自動(dòng)化儀表2（92頁(yè))ppt課件

1、第二章檢測(cè)儀表1.物位檢測(cè)儀表第二章檢測(cè)儀表溫度檢測(cè)儀表 流量檢測(cè)儀表檢測(cè)儀表的性能目的 壓力檢測(cè)儀表成份檢測(cè)儀表2第一節(jié) 儀表的性能目的一、丈量誤差 1、誤差的概念： 誤差是某一量值的給定值與客觀真實(shí)值之差。 丈量的目的是希望能正確地反映被測(cè)參數(shù)的真實(shí)值。 2、誤差分類 系統(tǒng)誤差 系統(tǒng)誤差決議丈量結(jié)果的準(zhǔn)確性 隨機(jī)誤差 隨機(jī)誤差決議丈量結(jié)果的精細(xì)度 忽略誤差 特別需求防止3第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的二、丈量?jī)x表的性能目的 儀表的性能目的是評(píng)價(jià)儀表性能好壞、質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要根據(jù)。 儀表的性能目的： 技術(shù) 經(jīng)濟(jì) 運(yùn)用方面注：儀表性能目的指的是對(duì)儀表規(guī)定的正常任務(wù)條件下而言的。4第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性

2、能目的1、絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差 絕對(duì)誤差： 相對(duì)誤差： 注：現(xiàn)實(shí)上儀表的準(zhǔn)確度不僅與絕對(duì)誤差有關(guān)，而且還與儀表的 丈量范圍有關(guān)。 所以工業(yè)上普通采用援用誤差來(lái)衡量?jī)x表的準(zhǔn)確度。5第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的2、援用誤差： 這是儀表根本誤差的主要方式，可以比較確切地反映儀表的丈量精度，又稱為儀表的根本誤差最大援用誤差：6第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的3、準(zhǔn)確度及其等級(jí) 儀表準(zhǔn)確度俗稱精度，又稱準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度和誤差可以說(shuō)是孿生兄弟，由于有誤差的存在，才有準(zhǔn)確度這個(gè)概念。儀表準(zhǔn)確度簡(jiǎn)言之就是儀表丈量值接近真值的準(zhǔn)確程度，普通用允許援用誤差作為確定精度的尺寸。 允許援用誤差 q允 允許誤差去掉“與“% 7精度

3、等級(jí) 準(zhǔn)確度常用準(zhǔn)確度等級(jí)來(lái)表示，這是按國(guó)家一致規(guī)定的允許誤差大小而劃分的，某一級(jí)儀表的允許誤差劃指在正常情況下，國(guó)家規(guī)定這類儀表所允許具有的最大援用誤差。例如0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)、1.0級(jí)、1.5級(jí)等。0.1級(jí)表示該儀表在丈量范圍內(nèi)各點(diǎn)處的援用誤差均不允許超越0.1%范圍。準(zhǔn)確度等級(jí)數(shù)小，闡明儀表的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小，也就是這種儀表精細(xì)。第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的8 準(zhǔn)確度反響儀表傳感元件丈量結(jié)果與真值的接近程度。它與誤差的大小相對(duì)應(yīng)，誤差小那么精度高，反之那么低。精度又分為精細(xì)度、正確度和準(zhǔn)確度。精細(xì)度表示多次反復(fù)丈量中，傳感器測(cè)得的值彼此之間的反復(fù)性或分散性大小的程度。它反映

4、隨機(jī)誤差的大小，隨機(jī)誤差越小，測(cè)得的值就越密集，反復(fù)性越好，精密度越高。正確度表示多次反復(fù)丈量中，傳感器測(cè)得值的算術(shù)平均值與真值的接近程度。它反映系統(tǒng)誤差的大小，系統(tǒng)誤差愈小，測(cè)得值的算術(shù)平均值就愈接近真值，正確度愈高。準(zhǔn)確度表示多次反復(fù)丈量中，傳感器測(cè)得值與真值的一致的程度。它反映隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的綜合大小，只有當(dāng)隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差都小時(shí)，準(zhǔn)確度才高。準(zhǔn)確度也簡(jiǎn)稱精度。第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的9第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的留意： 對(duì)于詳細(xì)的儀表傳感元件，精細(xì)度高時(shí)，正確度不一定高，而正確度高時(shí)，精細(xì)度也不一定高，但準(zhǔn)確度高時(shí)，那么精細(xì)度和正確度都高，在消除系統(tǒng)誤差情況下，精細(xì)度與準(zhǔn)確度才是

