流量測量原理基于科里奧利效應。FCS300 的測量管由機電激勵器回路激勵，受激后，測量管以其共振頻率地振動。
激勵器的上游和下游對稱地分布有兩個拾波器。過程流體流經(jīng)傳感器時，科里奧利效應作用在振動著的測量管上，并導致出現(xiàn)可以以拾波器 1 和 2 之間的相移進行測量的偏差。該相移與質(zhì)量流速成正比。
系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)激勵器的振幅，確保 2 個拾波器的穩(wěn)定輸出。
該系統(tǒng)可以高精度地測量傳感器的測量管上的溫度，在測量屬性中，還提供有對溫度變化的補償功能。
對傳感器的信號進行分析，即可獲得傳感器前端的流量、密度和流體溫度。對這些數(shù)字量信號的控制符合高安全完整性等級（SIL）；這些數(shù)字量信號通過標準電纜發(fā)送至變送器。FCT030 進一步計算總質(zhì)量和總體積、百分比值，完成混料控制和其它許多功能。
前端模塊有一個過程噪聲濾波器，可用于在安裝和應用條件不理想的情況下改善儀表的性能。通常，可以在很大程度上過濾掉泵脈動、機械振動、振蕩閥等過程條件帶來的影響。
集成
SITRANS FCS300 質(zhì)量流量傳感器符合防護等級 IP67/NEMA 4X 的要求，既適合在室內(nèi)，也適合在室外安裝使用。另外，也可以訂購符合區(qū)域 1 危險認證 (ATEX、IECEx、cCSAus、EAC Ex、NEPSI) 的傳感器。
該流量計為雙向型流量計，可以安裝在任意方向上。傳感器在大量位置均具備自排放功能，安裝方式為立式安裝。
必須確保測量管始終充滿均質(zhì)流體，否則，可能出現(xiàn)測量誤差。適用流體：清潔液、濃漿體、稀漿體或氣體。建議不要使用冷凝蒸汽、充分液體或泥漿。
對于接觸到過程介質(zhì)的材料，必須針對傳感器的長使用壽命對其進行耐腐蝕性評估。
液體流過傳感器時，會出現(xiàn)壓力下降，這是液體和流速的特性所產(chǎn)生的一種作用。西門子網(wǎng)站
上提供有一種壓力損失和精確度計算器。
流向通過傳感器上的箭頭指示。在箭頭方向上的流量的測量值將為正值。在變送器上可以調(diào)整流向，以對反向安裝進行補償。
安裝方向
流向朝上時，安裝方向是立式安裝。這可以保證懸浮的固態(tài)物質(zhì)或氣泡能夠排出傳感器。傳感器下方有一個排泄閥，可以排空管道和傳感器。
支承
為了支承流量計的重量，確保存在外部影響（例如，設備振動）時的測量可靠性，應將傳感器安裝在支承穩(wěn)固的管道上。
支承裝置或吊鉤應采用對稱安裝方式，使兩個過程連接的附近區(qū)域沒有應力。
關(guān)斷設備
為了對系統(tǒng)進行零點調(diào)整，管路中必須有安全關(guān)斷設備。
可能的話，傳感器的上下游都應安裝關(guān)斷設備。
系統(tǒng)設計
- 該傳感器設計采用兩個過程連接；安裝在剛質(zhì)架中的進出歧管和兩個平行管均分過程介質(zhì)流量。
- 測量管被彎曲成 CompactCurve 型，具備靈敏度高、壓力損失小等特點。由于選用了 CompactCurve 型形狀，可以以信噪比測量最小的流量。
- 仔細安裝管道，使計量儀處的振動降低至最小程度，可以保證安全的測量環(huán)境。
組態(tài)
- 該質(zhì)量流量計不需要任何流量限制措施或者直型進口管段。但是，應通過仔細調(diào)整，確保上游的任何閥、閘或觀察孔都不會抽空，且流體不會導致它們產(chǎn)生振動。
- 流量計總是優(yōu)先安裝在可能產(chǎn)生水流沖擊、氣穴或振動的各種控制閽或其它管路組件的上游。
- 液體中的氣泡可能導致測量結(jié)果不準確，尤其測量密度時。因此，不得將流量計安裝在液體管路系統(tǒng)的壓力處或者可能的蒸汽聚集區(qū)。請將計量儀安裝在高壓力管段，高壓力可以維持系統(tǒng)壓力并且可以擠壓掉任何氣泡。
- 應避免流量傳感器下游出現(xiàn)較長的管路，以防流體流動期間，流量計測量管被排空。建議利用背壓設備或量孔保證流量傳感器內(nèi)不會出現(xiàn)流量分流，且存在流量期間測量區(qū)始終保持為正壓力。
- 流量計不應接觸任何其它物體。避免在流量計外殼上安裝任何裝置（保壓組件除外，如果需要的話）。
