化工儀表及自動化第3章

第三章檢測儀表與傳感器

精品資料內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)概述測量過程與測量誤差儀表的性能指標(biāo)工業(yè)儀表的分類壓力(yālì)檢測及儀表壓力(yālì)單位及測壓儀表彈性式壓力(yālì)計電氣式壓力(yālì)計智能型壓力(yālì)變送器壓力(yālì)計的選用及安裝1精品資料內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)流量(liúliàng)檢測及儀表概述差壓式流量(liúliàng)計轉(zhuǎn)子流量(liúliàng)計橢圓齒輪流量(liúliàng)計渦輪流量(liúliàng)計電磁流量(liúliàng)計漩渦流量(liúliàng)計質(zhì)量流量(liúliàng)計2精品資料內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)物位檢測及儀表概述差壓式液位變速器電容式物位傳感器核輻射物位計稱重式液罐計量儀溫度檢測及儀表溫度檢測方法(fāngfǎ)熱電偶溫度計熱電阻溫度計電動溫度變送器3精品資料內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)一體化溫度變送器智能(zhìnénɡ)式溫度變送器測溫元件的安裝現(xiàn)代檢測技術(shù)與傳感器的發(fā)展軟測量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展4精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)用來檢測這些參數(shù)的技術(shù)工具稱為檢測儀表。用來將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號(xìnhào)的儀表通常稱為傳感器。當(dāng)傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(xìnhào)時，通常稱為變送器。5精品資料一、測量(cèliáng)過程與測量(cèliáng)誤差6測量過程在實(shí)質(zhì)(shízhì)上都是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程，而測量儀表就是實(shí)現(xiàn)這種比較的工具。

測量誤差指由儀表讀得的被測值與被測量真值之間的差距。通常有兩種表示方法，即絕對誤差和相對誤差。

精品資料絕對誤差(juéduìwùchà)xi：儀表(yíbiǎo)指示值,xt：被測量的真值由于真值無法得到

x：被校表的讀數(shù)值，x0：標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值

相對誤差7精品資料二、儀表(yíbiǎo)的性能指標(biāo)81.精確度（簡稱(jiǎnchēng)精度）說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差Δ來表示。但是，儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同。因此，常說的“絕對誤差”指的是絕對誤差中的最大值Δmax。

兩大影響因素絕對誤差和儀表的測量范圍相對百分誤差δ允許誤差精品資料儀表的δ允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的δ允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對百分誤差去掉(qùdiào)“±”號及“％”號，便可以用來確定儀表的精確度等級。目前常用的精確度等級有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。小結(jié)(xiǎojié)9精品資料10舉例(jǔlì)例1某臺測溫儀表的測溫范圍為200~700℃，校驗(yàn)該表時得到(dédào)的最大絕對誤差為＋4℃，試確定該儀表的精度等級。解該儀表的相對百分誤差為

如果將該儀表的δ去掉“＋”號與“％”號，其數(shù)值為0.8。由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.8級儀表，同時，該儀表的誤差超過了0.5級儀表所允許的最大誤差，所以，這臺測溫儀表的精度等級為1.0級。

精品資料例2某臺測溫儀表的測溫范圍為０～1000℃。根據(jù)(gēnjù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過±７℃，試問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級才能滿足以上要求？解根據(jù)工藝(gōngyì)上的要求，儀表的允許誤差為

如果將儀表的允許誤差去掉“±”號與“％”號，其數(shù)值介于0.5～1.0之間，如果選擇精度等級為1.0級的儀表，其允許的誤差為±1.0％，超過了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)選擇0.5級儀表才能滿足工藝要求。11精品資料12儀表的精度(jīnɡdù)等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。精度等級數(shù)值越小，就表征該儀表(yíbiǎo)的精確度等級越高，也說明該儀表(yíbiǎo)的精確度越高。0.05級以上的儀表(yíbiǎo)，常用來作為標(biāo)準(zhǔn)表；工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表(yíbiǎo)，其精度大多在0.5以下。

儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標(biāo)志在儀表面板上。舉例1.51.0如：精品資料2.變差變差是指在外界條件(tiáojiàn)不變的情況下，用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量時，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。圖3-1測量(cèliáng)儀表的變差14注意：變差不能超出儀表的允許誤差精品資料153.靈敏(línɡm(xù)ǐn)度與靈敏(línɡm(xù)ǐn)限儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個位移的被測參數(shù)變化(biànhuà)量的比值。即

式中，S為儀表的靈敏度；Δα為指針的線位移或角位移；Δx為引起Δα所需的被測參數(shù)變化量。

儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發(fā)生動作的被測參數(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，往往用分辨力表示。

精品資料4.分辨率對于數(shù)字式儀表，分辨力是指數(shù)字顯示器的最末位(mòwèi)數(shù)字間隔所代表的被測參數(shù)變化量。不同量程的分辨力是不同的，相應(yīng)于最低量程的分辨力稱為該表的最高分辨力，也叫靈敏度。通常以最高分辨力作為(zuòwéi)數(shù)字電壓表的分辨力指標(biāo)。分辨率與儀表的有效數(shù)字位數(shù)有關(guān)。16精品資料175.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。通常(tōngcháng)總是希望測量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。圖3-2線性度示意圖式中，δf為線性度（又稱非線性誤差）；Δfmax為校準(zhǔn)曲線對于理論直線(zhíxiàn)的最大偏差（以儀表示值的單位計算）。精品資料186.反應(yīng)時間反應(yīng)時間就是用來衡量(héngliáng)儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。反應(yīng)時間長，說明儀表需要較長時間才能給出準(zhǔn)確的指示值，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。儀表反應(yīng)時間的長短，實(shí)際上反映(fǎnyìng)了儀表動態(tài)特性的好壞。儀表的反應(yīng)時間有不同的表示方法

當(dāng)輸入信號突然變化一個數(shù)值后，輸出信號將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。

儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2％（95％）所用的時間，可用來表示反應(yīng)時間。精品資料三、工業(yè)儀表(yíbiǎo)的分類191.按儀表使用的能源(néngyuán)分類氣動儀表、電動儀表、液動儀表

以電為能源，信號之間聯(lián)系比較方便，適宜于遠(yuǎn)距離傳送和集中控制；便于與計算機(jī)聯(lián)用；現(xiàn)在電動儀表可以做到防火、防爆，更有利于電動儀表的安全使用。

一般結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；易受溫度、濕度、電磁場、放射性等環(huán)境影響。

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)常用精品資料202.按信息的獲得、傳遞、反映和處理(chǔlǐ)的過程分類檢測儀表

作用是獲取信息，并進(jìn)行(jìnxíng)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。顯示儀表

作用是將由檢測儀表獲得的信息顯示出來。

集中控制裝置

包括各種巡回檢測儀、巡回控制儀等。控制儀表

可以根據(jù)需要對輸入信號進(jìn)行各種運(yùn)算。

執(zhí)行器

可以接受控制儀表的輸出信號或直接來自操作員的指令，對生產(chǎn)過程進(jìn)行操作或控制。

精品資料圖3-3各類儀表(yíbiǎo)的作用21精品資料223.按儀表的組成形式(xíngshì)分類基地式儀表(yíbiǎo)特點(diǎn)是將測量、顯示、控制等各部分集中組裝在一個表殼里，形成一個整體。這種儀表(yíbiǎo)比較適于在現(xiàn)場做就地檢測和控制，但不能實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)的集中顯示與控制。這在一定程度上限制了基地式儀表(yíbiǎo)的應(yīng)用范圍。分為基地式儀表和單元組合儀表

精品資料化工生產(chǎn)中的單元組合儀表有電動單元組合儀表和氣動單元組合儀表兩種。國產(chǎn)(guóchǎn)的電動單元組合儀表簡稱DDZ儀表；氣動單元組合儀表簡稱QDZ儀表。注意(zhùyì)