5、一致的。 下面我們就以打靶結(jié)果來(lái)闡明儀表傳感元件精度的高低。10第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的a 表示系統(tǒng)誤差大而隨機(jī)誤差小，即精細(xì)度高而正確度低；b 表示系統(tǒng)誤差小而隨機(jī)誤差大，即精細(xì)度低而正確度高；c 表示系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小，精細(xì)度合正確度都高，這是我們最希望得到的結(jié)果。11第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的4、回差又稱變差 呵斥回差的緣由： 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙運(yùn)動(dòng)部件的磨擦彈性元件的彈性滯后的影響12第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的 0 xyYFSRmax注：回差的大小反映了儀表的精細(xì)度，因此要求儀表的回差不能超出儀表精度等級(jí)所限定的允許誤差。13第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的5、靈敏度、靈敏限及分辯率 靈敏

6、度 規(guī)定：儀表標(biāo)尺刻度上的最小分格值不能小于儀表允許的 絕對(duì)誤差值。靈敏限：規(guī)定儀表的靈敏限不得大于儀表允許絕對(duì)誤差的一半。分辯率 數(shù)字儀表能穩(wěn)定顯示的位數(shù)越多，那么分辯率就越高。14第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的6、反響時(shí)間 反響時(shí)間是指儀表輸入一個(gè)階躍量時(shí)，其輸出由初始值第一次到達(dá)最終穩(wěn)定值的時(shí)間間隔，可用儀表的輸出由開(kāi)場(chǎng)變化到到達(dá)新穩(wěn)定值的95%時(shí)所用的時(shí)間來(lái)表示反響時(shí)間。注：儀表反響時(shí)間長(zhǎng)短，反映了儀表動(dòng)態(tài)特性的好壞。15第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的7、可靠性 儀表可靠性是工業(yè)自動(dòng)化儀表所追求的另一重要性能目的?？煽啃院蛢x表維護(hù)量是相輔相成的，儀表可靠性高闡明儀表維護(hù)量小，反之儀表可靠性差，

7、儀表維護(hù)量就大。 隨著儀表更新?lián)Q代，特別是微電子技術(shù)引入儀表制造行業(yè)，使儀表可靠性大大提高。儀表消費(fèi)廠商對(duì)這個(gè)性能目的也越來(lái)越注重，通常用有效率來(lái)描畫(huà)儀表的可靠性。 16第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的8、穩(wěn)定性 在規(guī)定任務(wù)條件內(nèi)，儀表某些性能隨時(shí)間堅(jiān)持不變的才干稱為穩(wěn)定性。 儀表穩(wěn)定性是自動(dòng)化儀表非常關(guān)懷的一個(gè)性能目的。由于工業(yè)使用儀表的環(huán)境相對(duì)比較惡劣，被丈量的介質(zhì)溫度、壓力變化也相對(duì)比較大，在這種環(huán)境中投入儀表運(yùn)用，儀表的某些部件隨時(shí)間堅(jiān)持不變的才干會(huì)降低，儀表的穩(wěn)定性會(huì)下降。 17第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的補(bǔ)：滯環(huán)和死區(qū)18第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的補(bǔ)：滯環(huán)和死區(qū)校驗(yàn)得上升曲線和下降曲線常不

8、重合，是由于有滯環(huán)和死區(qū)的存在。滯環(huán)：有能量吸收死區(qū)：有傳動(dòng)摩擦間隙，晶體管起始偏置不當(dāng)， 輸入變化小到一定程度便沒(méi)有輸出變化了。19第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的補(bǔ)：反復(fù)性 同一任務(wù)條件下，對(duì)同一輸入值，按同一方向多次丈量的輸出值之間的一致程度，稱為“反復(fù)性。補(bǔ)：再現(xiàn)性 再現(xiàn)性是在不同丈量條件下，如不同的方法，不同的觀測(cè)者，在不同的檢測(cè)環(huán)境對(duì)同一被檢測(cè)的量進(jìn)展反復(fù)檢測(cè)時(shí)，其丈量結(jié)果一致的程度。丈量再現(xiàn)性也是儀表的重要性能目的之一。注：反復(fù)性、再現(xiàn)性的優(yōu)良是保證準(zhǔn)確的先決條件。20第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的反復(fù)性：不包括滯環(huán)、死區(qū)代表儀表不受隨機(jī)影響的能力。再現(xiàn)性：包括滯環(huán)、死區(qū)。21第一節(jié) 檢測(cè)