- 連接管的尺寸大小傳感器的尺寸時，可以使用合適的標準縮管。用戶可以選擇訂購超大規(guī)格和超小規(guī)格的連接件 - 參見下面的規(guī)格表。
- 流量傳感器可以通過支承安裝在過程連接和總歧管之間的連接處，但不應采用流量傳感器來支承鄰近的管路。請確保兩側(cè)的管路都有支承，以使連接應力為零。
- 對于存在強烈振動的管路，應采用彈性管路元件對其進行阻尼。阻尼設備應安裝在流量計支承段以外的位置。應避免將柔軟的元件直接連接到傳感器。
- 請確保任何一種溶解氣體（大量液體中都存在溶解氣）都不會排出。出口處的背壓應該比過程液體的蒸汽壓至少大 0.2 bar (3 psi)。
- 請確保工作期間不會出現(xiàn)低于蒸汽壓力的情形，尤其是對于汽化潛熱低的流體。
- 禁止將傳感器安裝在強電磁區(qū)附近，例如，電機、變頻器、變壓器附近等等。
- 在同一個安裝底座上安裝多個流量計時，傳感器的安裝應相互遠離，以免產(chǎn)生相互干擾和其它振動影響。
- 需要在互聯(lián)管路中使用流量計時，以去除管路的耦合效應，防止出現(xiàn)相互干擾。
遠程系統(tǒng)電纜連接
本系統(tǒng)的設計允許采用四芯全屏蔽型標準儀表電纜或者帶 2 個屏蔽絞線對的標準儀表電纜。電纜套件可與流量計一起訂貨。訂購電纜時，可以設定不同長度，并在現(xiàn)場進行端接處理。
注意，傳感器的電纜長度取決于所選擇的產(chǎn)品，當前為 75 米。電纜特性可能影響數(shù)據(jù)的傳輸速度和過程變量的更新速度。為了達到效果，請選擇具備以下電氣特性的電纜：
| 特性 | 單位 | 值 |
|---|---|---|
| 電阻 | [Ω/km] | 59 |
| 特性阻抗 | [Ω] | 100 @ 1 MHz |
| 絕緣電阻 | [MΩ/km] | 200 |
| 電壓 | [V] | 300 |
本流量計系統(tǒng)的工作電壓為 15 V DC；在該電壓下，本系統(tǒng)獲得了本安認證。整個系統(tǒng)在生產(chǎn)期間進行了 1500 V 絕緣測試。
可以與流量計一起訂購的電纜布線解決方案有：
1. 高性能插入式電纜，采用 M12 連接器連接至已經(jīng)制備好的插座
2. 電纜接頭，適用于公制或 NPT 螺紋端子外殼
3. 長度預定、可以穿過軟導管或硬導管（不提供）的普通電纜，適用于公制或 NPT 螺紋端子外殼
、二和三項中的電纜可供貨用于普通應用的灰色電纜和用于易爆炸型應用的淺藍色電纜（淺藍色用來標識本安型回路）。
絕熱和發(fā)熱
對于需要對管路進行絕熱處理以保證人身安全或維持過程溫度的應用，可能需要對 SITRANS FCS300 流量傳感器進行絕熱處理。絕熱方式和材料不預先指定，需根據(jù)應用現(xiàn)場或工廠實際情況來確定。
絕熱材料不應堆積在傳感器底座附近，而應呈 45° 錐形，以便傳感器底座可以輻射掉過量的熱量，保證前端外殼內(nèi)部處于合適的工作溫度。
校準
為了保證流量測量精度，流量計必須在使用前進行校準。每個傳感器的校準證均保存在 SensorFlash SD 卡中。
西門子流量計校準過程已通過 ISO9001 認證，以確保根據(jù)質(zhì)量標準對整個校準程序進行控制。
由 Flow Laboratory 在執(zhí)行校準期間使用的所有主要測量儀表都已直接根據(jù)國際單位制 (SI) 測量單位，利用國際標準的可追溯性進行了校準。因此，校準證書可確保檢測結(jié)果在范圍內(nèi)都得到認可，包括美國（NIST 可追溯性）。
技術(shù)規(guī)范
| 流量傳感器 FCS300 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 參數(shù) | 單位 | 值 | |||||
| 過程壓力范圍 | [barg (psi)] | 容許運行壓力由相應的過程連接和介質(zhì)溫度決定 | |||||
| 316L:0 ... 100 (0 ... 1450) | |||||||
| 鎳合金 C4 (2.4610)3)：0 ... 100 (0 ... 1450) | |||||||
| 過程溫度范圍 | [oC (oF)] | 容許過程溫度由相應的過程連接決定 | |||||
| -50 ... +205 (-58 ... +400) | |||||||
