化工儀表第三章(俞金壽)過程自動化及儀表

1、控制裝置執(zhí)行器過程檢測元件、變送器r(t)比較機(jī)構(gòu)-e(t)u(t)q(t)y(t)f(t)c(t)擾動廣義對象被控變量測量值控制器設(shè)定值簡單控制系統(tǒng)構(gòu)成回顧：簡單控制系統(tǒng)構(gòu)成回顧：簡單控制系統(tǒng)的方塊圖簡單控制系統(tǒng)的方塊圖 本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：3.1 概述概述3.2 溫度檢測溫度檢測3.3 流量檢測流量檢測3.4 壓力檢測壓力檢測3.5 物位檢測物位檢測3.8 變送器變送器3.9 現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展3.1 3.1 概概 述述3.1.0 檢測變送的重要性檢測變送的重要性3.1.1 測量誤差測量誤差3.1.2 儀表性能指標(biāo)儀表性能指標(biāo) 在過程自動化中要通過檢測元件獲取

2、在過程自動化中要通過檢測元件獲取生產(chǎn)工藝變量，最常見變量是生產(chǎn)工藝變量，最常見變量是溫度、壓溫度、壓力、流量、物位（四大參數(shù)）力、流量、物位（四大參數(shù)）。 檢測元件又稱為敏感元件、傳感器，檢測元件又稱為敏感元件、傳感器，它直接響應(yīng)工藝變量，并轉(zhuǎn)化成一個與它直接響應(yīng)工藝變量，并轉(zhuǎn)化成一個與之成對應(yīng)關(guān)系的輸出信號。這些輸出信之成對應(yīng)關(guān)系的輸出信號。這些輸出信號包括號包括位移、電壓、電流、電阻、頻率、位移、電壓、電流、電阻、頻率、氣壓氣壓等。等。 3.1.0 3.1.0 檢測變送的重要性檢測變送的重要性 由于檢測元件的輸出信號種類繁多，由于檢測元件的輸出信號種類繁多，且信號較弱不易察覺，一般都需要將

3、其經(jīng)且信號較弱不易察覺，一般都需要將其經(jīng)過變送器處理，過變送器處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的電氣信轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的電氣信號（如號（如4 42020mAmA 或或 0 01010mAmA直流電流信直流電流信號號 ,20 ,20100100KPaKPa氣壓信號）送往顯示儀表，氣壓信號）送往顯示儀表，指示或記錄工藝變量，或同時送往控制器指示或記錄工藝變量，或同時送往控制器對被控變量進(jìn)行控制。對被控變量進(jìn)行控制。有時將檢測元件、有時將檢測元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測儀表變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測儀表, , 或者或者將檢測元件稱為一次儀表，將變送器和顯將檢測元件稱為一次儀表，將變送器和顯示裝置稱為二次儀表。

4、示裝置稱為二次儀表。檢測檢測實施正確控制的第一步實施正確控制的第一步變送變送將檢測元件輸出的各種信號、微弱信號轉(zhuǎn)將檢測元件輸出的各種信號、微弱信號轉(zhuǎn)化成化成統(tǒng)一統(tǒng)一(標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn))的電氣信號的電氣信號。 靜態(tài)：靜態(tài)：正確正確y(t)正確反映正確反映c(t)的值的值 可靠可靠長期工作長期工作動態(tài)：動態(tài)：迅速迅速y(t)迅速反映迅速反映c(t)的變化的變化過程控制對檢測儀表要求過程控制對檢測儀表要求：3.1.1 測量誤差測量誤差(1) 絕對誤差：儀表的絕對誤差：儀表的指示值指示值與與被測量的真值被測量的真值之間之間的差值。的差值。(2) 相對誤差相對誤差（儀表（儀表引用誤差引用誤差）測量誤差測量誤差：

5、檢測儀表獲得的被測值與實際被測變量：檢測儀表獲得的被測值與實際被測變量真實值之間的差距。真實值之間的差距。XXX測量真值理論上：理論上：實際上：實際上：XXX測量標(biāo)準(zhǔn)maxmin100%,XYYYY絕對誤差與儀表的量程之比。絕對誤差與儀表的量程之比。(3) 允許誤差允許誤差(4) 附加誤差附加誤差maxmaxmaxmin100%,XYYYY由于外界環(huán)境條件變化以及儀表波動等外由于外界環(huán)境條件變化以及儀表波動等外界因素引起的誤差。界因素引起的誤差。3.1.2 儀表性能指標(biāo)儀表性能指標(biāo)(1)精確度（精度）精確度（精度） 表示儀表測量結(jié)果的可靠程度。表示儀表測量結(jié)果的可靠程度。 儀表的儀表的精度等級

6、精度等級是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來劃分成若干等級的。小來劃分成若干等級的。儀表精度等級數(shù)值越小，儀表精度等級數(shù)值越小，說明儀表測量準(zhǔn)確度越高。說明儀表測量準(zhǔn)確度越高。 精度等級：精度等級：允許誤差去掉允許誤差去掉“”號及號及“%”后，后，系列化圓整后系列化圓整后的數(shù)值。的數(shù)值。 儀表的精度等級以一定的符號形式表儀表的精度等級以一定的符號形式表示在儀表標(biāo)尺板上，如示在儀表標(biāo)尺板上，如1.01.0外加一個圓圈外加一個圓圈或三角形。精度等級或三角形。精度等級1.01.0，說明該儀表允，說明該儀表允許誤差為許誤差為1.0%1.0%。目前我國生產(chǎn)的儀表的精度等級有：目前

7、我國生產(chǎn)的儀表的精度等級有：0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.01.5,2.5,4.0等等1.01.0 例例1 1 某臺測溫儀表的量程是某臺測溫儀表的量程是600600-11001100，其最，其最大絕對誤差為大絕對誤差為4 ，試確定該儀表的精度等級。，試確定該儀表的精度等級。max4100%0.8%1100600 由于國家規(guī)定的精度等級中沒有由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.80.8級儀表，級儀表，而該儀表的最大引用誤差超過了而該儀表的最大引用誤差超過了0.50.5

8、級儀表的允許級儀表的允許誤差，所以這臺儀表的精度等級應(yīng)定為誤差，所以這臺儀表的精度等級應(yīng)定為1.01.0級。級。解解 儀表的最大允許誤差為儀表的最大允許誤差為 例例2 2 某臺測溫儀表的量程是某臺測溫儀表的量程是600600-11001100，工藝工藝要求要求該儀表指示值的誤差不得超過該儀表指示值的誤差不得超過4 ，應(yīng)選，應(yīng)選精度精度等級為多少的儀表才能滿足工藝要求。等級為多少的儀表才能滿足工藝要求。max4100%0.8%11006000.8%介于允許誤差介于允許誤差0.5%與與1.0%之間，如果選之間，如果選擇允許誤差為擇允許誤差為1.0%,則其精度等級應(yīng)為則其精度等級應(yīng)為1.0級。量程級