9、儀表的性能目的補(bǔ)：零點(diǎn)遷移 假設(shè)丈量范圍改動(dòng)的結(jié)果是輸入輸出之間特性曲線有平移而斜率不變，那么稱為零點(diǎn)遷移。補(bǔ)：量程遷移 假設(shè)丈量范圍改動(dòng)的結(jié)果是輸入輸出間的特性曲線斜率發(fā)生變化時(shí)，其起點(diǎn)并不改動(dòng)，這就是量程遷移。注：零點(diǎn)遷移和量程遷移可以使儀表擴(kuò)展通用性，但遷移的條件及范圍要視詳細(xì)構(gòu)造和電路而定。22第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的例：某儀表廠消費(fèi)測(cè)溫儀表，測(cè)溫范圍200-700，檢驗(yàn)?zāi)潮硭玫降淖畲蠼^對(duì)誤差為4，確定此儀表的精度等級(jí)。解：最大援用誤差為： 去掉“，去掉“%，數(shù)值為0.8，國(guó)家規(guī)定等級(jí)中沒(méi)有0.8。但其qmax0.5級(jí)儀表的允許誤差為0.5%。 其精度等級(jí)為1.0級(jí)，其允許誤差為1

10、%。23第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的闡明： 根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定儀表精度等級(jí)和根據(jù)工藝要求來(lái)選擇儀表精度等級(jí)、要求是不同的。 根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定儀表精度等級(jí)時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)大于或至少等于儀表檢驗(yàn)結(jié)果所得的最大援用誤差； 根據(jù)工藝要求來(lái)選擇儀表精度等級(jí)時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)小于或至多等于工藝上所允許的最大援用誤差。24第一節(jié) 檢測(cè)儀表的性能目的課堂練習(xí)1、有一塊精度為2.5，丈量范圍為01000KPa的壓力表，它的刻度標(biāo)尺最多可分為多少格？2、某壓力表的丈量范圍為01MPa，精度為1.0級(jí)，試問(wèn)，此壓力儀表允許的最大絕對(duì)誤差是多少？假設(shè)用規(guī)范壓力計(jì)來(lái)校驗(yàn)壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，壓

11、力表的指示上行程為0.497MPa，下行程為0.508MPa，試問(wèn)該壓力表能否符合1.0級(jí)的精度要求，為什么？3、有一丈量范圍010MPa，精度為0.5級(jí)的壓力表，它在1MPa、5MPa、10MPA三點(diǎn)處的最大允許絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差各應(yīng)是多少？25第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送壓力儀表 壓力表、差壓變送器、胎壓計(jì)、氣壓/液壓自動(dòng)調(diào)理控制儀器等。26第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送一、概述 壓力是工業(yè)消費(fèi)中的重要參數(shù)，在消費(fèi)過(guò)程中，對(duì)液體、蒸汽、和氣體壓力的檢測(cè)是保證工藝要求、設(shè)備和人身平安并使設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要條件。1、所謂壓力，就是指均勻而垂直作用于單位面積上的力。 2727第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送2、壓

12、力表示方法： 在壓力丈量中，通常有絕對(duì)壓力，表壓力、負(fù)壓真空度等名詞。 絕對(duì)壓力是指介質(zhì)所受的實(shí)踐壓力。 表壓是指高于大氣壓的絕對(duì)壓力與大氣壓之差，即： P表=P絕-P大 負(fù)壓與真空度是指大氣壓力與低于大氣壓力的絕對(duì)壓力之差，即： P真 =P大-P絕 絕對(duì)壓力、表壓力、大氣壓力、負(fù)壓力真空度之間的關(guān)系如下圖所示。2828第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送29P表壓P負(fù)壓P絕壓P絕壓大氣壓力線表壓、絕壓、真空之間的關(guān)系圖絕壓零線留意：由于各種工藝設(shè)備和丈量?jī)x表都處于大氣中，所以工程上都用表壓力或真空度來(lái)表示壓力的大小。我們用壓力表來(lái)丈量壓力的數(shù)值，實(shí)踐上也都是表壓或真空度絕對(duì)壓力表的指示值除外。因此，在工

13、程上無(wú)特別闡明時(shí)，所提的壓力均指表壓力或真空度。29第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送二、測(cè)壓儀表的分類及其根本原理 30液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)樣常用于校驗(yàn)其它壓力計(jì)U型管壓力計(jì)單管壓力計(jì)斜管壓力計(jì)彈簧管壓力計(jì)波紋管壓力計(jì)薄膜式壓力計(jì)電容式壓力計(jì)電感式壓力計(jì)應(yīng)變片式壓力計(jì)霍爾片式壓力計(jì)30第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送 目前，石油化工消費(fèi)中運(yùn)用中廣泛的一種壓力丈量?jī)x表是彈性元件。根據(jù)測(cè)壓范圍不同，常用的測(cè)壓元件有單圈彈簧管、多圈彈簧管、膜片、膜盒、波紋管等。在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下，彈性元件發(fā)生彈性變型，而產(chǎn)生相應(yīng)的位移，能過(guò)轉(zhuǎn)換位置，可將位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)或氣信號(hào)，以遠(yuǎn)傳顯示，報(bào)

