化工儀表及自動(dòng)化(免費(fèi))

1、化工儀表及自動(dòng)化緒論內(nèi)容提要化工自動(dòng)化的意義及目的化工自動(dòng)化的發(fā)展概況化工儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)的分類 化工自動(dòng)化的意義及目的加快生產(chǎn)速度、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件。能夠保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大，達(dá)到延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用率、 保障人身安全的目的。生產(chǎn)過程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，能根本改變勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)水平，以適應(yīng)當(dāng)代 信息技術(shù)革命和信息產(chǎn)業(yè)革命的需要。化工自動(dòng)化的發(fā)展情況20世紀(jì) 40年代以前? 絕大多數(shù)化工生產(chǎn)處于手工操作狀況，操作工人根據(jù)反映主要參數(shù)的儀表指示 情況，用人工來改變操作條件，生產(chǎn)過程單憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。低效率，花費(fèi)龐大。20世紀(jì)

2、50年代到 60年代? 人們對(duì)化工生產(chǎn)各種單元操作進(jìn)行了大量的開發(fā)工作，使得化工生產(chǎn)過程朝著 大規(guī)模、高效率、連續(xù)生產(chǎn)、綜合利用方向迅速發(fā)展。20世紀(jì) 70年代以來，化工自動(dòng)化技術(shù)水平得到了很大的提高20世紀(jì) 70年代，計(jì)算機(jī)開始用于控制生產(chǎn)過程， 出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)20世紀(jì) 80年代末至 90年代，現(xiàn)場(chǎng)總線和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展化工儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)的分類按功能不同 ，分四類：檢測(cè)儀表 （包括各種參數(shù)的測(cè)量和變送 ）顯示儀表 （包括模擬量顯示和數(shù)字量顯示 ）控制儀表 （包括氣動(dòng)、電動(dòng)控制儀表及數(shù)字式控制器 ） 執(zhí)行器 （包括氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)等執(zhí)行器 ）1. 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)利用各種儀

3、表對(duì)生產(chǎn)過程中主要工藝參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、 指示或記錄的部分作用：對(duì)過程信息的獲取與記錄作用圖0-2敏感元件 對(duì)被測(cè)變量作出響應(yīng) ,把它轉(zhuǎn)換為適合測(cè)量的物理量傳感器 對(duì)檢測(cè)元件輸出的物理量信號(hào)作進(jìn)一步信號(hào)轉(zhuǎn)換顯示儀表 將檢測(cè)結(jié)果以指針位移、數(shù)字、圖像等形式 , 準(zhǔn)確地指示、記錄或儲(chǔ)存。2. 自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng) 對(duì)某些關(guān)鍵性參數(shù)設(shè)有自動(dòng)信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)裝置，是生產(chǎn)過程中的一種安全裝置。自動(dòng)信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)電路按主要構(gòu)成元件不同分類： 有觸點(diǎn)式、無觸點(diǎn)式兩類3. 自動(dòng)操縱及自動(dòng)開停車系統(tǒng) 自動(dòng)操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動(dòng)地對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周期性操作。自動(dòng)開停車系統(tǒng)可以按照預(yù)先規(guī)定好的步驟 , 將生產(chǎn)

4、過程自動(dòng)地投入運(yùn)行或自動(dòng)停車。4. 自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制 , 使它們?cè)谑艿酵饨绺蓴_的影響而偏離正常狀態(tài) 時(shí), 能自動(dòng)地調(diào)回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)。本學(xué)科的作用通過本門課程的學(xué)習(xí) ,應(yīng)能了解主要工藝參數(shù) （ 溫度、壓力、流量及物位 ）的檢測(cè)方法及 其儀表的工作原理及特點(diǎn) ;能根據(jù)工藝要求 , 正確地選用和使用常見的檢測(cè)儀表及控制儀表 ; 能了解化工自動(dòng)化的初步知識(shí) , 理解基本控制規(guī)律 ,懂得控制器參數(shù)是如何影響控制質(zhì)量 的;能根據(jù)工藝的需要 , 和自控設(shè)計(jì)人員共同討論和提出合理的自動(dòng)控制方案 ; 能為自控設(shè)計(jì)提供正確的工藝條件和數(shù)據(jù) ;能在生產(chǎn)開停車過程中 , 初步掌握自

5、動(dòng)控制系統(tǒng)的投運(yùn)及控制器的參數(shù)整定 ;能了解檢測(cè)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。第一章 檢測(cè)儀表基本知識(shí)內(nèi)容提要：測(cè)量過程與測(cè)量誤差測(cè)量儀表的品質(zhì)指標(biāo) 測(cè)量系統(tǒng)中的常見信號(hào)類型 檢測(cè)系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞形式檢測(cè)儀表與測(cè)量方法的分類 化工檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)一、測(cè)量過程與測(cè)量誤差測(cè)量 是用實(shí)驗(yàn)的方法 ,求出某個(gè)量的大小測(cè)一段導(dǎo)線的長度qV直接測(cè)量間接測(cè)量測(cè)量實(shí)質(zhì)：是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過程。測(cè)量誤差：由儀表讀得的被測(cè)值 （測(cè)量值 ）與被測(cè)參數(shù)的真實(shí)值之間的差距測(cè)量誤差按其產(chǎn)生原因的不同 ,可以分為三類：絕對(duì)誤差：系統(tǒng)誤差疏忽誤差偶然誤差xIxtxI ：儀表指示值 xt：被測(cè)量的真

6、值由于真值無法得到x x0x：被校表的讀數(shù)值， x0 ：標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值相對(duì)誤差：x0x x0 或 x0xIxtxt二、檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)1. 測(cè)量儀表的準(zhǔn)確度（精確度）絕對(duì)誤差和儀表的標(biāo)尺范圍說明：儀表的測(cè)量誤差可以用絕對(duì)誤差來表示。但是，儀表的絕對(duì)誤差在測(cè)量范圍內(nèi)的各 點(diǎn)不相同。因此，常說的 “絕對(duì)誤差 ”指的是絕對(duì)誤差中的最大值 max。三、檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)相對(duì)百分誤差max標(biāo)尺上限值 標(biāo)尺下限值100%允許誤差100%儀表允許的最大絕對(duì)誤 差值 標(biāo)尺上限值 標(biāo)尺下限值小結(jié)：儀表的 允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的 允越小，表示儀表的精 確度越高。將儀表的允許相對(duì)百分誤差去掉 “