9、。量程為為6001100，精確度為，精確度為1.0級的儀表，可能產(chǎn)生的級的儀表，可能產(chǎn)生的最大絕對誤差為最大絕對誤差為5，超過了工藝的要求。所以只，超過了工藝的要求。所以只能選擇一臺允許誤差為能選擇一臺允許誤差為0.5%，即精確度等級為，即精確度等級為0.5級的儀表，才能滿足工藝要求。級的儀表，才能滿足工藝要求。解解 根據(jù)工藝要求，儀表的最大允許誤差為根據(jù)工藝要求，儀表的最大允許誤差為結(jié)論：結(jié)論：校表：校表： 選表：選表：max系列化計算max系列化計算儀表量程的上限：儀表量程的上限：Ymax: 4/33/2倍（被測變量）倍（被測變量） 波動較大時：波動較大時：3/22倍（被測變量）倍（被測變

10、量）下限：一般地，被測變量的值不低于全量程的下限：一般地，被測變量的值不低于全量程的1/3。 儀表精度與量程有關(guān)，量程是根據(jù)所要測量的儀表精度與量程有關(guān)，量程是根據(jù)所要測量的工藝變量來確定的。在儀表精度等級一定的前提下工藝變量來確定的。在儀表精度等級一定的前提下適當(dāng)縮小量程，可以減小測量誤差，提高測量準(zhǔn)確適當(dāng)縮小量程，可以減小測量誤差，提高測量準(zhǔn)確性。性。(2) (2) 變差變差 在外界條件不變的情況下，使用同一臺儀表在外界條件不變的情況下，使用同一臺儀表對某一變量進(jìn)行對某一變量進(jìn)行正反行程測量正反行程測量時對應(yīng)于同一測量值時對應(yīng)于同一測量值所得的儀表讀數(shù)之間的差異。所得的儀表讀數(shù)之間的差異。

11、 注意：儀表的變差不能超出儀表的允許誤差。注意：儀表的變差不能超出儀表的允許誤差。(3) (3) 線性度線性度 衡量儀表實際特衡量儀表實際特性偏離線性程度的指性偏離線性程度的指標(biāo)。標(biāo)。 線性度差就要降低儀線性度差就要降低儀表精度。表精度。t 實際曲線 理論直線 儀表示值 被測變量 圖圖3.1 線性度線性度(4) (4) 靈敏度和分辨率靈敏度和分辨率靈敏度：靈敏度：儀表的輸出變化量與引起此變化的輸入變儀表的輸出變化量與引起此變化的輸入變化量的比值，即化量的比值，即 靈敏度靈敏度= =Y/X對于模擬式儀表而言，對于模擬式儀表而言，Y是儀表指針的角位移或線是儀表指針的角位移或線位移。靈敏度反映了儀表

12、對被測量變化的靈敏程度。位移。靈敏度反映了儀表對被測量變化的靈敏程度。分辨率分辨率（儀表靈敏限）：儀表輸出能分辨（儀表靈敏限）：儀表輸出能分辨和響應(yīng)的最小輸入變化量。和響應(yīng)的最小輸入變化量。分辨率是靈敏度的一種反映。對于數(shù)字式分辨率是靈敏度的一種反映。對于數(shù)字式儀表而言，分辨率就是數(shù)字顯示器最末位儀表而言，分辨率就是數(shù)字顯示器最末位數(shù)字間隔代表被測量的變化與量程的比值。數(shù)字間隔代表被測量的變化與量程的比值。(5) (5) 動態(tài)誤差動態(tài)誤差 由于儀表動作的慣性延遲和測量傳遞滯后，當(dāng)由于儀表動作的慣性延遲和測量傳遞滯后，當(dāng)被測量突然變化后必須經(jīng)過一段時間才能準(zhǔn)確顯示被測量突然變化后必須經(jīng)過一段時間

13、才能準(zhǔn)確顯示出來，這樣造成的誤差。出來，這樣造成的誤差。注：注：在工業(yè)生產(chǎn)中被測量變化較快是不能忽略動態(tài)在工業(yè)生產(chǎn)中被測量變化較快是不能忽略動態(tài)誤差。誤差。3.2 3.2 溫度檢測溫度檢測3.2.1 3.2.1 溫度檢測方法溫度檢測方法3.2.2 3.2.2 熱電偶熱電偶3.2.3 3.2.3 熱電阻熱電阻3.2.4 3.2.4 熱電偶、熱電阻的選用熱電偶、熱電阻的選用3.2.1 3.2.1 溫度檢測方法溫度檢測方法按測溫元件是否與被測對象接觸分為：按測溫元件是否與被測對象接觸分為： 接觸式：接觸式：非接觸式：非接觸式：接觸式：接觸式：測溫元件與被測對象接觸，依靠傳熱和測溫元件與被測對象接觸，

14、依靠傳熱和對流進(jìn)行熱交換。對流進(jìn)行熱交換。優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、可靠，測溫精度較高。結(jié)構(gòu)簡單、可靠，測溫精度較高。缺點：缺點：由于測溫元件與被測對象必須經(jīng)過充分的由于測溫元件與被測對象必須經(jīng)過充分的熱交換且達(dá)到平衡后才能測量，這樣熱交換且達(dá)到平衡后才能測量，這樣容易破壞被容易破壞被測對象的溫度場，測對象的溫度場，同時帶來測溫過程的延遲現(xiàn)象，同時帶來測溫過程的延遲現(xiàn)象，不適于測量熱容量小的對象、極高溫的對象、處不適于測量熱容量小的對象、極高溫的對象、處于運動中的對象。于運動中的對象。不適于直接對不適于直接對腐蝕性腐蝕性介質(zhì)測量。介質(zhì)測量。非接觸式：非接觸式：測溫元件不與被測對象接觸，而是通過測溫

15、元件不與被測對象接觸，而是通過熱輻射進(jìn)行熱交換，或測溫元件接收被測對象的部熱輻射進(jìn)行熱交換，或測溫元件接收被測對象的部分熱輻射能，由熱輻射能大小推出被測對象的溫度。分熱輻射能，由熱輻射能大小推出被測對象的溫度。優(yōu)點：優(yōu)點：從原理上講測量范圍從超低溫到極高溫，不從原理上講測量范圍從超低溫到極高溫，不破壞被測對象溫度場。非接觸式測溫響應(yīng)快，對被破壞被測對象溫度場。非接觸式測溫響應(yīng)快，對被測對象干擾小，可用于測量運動的被測對象和有強(qiáng)測對象干擾小，可用于測量運動的被測對象和有強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場合。電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場合。缺點：缺點：容易受到外界因素的干擾，測量誤差較大，容易受到外界因素的干擾，測量

16、誤差較大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格比較昂貴。且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格比較昂貴。 3.2.2 3.2.2 熱電偶熱電偶(1)(1) 測溫原理測溫原理熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) EAB(0) EAB() A B 圖圖3.2 熱電偶的熱電效應(yīng)熱電偶的熱電效應(yīng)（參比端、冷端、固定端）（參比端、冷端、固定端）（工作端、熱端、自由端）（工作端、熱端、自由端）00( ,)( )()ABABABEEE 0( ,)( )( )ABEfC 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和和B連在一起組成連在一起組成一個閉合回路，而且兩個接點的溫度一個閉合回路，而且兩個接點的溫度o,則回路內(nèi)則回路內(nèi)將有電流產(chǎn)生，電流大小正比于接