14、警或調(diào)理用。3131第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送彈簧管壓力表 彈簧管壓力表是壓力儀表的主要組成部份之一，它有著極為廣泛的運(yùn)用價(jià)值 ，它具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，種類規(guī)格齊全、丈量范圍廣、便于制造和維修和價(jià)錢低廉等特點(diǎn)。彈簧管壓力表是單圈彈簧壓力表的簡(jiǎn)稱。它主要由彈簧管、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括拉桿、扇形齒輪、中心齒輪、示數(shù)安裝指針和分度盤(pán)以及外殼等幾部份組成，如以下圖所示。彈簧管是一端封鎖并彎成270度圓孤形的空心管子 。32322、 壓力的檢測(cè)與變送 33 彈簧管壓力表1、彈簧管 2拉桿 3、扇型齒輪 3、中心齒輪 5、指針 6、面板7、游絲 8、調(diào)整螺釘 9 接頭ab33第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送 它的截面呈扁圓形

15、或橢圓形，橢圓的長(zhǎng)軸2a與圖面垂直的彈簧管的中心軸O相平行。管子封鎖的一端B為自在端，即位移輸出端；而另一端A那么是固定的，作為被測(cè)壓力的輸入端。當(dāng)由它的固定端A通入被測(cè)壓力P后，由于呈橢圓形截面的管子在壓力P的作用下，將趨于圓形，彎成圓弧形的彈簧管隨之產(chǎn)生向外挺直的擴(kuò)張變形，使自在端B發(fā)生位移。此時(shí)彈簧管的中心角要隨即減小，也就是自在端將由B移到B，處，如圖2-3(b)上虛線所示。此位移量就相應(yīng)于某一壓力值。自在端B的彈性變形位移經(jīng)過(guò)拉桿使扇形齒輪作逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，使固定在中心齒輪軸上的指針也作順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，從而在面板的刻度標(biāo)尺上顯示出被測(cè)壓力的數(shù)值。由于彈簧管自在端位移而引起彈簧管中心角相對(duì)變化

16、值/與被測(cè)壓力P之間具有比例關(guān)系，因此彈簧管壓力表的刻度標(biāo)尺是均勻的。3434第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送 由上述可如，彈簧管自在端將隨壓力的增大而向外伸張。反之假設(shè)管內(nèi)壓力小于管外壓力，那么自在端將隨負(fù)壓的增大而向內(nèi)彎曲。所以，利用彈簧管不僅可以制成壓力表，而且還可制成真空表或壓力真空表。 彈簧管壓力表除普通型外，還有一些是具有特殊用途的，例如耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧用壓力表等。為了能闡明詳細(xì)適用何種特殊介質(zhì)的壓力丈量，常在其表殼、襯圈或表盤(pán)上涂以規(guī)定的色標(biāo)，并注有特殊介質(zhì)的稱號(hào)，運(yùn)用時(shí)應(yīng)予以留意。3535第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送應(yīng)變式壓力變送器 應(yīng)變式變送器以是以電為能源，它利用應(yīng)變片作為

17、轉(zhuǎn)換元件，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成應(yīng)變片電阻值的變化，然后經(jīng)過(guò)橋式電路得到毫伏級(jí)的電量輸出，供顯示儀表顯示被測(cè)壓力或經(jīng)放大電路轉(zhuǎn)換成一致規(guī)范信號(hào)后，再傳送到記錄儀和調(diào)理器等儀表。 應(yīng)變片有金屬電阻絲應(yīng)變片(金屬絲粘貼在襯底上組成的元件)和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類。 根據(jù)電阻應(yīng)變?cè)?，?yīng)變片在壓力作用下產(chǎn)生彈性變形dL/L(即應(yīng)變e)，其電阻值隨之發(fā)生變化。假設(shè)已如應(yīng)變片的電阻變化與其變形(即應(yīng)變)的關(guān)系，那么，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)變片電阻變化的丈量就可測(cè)知被測(cè)壓力。3636第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送 3737第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送單晶硅諧振式傳感器 諧振式傳感器是采用超精細(xì)加工工藝在單晶硅資料上制成兩個(gè)完全一致的H型諧振

18、梁，并以一定的頻率產(chǎn)生振動(dòng)。其諧振頻率取決于梁的長(zhǎng)度及張力，而張力隨壓力的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了壓力變化轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)的變化，并采用了頻率差分技術(shù)，將兩個(gè)頻率信號(hào)直接輸出到脈沖計(jì)數(shù)器。從而使傳感器具有誤差小，反復(fù)性好、分解才干和反響靈敏度高、直接輸出數(shù)字信號(hào)等特點(diǎn)。由于傳感器良好的特性，可使變送器幾乎不受靜壓和溫度的影響，而且具有優(yōu)良的過(guò)壓性能和范圍較寬的量程。3838第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送 39根底振子引伸張力硅膜片過(guò)程壓力變送器任務(wù)原理圖 39第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送電容式傳感器40SS0S0S2S1圖2-19膜片位移原理圖420mA放大電路原理：P變化 C 電流的變化40第二節(jié) 壓力的檢測(cè)