7、”號(hào)及 “”號(hào)，便可以用來確定儀表的精確度 等級(jí)。目前常用的精確度等級(jí)有 0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5， 1.0，1.5，2.5，4.0 等。舉例：例 1-1 某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為 200700，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差 為4，試確定該儀表的相對(duì)百分誤差與準(zhǔn)確度等級(jí)。解： 該儀表的相對(duì)百分誤差為4700 200100%0.8%如果將該儀表的去掉 “”號(hào)與“”號(hào)，其數(shù)值為 0.8。由于國家規(guī)定的精度等級(jí)中沒有 0.8 級(jí)儀表，同時(shí)，該儀表的誤差超過了 0.5 級(jí)儀表所允許的最大誤差，所以，這臺(tái)測(cè)溫儀表 的精度等級(jí)為 1.0 級(jí)。0.5儀表的準(zhǔn)確度等級(jí) 是

8、衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。準(zhǔn)確度等級(jí)數(shù)值越小，就表征 該儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)越高，儀表的準(zhǔn)確度越高。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用的測(cè)量儀表，其準(zhǔn)確度大多在級(jí)以下。儀表的精度等級(jí)一般可用不同的符號(hào)形式標(biāo)志在儀表面板上舉例注意：在工業(yè)上應(yīng)用時(shí) ,對(duì)檢測(cè)儀表準(zhǔn)確度的要求 ,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)操作的實(shí)際情況和該參數(shù)對(duì) 整個(gè)工藝過程的影響程度所提供的誤差允許范圍來確定,這樣才能保證生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和合理性。2. 檢測(cè)儀表的恒定度 變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對(duì)被測(cè)量在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行正 反行程（即被測(cè)參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到小）測(cè)量時(shí)，被測(cè)量值正行和反行所得到的 兩條特性曲線之間的差值。變差最大絕對(duì)差值標(biāo)尺

9、上限值 標(biāo)尺下限值100%圖1-1 測(cè)量儀表的變差儀表的變差不能超出儀表的允許誤差，否則應(yīng)及時(shí)檢修。3. 靈敏度與靈敏限儀表的靈敏度 是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個(gè)位移的被測(cè)參數(shù)變化量的比 值。即 Sx式中，S為儀表的靈敏度； 為指針的線位移或角位移； x 為引起 所需的被測(cè)參數(shù)變 化量。儀表的靈敏限 是指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測(cè)參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限 的數(shù)值應(yīng)不大于儀表允許絕對(duì)誤差的一半。注意：上述指標(biāo)僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，往往用分辨率表示儀表的 反應(yīng)時(shí) 間有不 同的表 示方法4. 反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間 就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。反

10、應(yīng)時(shí)間長，說明 儀表需要較長時(shí)間才能給出準(zhǔn)確的指示值， 那就不宜用來測(cè)量變化頻繁的參數(shù)。儀表反應(yīng)時(shí)間的長短，實(shí)際上反映了儀表動(dòng)態(tài)特性的好壞。當(dāng)輸入信號(hào)突然變化一個(gè)數(shù)值后，輸出信號(hào)將由 原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。儀表的輸出信號(hào)由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2（ 95）所用的時(shí)間，可用來表示反應(yīng)時(shí)間。5. 線性度 線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。 通?？偸窍Ｍ麥y(cè)量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。100%max儀表量程式中，f 為線性度（又稱非線性誤差）；fmax 為校準(zhǔn)曲線對(duì)于理論直線的最大偏差 （以 儀表示值的單位計(jì)算） 。6. 重復(fù)性maxZ 儀表量

11、程100%重復(fù)性 表示檢測(cè)儀表在被測(cè)參數(shù)按同一方向作全量程連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得標(biāo)定特性曲線 不一致的程度。若標(biāo)定的特性曲線一致 ,重復(fù)性就好 ,重復(fù)性誤差就小。圖 1-3 重復(fù)性示意圖三、檢測(cè)系統(tǒng)中的常見信號(hào)類型作用于檢測(cè)裝置輸入端的被測(cè)信號(hào)， 通常要轉(zhuǎn)換成以下幾種便于傳輸和顯示的信號(hào)類型：1. 位移信號(hào)2. 壓力信號(hào)3. 電氣信號(hào)4. 光信號(hào)四、檢測(cè)系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞形式1. 模擬信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)變化的 , 即在任何瞬時(shí)都可以確定其數(shù)值的信號(hào)。2. 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號(hào) ,通常用二進(jìn)制數(shù) “0”和“1”組合的代碼序列 來表示。3. 開關(guān)信號(hào)用兩種狀態(tài)或用兩個(gè)數(shù)值范圍

12、表示的不連續(xù)信號(hào)。五、檢測(cè)儀表與測(cè)量方法的分類1. 檢測(cè)儀表的分類 依據(jù)所測(cè)參數(shù)的不同 ,可分成壓力 （包括差壓、負(fù)壓 ）檢測(cè)儀表、流量檢測(cè)儀表、物位 （液 位）檢測(cè)儀表、溫度檢測(cè)儀表、物質(zhì)成分分析儀表及物性檢測(cè)儀表等。 按表達(dá)示數(shù)的方式不同 ,可分成指示型、記錄型、訊號(hào)型、遠(yuǎn)傳指示型、累積型等。 按精度等級(jí)及使用場(chǎng)合的不同 ,可分為實(shí)用儀表、范型儀表和標(biāo)準(zhǔn)儀表 ,分別使用在現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)定室。2. 測(cè)量方法的分類按照測(cè)量結(jié)果的獲得過程 直接測(cè)量間接測(cè)量（1）直接測(cè)量 利用經(jīng)過標(biāo)定的儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，直接從顯示結(jié)果獲得被測(cè)參數(shù)的具體數(shù)值的 測(cè)量方法。根據(jù)被測(cè)參數(shù)獲得方式的不同 ，直接測(cè)