17、點溫度將有電流產(chǎn)生，電流大小正比于接點溫度和和o的函的函數(shù)之差，而其極性則取決于數(shù)之差，而其極性則取決于A和和B的材料。的材料。根據(jù)根據(jù)熱電偶的熱電偶的“中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律”可知：熱電偶回路中接入第三可知：熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體后，只要該導(dǎo)體兩端溫種導(dǎo)體后，只要該導(dǎo)體兩端溫度相同，熱電偶回路中所產(chǎn)生度相同，熱電偶回路中所產(chǎn)生的總熱電勢與沒有接入第三種的總熱電勢與沒有接入第三種導(dǎo)體時熱電偶所產(chǎn)生的總熱電導(dǎo)體時熱電偶所產(chǎn)生的總熱電勢相同；同理，如果回路中接勢相同；同理，如果回路中接入更多種導(dǎo)體時，只要同一導(dǎo)入更多種導(dǎo)體時，只要同一導(dǎo)體兩端溫度相同，也不影響熱體兩端溫度相同，也不影響熱電偶

18、所產(chǎn)生的熱電勢值。因此電偶所產(chǎn)生的熱電勢值。因此熱電偶回路可以接入各種顯示熱電偶回路可以接入各種顯示儀表、變送器、連接導(dǎo)線等。儀表、變送器、連接導(dǎo)線等。熱電偶的熱電偶的“中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律”分度表：分度表：當(dāng)當(dāng)0 0= =00時，時， 與溫度與溫度對對應(yīng)的數(shù)值表。（應(yīng)的數(shù)值表。（非線性非線性）分度號：分度號：與分度表所對應(yīng)的熱電偶的代號。與分度表所對應(yīng)的熱電偶的代號。0( ,)ABE 常用工業(yè)熱電偶比較常用工業(yè)熱電偶比較 熱電偶名分度號 特 點 鉑銠30-鉑銠6 熱電勢小，精度高，價格高 鎳鉻-鎳硅 鉑銠10-鉑 鎳鉻-康銅 熱電勢小，精度高，線性差， 價格高 熱電勢大，線性好，價格低

19、熱電勢大，線性差，價格低 B S K E 性能 下 降 常用熱電偶類型：常用熱電偶類型：普通型熱電偶：普通型熱電偶：( (熱電偶結(jié)構(gòu)類型見熱電偶結(jié)構(gòu)類型見P27)P27) 熱電極、絕緣管、接線盒等熱電極、絕緣管、接線盒等鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶多點式熱點偶多點式熱點偶防爆型熱點偶防爆型熱點偶表面型熱點偶表面型熱點偶鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶的特點的特點 熱響應(yīng)時間少，減小動態(tài)誤差；熱響應(yīng)時間少，減小動態(tài)誤差；可彎曲安裝使用；可彎曲安裝使用；測量范圍大；測量范圍大；機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；扁接插式鎧裝熱電偶扁接插式鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電偶防噴式鎧裝熱電偶防

20、噴式鎧裝熱電偶防水式鎧裝熱電偶防水式鎧裝熱電偶手柄式鎧裝熱電偶手柄式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶圖3.3多點熱電偶多點熱電偶 適用于生產(chǎn)現(xiàn)場存在溫度梯度不顯著，須同時適用于生產(chǎn)現(xiàn)場存在溫度梯度不顯著，須同時測量多個位置或位置的多處測量。廣泛應(yīng)用于大化測量多個位置或位置的多處測量。廣泛應(yīng)用于大化肥合成塔、存儲罐等裝置中。肥合成塔、存儲罐等裝置中。圖圖3.4 多點熱電偶多點熱電偶 防爆型熱電偶的原理防爆型熱電偶的原理 防爆熱電偶是利用防爆熱電偶是利用間隙隔爆間隙隔爆原理，設(shè)計具有原理，設(shè)計具有足夠強(qiáng)度的接線盒等部件，將所有會產(chǎn)生火花，足夠強(qiáng)度的接線盒等部件，將所有會產(chǎn)生火花，電弧

21、和危險溫度的零部件都密封在接線盒腔內(nèi)，電弧和危險溫度的零部件都密封在接線盒腔內(nèi)，當(dāng)腔內(nèi)發(fā)生爆炸時，能通過接合面間隙熄火和冷當(dāng)腔內(nèi)發(fā)生爆炸時，能通過接合面間隙熄火和冷卻，使爆炸后的火焰和溫度傳不到腔外，從而進(jìn)卻，使爆炸后的火焰和溫度傳不到腔外，從而進(jìn)行隔爆。行隔爆。 特點特點 多種防爆形式，防爆性能好；多種防爆形式，防爆性能好； 壓簧式感溫元件，抗振性能好；壓簧式感溫元件，抗振性能好； 測溫范圍大；測溫范圍大； 機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好； 無固定裝置無固定裝置固定法蘭式固定法蘭式固定螺紋式固定螺紋式活絡(luò)管接頭式活絡(luò)管接頭式直型管接頭式直型管接頭式圖圖3.5 防爆型熱防爆型熱

22、電偶電偶 一覽圖一覽圖吹氣型熱電偶吹氣型熱電偶 通過吹進(jìn)氮氣或其它氣體，將有害氣體送出通過吹進(jìn)氮氣或其它氣體，將有害氣體送出保護(hù)管外，從而提高熱電偶壽命。是保護(hù)管外，從而提高熱電偶壽命。是3030萬噸合成萬噸合成氨裝置中不可缺少的測溫裝置。氨裝置中不可缺少的測溫裝置。另外，壓簧固定熱電偶、直另外，壓簧固定熱電偶、直角彎頭熱電偶、耐磨阻漏熱角彎頭熱電偶、耐磨阻漏熱電偶等等電偶等等圖圖3.6 吹氣型熱電偶吹氣型熱電偶(2) 補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線解決參比端溫度的恒定問題。解決參比端溫度的恒定問題。補(bǔ)償導(dǎo)線要求：價格便宜，補(bǔ)償導(dǎo)線要求：價格便宜，0100范圍內(nèi)的熱電性范圍內(nèi)的熱電性質(zhì)與要補(bǔ)償?shù)臒犭娕嫉臒犭?/p>

23、性質(zhì)幾乎完全一樣質(zhì)與要補(bǔ)償?shù)臒犭娕嫉臒犭娦再|(zhì)幾乎完全一樣 現(xiàn)場現(xiàn)場 補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線 控制室控制室 0 圖圖3.7 補(bǔ)償導(dǎo)線連接圖補(bǔ)償導(dǎo)線連接圖(3) 熱電偶參比端溫度補(bǔ)償（測量的準(zhǔn)確性）熱電偶參比端溫度補(bǔ)償（測量的準(zhǔn)確性）補(bǔ)償原理補(bǔ)償原理：工作端溫度：工作端溫度，參比端參比端0，熱電勢為熱電勢為000( ,)( )()( ,0)(,0)EEEEE 00( ,0)( ,)(,0)EEE 因此因此參比端溫度補(bǔ)償方法：參比端溫度補(bǔ)償方法： 計算法計算法冰浴法冰浴法機(jī)械調(diào)零法機(jī)械調(diào)零法（動圈表調(diào)零法），等級（動圈表調(diào)零法），等級1.0以以上上補(bǔ)償電橋法：補(bǔ)償電橋法：利用參比端溫度補(bǔ)償器利用參比端溫度