19、與變送三、壓力檢測(cè)儀表的選用、安裝及校驗(yàn) 壓力表的選用應(yīng)根據(jù)工藝消費(fèi)過(guò)程對(duì)壓力丈量的要求，被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件等來(lái)思索儀表的類型、量程和精度等級(jí)。并確定能否需求帶有遠(yuǎn)傳、報(bào)警等附加安裝。這樣才干到達(dá)經(jīng)濟(jì)、合理和有效的目的。1類型的選用 儀表類型的選用必需滿足工蘭消費(fèi)的要求。例如能否需求遠(yuǎn)傳變送、 自動(dòng)記錄或報(bào)警；被測(cè)介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì) (如腐蝕性、溫度高低、粘度大小、臟污程度、 易燃易爆等)能否對(duì)儀表提出特殊要求；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件 (如高溫、電磁場(chǎng)、振動(dòng)等)對(duì)儀表有否特殊要求等。 普通壓力表的彈簧管資料多采用銅合金，高壓的也有采用碳鋼，而氨用壓力表的彈簧管資料都采用碳鋼，不允許采用銅合金。

20、由于氨氣對(duì)銅的腐蝕極強(qiáng)，所以普通壓力表用于氨氣壓力丈量很快就要損壞。 氧氣壓力表與普通壓力表在構(gòu)造和材質(zhì)上完全一樣，只是氧用壓力表禁油。由于油進(jìn)入氧氣系統(tǒng)會(huì)引起爆炸。假設(shè)必需采用現(xiàn)有的帶油污的壓力表丈量氧氣壓力時(shí)，運(yùn)用前必需用四氯化碳反復(fù)清洗，仔細(xì)檢查直到無(wú)油污為止。4141第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送 2丈量范圍確實(shí)定 儀表的丈量范圍是根據(jù)被測(cè)壓力的大小來(lái)確定的。對(duì)于彈性式壓力表，為保證彈性元件能在彈性變形的完全范圍內(nèi)可靠地任務(wù)，量程的上限值應(yīng)高于工藝消費(fèi)中能夠的最大壓力值。根據(jù)化工自控設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定，在丈量穩(wěn)定壓力時(shí)，最大任務(wù)壓力不應(yīng)超越量程的2/3；丈量脈動(dòng)壓力時(shí)，最大任務(wù)壓力不超越量程的1/

21、2； 丈量高壓壓力時(shí)，最大任務(wù)壓力不應(yīng)超越量程的3/5。 為了保證丈量的準(zhǔn)確度，所測(cè)的壓力值不能太接近于儀表的下限值 ，亦即儀表的量程不能選得太大，普通被測(cè)壓力的最小值應(yīng)不低于量程的1/3。 按上述要求算出后，實(shí)取稍大的相鄰系列值，普通可在相應(yīng)的產(chǎn)品目錄申查到。 3精度級(jí)的選取 儀表的精度主妥是根據(jù)消費(fèi)上允許的最大丈量誤差來(lái)確定的。此外，在滿足工藝要求的前提下，還要思索經(jīng)濟(jì)性，即盡能夠選用精度較低、價(jià)廉耐用的儀表。4242第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送 4壓力表的安裝 A、測(cè)壓點(diǎn)的選擇 B、導(dǎo)壓管的敷設(shè) C、壓力表的安裝 5壓力計(jì)的校驗(yàn) 壓力計(jì)在長(zhǎng)期的運(yùn)用中，因彈性元件疲勞、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)磨損及化學(xué)腐蝕等

22、呵斥丈量誤差，所以有必要對(duì)儀表定期進(jìn)展校驗(yàn)，新儀表在安裝運(yùn)用前也應(yīng)校驗(yàn)，以便更恰當(dāng)?shù)毓烙?jì)儀表指示值的可靠程度。4343第二節(jié) 壓力的檢測(cè)與變送 校驗(yàn)原理 校驗(yàn)任務(wù)是將被校儀表與規(guī)范儀表處在一樣條件下的比較過(guò)程。 規(guī)范儀表的選擇原那么：) 校驗(yàn)儀器 - 活塞式壓力計(jì) 校驗(yàn)內(nèi)容 指示值誤差 變差 線性調(diào)整 校驗(yàn)詳細(xì)步驟4444第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送一、概述： 在消費(fèi)過(guò)程中，為了有效地進(jìn)展消費(fèi)操作和控制，經(jīng)常需求丈量消費(fèi)過(guò)程中各種介質(zhì) (如液體、氣體和蒸汽等)的流量，以便為消費(fèi)操作和控制提供根據(jù)。同時(shí)，為了進(jìn)展經(jīng)濟(jì)核算，也需求知道在普通時(shí)間 (如一班、一天等)內(nèi)流過(guò)的介質(zhì)總量。所以，對(duì)管道內(nèi)介質(zhì)流