13、量又有偏差法與平衡法（零位法）之分。除此之外 ,還有一種將平衡法與偏差 法結(jié)合起來的 微差法（2）間接測(cè)量當(dāng)被測(cè)量不宜直接測(cè)量時(shí) ,可以通過測(cè)量與被測(cè)量有關(guān)的幾個(gè)相關(guān)量后 ,再經(jīng)過計(jì)算來確 定被測(cè)量的大小。六、化工檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)1. 檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)代化2. 檢測(cè)儀表的集成化、數(shù)字化、智能化3. 軟測(cè)量技術(shù)和虛擬儀器七、例題分析1. 某臺(tái)具有線性關(guān)系的溫度變送器,其測(cè)溫范圍為 0 200,變送器的輸出為 420mA。對(duì)這臺(tái)溫度變送器進(jìn)行校驗(yàn) ,得到下列數(shù)據(jù) :輸入信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)溫度 /050100150200輸出信號(hào)正行程讀數(shù) x 正4812.0116.0120/mA正行程讀數(shù) x 反4.028.101

14、2.1016.0920.01試根據(jù)以上校驗(yàn)數(shù)據(jù)確定該儀表的變差、準(zhǔn)確度等級(jí)與線性度。解:該題的解題步驟如下。（1）根據(jù)儀表的輸出范圍確定在各溫度測(cè)試點(diǎn)的輸出標(biāo)準(zhǔn)值 x 標(biāo)。任一溫度值的標(biāo)準(zhǔn)輸出信 號(hào)（mA）為I 溫度值（輸出上限值 輸出下限值） 4I 輸入上限值 輸入下限值 4例如,當(dāng)溫度為 50時(shí) ,對(duì)應(yīng)的輸出應(yīng)為I 50(20 4) 4 8(mA)200 0其余類推。(2) 算出各測(cè)試點(diǎn)正、反行程時(shí)的絕對(duì)誤差正與反,并算出正、反行程之差變 ,分別填入下表內(nèi) (計(jì)算變時(shí)可不考慮符號(hào) ,取正值 )。輸入信號(hào) /050100150200輸出信號(hào)正行程讀數(shù) x 正4812.0116.0120/mA

15、反行程讀數(shù) x 反4.028.1012.1016.0920.01標(biāo)準(zhǔn)值48121620絕對(duì)誤差正行程正000.010.010/mA反行程反0.020.100.100.090.01正反行程之差變0.020.100.090.080.01(3) 由上表找出最大的絕對(duì)誤差 max ,并計(jì)算最大的相對(duì)百分誤差 max。由上表可知max 0.10(mA)max0.1020 4100%0.625%去掉 max 的“”號(hào)及“%”號(hào)后,其數(shù)值為 0.625 ,數(shù)值在 0.51.0 之間,由于該表的 max 已超過 0.5 級(jí)表所允許的允 ,故該表的準(zhǔn)確度等級(jí)為 1.0 級(jí)。(4) 計(jì)算變差變 max20 410

16、0%0.625%由于該變差數(shù)值在 1.0 級(jí)表允許的誤差范圍內(nèi) ,故不影響表的準(zhǔn)確度等級(jí)。注意若變差數(shù) 值變 max 超過了絕對(duì)誤差 max ,則應(yīng)以變 max 來確定儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)。(5) 由計(jì)算結(jié)果可知 ,非線性誤差的最大值 fmax = 0.10 ,故線性度 f 為max儀表量程100%0.1020 4100%0.625%注意 ：在具體校驗(yàn)儀表時(shí) ,為了可靠起見 ,應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)試點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)次數(shù) ,本例題只是簡(jiǎn)單 列舉幾個(gè)數(shù)據(jù)說明問題罷了。2. 某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為 2001000,工藝上要求測(cè)溫誤差不能大于 5,試確定 應(yīng)選儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)。解:工藝上允許的相對(duì)百分誤差為1000 2

17、00 100% 0.625%要求所選的儀表的相對(duì)百分誤差不能大于工藝上的允 ,才能保證測(cè)溫誤差不大于 5, 所以所選儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)為 0.5 級(jí)。當(dāng)然儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)越高 ,能使測(cè)溫誤差越小 ,但為 了不增加投資費(fèi)用 ,不宜選過高準(zhǔn)確度的儀表。第二章 壓力檢測(cè)概述：在化工生產(chǎn)中 , 壓力是指由氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力在工業(yè)生產(chǎn)過程中 , 壓力往往是重要的操作參數(shù)之一。壓力的檢測(cè)與控制 ,對(duì)保證生產(chǎn)過程正常進(jìn)行 , 達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和安全是十分重 要的。第一節(jié) 壓力單位及測(cè)壓儀表壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力式中， p表示壓力；F表示垂直作用力；S表示受力面積。

18、壓力的單位為帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕（ Pa）1Pa 1N m21MPa 1 106 Pa為了使大家了解國際單位制中的壓力單位（ Pa或 MPa）與過去的單位之間的關(guān)系，下面 給出幾種單位之間的換算關(guān)系表。表 3-1 各種壓力單位換算表壓力單位帕/Pa兆帕/ MPa工程大氣 壓/（kgf/cm2）物理大氣 壓 / atm汞柱 / mmHg水柱 / mH2O（磅 /英寸 2） / （ 1b/in2 ）巴/bar帕111061.01979.8697.5011.01971.45010-4110-510-610-310-410-5兆帕1106110.1979.8697.5011.01971.450 102101

19、03102工程9.8071049.807 10.9678735.610.0014.220.9807大氣10-2壓物理1.01330.101331.0332176010.3314.701.0133大氣105壓汞柱1.33321.33321.35951.3158 10.01361.93410-21.333210210-410-310-310-3水柱9.8061039.806 0.10000.0967873.5511.4220.0980610-3（磅/6.8951036.895 0.070310.0680551.710.703110.06895英寸10-32）巴11050.11.01970.9869