單元組合儀表是將對參數(shù)的測量及其變送、顯示、控制等各部分，分別制成能獨(dú)立工作的單元儀表（簡稱單元，例如變送單元、顯示單元、控制單元等）。這些單元之間以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號互相聯(lián)系，可以根據(jù)不同要求，方便地將各單元任意組合成各種控制系統(tǒng)，適用性和靈活性都很好。23精品資料第二節(jié)壓力檢測(jiǎncè)及儀表一、壓力單位(dānwèi)及測量儀表壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。壓力的單位為帕斯卡，簡稱帕（Pa）24精品資料26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11×1061.0197×10-59.869×10-67.501×10-31.0197×10-41.450×10-41×10-5兆帕1×106110.1979.8697.501×1031.0197×1021.450×10210工程大氣壓9.807×1049.807×10-210.9678735.610.0014.220.9807物理大氣壓1.0133×1050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.3332×1021.3332×10-41.3595×10-31.3158×10-310.01361.934×10-21.3332×10-3水柱9.806×1039.806×10-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.895×1036.895×10-30.070310.0680551.710.703110.06895巴1×1050.11.01970.9869750.110.19714.501表3-1各種(ɡèzhǒnɡ)壓力單位換算表精品資料27p表P真P絕P絕大氣壓力線絕對壓力的零線在壓力(yālì)測量中，常有表壓、絕對壓力(yālì)、負(fù)壓或真空度之分。當(dāng)被測壓力低于大氣壓力時，一般用負(fù)壓(fùyā)或真空度來表示。圖3-4絕對壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系精品資料28測量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為(fēnwéi)四類。1.液柱式壓力計

它根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力(yālì)轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測量。按其結(jié)構(gòu)形式的不同

有U形管壓力計、單管壓力計等

優(yōu)點(diǎn)這類壓力計結(jié)構(gòu)簡單、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，測量范圍較窄，一般用來測量較低壓力、真空度或壓力差。

精品資料2.彈性(tánxìng)式壓力計它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移(wèiyí)進(jìn)行測量的。3.電氣式壓力計

它是通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進(jìn)行測量的儀表。29精品資料4.活塞式壓力計它是根據(jù)(gēnjù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量的。優(yōu)點(diǎn)(yōudiǎn)缺點(diǎn)測量精度很高，允許誤差可小到0.05%～0.02%。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較貴。

30精品資料二、彈性(tánxìng)式壓力計31定義(dìngyì)

彈性式壓力計是利用各種形式的彈性元件，在被測介質(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壓儀表。優(yōu)點(diǎn)

具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價格低廉、測量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)?？捎脕頊y量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。

精品資料321.彈性元件

彈性元件是一種簡易可靠(kěkào)的測壓敏感元件。當(dāng)測壓范圍不同時，所用的彈性元件也不一樣。圖3-5

彈性元件示意圖彈簧(tánhuáng)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。精品資料332.彈簧(tánhuáng)管壓力表分類(fēnlèi)使用的測壓元件單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。

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。

1—彈簧管；2—拉桿；3—扇形齒輪；4—中心齒輪；5—指針；6—面板；7—游絲；8—調(diào)整螺絲；9—接頭彈簧壓力表精品資料基本(jīběn)測量原理單圈彈簧管是一根彎成270°圓弧的橢圓截面的空心金屬管子。管子的自由端B封閉，另一端固定在接頭９上。當(dāng)通入被測的壓力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，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(suǒyǐ)只要測得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。34精品資料在化工生產(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，就會破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險。這時就應(yīng)采用帶有報警或控制觸點(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)信號壓力表，它能在壓力偏離給定范圍時，及時(jíshí)發(fā)出信號，以提醒操作人員注意或通過中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動控制。警惕(jǐngtì)！35精品資料圖3-7電接點(diǎn)(jiēdiǎn)信號壓力表1，4—靜觸點(diǎn)；2—動觸點(diǎn)；3—綠燈(lǜdēng)；5—紅燈

壓力表指針上有動觸點(diǎn)2，表盤上另有兩根可調(diào)節(jié)指針，上面分別有靜觸點(diǎn)1和4。當(dāng)壓力超過上限給定數(shù)值時，2和4接觸，紅色信號燈5的電路被接通，紅燈發(fā)亮。若壓力低到下限給定數(shù)值時，2與1接觸，接通了綠色信號燈3的電路。1、4的位置可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)。36精品資料三、電氣(diànqì)式壓力計定義(dìngyì)電氣式壓力計是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。37優(yōu)點(diǎn)1.該儀表的測量范圍較廣，分別可測7×10-5Pa至5×102MPa的壓力，允許誤差可至0.2％；