23、量的丈量和變送是實(shí)現(xiàn)消費(fèi)過(guò)程的控制以及進(jìn)展經(jīng)濟(jì)核算所必需的。4545第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送流量的概念：在工程上，指流經(jīng)管道或設(shè)備某一截面的流體數(shù)量。瞬時(shí)流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一有效截面的流體數(shù)量。體積流量Q QvA ; 質(zhì)量流量M MQ累計(jì)流量：某段時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一有效截面的流體數(shù)量的總和。體積總量Q總 ； 質(zhì)量總量M總46第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送二、分類： 差壓式流量計(jì) 轉(zhuǎn)子式流量計(jì) 速度式流量計(jì) 靶式流量計(jì) 電磁式流量計(jì) 渦輪式流量計(jì) 橢圓齒輪番量計(jì) 容積式流量計(jì) 腰輪番量計(jì) 刮板流量計(jì) 熱式質(zhì)量流量計(jì) 質(zhì)量式流量計(jì) 補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì) 振動(dòng)式質(zhì)量流量計(jì)47第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送4848第

24、三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送三、差壓式流量計(jì) 差壓式 (也稱節(jié)流式)流量計(jì)是運(yùn)用歷史最久，運(yùn)用也最廣泛的一種流量丈量?jī)x表，同時(shí)也是目前消費(fèi)中最成熟的流量丈量?jī)x表之一。它是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流安裝時(shí)產(chǎn)生的壓力差與其流量有關(guān)而實(shí)現(xiàn)流量丈量的。 差壓式流量計(jì)通常是由能將被測(cè)流量轉(zhuǎn)換成差壓信號(hào)的節(jié)流安裝 (包括節(jié)流元件和取壓安裝)、導(dǎo)壓管和差壓計(jì)或差壓變送器及其顯示儀表三部分所組成。在單元組合儀表中，由節(jié)流安裝所產(chǎn)生的差壓信號(hào)，常經(jīng)過(guò)差壓變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)或氣信號(hào)，以供顯示、調(diào)理用。4949第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送50第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送 沿管道軸向延續(xù)地向前流動(dòng)的流體，由于遇

25、到節(jié)流元件的阻撓，使接近管壁處的流體遭到的阻撓作用最強(qiáng)，因此使其一部分動(dòng)壓能轉(zhuǎn)化成靜壓能，于是就出現(xiàn)了節(jié)流元件入口端面接近管壁處的流體靜壓力P1的升高。此壓力比管道中心處壓力要大，即在節(jié)流元件入口端面處產(chǎn)生一徑向壓差。這一徑向壓差使流體產(chǎn)生徑向附加速度，從而使接近管壁處的流體質(zhì)點(diǎn)的流向就與管道中心軸線相傾斜，構(gòu)成了流束的收縮運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，由于流體運(yùn)動(dòng)的慣性，使得流束收束最厲害 (即流束最小截面)的位置不在節(jié)流孔處，而是位于節(jié)流孔之后 ，并隨流量大小而變化。以上就是流體流經(jīng)節(jié)元件時(shí)，流束為什么產(chǎn)生收縮的緣由。5151第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送1、節(jié)流原理及節(jié)流元件 流體在有節(jié)流元件的管道中流動(dòng)時(shí)，在

26、節(jié)流元件前后的管璧處，流體的靜壓力產(chǎn)生差別的景象稱為節(jié)流景象，如下圖。所謂節(jié)流安裝就是設(shè)置在管道中能使流體產(chǎn)生部分收縮的節(jié)流元件和取壓安裝的總稱。運(yùn)用最廣泛的節(jié)流元件是孔板，其次是噴嘴、文丘里管。5252第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送規(guī)范孔板(Orifice Plate)53第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送規(guī)范噴嘴(Nozzle)54第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送文丘里管(Venturi Tube)55第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送以下圖表示在孔板前后流體的流速與壓力的分布情況： 5656第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送 由于節(jié)流元件的阻撓呵斥了流束的部分收縮，同時(shí)，又因流體一直處于延續(xù)穩(wěn)定的流動(dòng)形狀，因此在流束截面最小處的流