24、補(bǔ)償器例如：用鎳鉻例如：用鎳鉻-鎳硅（鎳硅（K）熱電偶測溫，熱電偶參熱電偶測溫，熱電偶參比端溫度比端溫度o =20，測得的熱電勢測得的熱電勢E（，o）=32.479mV。由由K分度表中查得分度表中查得E（20，0）=0.798mV, 則則E（，0）= E（，20）+ E（20，0） =32.479 + 0.798=33.277 mV再反查再反查K分度表，得實際溫度是分度表，得實際溫度是800。計算法舉例：計算法舉例：3.2.3 3.2.3 熱電阻熱電阻金屬熱電阻金屬熱電阻測溫原理是基于導(dǎo)體的電阻會隨測溫原理是基于導(dǎo)體的電阻會隨溫度的變化而變化的特性。溫度的變化而變化的特性。 熱電阻是利用物質(zhì)在

25、溫度變化時，其電阻也隨著熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時，其電阻也隨著發(fā)生變化的特征來測量溫度的。當(dāng)阻值變化時，工發(fā)生變化的特征來測量溫度的。當(dāng)阻值變化時，工作儀表便顯示出阻值所對應(yīng)的溫度值。作儀表便顯示出阻值所對應(yīng)的溫度值。 常用熱電阻：常用熱電阻： 銅電阻和鉑電阻銅電阻和鉑電阻熱電阻的結(jié)構(gòu)形式：熱電阻的結(jié)構(gòu)形式：普通型、鎧裝型、專用型普通型、鎧裝型、專用型熱電阻熱電阻通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計算機(jī)等通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計算機(jī)等配套使用。直接測量各種生產(chǎn)過程中的配套使用。直接測量各種生產(chǎn)過程中的-200-200C C500500C C范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面范圍內(nèi)液

26、體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。溫度。 無固定裝置熱電無固定裝置熱電阻阻 固定螺紋式熱電固定螺紋式熱電阻阻 活動法蘭式熱電活動法蘭式熱電阻阻 固定螺紋固定螺紋錐錐式熱電式熱電阻阻 固定螺紋固定螺紋管接頭管接頭式熱電式熱電阻阻 活絡(luò)管接頭式熱電活絡(luò)管接頭式熱電阻阻圖圖3.8圖圖3.9 3.9 裝配式熱電阻裝配式熱電阻防噴式鎧裝熱電阻防噴式鎧裝熱電阻扁接插式扁接插式鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻防水式鎧裝熱電阻防水式鎧裝熱電阻圓接插式圓接插式鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電阻補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電阻圖圖 3.10端面熱電阻端面熱電阻適合于測量電廠汽輪機(jī)及電機(jī)軸瓦或其適合于測量電廠汽輪機(jī)及電機(jī)軸瓦或其它

27、機(jī)體表面溫度。它機(jī)體表面溫度。防腐防腐熱電阻熱電阻采用新型防腐材料，采用新型防腐材料，外包覆聚四氟乙烯外包覆聚四氟乙烯F46F46，適合于石適合于石油化工各種腐蝕性介質(zhì)中測溫。是油化工各種腐蝕性介質(zhì)中測溫。是氯堿行業(yè)的專用測溫儀表。氯堿行業(yè)的專用測溫儀表。圖圖3.11 端面熱電阻端面熱電阻圖圖3.12 防腐熱電阻防腐熱電阻微型熱電偶微型熱電偶/ /熱電阻熱電阻 適用于狹小場所適用于狹小場所的溫度測量與控制。的溫度測量與控制。是紡織、絳綸等行業(yè)是紡織、絳綸等行業(yè)業(yè)不可缺少的溫度測業(yè)不可缺少的溫度測量裝置。量裝置。爐壁熱電偶爐壁熱電偶/ /熱電阻熱電阻 適合于電廠鍋爐爐壁，適合于電廠鍋爐爐壁，管壁

28、及其它圓柱體表管壁及其它圓柱體表面測量。面測量。微型熱電偶微型熱電偶/ /熱電阻熱電阻 特殊熱電偶特殊熱電偶/ /熱電阻熱電阻 爐壁爐壁熱電偶熱電偶/ /熱電阻熱電阻 圖圖3.13半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻測溫原理是基于某些半導(dǎo)體測溫原理是基于某些半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的變化而變化的特性。材料的電阻值隨溫度的變化而變化的特性。NTCNTC型：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，多數(shù)是此類型：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，多數(shù)是此類 PTCPTC型：正溫度系數(shù)熱敏電阻，用于位式溫度檢測型：正溫度系數(shù)熱敏電阻，用于位式溫度檢測 特點：特點：結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、體積小、熱慣性小。結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、體積小、熱慣性小。缺點

29、：缺點：非線性嚴(yán)重、互換性差、測溫范圍窄非線性嚴(yán)重、互換性差、測溫范圍窄3.2.4 熱電偶、熱電阻的選用熱電偶、熱電阻的選用(1)(1)選用原則：較高溫度選用原則：較高溫度熱電偶熱電偶 中低溫區(qū)中低溫區(qū)熱電阻熱電阻一般以一般以500500為分界，但不絕對為分界，但不絕對原因有兩點：原因有兩點：(1)(1)在中低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電勢很小，對測量儀在中低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電勢很小，對測量儀表放大器和抗干擾要求很高。表放大器和抗干擾要求很高。(2)(2)由于參比端溫度變化不易得到完全補(bǔ)償，在較低溫由于參比端溫度變化不易得到完全補(bǔ)償，在較低溫度區(qū)內(nèi)引起的相對誤差就很突出。度區(qū)內(nèi)引起的相對誤差就很

30、突出。另外，還應(yīng)注意工作環(huán)境，如環(huán)境溫度、介質(zhì)性質(zhì)另外，還應(yīng)注意工作環(huán)境，如環(huán)境溫度、介質(zhì)性質(zhì)（氧化性、還原性、腐蝕性）等，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)套（氧化性、還原性、腐蝕性）等，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)套管、連接導(dǎo)線等。管、連接導(dǎo)線等。(2)(2)安裝安裝 (a) 斜插 (b) 插入彎頭處 (c) 錯誤插法 (1)(1)選擇有代表性的測溫點位置，測溫元件有足夠的選擇有代表性的測溫點位置，測溫元件有足夠的插入深度插入深度(2)(2)熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應(yīng)朝下，以免熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應(yīng)朝下，以免積水及灰塵等造成接觸不良，防止引入干擾信號。積水及灰塵等造成接觸不良，防止引入干擾信號。(3)(3)

31、檢測元件應(yīng)避開熱輻射強(qiáng)烈影響處。要密封安裝檢測元件應(yīng)避開熱輻射強(qiáng)烈影響處。要密封安裝孔，避免被測介質(zhì)溢出或冷空氣吸入而引入誤差?？?，避免被測介質(zhì)溢出或冷空氣吸入而引入誤差。圖3.14 熱電偶安裝熱電偶安裝(3)(3)使用使用熱電偶：熱電偶：參比端溫度補(bǔ)償參比端溫度補(bǔ)償補(bǔ)償導(dǎo)線的極性不能接反補(bǔ)償導(dǎo)線的極性不能接反分度號應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號一致分度號應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號一致在與采用補(bǔ)償電橋法進(jìn)行參比端溫度補(bǔ)償?shù)膬x在與采用補(bǔ)償電橋法進(jìn)行參比端溫度補(bǔ)償?shù)膬x表（如電子電位差計、溫度變送器等）配套測溫時，表（如電子電位差計、溫度變送器等）配套測溫時，熱電偶的參比端要與補(bǔ)償電阻感受相同溫