20、750.110.19714.501在壓力測(cè)量中，常有表壓、絕對(duì)壓力、負(fù)壓或真空度之分。p表壓 p絕對(duì)壓力 p大氣壓力P絕p表大氣壓力線P真P絕零線圖 2-1 絕對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系當(dāng)被測(cè)壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來表示。p真空度p大氣壓力p絕對(duì)壓力測(cè)量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為四類。1.液柱式壓力計(jì) 它根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量。 按其結(jié)構(gòu)形式的不同有 U 形管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)等 優(yōu)點(diǎn)這類壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便 缺點(diǎn)其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響，測(cè)量范圍較窄，一般用 來測(cè)量較低壓力、真空度或壓力差。

21、2.彈性式壓力計(jì) 它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的。3. 電氣式壓力計(jì) 它是通過機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進(jìn)行測(cè)量 的儀表。4. 活塞式壓力計(jì) 它是根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來 進(jìn)行測(cè)量的。優(yōu)點(diǎn)： 測(cè)量精度很高，允許誤差可小到 0.05%0.02%。缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較貴。第二節(jié) 彈性式壓力計(jì)定義： 彈性式壓力計(jì) 是利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元 件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測(cè)壓儀表。優(yōu)點(diǎn)： 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價(jià)格低廉、測(cè)量范圍寬以及有

22、足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)。可用來測(cè)量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。一、彈性元件彈性元件是一種簡(jiǎn)易可靠的測(cè)壓敏感元件。當(dāng)測(cè)壓范圍不同時(shí)，所用的彈性元件也不一圖2-2彈性元件示意圖彈簧管式彈性元件如圖 (a)和(b)所示，波紋管式彈性元件如圖 (e)所示，薄膜式彈性元件如 圖(c)和(d)所示。二、彈簧管壓力表彈簧壓力表1彈簧管； 2 拉桿；3 扇形齒輪；齒輪；5 指針； 6 面板；7 游絲整螺絲； 9 接頭4 中心； 8 調(diào)分使用的測(cè)壓元件 單圈彈簧管壓力表與多 圈彈簧管壓力表。類用途 普通彈簧管壓力表，耐腐蝕 的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等?；緶y(cè)量原理單圈彈簧管是一根彎成 270圓弧的橢圓截面的空

23、心金屬管子。管子的自由端 B 封閉， 另一端固定在接頭上。當(dāng)通入被測(cè)的壓力 p 后，由于橢圓形截面在壓力 p 的作用下，將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴(kuò)張變形。 同時(shí)，使彈簧管的自由端 B 產(chǎn)生位移 輸入壓力 p 越大，產(chǎn)生的變形也越大。由于輸入壓力與彈簧管自由端 B 的位移成正比，所以 只要測(cè)得 B點(diǎn)的位移量，就能反映壓力 p 的大小。注意：彈簧管自由端 B 的位移量一般很小，直接顯示有困難，所以必須通過放大機(jī)構(gòu)才 能指示出來。警惕：在化工生產(chǎn)過程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，即當(dāng)壓力低于或高于給定 范圍時(shí)，就會(huì)破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險(xiǎn)。這時(shí)就應(yīng)采用帶有報(bào)警或控制觸

24、點(diǎn)的 壓力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化，便可成為電接點(diǎn)信號(hào)壓力表，它能在壓力偏離給定 范圍時(shí)，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以提醒操作人員注意或通過中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動(dòng)控制。圖 2-4 電接點(diǎn)信號(hào)壓力表1，4 ?a靜觸點(diǎn)； 2 ?a動(dòng)觸點(diǎn)； 3 ?a綠燈； 5 ?a紅燈第三節(jié) 電氣式壓力計(jì)定義： 電氣式壓力計(jì)是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表1. 該儀表的 測(cè)量范圍較廣，分別可測(cè) 710-5Pa至 5 102MPa的壓優(yōu)點(diǎn)力，允許誤差可至 0.2；2. 由于可以遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)控制和報(bào)警，并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用組成圖2-5 電氣式壓力計(jì)組成方框圖般由壓力傳感

25、器、測(cè)量電路和信號(hào)處理裝置所組成。常用的信號(hào)處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機(jī)等。一、應(yīng)變片壓力傳感器應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類， 被測(cè)壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時(shí)，其阻值減?。ㄔ黾樱?，再通 過橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢(shì)輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測(cè)壓力，從而 組成應(yīng)變片式壓力計(jì)。1應(yīng)變筒；2 外 殼 ；3 密 封 膜圖2-6 應(yīng)變片壓力傳感器示意圖二、壓阻式壓力傳感器工作原理 :壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝，在單晶硅的特定方向

26、 擴(kuò)散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測(cè)壓力成 比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號(hào)。第三節(jié) 電氣式壓力計(jì)特點(diǎn)精度高、工作可靠、頻率響應(yīng)高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化；可以測(cè)量壓力， 稍加改變， 還可以測(cè)量差壓、 高度、速度、加速度等參數(shù)。圖3-12 壓阻式壓力傳感器1基座；2單晶硅片； 3導(dǎo)環(huán)；4螺母；5 密封墊圈； 6等效電阻三、電容式壓力變送器圖 2-8 電容式測(cè)量膜盒工作原理 先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測(cè)量1?a中心感應(yīng)膜片 （ 可動(dòng)電極 ）

27、； 2?a固定電極； 3?a測(cè)量側(cè)； 4?a隔離膜片第四節(jié) 智能式變送器智能型壓力或差壓變送器 是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成 的智能檢測(cè)儀表。一 、智能變送器的特點(diǎn) 性能穩(wěn)定 ,可靠性好 ,測(cè)量精度高 ,基本誤差僅為 0.1%。 量程范圍可達(dá) 1001 ,時(shí)間常數(shù)可在 036s內(nèi)調(diào)整 ,有較寬的零點(diǎn)遷移范圍。 具有溫度、靜壓的自動(dòng)補(bǔ)償功能 ,在檢測(cè)溫度時(shí) ,可對(duì)非線性進(jìn)行自動(dòng)校正 具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式 ,能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊 ,可以與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)和上位計(jì)算機(jī)相 連。 可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊 ,通過現(xiàn)場(chǎng)通訊器 ,使變送器具有自修正、 自補(bǔ)償、自診斷及錯(cuò)誤方式告警 等多種