2.由于可以遠(yuǎn)距離傳送信號，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動控制和報警，并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用。

精品資料圖3-8電氣(diànqì)式壓力計組成方框圖組成(zǔchénɡ)

一般由壓力傳感器、測量電路和信號處理裝置所組成。常用的信號處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機(jī)等。38精品資料幾種(jǐzhǒnɡ)常見的傳感器或變送器：1.霍爾片式壓力(yālì)傳感器

霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，從而實(shí)現(xiàn)壓力的測量。

圖3-9

霍爾效應(yīng)

霍爾電勢可用下式表示

式中，UH為霍爾電勢；RH為霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為控制電流的大小。39精品資料注意(zhùyì)霍爾電勢與磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流成正比。提高B和I值可增大霍爾電勢UH，但兩者都有一定限度(xiàndù)，一般I為3～20mA，B約為幾千高斯，所得的霍爾電勢UH約為幾十毫伏數(shù)量級。

導(dǎo)體也有霍爾效應(yīng)，不過它們的霍爾電勢遠(yuǎn)比半導(dǎo)體的霍爾電勢小得多。40精品資料將霍爾元件與彈簧(tánhuáng)管配合，就組成了霍爾片式彈簧(tánhuáng)管壓力傳感器，如圖3-10所示。圖3-10霍爾片式壓力(yālì)傳感器1—彈簧管；2

—磁鋼；3

—霍爾片

當(dāng)被測壓力引入后，在被測壓力作用下，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在非均勻磁場中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢與被測壓力成比例。

利用這一電勢即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離顯示和自動控制。41精品資料422.應(yīng)變(yìngbiàn)片壓力傳感器應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變原理構(gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類，被測壓力使應(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，其阻值減小（增加），再通過橋式電路獲得(huòdé)相應(yīng)的毫伏級電勢輸出，并用毫伏計或其他記錄儀表顯示出被測壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計。圖3-11應(yīng)變片壓力傳感器示意圖1—應(yīng)變筒；2—外殼；3—密封膜片精品資料3.壓阻式壓力(yālì)傳感器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，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)生與被測壓力成比例(bǐlì)的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號。工作原理43精品資料圖3-12壓阻式壓力(yālì)傳感器1—基座(jīzuò)；2—單晶硅片；3—導(dǎo)環(huán)；4—螺母；5—密封墊圈；6—等效電阻特點(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)簡單；

便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化；

可以測量壓力，稍加改變，還可以測量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。

44精品資料5.電容式壓力(yālì)變送器電容式壓力變送器是一種開環(huán)檢測儀表，具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強(qiáng)、可靠性好、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，其輸出信號(xìnhào)是標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA（DC）電流信號(xìnhào)。工作原理圖3-14電容式差壓變送器原理圖1—隔離膜片；2，7—固定電極；3—硅油；4—測量膜片；5—玻璃層；6—底座；8—引線49先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測量。

精品資料電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測量膜片，當(dāng)差壓過大并超過允許測量范圍時，測量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面(qiúmiàn)上，因此不易損壞，過載后的恢復(fù)特性很好，這樣大大提高了過載承受能力。密封性與抗振性好，測量精度相應(yīng)提高，可達(dá)0.2級。小結(jié)(xiǎojié)50精品資料四、智能型壓力(yālì)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(xíngchéng)的智能檢測儀表?？蛇M(jìn)行遠(yuǎn)程通信

利用手持通信器，可對現(xiàn)場變送器進(jìn)行各種運(yùn)行參數(shù)的選擇和標(biāo)定；其精確度高，使用與維護(hù)方便。

特點(diǎn)51精品資料

要對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，尤其是危險或不易到達(dá)的地方，給變送器的運(yùn)行和維護(hù)帶來了極大的方便。注意54精品資料五、壓力計的選用(xuǎnyòng)及安裝1.壓力計的選用(xuǎnyòng)