32、度。熱電偶的參比端要與補(bǔ)償電阻感受相同溫度。 熱電阻：熱電阻：分度號應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號一致分度號應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號一致采用三線制接法采用三線制接法熱電阻溫度變送器輸入熱電阻信號給輸入熱電阻溫度變送器輸入熱電阻信號給輸入回路。輸入回路是一個不平衡電橋，熱電回路。輸入回路是一個不平衡電橋，熱電阻即為橋路的一個橋臂。如果是金屬熱電阻即為橋路的一個橋臂。如果是金屬熱電阻，由于連接熱電阻的導(dǎo)線存在電阻，且阻，由于連接熱電阻的導(dǎo)線存在電阻，且導(dǎo)線電阻值隨環(huán)境溫度的變化而變化，從導(dǎo)線電阻值隨環(huán)境溫度的變化而變化，從而造成測量誤差，因此實際測量時采用三而造成測量誤差，因此實際測量時采用

33、三線制接法。線制接法。所謂三線制接法，就是從現(xiàn)場所謂三線制接法，就是從現(xiàn)場的金屬熱電阻兩端引出三根材質(zhì)、長短、的金屬熱電阻兩端引出三根材質(zhì)、長短、粗細(xì)均相同的連接導(dǎo)線，其中兩根導(dǎo)線被粗細(xì)均相同的連接導(dǎo)線，其中兩根導(dǎo)線被接入相鄰兩對抗橋臂中，另一根與測量橋接入相鄰兩對抗橋臂中，另一根與測量橋路電源負(fù)極相連路電源負(fù)極相連。見下圖。見下圖。由于流過兩橋由于流過兩橋臂的電流相等，因此當(dāng)環(huán)境溫度變化時，臂的電流相等，因此當(dāng)環(huán)境溫度變化時，兩根連接導(dǎo)線因阻值變化而引起的壓降變兩根連接導(dǎo)線因阻值變化而引起的壓降變化相互抵消，不影響測量橋路輸出電壓的化相互抵消，不影響測量橋路輸出電壓的大小。大小。圖3.153

34、.3 流量檢測流量檢測3.3.0 基本概念基本概念主要研究內(nèi)容：主要研究內(nèi)容：3.3.1 流量檢測的主要方法流量檢測的主要方法3.3.2 速度式流量計（差壓式流量傳感器速度式流量計（差壓式流量傳感器）3.3.3 容積式流量計容積式流量計3.3.4 質(zhì)質(zhì)量流量計量流量計3.3.5 流量儀表的選用流量儀表的選用3.3.0 基本概念基本概念流量（瞬時流量）流量（瞬時流量）：單位時間內(nèi)流過管道某一截：單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量。面的流體的數(shù)量。累積流量（總流量）累積流量（總流量）：某一時段內(nèi)流過的流體的：某一時段內(nèi)流過的流體的總合。瞬時流量在某一時段的累積量?？偤稀Ｋ矔r流量在某一時段的累積

35、量。流量的表示方法：流量的表示方法：質(zhì)量流量質(zhì)量流量(qm)：單位時間內(nèi)流過某截面的流體的質(zhì)量。單位時間內(nèi)流過某截面的流體的質(zhì)量。 單位：單位：(kg/s)體積流量體積流量(qv)：單位時間內(nèi)流過某截面的流體的體積。單位時間內(nèi)流過某截面的流體的體積。(工作狀態(tài)下工作狀態(tài)下) 單位單位: (m3/s ) qm=qv體積流量體積流量(qvn)：折算到標(biāo)準(zhǔn)的壓力和溫度下的體積流折算到標(biāo)準(zhǔn)的壓力和溫度下的體積流量。（量。（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下） qvn=qm/n qvn=qv/n流體的密度受流體的工作狀態(tài)（如溫度、壓力）影響。流體的密度受流體的工作狀態(tài)（如溫度、壓力）影響。 對于液體，對于液體，壓力壓

36、力變化對密度的影響非常小，一變化對密度的影響非常小，一般可以忽略不計。般可以忽略不計。 溫度溫度對密度的影響要大一些，一對密度的影響要大一些，一般溫度每變化般溫度每變化1010時，液體密度的變化約在時，液體密度的變化約在1%1%以內(nèi)，以內(nèi)，所以當(dāng)溫度變化不是很大，測量準(zhǔn)確度要求不是很高所以當(dāng)溫度變化不是很大，測量準(zhǔn)確度要求不是很高的情況下，往往也可以忽略不計。的情況下，往往也可以忽略不計。 對于氣體對于氣體，密度受，密度受溫度、壓力變化影響較大溫度、壓力變化影響較大，如在常溫常壓附近，溫度每變化如在常溫常壓附近，溫度每變化1010，密度變化約，密度變化約為為3%3%；壓力每變化；壓力每變化10

37、10kPakPa，密度約變化密度約變化3%3%。 因此在因此在測量氣體流量時，必須同時測量流體的溫度和壓力。測量氣體流量時，必須同時測量流體的溫度和壓力。為了便于比較，常將在工作狀態(tài)下測得的體積流量為了便于比較，常將在工作狀態(tài)下測得的體積流量換算成換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（溫度為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（溫度為2020，壓力為，壓力為101 325 101 325 PaPa）的體積流量，用符號的體積流量，用符號q qVNVN表示，單位符號為表示，單位符號為NmNm3 3/s/s。 生產(chǎn)過程中各種流體的性質(zhì)各不相同，流體的工生產(chǎn)過程中各種流體的性質(zhì)各不相同，流體的工作狀態(tài)及流體的粘度、腐蝕性、導(dǎo)電性也不同，很難作狀態(tài)

38、及流體的粘度、腐蝕性、導(dǎo)電性也不同，很難用一種原理或方法測量不同流體的流量。用一種原理或方法測量不同流體的流量。尤其工業(yè)生尤其工業(yè)生產(chǎn)過程，其情況復(fù)雜，某些場合的流體是高溫、高壓，產(chǎn)過程，其情況復(fù)雜，某些場合的流體是高溫、高壓，有時是氣液兩相或液固兩相的混合流體有時是氣液兩相或液固兩相的混合流體。所以目前流。所以目前流量測量的方法很多，測量原理和流量傳感器（或稱流量測量的方法很多，測量原理和流量傳感器（或稱流量計）也各不相同，從測量方法上一般可分為以下幾量計）也各不相同，從測量方法上一般可分為以下幾大類。大類。 3.3.1 流量檢測的主要方法流量檢測的主要方法(1) 測體積流量測體積流量容積法