28、功能 ,簡(jiǎn)化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過程 ,使維護(hù)和使用都十分方便。二、智能變送器的結(jié)構(gòu)原理從 整體上 來看,由硬件和軟件兩大部分組成。從電路結(jié)構(gòu) 上來看 ,包括傳感器部件和電子部件兩部分。舉例 以美國費(fèi)希爾 -羅斯蒙特公司的 3051C 型智能差壓變送器為例介紹其工作原理。圖2-9 3051C 型智能差壓變送器（ 420mA ）方框圖3051C 型智能差壓變送器 所用的手持通信器為 275型，帶有鍵盤及液晶顯示器?？梢越?在現(xiàn)場(chǎng)變送器的信號(hào)端子上，就地設(shè)定或檢測(cè)，也可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室中，接在某個(gè)變 送器的信號(hào)線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測(cè)。實(shí)現(xiàn)的功能1）組態(tài)2）測(cè)量范圍的變更3）變送器的校準(zhǔn)4）自診斷

29、圖2-10 手持通信器的連接示意圖注意 要對(duì)智能型差壓變送器每五年校驗(yàn)一次，智能型差壓變送器與手持通信器結(jié)合使用， 可遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)， 尤其是危險(xiǎn)或不易到達(dá)的地方， 給變送器的運(yùn)行和維護(hù)帶來了極大的方便。第五節(jié) 壓力計(jì)的選用及安裝一、壓力計(jì)的選用壓力計(jì)的選用 應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對(duì)壓力測(cè)量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全 面的考慮和具體的分析， 一般考慮以下幾個(gè)問題。1、儀表類型的選用2、儀表測(cè)量范圍的確定3、儀表精度級(jí)的選取二、壓力計(jì)的安裝1. 測(cè)壓點(diǎn)的選擇 應(yīng)能反映被測(cè)壓力的真實(shí)大小。 要選在被測(cè)介質(zhì)直線流動(dòng)的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成 漩渦的地方。 測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)的

30、壓力時(shí)， 應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直， 取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)備連接 處的內(nèi)壁應(yīng)保持平齊，不應(yīng)有凸出物或毛刺。 測(cè)量液（氣）體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下（上）部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣（液）體。2. 導(dǎo)壓管鋪設(shè) 導(dǎo)壓管粗細(xì)要合適，一般內(nèi)徑為 6 10mm，長度應(yīng)盡可能短，最長不得超過 50m， 以減少壓力指示的遲緩。如超過 50m，應(yīng)選用能遠(yuǎn)距離傳送的壓力計(jì)。 導(dǎo)壓管水平安裝時(shí)應(yīng)保證有 1:101:20 的傾斜度，以利于積存于其中之液體 （或氣體） 的排出。 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時(shí)，必須加設(shè)保溫伴熱管線。 取壓口到壓力計(jì)之間應(yīng)裝有切斷閥， 以備檢修壓力計(jì)時(shí)使用。 切斷閥應(yīng)裝設(shè)在靠近取 壓口的地方。3.

31、 壓力計(jì)的安裝 壓力計(jì)應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。 安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動(dòng)和高溫影響。 測(cè)量蒸汽壓力時(shí)，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測(cè)壓元件接觸圖 3-17（ a）；對(duì)于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測(cè)量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐，右圖（ b）表示了被測(cè)介質(zhì)密度 2 大于和小于隔離液密度 1 的兩種情況。圖2-11 壓力計(jì)安裝示意圖 ?a壓力計(jì)；?a切斷閥門； ?a凝液管； ?a取壓容器 壓力計(jì)的連接處，應(yīng)根據(jù)被測(cè)壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，作為密封墊 片，以防泄漏。 當(dāng)被測(cè)壓力較小，而壓力計(jì)與取壓口又不在同一高度時(shí)，對(duì)由此高度而引起的測(cè)量誤 差應(yīng)按 p Hg 進(jìn)行修正。式中 H 為高度差

32、， 為導(dǎo)壓管中介質(zhì)的密度， g 為重力加速 度。 為安全起見，測(cè)量高壓的壓力計(jì)除選用有通氣孔的外，安裝時(shí)表殼應(yīng)向墻壁或無人通 過之處，以防發(fā)生意外。例題分析1.某臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為 2528MPa，測(cè)量誤差不得大于 1MPa。工藝上要 求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正確選用一臺(tái)壓力表，指出型號(hào)、精度與測(cè)量范圍。解 由于往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力脈動(dòng)較大，所以選擇儀表的上限值為p1 pmax 2 28 2 56MPa 根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求，由本章附錄，可查得選用 YX-150 型電接點(diǎn)25 160 3壓力表，測(cè)量范圍為 0 60MPa。由于 ，故被測(cè)壓力的最小值不低于滿量

33、程的 1/3，這是允許的。 另外，所以，精度等級(jí)為 1.5 級(jí)的儀表完全可以滿足誤差要求。至此，可以確定，選擇的壓力表為 YX-150 型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為 060MPa，精度等級(jí)為 1.5 級(jí)。2. 如果某反應(yīng)器最大壓力為 0.6MPa，允許最大絕對(duì)誤差為 0.02MPa?，F(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范 圍為 01.6MPa，準(zhǔn)確度為 1.5 級(jí)的壓力表來進(jìn)行測(cè)量， 問能否符合工藝上的誤差要求？若采 用一臺(tái)測(cè)量范圍為 01.0MPa，準(zhǔn)確度為 1.5 級(jí)的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理 由。解：對(duì)于測(cè)量范圍為 01.6MPa，準(zhǔn)確度為 1.5 級(jí)的壓力表，允許的最大絕對(duì)誤差為1.61.5% =