27、速到達(dá)最大。根據(jù)伯努利方程式和位能、動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化原理，在流束截面最小處的流體靜壓力最低，同理，在孔板出口端面處，由于流速已比原來(lái)增大，因此靜壓力也就較原來(lái)為低。故節(jié)流元件入口側(cè)的靜壓P1比其出口側(cè)的靜壓P2大，即在節(jié)流元件前后產(chǎn)生壓差P。節(jié)流元件前流體壓力較高，常稱為正壓，并用“+標(biāo)志；節(jié)流元件后流體靜壓力較低，常稱為負(fù)壓，并用“標(biāo)志。并且流量愈大，流束部分收縮和位能、動(dòng)能的轉(zhuǎn)化也愈顯著，即P也愈大。所以只需測(cè)出元件前后的壓力差P就可求得流經(jīng)節(jié)流元件的流體流量。這就是節(jié)流安裝丈量流量根本原理。5757第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送 流量根本方程式是用來(lái)闡明流量與壓差之間的定量關(guān)系。它是根據(jù)流膂力學(xué)

28、中的伯努利方程式利延續(xù)性方程式推導(dǎo)而得的，即式 式中 一 流量系數(shù)。它與節(jié)流元件的構(gòu)造方式、取壓方式、孔口截面 積之比m；雷諾數(shù)Re、孔口邊緣鋒利度、管壁粗糙度等要素有 關(guān)?？蓮挠嘘P(guān)手冊(cè)查得； 膨脹校正系數(shù)。它與孔板前后壓力的相對(duì)變化量、介質(zhì)的等 熵指數(shù) m等有關(guān)。也可從有關(guān)手冊(cè)查得。但對(duì)不可緊縮的液 體來(lái)說(shuō)，常取=1; A。 節(jié)流元件的開(kāi)孔截面積; P 節(jié)流元件前后實(shí)踐測(cè)得的靜壓差; 節(jié)流元件前流體密度。5858第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送 在計(jì)算時(shí)，假設(shè)把Ao用圓面積表示，d為任務(wù)溫度下孔板孔口直徑，單位為mm，而P以Mpa為單位，那么上述根本流量方程式可換算為適用流量計(jì)算公式，即： 以上流量

29、公式闡明，當(dāng) d等均為常數(shù)時(shí)，流量與壓差的平方根成正比。因此，由實(shí)際推導(dǎo)得來(lái)的流量根本方程式，運(yùn)用到丈量實(shí)踐消費(fèi)中的流體流量時(shí)，公式中各系數(shù)應(yīng)能滿足在丈量條件下的相對(duì)穩(wěn)定，這是采用這種流量計(jì)能否到達(dá)準(zhǔn)確丈量的前提。 由于流量與壓差的平方根成正比，所以，用這種流量計(jì)丈量流量時(shí)，假設(shè)不加開(kāi)方器，流量標(biāo)尺刻度是不均勻的。起始部分的刻度很密，后來(lái)逐漸變疏。因此，在用差壓法丈量流量時(shí)，被測(cè)流量值不應(yīng)接近于儀表刻度的下限值，否那么誤差將會(huì)很大。普通不要讓流量計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)在量程的30%以下。 5959第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送流量公式2、差壓式流量計(jì)的丈量實(shí)現(xiàn)：60第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送61第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變

30、送差壓流量計(jì)的組成62第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送差壓計(jì)三閥組示安裝意圖63第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送3、取壓方式：角接取壓：緊貼節(jié)流元件上、下游兩側(cè)端面取壓法蘭取壓：在距節(jié)流元件前、后端面各1吋位置上鉆孔取壓， 與管道中心線垂直。徑距取壓：在距節(jié)流元件前端面上游為1D，下游為D/2 處的管道上鉆孔取壓，其他它要求同法蘭取壓。4、差壓計(jì)：凡可丈量差壓的儀表均可作為差壓式流量計(jì)運(yùn)用。64第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送5、差壓式流量計(jì)的安裝： 正確安裝是保證其丈量精度的重要環(huán)節(jié)。 節(jié)流安裝的安裝 差壓信號(hào)管路的敷設(shè) 差壓計(jì)的安裝 6、差壓式流量計(jì)的總體特點(diǎn)：A、構(gòu)造簡(jiǎn)單、任務(wù)可靠，運(yùn)用壽命長(zhǎng)，順應(yīng)性強(qiáng)，幾乎可

31、丈量各種任務(wù) 形狀下的單相流體丈量。B、適用于50-1000mm管徑的流體丈量，精度可達(dá)0.5級(jí)，只需嚴(yán)厲遵照加工安裝要求，不需求單獨(dú)標(biāo)定。C、缺乏是壓力損失較大，刻度非線性，維護(hù)任務(wù)量大。 65第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送四、轉(zhuǎn)子流量計(jì) 在工業(yè)消費(fèi)和科研任務(wù)中，經(jīng)常遇到小管徑，低雷諾數(shù)的小流量丈量，其他幾種流量計(jì)對(duì)于小管徑的丈量均遭到規(guī)范化式構(gòu)造等方面的條件限制，所以對(duì)較小管徑的流量丈量常采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)，它適用的管徑范圍為1-150mm66轉(zhuǎn)子流量計(jì)1、轉(zhuǎn)子流量計(jì)任務(wù)原理F2F1WP1P2F2F1WP1P267轉(zhuǎn)子流量計(jì)2、轉(zhuǎn)子流量計(jì)所測(cè)介質(zhì)流量的大小公式68第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送 3、轉(zhuǎn)子流