39、容積法：在單位時間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對流動介：在單位時間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對流動介質(zhì)連續(xù)不斷地進(jìn)行度量，以排出流體的固定容積質(zhì)連續(xù)不斷地進(jìn)行度量，以排出流體的固定容積數(shù)來計算流量。數(shù)來計算流量。容積法受流體流動狀態(tài)影響較小，適容積法受流體流動狀態(tài)影響較小，適用于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。用于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。雷諾數(shù)是流體流動中雷諾數(shù)是流體流動中慣性力與粘性力比值的量度慣性力與粘性力比值的量度, ,依據(jù)雷諾數(shù)的大小可以判別依據(jù)雷諾數(shù)的大小可以判別流動特征流動特征 如：橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、皮膜式流量如：橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、皮膜式流量計等計等圖圖3.16 LC橢圓齒輪流量計橢

40、圓齒輪流量計 速度法速度法：平均流速乘以管道截面積求得流體：平均流速乘以管道截面積求得流體的體積流量。的體積流量。測量平均流速的方法有：差壓式、電磁式、漩渦式、測量平均流速的方法有：差壓式、電磁式、漩渦式、聲學(xué)式、熱學(xué)式、渦輪式聲學(xué)式、熱學(xué)式、渦輪式差壓式差壓式 又稱節(jié)流式，利用節(jié)流件前后的又稱節(jié)流式，利用節(jié)流件前后的差壓差壓和和流流速速關(guān)系，通過差壓值獲得流體的流速；關(guān)系，通過差壓值獲得流體的流速；電磁式電磁式 導(dǎo)電流體在磁場中運動產(chǎn)生感應(yīng)電勢，導(dǎo)電流體在磁場中運動產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感感應(yīng)電勢應(yīng)電勢大小與流體的大小與流體的平均流速平均流速成正比；成正比；旋渦式旋渦式 流體在流動中遇到一定形狀的物

41、體會在其流體在流動中遇到一定形狀的物體會在其周圍產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，周圍產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，旋渦釋放的頻率旋渦釋放的頻率與與流速流速成成正比；正比； 渦輪式渦輪式 流體作用在置于管道內(nèi)部的渦輪上使渦輪流體作用在置于管道內(nèi)部的渦輪上使渦輪轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動速度轉(zhuǎn)動速度在一定流速范圍內(nèi)與管道內(nèi)流體在一定流速范圍內(nèi)與管道內(nèi)流體的的流速流速成正比成正比； 聲學(xué)式聲學(xué)式 根據(jù)聲波在流體中傳播速度的變化得到根據(jù)聲波在流體中傳播速度的變化得到流體的流速；流體的流速；熱學(xué)式熱學(xué)式 利用加熱體被流體的冷卻程度與流速的利用加熱體被流體的冷卻程度與流速的關(guān)系來檢測流速。關(guān)系來檢測流速?；谒俣确ǖ牧髁繖z測儀表有基于速

42、度法的流量檢測儀表有: :節(jié)流式流量計、靶式流量計、彎管流量計、節(jié)流式流量計、靶式流量計、彎管流量計、轉(zhuǎn)子流量計、電磁流量計、旋渦流量計、轉(zhuǎn)子流量計、電磁流量計、旋渦流量計、渦輪流量計、超聲流量計等。渦輪流量計、超聲流量計等。YJLB型一體化節(jié)流式流量型一體化節(jié)流式流量計計YJLBYJLB型一體化節(jié)流式流型一體化節(jié)流式流量計將節(jié)流裝置和差壓量計將節(jié)流裝置和差壓變送器做成一體，繼承變送器做成一體，繼承了節(jié)流裝置的優(yōu)點，結(jié)了節(jié)流裝置的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)緊湊，成套性好，故構(gòu)緊湊，成套性好，故障率低，使用安裝方便，障率低，使用安裝方便，動態(tài)特性好，提高了測動態(tài)特性好，提高了測量精度，可滿足各種流量精度，可滿足

43、各種流量測量的需要量測量的需要 圖3.17圖圖3.18 靶式流量計靶式流量計圖圖3.19 903.19 90度度彎管流量計彎管流量計(2)測質(zhì)量流量測質(zhì)量流量直接法：直接法：直接測量質(zhì)量流量?？评飱W利力式流量直接測量質(zhì)量流量?？评飱W利力式流量計、計、量熱式流量計、角動量式流量計量熱式流量計、角動量式流量計等。等。 間接法：間接法：測出體積流量和密度，經(jīng)過計算得到。測出體積流量和密度，經(jīng)過計算得到。主要有壓力溫度補(bǔ)償式質(zhì)量流量計。主要有壓力溫度補(bǔ)償式質(zhì)量流量計。 質(zhì)量流量計是直接測量流體流過的質(zhì)量。質(zhì)量流量計是直接測量流體流過的質(zhì)量。具有精度不受流體的溫度、壓力、密度、具有精度不受流體的溫度、壓

44、力、密度、粘度等變化影響的優(yōu)點粘度等變化影響的優(yōu)點圖圖3.203.20 SITRANS F C SITRANS F C 科里奧利力質(zhì)量流量計科里奧利力質(zhì)量流量計3.3.2 速度式流量計（差壓式流量傳感器）速度式流量計（差壓式流量傳感器） 差壓式流量傳感器差壓式流量傳感器又稱又稱節(jié)流式流量傳感器節(jié)流式流量傳感器，它是，它是利用管路內(nèi)的節(jié)流裝置，將管道中流體的瞬時流量轉(zhuǎn)利用管路內(nèi)的節(jié)流裝置，將管道中流體的瞬時流量轉(zhuǎn)換成節(jié)流裝置前后的壓力差的原理來實現(xiàn)的。換成節(jié)流裝置前后的壓力差的原理來實現(xiàn)的。節(jié) 流 裝 置 或差 壓 流 量傳 感 器差 壓 計 或差 壓 變 送 器被 測 流 量qapp差 壓 信

45、 號 管 路cb差 壓 (流量 )p (q )pq圖圖3.21 3.21 差壓式流量傳感器流量測量系統(tǒng)差壓式流量傳感器流量測量系統(tǒng)差壓式流量傳感器流量測量系統(tǒng)主要由節(jié)流裝置差壓式流量傳感器流量測量系統(tǒng)主要由節(jié)流裝置和差壓計（或差壓變送器）組成，如下圖所示。和差壓計（或差壓變送器）組成，如下圖所示。節(jié)流裝置的作用是把被測流體的流量轉(zhuǎn)換成壓差信節(jié)流裝置的作用是把被測流體的流量轉(zhuǎn)換成壓差信號，差壓計則對壓差信號進(jìn)行測量并顯示測量值，號，差壓計則對壓差信號進(jìn)行測量并顯示測量值，差壓變送器能把差壓信號轉(zhuǎn)換為與流量對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差壓變送器能把差壓信號轉(zhuǎn)換為與流量對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電信號或氣信號，以供顯示、記錄或控制。

46、電信號或氣信號，以供顯示、記錄或控制。 差壓式流量傳感器發(fā)展較早，技術(shù)成熟而較完差壓式流量傳感器發(fā)展較早，技術(shù)成熟而較完善，而且結(jié)構(gòu)簡單，對流體的種類、溫度善，而且結(jié)構(gòu)簡單，對流體的種類、溫度、壓力限、壓力限制較少，因而應(yīng)用廣泛。制較少，因而應(yīng)用廣泛。(1) (1) 節(jié)流裝置節(jié)流裝置 節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量敏感節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量敏感檢測元件，是安裝在流體流動的管道中的阻力檢測元件，是安裝在流體流動的管道中的阻力元件。元件。常用的節(jié)流元件有孔板、噴嘴、文丘里常用的節(jié)流元件有孔板、噴嘴、文丘里管。管。 它們的結(jié)構(gòu)形式、相對尺寸、技術(shù)要求、它們的結(jié)構(gòu)形式、相對尺寸、技術(shù)要求、