34、 0.024(MPa)因?yàn)榇藬?shù)值超過了工藝上允許的最大絕對(duì)誤差數(shù)值,所以是不合格的。對(duì)于測(cè)量范圍為 01.0MPa，準(zhǔn)確度亦為 1.5級(jí)的壓力表 ,允許的最大絕對(duì)誤差為1.01.5% = 0.015(MPa) 因?yàn)榇藬?shù)值小于工藝上允許的最大絕對(duì)誤差 ,故符合對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的要求 ,可以采用。該例說明了選一臺(tái)量程很大的儀表來測(cè)量很小的參數(shù)值是不適宜的。第三章 流量檢測(cè)概述介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過程達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所必需的一個(gè)重要 參數(shù)。定義流量大小 ：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小， 即瞬時(shí)流量?？偭浚涸谀骋欢螘r(shí)間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時(shí)流量在某一段時(shí)間內(nèi)的

35、累計(jì)質(zhì)量流量 M 體積流量 QMQ或Q如以 t 表示時(shí)間，則流量和總量之間的關(guān)系是 ttQ總 0Qdt,M總 0 Mdt流量計(jì)： 測(cè)量流體流量的儀表。計(jì)量表： 測(cè)量流體總量的儀表。1.速度式流量計(jì) 以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為測(cè)量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。2.容積式流量計(jì) 以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)來計(jì)算流 量的儀表。3. 質(zhì)量流量計(jì) 以測(cè)量流體流過的質(zhì)量 M 為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接 式兩種。第一節(jié) 差壓式流量計(jì)差壓式 （也稱節(jié)流式）流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn) 生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。通常是由能將被測(cè)流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)的

36、節(jié)流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的流量值顯 示出來的差壓計(jì)以及顯示儀表所組成。一、節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式 流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異 的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。節(jié)流裝置就是在管道中放置的一個(gè)局部收縮元件 ,應(yīng)用最廣泛的是孔板 ,其次是噴嘴、文丘 里管。注意 : 要準(zhǔn)確測(cè)量出截面、 處的壓力有困難， 因?yàn)楫a(chǎn)生最低靜壓力 p2的截面的 位置隨著流速的不同會(huì)改變。因此是在孔板前后的管壁上選擇兩個(gè)固定的取壓點(diǎn)，來測(cè)量流 體在節(jié)流裝置前后的壓力變化。因而所測(cè)得的壓差與流量之間的關(guān)系，與測(cè)壓點(diǎn)及測(cè)壓方式 的選擇是緊密相關(guān)的。圖 3-1 孔板裝置及壓力、 流速分布

37、圖2.節(jié)流基本方程式 流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基本流量公式。它是根據(jù)流體力學(xué)中 的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導(dǎo)而得的。QF0 2 p MF0 2 1 p可以看出 要知道流量與壓差的確切關(guān)系，關(guān)鍵在于的取值。流量與壓力差 P 的平方根 成正比。二、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 國內(nèi)外把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱為 “標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 ”采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)都有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定、要求和計(jì)算所需要的通用化實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)資料。1.節(jié)流裝置的選用 在加工制造和安裝方面 ,以孔板為最簡(jiǎn)單 ,噴嘴次之 ,文丘里管最復(fù)雜。造價(jià)高低也與此 相對(duì)應(yīng)。實(shí)際上 ,在一般場(chǎng)合下 ,以采

38、用孔板為最多。 當(dāng)要求壓力損失較小時(shí) ,可采用噴嘴、文丘里管等。 在測(cè)量某些易使節(jié)流裝置腐蝕、沾污、磨損、變形的介質(zhì)流量時(shí),采用噴嘴較采用孔板為好。 在流量值與壓差值都相同的條件下 ,使用噴嘴有較高的測(cè)量精度 ,而且所需的直管長度 也較短。 如被測(cè)介質(zhì)是高溫、 高壓的,則可選用孔板和噴嘴。 文丘里管只適用于低壓的流體介質(zhì)。2.節(jié)流裝置的安裝使用 必須保證節(jié)流裝置的開孔和管道的軸線同心 ,并使節(jié)流裝置端面與管道的軸線垂直 在節(jié)流裝置前后長度為兩倍于管徑 （2D） 的一段管道內(nèi)壁上 ,不應(yīng)有凸出物和明顯的粗 糙或不平現(xiàn)象。 任何局部阻力 （ 如彎管、三通管、閘閥等 ）均會(huì)引起流速在截面上重新分布

39、,引起流量 系數(shù)變化。所以在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長度的直管。 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 （孔板、噴嘴） ,一般都用于直徑 D50mm 的管道中。 被測(cè)介質(zhì)應(yīng)充滿全部管道并且連續(xù)流動(dòng)。 管道內(nèi)的流束 （流動(dòng)狀態(tài) ） 應(yīng)該是穩(wěn)定的。 被測(cè)介質(zhì)在通過節(jié)流裝置時(shí)應(yīng)不發(fā)生相變。三、力矩平衡式差壓變送器 變送器是單元組合式儀表中不可缺少的基本單元之一。所謂 單元組合式儀表 ,這是將對(duì)參數(shù)的檢測(cè)及其變送、 顯示、控制等各部分 ,分別做成只完 成某一種功能而又能各自獨(dú)立工作的單元儀表 （簡(jiǎn)稱單元 ,例如變送單元、顯示單元、控制單 元等）。分類按使用的能源 不同 ,單元組合式儀表有氣動(dòng)單元組合式儀表 （QDZ 型

40、）和電動(dòng)單元組合式儀 表（DDZ 型 ）。差壓變送器可以將差壓信號(hào) p 轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的氣壓信號(hào)或電流信號(hào) ,可以連續(xù)地測(cè)量 差壓、液位、分界面等工藝參數(shù)。當(dāng)它與節(jié)流裝置配合時(shí) ,可以用來連續(xù)測(cè)量液體、蒸汽和氣 體的流量。力矩平衡式差壓變送器是一種典型的自平衡檢測(cè)儀表，它利用 負(fù)反饋的 工作原理克服元 件材料、加工工藝等不利因素的影響，使儀表具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度（一般為 0.5 級(jí)）、工作穩(wěn)定、可靠、線性好、不靈敏區(qū)小、溫度誤差小等一系列優(yōu)點(diǎn)。舉例以 DDZ- 型壓力變送器為例DDZ- 型差壓變送器將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為 420mA 的直流電流信號(hào)。3-5)在差壓 p 作用下，產(chǎn)生一個(gè)測(cè)試力，即F測(cè)