壓力計的選用應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對壓力測量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的分析，一般考慮以下幾個問題。儀表類型的選用

儀表精度級的選取

儀表測量范圍的確定

55精品資料儀表類型(lèixíng)的選用根據(jù)工藝要求正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的重要前提：是否需要遠(yuǎn)傳、自動記錄或報警(bàojǐng)；被測介質(zhì)的物理化學(xué)性能是否對儀表提出特殊要求；現(xiàn)場環(huán)境條件對儀表類型有否特殊要求精品資料儀表(yíbiǎo)測量范圍的確定根據(jù)操作中需要測量的參數(shù)的大小來確定：根據(jù)“化工(huàgōng)自控設(shè)計技術(shù)規(guī)定”：測量穩(wěn)定壓力時，最大工作壓力不應(yīng)超過測量上限值的2/3；測量脈動壓力時，最大工作壓力不應(yīng)超過測量上限值的1/2；測量高壓壓力時，最大工作壓力不應(yīng)超過測量上限值的3/5；精品資料被測壓力的最小值不低于儀表滿量程的1/3；注意：根據(jù)被測參數(shù)計算出儀表的上、下限后，不能以此數(shù)值直接作為儀表的測量范圍。因?yàn)閮x表標(biāo)尺的極限值不是任意(rènyì)取一個數(shù)字都可以，它是由國家主管部門用規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了的。精品資料儀表(yíbiǎo)精度級的選取在滿足工藝(gōngyì)要求的前提下，應(yīng)盡可能選用精度較低、價廉耐用的儀表。精品資料舉例(jǔlì)例3某臺往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為25～28MPa，測量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低(gāodī)限報警，試正確選用一臺壓力表，指出型號、精度與測量范圍。56精品資料1.壓力計的安裝(ānzhuāng)（1）測壓點(diǎn)的選擇應(yīng)能反映(fǎnyìng)被測壓力的真實(shí)大小。①要選在被測介質(zhì)直線流動的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。②測量流動介質(zhì)的壓力時，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動方向垂直，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。③測量液（氣）體壓力時，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。58精品資料（2）導(dǎo)壓管鋪設(shè)(pūshè)①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(bude)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。②導(dǎo)壓管水平安裝時應(yīng)保證有1:10～1:20的傾斜度，以利于積存于其中之液體（或氣體）的排出。③當(dāng)被測介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時，必須加設(shè)保溫伴熱管線。④取壓口到壓力計之間應(yīng)裝有切斷閥，以備檢修壓力計時使用。切斷閥應(yīng)裝設(shè)在靠近取壓口的地方。59精品資料（3）壓力計的安裝(ānzhuāng)①壓力計應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。②安裝地點(diǎn)(dìdiǎn)應(yīng)力求避免振動和高溫影響。60精品資料③測量蒸汽壓力時，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸[圖3-17（a）］；對于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐，右圖（b）表示了被測介質(zhì)密度(mìdù)ρ2大于和小于隔離液密度(mìdù)ρ1的兩種情況。圖3-17壓力計安裝(ānzhuāng)示意圖１—壓力計；２—切斷閥門；３—凝液管；４—取壓容器61精品資料④壓力計的連接處，應(yīng)根據(jù)被測壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)(shìdàng)的材料，作為密封墊片，以防泄漏。⑤當(dāng)被測壓力較小，而壓力計與取壓口又不在同一高度時，對由此高度而引起的測量誤差應(yīng)按Δp＝±Hρg進(jìn)行修正。式中H為高度差，ρ為導(dǎo)壓管中介質(zhì)的密度，g為重力加速度。⑥為安全起見，測量高壓的壓力計除選用有通氣孔的外，安裝時表殼應(yīng)向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外。62精品資料第三節(jié)流量檢測(jiǎncè)及儀表一、概述(ɡàishù)

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)核算所必需的一個重要參數(shù)。

流量大?。簡挝粫r間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時流量。

總量：在某一段時間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時流量在某一段時間內(nèi)的累計值。定義63精品資料質(zhì)量(zhìliàng)流量M體積(tǐjī)流量Q如以t表示時間，則流量和總量之間的關(guān)系是

