 年在德国

17、成立，是 In-Situ 技术的发明者。始于二十世纪九十年代中期的一系列收购和并购行动，使公司产品不断丰富，形成 工业传感器、工业安全系统、环保和过程控制分析仪表、自动识别系统， TOF 系统等五个部门。 目前集团公司雇员约 5000 人，业务遍及 30 多个国家，年销售额达 10 亿欧元。 SICK AG 公司产 品的应用涵盖工厂、物流、过程自动化领域 。 技术 文件 14 SICK AG 使命陈述可以用三个词概括：独立 创新 领先 SICK AG 对德国 PERKIN ELEMER 和 MAIHAK 公司的收购，不仅完善了 环保和过程控制分析仪表部门的产品结构，在全球同行中率先同时拥有 I

18、n-Situ 和 Extractive技术，并且 以全新形象 SICK MAIHAK 面向世界。 SICK MAIHAK 在欧洲市场拥有近三分之一的市场分额 。同时， SICK MAIHAK也 是 安塞乐 -米塔尔、新日铁、 JFE、巴斯夫、道达尔、埃克森美孚、埃索等世界知名钢铁、化工及能源巨头的在线分析产品固定提供商。 SICK MAIHAK 的目标是提供“一站式分析测量解决方案”。即对于气体分析，粉尘测量，流速测量，物位测量以及广泛的其它领域任务能够提供全部解决方案。公司所拥有的专家和在工业领域多年的经验使我们在现代过程自动化监控领域扮演关键角色。涉及 环保、冶金、石化、电力、交通、水泥建材、生物制药等诸多领域。 附 件 附件一、 国家环境保护部环境监测仪器质量监督检验中心 （选段） 技术文件 16 附件二 、 中华人民共和国计量器具型式批准证书 技术文件 17 附件三、 北京市计量院校准检验证书 （选段） 技术文件 18 技术文件 19 附件四、 德国 TUV 认证 技术文件 20 附件五、英联邦 MCERTS 认证 技术文件 21 附件六、俄联邦 GOST 认证 技术文件 22 附件七、北美地区（美加） CSA 认证 技术文件 23 附件 八 、 开孔示意 图纸 技术文件 24