32、量計(jì)示值的修正 該當(dāng)指出，流體的密度是隨工況參數(shù)而變化的。對(duì)于液體，由于壓力變化對(duì)密度的影響很小，普通可以忽略不計(jì)；但因溫度變化所產(chǎn)生的影響，那么應(yīng)引起留意。不過(guò)普通溫度每變化10時(shí)，液體的密度變化約在1%以內(nèi)。所以，除溫度變化較大，丈量準(zhǔn)確度要求較高的場(chǎng)所外，往往也可以忽略不計(jì)。對(duì)于氣體，由于密度受溫度、壓力變化影響較大，例如，在常溫附近，溫度每變化10，密度變化約為3%。在常壓附近，壓力每變10kPa，密度也約變化3%。因此，在丈量氣體體積流量時(shí)，必需同時(shí)丈量氣體的溫度和壓力，并將任務(wù)形狀下的體積流量換算成規(guī)范體積流量。 所謂規(guī)范體積流量，在工業(yè)上是指20、0.10133MPa(稱標(biāo)定形狀

33、)或0、0.10133MPa (稱規(guī)范形狀)條件下的體積流量。在儀表計(jì)量上多數(shù)以標(biāo)定形狀條件下的體積流量為規(guī)范體積流量。 6969第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送 A、氣體流量的修正 70 B、液體流量的修正 其中：70第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送粘度補(bǔ)償型帶玻璃視窗的金屬轉(zhuǎn)子流量控制器VKG 粘度補(bǔ)償型全金屬轉(zhuǎn)子流量控制器VKA 71第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送差動(dòng)變壓器任務(wù)原理72第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送五、電磁流量計(jì) 1、電磁流量計(jì)的原理與構(gòu)造73電磁流量計(jì)74第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送 電磁流量計(jì)的根本原理基于電磁感應(yīng)定律。 其中：Ex-感應(yīng)電勢(shì) B磁感應(yīng)強(qiáng)度 D管道直徑即流體垂直切割磁力線的長(zhǎng)度 v垂

34、直于磁力線方向的液體流速 C比例系數(shù)那么體積流量Q與流速v的關(guān)系為：有：K為儀表常數(shù)75第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送 2、電磁流量計(jì)的運(yùn)用 A、流體應(yīng)具有導(dǎo)電性 B、普通不采用直流磁場(chǎng)而用交流磁場(chǎng) C、必需妥善屏蔽 3、電磁流量計(jì)的特點(diǎn) 構(gòu)造簡(jiǎn)單，上下游完全對(duì)稱，丈量精度高，可測(cè)大口徑管流。76第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送六、超聲波式流量計(jì)77第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送 1、超聲波式流量計(jì)任務(wù)原理 超聲波在流體的傳播速度與流體的流動(dòng)速度有關(guān)，據(jù)此可以實(shí)現(xiàn) 流量丈量，這種方法不會(huì)呵斥壓力損失，并且適宜于大管徑，非導(dǎo)電 性，強(qiáng)腐蝕性的液體或氣體流量的丈量。 注：超聲波的發(fā)射和接納都要用換能器，多半由壓電陶瓷

35、元件制成。 為保證聲能損失小，方向性強(qiáng)，必需把壓電陶瓷封裝在聲楔中。 聲楔資料應(yīng)有良好的透聲性能，常用有機(jī)玻璃、橡膠或塑料，而壓電元件那么為鋯鈦酸鉛PZT78第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送 2、超聲波式流量計(jì)實(shí)現(xiàn)方法 A、時(shí)差法：在管道的兩側(cè)斜向安裝兩個(gè)換能器，使其軸線重合在 一斜線上。 A發(fā)射，B接納，順流，速度快，時(shí)間短 t1=L/(c+v) A接納，B發(fā)射，逆流，速度慢，時(shí)間快 t2=L/(c-v) 兩方向傳播的時(shí)間差 t=t2-t1=2Lv/(c2-v2) 討論： 結(jié)論：此方法實(shí)現(xiàn)不了準(zhǔn)確的丈量 79第三節(jié) 流量的檢測(cè)與變送 B、速差法：在管道的兩側(cè)斜向安裝兩個(gè)換能器，使其軸線重合在 一斜線上。 A發(fā)射，B接納，順流，速度快，時(shí)間短 t1=L/(c+v)