41、f p1測(cè)量氣室 ; 2測(cè)量膜片 ; 3支點(diǎn)4主杠桿 ; 5 推板 ; 6矢量板 ;7拉桿 ; 8支撐簧片 ; 9動(dòng)鐵心 ;10差動(dòng)變送器 ; 11副杠桿 ;12放大器 ;13永久磁鋼 ;14可動(dòng)線圈 ; 15調(diào)零彈簧圖3-2 DDZ- 型差壓變送器示意圖該變送器是按 力矩平衡 原理工作的。 根據(jù)主、副杠桿的平衡條件可以推導(dǎo)出被測(cè)壓力 p 與輸出信號(hào) I0 的關(guān)系。當(dāng)主杠桿平衡時(shí)，應(yīng)有F1l23-6)式中，l1 、l 2 分別為 F測(cè)、F1離支點(diǎn) O1將式（ 3-5）代入式（ 3-6），有l(wèi)13-7)F1 l1 f p K1 p l2K1 l1 f式中 , l2 為一比例系數(shù)。而F2 F1ta

42、n K1 ptan3-8)F2l3 F電l4l3 l4分別為 F2 及電磁力 離副杠桿十字支撐簧片的距離3-9)F電K 2I 03-10)將式（ 3-10）代入式（ 3-9），得F2 l4 K2I0l3K3I03-11)聯(lián)立式（ 3-8）與（ 3-11），得式中，I0 K ptanK1K 3 為轉(zhuǎn)換比例系數(shù)。3-20)四、差壓式流量計(jì)的測(cè)量誤差在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往具有比較大的測(cè)量誤差，有的甚至高達(dá) 10 20注意 不僅需要合理的選型、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)算和加工制造，更要注意正確的安裝、維護(hù) 和符合使用條件等，才能保證差壓式流量計(jì)有足夠的實(shí)際測(cè)量精度。誤差產(chǎn)生的原因被測(cè)流體工作狀態(tài)的變動(dòng)。節(jié)流裝置安

43、裝不正確?？装迦肟谶吘壍哪p。導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象差壓計(jì)安裝或使用不正確導(dǎo)壓管要正確地安裝， 防止堵塞與滲漏， 否則會(huì)引起較大的測(cè)量誤差。 對(duì)于不同的被測(cè)介質(zhì)， 導(dǎo)壓管的安裝亦有不同的要求，下面分類討論。圖 3-3 測(cè)量液體流量時(shí)的取壓點(diǎn)位置1?a節(jié)流裝置； 2?a引壓導(dǎo)管3?a放空閥； 4?a平衡閥；5?a差壓變送器； 6?a貯氣罐；7?a切斷閥圖3-4 測(cè)量液體流量時(shí)的連接圖1）測(cè)量液體的流量時(shí)，應(yīng)該使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)都充滿同樣的液體而無氣泡，以使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)的液體密度相等。 取壓點(diǎn)應(yīng)該位于節(jié)流裝置的下半部， 與水平線夾角為 0 45 引壓導(dǎo)管最好垂直向下，如條件不許可，導(dǎo)壓管

44、亦應(yīng)下傾一定坡度（至少1 20110），使氣泡易于排出。 在引壓導(dǎo)管的管路中，應(yīng)有排氣的裝置。（2）測(cè)量氣體流量時(shí)，上述的這些基本原則仍然適用。 取壓點(diǎn)應(yīng)在節(jié)流裝置的上半部。引壓導(dǎo)管最好垂直向上， 至少亦應(yīng)向上傾斜一定的坡度， 以使引壓導(dǎo)管中不滯留液體。如果差壓計(jì)必須裝在節(jié)流裝置之下，則需加裝貯液罐和排放閥，如圖 3-5 所示（3）測(cè)量蒸汽的流量時(shí)，要實(shí)現(xiàn)上述的基本原則，必須解決蒸汽冷凝液的等液位問題，以消除冷凝液液位的高低對(duì)測(cè)量精度的影響。常見的接法見圖 3-6 所示。圖 3-5 測(cè)量氣體流量時(shí)的連接圖1?a節(jié)流裝置； 2?a引壓導(dǎo)管； 3?a差壓變送器； 4?a貯液罐； 5?a排放閥1?a

45、節(jié)流裝置； 2?a凝液罐； 3?a引壓導(dǎo)管；4?a排放閥； 5?a差壓變送器； 6?a平衡閥差壓計(jì)或差壓變送器安裝或使用不正確也會(huì)引起測(cè)量誤差。由引壓導(dǎo)管接至差壓計(jì)或變送器前，必須安裝切斷閥 1、2 和平衡閥 3，如圖 3-7所示測(cè)量腐蝕性（或因易凝固不適宜直接進(jìn)入差壓計(jì)）的介質(zhì)流量時(shí)，必須采取隔離措施。常 用的兩種隔離罐形式如圖 3-8 所示圖 3-7 差壓計(jì)閥組安裝示意圖圖 3-26 隔離罐的兩種形式1，2?a切斷閥；3?a平衡閥第二節(jié) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)一、工作原理轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測(cè)量方法。圖 3-9 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理圖3-13 )轉(zhuǎn)子流量計(jì)中轉(zhuǎn)子的平衡條件是V t

46、 f g p1 p2 A由式（ 3-25 ）可得p p1 p23-14 )根據(jù)轉(zhuǎn)子浮起的高度就可以判斷被測(cè)介質(zhì)的流量大小2M h 2 f p 或 Q h f p二、電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)它可以將反映流量大小的轉(zhuǎn)子高度 h 轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，適合于遠(yuǎn)傳，進(jìn)行顯示或記錄LZD 系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要由流量變送及電動(dòng)顯示兩部分組成。1. 流量變送部分轉(zhuǎn)換原理若將轉(zhuǎn)子流量計(jì)的轉(zhuǎn)子與差動(dòng)變壓器的鐵芯連接 起來，使轉(zhuǎn)子隨流量變化的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)鐵芯一起運(yùn)動(dòng)，那么， 就可以將流量的大小轉(zhuǎn)換成輸出感應(yīng)電勢(shì)的大小。2.電動(dòng)顯示部分? 熱學(xué)法? 電容法? 壓差法圖3-11 LTD系列電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計(jì)第三節(jié) 漩渦流量計(jì)明顯。