流量計：測量流體流量的儀表。計量表：測量流體總量的儀表。

64精品資料1.速度(sùdù)式流量計以測量流體(liútǐ)在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。2.容積式流量計

以單位時間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。3.質(zhì)量流量計

以測量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計。質(zhì)量流量計分直接式和間接式兩種。65分類精品資料二、差壓式流量計差壓式（也稱節(jié)流式）流量(liúliàng)計是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量(liúliàng)測量的。通常是由能將被測流量轉(zhuǎn)換成壓差信號的節(jié)流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的流量值顯示出來的差壓計以及顯示儀表(yíbiǎo)所組成。66精品資料1.節(jié)流現(xiàn)象與流量(liúliàng)基本方程式（1）節(jié)流(jiéliú)現(xiàn)象

流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，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)流裝置包括節(jié)流件和取壓裝置。67精品資料孔板精品資料圖3-18孔板裝置及壓力(yālì)、流速分布圖要準(zhǔn)確(zhǔnquè)測量出截面Ⅰ、Ⅱ處的壓力有困難，因?yàn)楫a(chǎn)生最低靜壓力p2′的截面Ⅱ的位置隨著流速的不同會改變。因此是在孔板前后的管壁上選擇兩個固定的取壓點(diǎn)，來測量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化。因而所測得的壓差與流量之間的關(guān)系，與測壓點(diǎn)及測壓方式的選擇是緊密相關(guān)的。注意68精品資料（2）節(jié)流(jiéliú)基本方程式流量基本方程式是闡明(chǎnmíng)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?？梢钥闯鲆懒髁颗c壓差的確切關(guān)系，關(guān)鍵在于α的取值。

流量與壓力差ΔP的平方根成正比。

69精品資料2.標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)節(jié)流裝置國內(nèi)外把最常用的節(jié)流裝置(zhuāngzhì)、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(zhuāngzhì)”。標(biāo)準(zhǔn)化的具體內(nèi)容包括節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等。70精品資料精品資料圖3-19孔板斷面(duànmiàn)示意圖如左圖，標(biāo)準(zhǔn)孔板對尺寸(chǐcun)和公差、粗糙度等都有詳細(xì)規(guī)定。舉例

其中d／D應(yīng)在0.2～0.8之間；最小孔徑應(yīng)不小于12.5mm；直孔部分的厚度h＝（0.005～0.02）D；總厚度H＜0.05D；錐面的斜角α＝30°～45°等等，需要時可參閱設(shè)計手冊。71精品資料舉例(jǔlì)標(biāo)準(zhǔn)孔板采用角接取(jiēqǔ)壓法和法蘭取壓法，標(biāo)準(zhǔn)噴嘴為角接取(jiēqǔ)壓法。我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置取壓方法角接取壓法法蘭取壓法分為圖3-20環(huán)式取壓結(jié)構(gòu)1—管道法蘭；2—環(huán)室；3—孔板；4—夾緊環(huán)72精品資料環(huán)室取壓法能得到(dédào)較好的測量精度，但是加工制造和安裝要求嚴(yán)格，如果由于加工和現(xiàn)場安裝條件的限制，達(dá)不到預(yù)定的要求時，其測量精度仍難保證。所以，在現(xiàn)場使用時，為了(wèile)加工和安裝方便，有時不用環(huán)室而用單獨(dú)鉆孔取壓，特別是對大口徑管道。73精品資料優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)孔板應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，適用于大流量的測量流體經(jīng)過孔板后壓力損失大，當(dāng)工藝管道上不允許有較大的壓力損失時，便不宜采用。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管壓力損失較孔板小結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易加工74精品資料標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)節(jié)流裝置僅適用于測量管道直徑大于50mm，雷諾數(shù)在104～105以上的流體，而且流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變。節(jié)流裝置將管道中流體流量的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的差壓大小，但這個(zhège)差壓信號還必須由導(dǎo)壓管引出，并傳遞到相應(yīng)的差壓計，以便顯示出流量的數(shù)值。75精品資料3.差壓式流量計的測量誤差在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用時，往往具有比較大的測量誤差，有的甚至(shènzhì)高達(dá)10％～20％。