| 環(huán)境溫度范圍 | [oC (oF)] | -40 ... +70 (-40 ... +158) | |||||
| 運輸溫度范圍 | [oC (oF)] | -40 … +70 (-40 … +158) | |||||
| 密度范圍 | [kg/m3 (lb/ft3)] | 1 … 5000 (0.062 … 312.2) | |||||
| 過程介質(zhì) | 液體組 | 1（適用于危險液體） | |||||
| 形狀 | 稀漿體、液體和非冷凝氣體 | ||||||
| 過程值的數(shù)量 | |||||||
|
| ||||||
|
| ||||||
| 性能規(guī)范 | 傳感器 | ||||||
| 參數(shù) | 單位 | DN 15 | DN 25 | DN 50 | DN 80 | DN 100 | DN 150 |
| 零點誤差 | 0.6 (0.0235) | 2.16 (0.0792) | 7.2 (0.264) | 20 (0.735) | 41.6 (1.628) | 68.8 (2.528) | |
| Qmin（1 % 誤差） | [kg/h (lb/min)] | 70 (2.57) | 240 (8.92) | 800 (29.4) | 2000 (73.5) | 4000 (146.9) | 6900 (253.5) |
| Qnom（1 bar 壓力） | [kg/h (lb/min)] | 4500 (163.3) | 20500 (753.2) | 49000 (1800) | 122000 (4483) | 273000 (10031) | 459200 (16873) |
| Qmax2) | [kg/h (lb/min)] | 8000 (293.9.2) | 35000 (1286) | 90000 (3307) | 250000 (9186) | 520000 (19107) | 860000 (31600) |
| 質(zhì)量流的線性度誤差 | |||||||
| [%] 標準 | ± 0.1 | ± 0.1 | ± 0.1 | ± 0.1 | ± 0.1 | ± 0.1 |
| [%] 平均值 | ± 0.2 | ± 0.2 | ± 0.2 | ± 0.2 | ± 0.2 | ± 0.2 | |
| [%] | ± 0.40 | ± 0.40 | ± 0.40 | ± 0.40 | ± 0.40 | ± 0.40 |
| 質(zhì)量流的重復精度 | [%] | ± 0.05 | ± 0.05 | ± 0.05 | ± 0.05 | ± 0.05 | ± 0.05 |
| 密度精度，0.2% 標準校準 | [kg/m3 (lb/ft3)] | ± 10 (± 0.62) | ± 10 (± 0.62) | ± 10 (± 0.62) | ± 10 (± 0.62) | ± 10 (± 0.62) | ± 10 (± 0.62) |
| 密度精度，0.1% 擴展校準 | [kg/m3 (lb/ft3)] | ± 2 (± 0.124) | ± 2 (± 0.124) | ± 2 (± 0.124) | ± 2 (± 0.124) | ± 2 (± 0.124) | ± 2 (± 0.124) |
| 溫度誤差 | [°K] | ± 0.5 | ± 0.5 | ± 0.5 | ± 0.5 | ± 0.5 | ± 0.5 |
1) 參考條件：ISO 9104 和 DIN/EN 29104。氣體質(zhì)量流量測量的誤差預期會增加（對于氣體測量，誤差通常為 0.40 %）。
2) 對于氣體應用，按 Mach-Number = 0.3 計算流量。
3) Hastelloy C 為漢斯合金國際公司的注冊商標。C4 鎳合金相當于 Hastelloy C4。
壓力/溫度曲線
在兩種主要的例外情況下，流量傳感器的壓力等級與過程介質(zhì)溫度無關(guān)。EN1092-1 和 ASME B16.5 中法蘭接口的設計規(guī)則規(guī)定了溫度升高情況下的壓力降額。下面的圖表顯示了 FCS300 產(chǎn)品方案范圍內(nèi)過程介質(zhì)溫度對法蘭壓力等級的影響。
EN1092-1 法蘭傳感器，材質(zhì) AISI 316L
不銹鋼 ASME 法蘭 1.4571/1.4404 (AISI 316Ti/316L)， DN200 (8")