47、管道條件和安裝要求等均已標(biāo)準(zhǔn)化，故又稱標(biāo)管道條件和安裝要求等均已標(biāo)準(zhǔn)化，故又稱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件，如下頁圖所示。準(zhǔn)節(jié)流元件，如下頁圖所示。(a)(b)(c)高壓低壓入口部分漸縮部分喉部漸擴(kuò)部分圖圖3-22 3-22 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件( (a) a) 孔板；孔板； ( (b) b) 噴嘴；噴嘴； ( (c) c) 文丘里管文丘里管 其中孔板最簡單又最為典型，加工制造方便，在其中孔板最簡單又最為典型，加工制造方便，在工業(yè)生產(chǎn)過程中常被采用。工業(yè)生產(chǎn)過程中常被采用。 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置按照規(guī)定的技術(shù)要求和試驗數(shù)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置按照規(guī)定的技術(shù)要求和試驗數(shù)據(jù)來設(shè)計、加工、安裝，無需檢測和標(biāo)定，據(jù)來設(shè)計、加工、安

48、裝，無需檢測和標(biāo)定，可以可以直接投產(chǎn)使用，并可保證流量測量的精度。直接投產(chǎn)使用，并可保證流量測量的精度。 (2) (2) 測量原理測量原理測量原理測量原理 在管道中流動的流體具有動壓能和靜壓能，在管道中流動的流體具有動壓能和靜壓能，在一定條件下這兩種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)換，但在一定條件下這兩種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)換，但參加轉(zhuǎn)換的能量總和不變。參加轉(zhuǎn)換的能量總和不變。用節(jié)流元件測量流量時，用節(jié)流元件測量流量時，流體流過節(jié)流裝置流體流過節(jié)流裝置前后前后產(chǎn)生壓力差產(chǎn)生壓力差p p(p p= =p p1 1- -p p2 2) )，且且流過的流量越大，節(jié)流裝置前后的壓差也越大流過的流量越大，節(jié)流裝置前

49、后的壓差也越大，流量與壓差之間存在一定關(guān)系，這就是差壓式流量流量與壓差之間存在一定關(guān)系，這就是差壓式流量傳感器測量原理。傳感器測量原理。 圖圖3-23 3-23 節(jié)流件前后流速和壓力分布情況節(jié)流件前后流速和壓力分布情況 圖圖3-233-23為節(jié)流件前后流速和壓力分布情況，圖中為節(jié)流件前后流速和壓力分布情況，圖中充分地反映了能量形式的轉(zhuǎn)換。充分地反映了能量形式的轉(zhuǎn)換。由于流動由于流動是穩(wěn)定不變是穩(wěn)定不變的，即流體在同一時間內(nèi)通過管道截面的，即流體在同一時間內(nèi)通過管道截面A A和節(jié)流件開孔和節(jié)流件開孔截面截面A A0 0的流體量應(yīng)相同，這樣通過截面的流體量應(yīng)相同，這樣通過截面A A0 0的流速必然

50、的流速必然比通過截面比通過截面A A時快。在流速變化的同時，流體的動壓能時快。在流速變化的同時，流體的動壓能和靜壓能也發(fā)生變化，根據(jù)能量守恒定律，因而在孔和靜壓能也發(fā)生變化，根據(jù)能量守恒定律，因而在孔板前后出現(xiàn)了靜壓差。通過測量此靜壓差便板前后出現(xiàn)了靜壓差。通過測量此靜壓差便可以求出可以求出流速和流量。流速和流量。 流量方程式為流量方程式為 對于可壓縮流體，例如各種氣體及蒸氣通過節(jié)流對于可壓縮流體，例如各種氣體及蒸氣通過節(jié)流元件時，元件時， 由于壓力變化必然會引起密度由于壓力變化必然會引起密度的改變，的改變，即即1 12 2，這時在公式中應(yīng)引入體積膨脹系數(shù)這時在公式中應(yīng)引入體積膨脹系數(shù)，可壓縮

51、性流體體積膨脹系數(shù)可壓縮性流體體積膨脹系數(shù)小于小于1 1，如果是不可壓，如果是不可壓縮性流體，則縮性流體，則=1=1。0022vmpqmAqmAp 流量公式中的流量公式中的流量系數(shù)流量系數(shù)與節(jié)流與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、節(jié)流裝裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、節(jié)流裝置開孔直徑、流體流動狀態(tài)（雷諾數(shù)）置開孔直徑、流體流動狀態(tài)（雷諾數(shù)）及管道條件等因素有關(guān)。對于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及管道條件等因素有關(guān)。對于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，流裝置，值可直接從有關(guān)手冊中查值可直接從有關(guān)手冊中查出。出。 (3) (3) 差壓式流量檢測系統(tǒng)差壓式流量檢測系統(tǒng) 356421qp2p3p1節(jié)流裝置；2壓力信號管路；3差壓變送器；4電流信號傳輸

52、線；5開方器；6顯示儀表圖圖3-24 3-24 差壓式流量檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖差壓式流量檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 節(jié)流裝置是將被測流體的流量值變換成差壓信節(jié)流裝置是將被測流體的流量值變換成差壓信號號p p，節(jié)流裝置輸出的差壓信號由壓力信號管路節(jié)流裝置輸出的差壓信號由壓力信號管路輸送到差壓變送器（或差壓計）。由流量基本方程輸送到差壓變送器（或差壓計）。由流量基本方程式可以看出，被測流量與差壓式可以看出，被測流量與差壓p p成平方根關(guān)系，成平方根關(guān)系，對于直接配用差壓計顯示流量時，流量標(biāo)尺是非線對于直接配用差壓計顯示流量時，流量標(biāo)尺是非線性的，為了得到線性刻度，可加開方運算電路或加性的，為了得到線性刻度，

53、可加開方運算電路或加開方器。如差壓流量變送器帶有開方運算，變送器開方器。如差壓流量變送器帶有開方運算，變送器的輸出電流就與流量成線性關(guān)系。顯示儀表則顯示的輸出電流就與流量成線性關(guān)系。顯示儀表則顯示流量的大小。流量的大小。 要使儀表的指示值與通過管道的實際流量要使儀表的指示值與通過管道的實際流量相符，必須做到以下幾點：相符，必須做到以下幾點： （1 1）差壓變送器的壓差和顯示儀表的流量標(biāo)）差壓變送器的壓差和顯示儀表的流量標(biāo)尺有若干種規(guī)格，選擇時應(yīng)與節(jié)流裝置孔徑匹尺有若干種規(guī)格，選擇時應(yīng)與節(jié)流裝置孔徑匹配。配。 （2 2）在測量蒸汽和氣體流量時，常遇到工作）在測量蒸汽和氣體流量時，常遇到工作條件的