不僅需要合理的選型、準(zhǔn)確的設(shè)計計算和加工制造，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有足夠的實(shí)際測量精度。注意76精品資料誤差(wùchā)產(chǎn)生的原因被測流體工作狀態(tài)的變動。節(jié)流(jiéliú)裝置安裝不正確?？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)象差壓計安裝或使用不正確到78頁到82頁77精品資料78導(dǎo)壓管要正確地安裝，防止堵塞與滲漏，否則(fǒuzé)會引起較大的測量誤差。對于不同的被測介質(zhì)，導(dǎo)壓管的安裝亦有不同的要求，下面分類討論。圖3-21測量液體流量(liúliàng)時的取壓點(diǎn)位置圖3-22測量液體流量時的連接圖1—節(jié)流裝置；2—引壓導(dǎo)管；3—放空閥；4—平衡閥；5—差壓變送器；6—貯氣罐；7—切斷閥精品資料a)取壓點(diǎn)應(yīng)該位于節(jié)流裝置(zhuāngzhì)的下半部，與水平線夾角α為0°～45°。b)引壓導(dǎo)管最好垂直向下，如條件(tiáojiàn)不許可，導(dǎo)壓管亦應(yīng)下傾一定坡度（至少1∶20～1∶10），使氣泡易于排出。c)在引壓導(dǎo)管的管路中，應(yīng)有排氣的裝置。

①測量液體的流量時，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。79精品資料80②測量氣體流量時，上述的這些(zhèxiē)基本原則仍然適用。a)取壓點(diǎn)應(yīng)在節(jié)流(jiéliú)裝置的上半部。b)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。

c)如果差壓計必須裝在節(jié)流裝置之下，則需加裝貯液罐和排放閥，如圖3-23所示。

③測量蒸汽的流量時，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測量精度的影響。常見的接法見圖3-24所示。精品資料圖3-23測量(cèliáng)氣體流量時的連接圖1—節(jié)流裝置；2—引壓導(dǎo)管(dǎoguǎn)；3—差壓變送器；4—貯液罐；5—排放閥圖3-24測量蒸汽流量的連接圖1—節(jié)流裝置；2—凝液罐；3—引壓導(dǎo)管；4—排放閥；5—差壓變送器；6—平衡閥81精品資料82差壓計或差壓變送器安裝或使用不正確(zhèngquè)也會引起測量誤差。由引壓導(dǎo)管(dǎoguǎn)接至差壓計或變送器前，必須安裝切斷閥1、2和平衡閥3，構(gòu)成三閥組，如圖3-25所示。

測量腐蝕性（或因易凝固不適宜直接進(jìn)入差壓計）的介質(zhì)流量時，必須采取隔離措施。常用的兩種隔離罐形式如圖3-26所示。

精品資料圖3-25差壓計閥組安裝(ānzhuāng)示意圖1，2—切斷閥；3—平衡閥圖3-26隔離(gélí)罐的兩種形式83精品資料三、轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計841.工作(gōngzuò)原理

以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來測量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測量方法。圖3-27轉(zhuǎn)子流量計的工作原理圖精品資料轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計中轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)的平衡條件是（3-25）由式（3-25）可得根據(jù)轉(zhuǎn)子浮起(fúqǐ)的高度就可以判斷被測介質(zhì)的流量大小或?qū)⑹剑?-26）代入上兩式，得或（3-26）85精品資料862.電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計它可以將反映流量大小的轉(zhuǎn)子高度h轉(zhuǎn)換為電信號，適合于遠(yuǎn)傳，進(jìn)行(jìnxíng)顯示或記錄。