鎳合金 DIN 法蘭 C4 (2.4610)，或者鎳合金 C22 (2.4602)， DN200 (8")
鎳合金 ASME 法蘭 C4 (2.4610)，或者鎳合金 C22 (2.4602)， DN200 (8")
衛(wèi)生連接
| 設計 | 標稱直徑 | PSmax | TSmax | TSmin | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| [bar] | [psi] | [°C] | [°F] | [°C] | [°F] | ||
| 管道配件，DIN 11851 | DN 15 ... 40 (? ... 1?”) | 40 | 580 | 140 | 284 | -40 | -40 |
| DN 50 ... 100 (2 ... 4”) | 25 | 363 | 140 | 284 | -40 | -40 | |
| 管道配件，SMS 1145 | DN 25 ... 80 (1 ... 3”) | 6 | 87 | 140 | 284 | -40 | -40 |
| 夾，DIN 32676 | DN 15 ... 50 (? ... 2”) | 16 | 232 | 120 | 248 | -40 | -40 |
| DN 65 ... 100 (2? ... 4”) | 10 | 145 | 120 | 248 | -40 | -40 | |
傳感器變型
SITRANS FCS300 傳感器可以使用豐富的各種過程連接。下表給出了型號、傳感器規(guī)格和連接尺寸的可用組合。
標準型
| 傳感器 | 連接 | EN 1092-1 B1, PN 16 | EN 1092-1 B1, PN 40 | EN 1092-1 B2, PN 63 | EN 1092-1 B2, PN 100 | EN 1092-1 D, PN 40 | ANSI B16.5-2009，等級 150 | ANSI B16.5-2009, class 300 | ANSI B16.5-2009, class 600 | ANSI B16.5-2009, 等級 900 | ANSI B16.5-2009, class 1500 | ISO 228-1 G 母管螺紋 | ASME B1.20.1 NPT 內(nèi)管螺紋 | DIN 11851 衛(wèi)生型螺紋 | DIN 32676 (ISO) 夾，A 系列 | SMS 1145 衛(wèi)生型螺紋 | JIS B2220:2004/10K | JIS B2220:2004/20K | EN 1092-1、PN 16、NAMUR 長度 | EN 1092-1、PN 40、NAMUR 長度 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 標準：7ME463.-... | ||||||||||||||||||||
| DN 15 (?") | DN 10 (3/8") | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |||||||||||||
| DN 15 (?") | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ●1) | ●1) | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ||||
| DN 20 (?") | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ||||||||||||||
| DN 25 (1") | DN 20 (?") | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |||||||||||||
| DN 25 (1") | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ●1) | ●1) | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |||||
| DN 40 (1?") | ● | ● | ● |
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