54、密度條件的密度與設(shè)計時的密度與設(shè)計時的密度c c不相同，這不相同，這時必須對示數(shù)進(jìn)行修正。時必須對示數(shù)進(jìn)行修正。（3 3）顯示儀表刻度通常是線性的，測量值）顯示儀表刻度通常是線性的，測量值（差壓信號）要經(jīng)過開方運算進(jìn)行線性化處（差壓信號）要經(jīng)過開方運算進(jìn)行線性化處理后再送顯示儀表。理后再送顯示儀表。 （4 4）節(jié)流裝置應(yīng)正確安裝。）節(jié)流裝置應(yīng)正確安裝。 （5 5）接至差壓變送器的壓差應(yīng)該與節(jié)流裝）接至差壓變送器的壓差應(yīng)該與節(jié)流裝置前后壓差相一致，這就需要正確安裝差壓置前后壓差相一致，這就需要正確安裝差壓信號管路。信號管路。 介質(zhì)為液體時：介質(zhì)為液體時： 差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置下面差壓變送器應(yīng)

55、裝在節(jié)流裝置下面，取壓點應(yīng)在工，取壓點應(yīng)在工藝管道的中心線以下引出（下傾藝管道的中心線以下引出（下傾4545左右），導(dǎo)壓管左右），導(dǎo)壓管最好垂直安裝，否則也應(yīng)有一定斜度。當(dāng)差壓變送器最好垂直安裝，否則也應(yīng)有一定斜度。當(dāng)差壓變送器放在節(jié)流裝置之上時，要裝置貯氣罐。放在節(jié)流裝置之上時，要裝置貯氣罐。 圖3. 25介質(zhì)為氣體時：介質(zhì)為氣體時：差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置的上面差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置的上面, , 防止導(dǎo)壓管內(nèi)積防止導(dǎo)壓管內(nèi)積聚液滴，取壓點應(yīng)在工藝管道的上半部引出。聚液滴，取壓點應(yīng)在工藝管道的上半部引出。圖3. 26介質(zhì)為蒸汽時：介質(zhì)為蒸汽時： 應(yīng)使導(dǎo)壓管內(nèi)充滿冷凝液，因此在應(yīng)使導(dǎo)壓管內(nèi)充

56、滿冷凝液，因此在取壓點的出口取壓點的出口處要裝設(shè)凝液罐處要裝設(shè)凝液罐，其它安裝同液體。，其它安裝同液體。圖3. 27介質(zhì)具有腐蝕性時：介質(zhì)具有腐蝕性時： 可可在節(jié)流裝置和差壓變送器之間裝設(shè)隔離罐在節(jié)流裝置和差壓變送器之間裝設(shè)隔離罐，內(nèi)，內(nèi)放不與介質(zhì)有互溶的隔離液來傳遞壓力，或采用噴吹放不與介質(zhì)有互溶的隔離液來傳遞壓力，或采用噴吹法等。法等。圖3. 28（2 2）靶式流量計）靶式流量計 在流體通過的管道中，垂直于流動方向插上一塊在流體通過的管道中，垂直于流動方向插上一塊圓盤形的靶。流體通過時對靶片產(chǎn)生推力，經(jīng)杠桿系圓盤形的靶。流體通過時對靶片產(chǎn)生推力，經(jīng)杠桿系統(tǒng)產(chǎn)生力矩。力矩與流量的平方近似成正

57、比。統(tǒng)產(chǎn)生力矩。力矩與流量的平方近似成正比。靶式流靶式流量計適用于測量粘稠性及含少量懸浮固體的液體。量計適用于測量粘稠性及含少量懸浮固體的液體。 圖3. 29（3 3）旋渦流量計）旋渦流量計 旋渦流量計又稱渦街流量計，其測量方法基于流旋渦流量計又稱渦街流量計，其測量方法基于流體力學(xué)中的卡門渦街原理。把一個旋渦發(fā)生體（如圓體力學(xué)中的卡門渦街原理。把一個旋渦發(fā)生體（如圓柱體、三角柱體等柱體、三角柱體等非流線型對稱物體非流線型對稱物體）垂直插在管道）垂直插在管道中，當(dāng)流體繞過旋渦發(fā)生體時會在其左右兩側(cè)后方交中，當(dāng)流體繞過旋渦發(fā)生體時會在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋渦，形成渦列，且左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向替

58、產(chǎn)生旋渦，形成渦列，且左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反。這種渦列就稱為卡門渦街。相反。這種渦列就稱為卡門渦街。 在一定的雷諾數(shù)在一定的雷諾數(shù)Re范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，體積流量體積流量qv與旋渦的頻率與旋渦的頻率f成成線性關(guān)系。只要測出旋渦的線性關(guān)系。只要測出旋渦的頻率頻率f就能求得流過流量計管就能求得流過流量計管道流體的體積流量道流體的體積流量qv 。 旋渦流量計的輸出信號是與流量成正比的脈沖旋渦流量計的輸出信號是與流量成正比的脈沖頻率信號或標(biāo)準(zhǔn)電流信號，可以遠(yuǎn)距離傳輸，而頻率信號或標(biāo)準(zhǔn)電流信號，可以遠(yuǎn)距離傳輸，而且輸出信號與流體的溫度、壓力、密度、成分、且輸出信號與流體的溫度、壓力、密度、成分、粘度等參

59、數(shù)無關(guān)。該流量計量程比寬，結(jié)構(gòu)簡單，粘度等參數(shù)無關(guān)。該流量計量程比寬，結(jié)構(gòu)簡單，無運動件，具有測量精度高、應(yīng)用范圍廣、使用無運動件，具有測量精度高、應(yīng)用范圍廣、使用壽命長等特點。壽命長等特點。 另外，轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計、另外，轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計電磁流量計、超聲波流量計3.3.3 3.3.3 容積式流量計容積式流量計該流量計系直讀累積式流體流量計，是由裝該流量計系直讀累積式流體流量計，是由裝有一對橢圓齒輪轉(zhuǎn)子的計量室、密封聯(lián)軸器有一對橢圓齒輪轉(zhuǎn)子的計量室、密封聯(lián)軸器（小口徑流量計采用靈敏度高的磁性聯(lián)軸器）（小口徑流量計采用靈敏度高的磁性聯(lián)軸器）和計數(shù)機(jī)構(gòu)組成。和

60、計數(shù)機(jī)構(gòu)組成。測得旋轉(zhuǎn)頻率就可求得體積流量。測得旋轉(zhuǎn)頻率就可求得體積流量。圖圖3. 30橢圓齒輪流量測量示意圖橢圓齒輪流量測量示意圖3.3.4 3.3.4 質(zhì)量流量計質(zhì)量流量計 (1)(1)直接式質(zhì)量流量傳感器直接式質(zhì)量流量傳感器科里奧利質(zhì)量流量科里奧利質(zhì)量流量傳感器傳感器 科里奧利質(zhì)量流量傳感器是利用流體在直線科里奧利質(zhì)量流量傳感器是利用流體在直線運動的同時，運動的同時， 處于一個旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量處于一個旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力而制成的一種直接式質(zhì)流量成正比的科里奧利力而制成的一種直接式質(zhì)量流量傳感器。量流量傳感器。 圖圖3-31 3-31 科里奧利力分析圖科里奧利力分