47、精度高、測(cè)量范圍寬、沒有運(yùn)動(dòng)部件、無機(jī)械磨損、維護(hù)方便、壓力損失小、節(jié)能效果漩渦流量計(jì)是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測(cè)量流體流量的儀表。Sv Sf d滿足 hL0.281 時(shí)，則所產(chǎn)生的渦街是穩(wěn)定的。由圓柱體形成的卡曼漩渦，其單側(cè)漩 渦產(chǎn)生的頻率為圖3-13 圓柱檢出器原理圖1?a空腔； 2?a圓柱棒； 3?a導(dǎo)壓孔； 4 ?a鉑電阻絲； 5?a隔墻圖3-12卡門渦列(a) 圓柱渦列；(b) 三角柱渦列漩渦頻率的檢測(cè)方法第四節(jié) 質(zhì)量流量計(jì)定義 直接測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)所流過的介質(zhì)的質(zhì)量 ,即質(zhì)量流量 M 。優(yōu)點(diǎn) 質(zhì)量流量計(jì)的最后輸出信號(hào)只與介質(zhì)的質(zhì)量流量M 成比例 ,這就能從根本上提高流量測(cè)量的精度

48、,省去了煩瑣的換算和修正。質(zhì)量流量的基本方程式為M A v一、直接式質(zhì)量流量計(jì)2p2 p1 K q Q(3-18 )2p2 p3 K q Q(3-19 )將式(3-19)減去式(3-18),可得p1 p3 4K Qqp1 p3 4 KqM幾個(gè)概念液位液位計(jì) 測(cè)量物位的兩個(gè)目的 按其工作原理分為第四章 物位檢測(cè)第一節(jié) 物位檢測(cè)的意義及主要類型 料位料位計(jì) 界面計(jì)直讀式物位儀表 浮力式物位儀表 核輻射式物位儀表 光學(xué)式物位儀表差壓式物位儀表 電磁式物位儀表 聲波式物位儀表、工作原理將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相pB pA H g因此p pB pA H g圖 4-1 差壓式液位計(jì)原理圖結(jié)論當(dāng)

49、用差壓式液位計(jì)來測(cè)量液位時(shí) ,若被測(cè)容器是敞口的 ,氣相壓力為大氣壓 ,則差壓計(jì)的負(fù)壓室通大氣就可以了 ,這時(shí)也可以用壓力計(jì)來直接測(cè)量液位的高低。 若容器是受壓的 ,則需將差pA的靜壓作用壓計(jì)的負(fù)壓室與容器的氣相相連接。以平衡氣相壓力二、零點(diǎn)遷移問題 實(shí)際應(yīng)用中，正、負(fù)室壓力 p1、p2 分別為p1p2h1 2g H 1g p0h2 2g p0圖4-2 負(fù)遷移示意圖p1 p2 H 1g h1 2g h2 2gp H 1g h2 h1 2g遷移 同時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，它不改變量程的大小三、用法蘭式差壓變送器測(cè)量液位為了解決測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及黏度大、易凝

50、固等液體液位時(shí)引壓管線被 腐蝕、被堵塞的問題，應(yīng)使用法蘭式差壓變送器，如下圖所示圖4-5 法蘭式差壓變送器測(cè)量液位示意圖1?a法蘭式測(cè)量頭； 2?a毛細(xì)管； 3?a變送器第三節(jié) 其他物位計(jì)一、電容式物位計(jì)1.測(cè)量原理圖 4-8 電容器的組成1?a內(nèi)電極； 2?a外電極兩圓筒間的電容量C通過測(cè)量電容量的變化可以用來檢測(cè)液位、 料位和兩種不同液體的分界面C2LlnDd當(dāng) D 和 d 一定時(shí)，電容量 C 的大小與極板的 長度 L 和介質(zhì)的介電常數(shù)的乘 積成比例 。結(jié)論電容量的變化與液位高度 H 成正比。該法是利用被測(cè)介質(zhì)的介電系數(shù) 與空氣介電系數(shù) 0 不等的原理進(jìn)行工作， （-0）值越大，儀表越靈敏

51、。電容器兩極間的距離越小，儀表 越靈敏。二、核輻射物位計(jì)射線的透射強(qiáng)度隨著通過介質(zhì)層厚度的增加而減弱， 具體關(guān)系見式（ 4-9）I I 0e4-9 )特點(diǎn)? 適用于高溫、高壓容器、強(qiáng)腐蝕、劇毒、有爆炸性、黏滯性、易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測(cè)量，還可以測(cè)量高溫融熔金屬的液位 可在高溫、煙霧等環(huán)境下工作。? 但由于放射線對(duì)人體有害，使用范圍受到一些限制t 由下式確定t 2H 0tc由于HL H0故HL ct2圖4-10 核輻射物位計(jì)示意圖1?a輻射源； 2?a接受器三、雷達(dá)式液位計(jì)雷達(dá)式液位計(jì)是一種采用微波技術(shù)的液位檢測(cè)儀表。雷達(dá)波由天線發(fā)出到接收到由液面來的反射波的時(shí)間雷達(dá)探測(cè)器對(duì)時(shí)間的測(cè)量有微波脈沖法及連續(xù)波調(diào)頻法兩種方式。四、稱重式液罐計(jì)量儀既能將液位測(cè)得很準(zhǔn)，又能反映出罐中真實(shí)的質(zhì)量儲(chǔ)量。稱重儀根據(jù)天平原理設(shè)計(jì)。圖4-14 稱重式液罐計(jì)量儀第六章 顯示儀表概述 顯示儀表：凡能將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進(jìn)行指示、記錄或累積的儀表。 分類模擬式顯示儀表數(shù)字顯示儀表屏幕顯示儀表第一節(jié) 模擬式顯示儀表一、自動(dòng)平衡電子電位差計(jì)電位差計(jì)是用來測(cè)量電勢(shì)或電位的 ,當(dāng)它與熱電偶配合時(shí) ,可以用來測(cè)量和顯示溫度圖 6-1 電子電位