LZD系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計主要由流量變送及電動顯示兩部分組成。

（1）流量變送部分

圖3-28差動變壓器結(jié)構(gòu)精品資料轉(zhuǎn)換原理若將轉(zhuǎn)子流量計的轉(zhuǎn)子與差動變壓器的鐵芯連接起來，使轉(zhuǎn)子隨流量變化的運(yùn)動帶動鐵芯一起運(yùn)動，那么，就可以將流量的大小轉(zhuǎn)換成輸出感應(yīng)電勢的大小。87精品資料88（2）電動顯示(xiǎnshì)部分圖3-29LTD系列(xìliè)電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計精品資料3.轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計的指示值修正轉(zhuǎn)子流量計的流量標(biāo)尺上的刻度值，對用于測量液體來講是代表(dàibiǎo)20℃時水的流量值，對用于測量氣體來講則是代表(dàibiǎo)20℃，0.10133MPa壓力下空氣的流量值。所以，在實(shí)際使用時，要根據(jù)具體體情況進(jìn)行修正。（1）液體流量測量時的修正（3-31）89精品資料如果被測介質(zhì)的黏度與水的黏度相差(xiānɡchà)不大，可近似認(rèn)為Φ是常數(shù)，則有（3-32）整理(zhěnglǐ)后得（3-34）（3-33）90精品資料同理可導(dǎo)得質(zhì)量(zhìliàng)流量的修正公式為當(dāng)采用耐酸不銹鋼作為(zuòwéi)轉(zhuǎn)子材料時，ρt＝7.9g/cm3，水的密度ρw＝1g/cm3，代入（3-34）與式（3-36）得（3-35）（3-36）（3-37）（3-38）91精品資料當(dāng)介質(zhì)密度ρf變化時，密度修正系數(shù)(xìshù)KQ、KM的數(shù)值見下表。ρtKQKMρtKQKM

ρtKQKM0.400.6701.5160.950.9711.0221.501.2720.8470.450.6461.4351.001.0001.0001.551.2970.8370.500.6831.3651.051.0280.9791.600.3230.8270.550.7191.3071.101.0560.9601.651.3510.8180.600.7541.2561.151.0840.9431.701.3760.8090.650.7871.2111.201.1110.9271.751.4010.8000.700.8191.1701.251.1390.9111.801.4270.7920.750.8511.1341.301.1650.8971.851.4530.7850.800.8821.1021.351.1930.8841.901.4770.7780.850.9121.0731.401.2200.8721.951.5040.7710.900.9441.0461.451.2450.8592.001.5290.764表3-2密度(mìdù)修正系數(shù)表92精品資料舉例(jǔlì)例4現(xiàn)用一只以水標(biāo)定的轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計來測量苯的流量，已知轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)材料為不銹鋼，ρt＝7.9g/cm3，苯的密度為ρf＝0.83g/cm3。試問流量計讀數(shù)為3.6L/s時，苯的實(shí)際流量是多少？解由式（3-37）計算或由表3-2可查得將此值代入式（3-33），得

即苯的實(shí)際流量為4L/s。93精品資料94（2）氣體(qìtǐ)流量測定時的修正對被測介質(zhì)的密度、工作壓力和溫度(wēndù)均需進(jìn)行修正。當(dāng)已知儀表顯示刻度Q0，要計算實(shí)際的工作介質(zhì)流量時，可按下式修正。注意：上式計算得到的Q１是被測介質(zhì)在單位時間（小時）內(nèi)流過轉(zhuǎn)子流量計的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的容積數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)立方米），而不是被測介質(zhì)在實(shí)際工作狀態(tài)下的容積流量。精品資料95舉例(jǔlì)例5某廠用轉(zhuǎn)子流量計來測量溫度為27℃，表壓為0.16MPa的空氣流量，問轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)為38Nm3/h時，空氣的實(shí)際(shíjì)流量是多少？解

已知Q0＝38Nm3/h，p1＝0.16＋0.10133＝0.26133MPa，

T1＝27＋273＝300K，T0＝293K，p0＝0.10133MPa，

ρ1＝ρ0＝1.293Kg/Nm3。將上列數(shù)據(jù)代入上式，便可得即這時空氣的流量為60.3Nm3/h。精品資料96（3）蒸汽流量(liúliàng)測量時的換算轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計用來測量水蒸氣流量時，若將蒸汽流量換算為水流量，可按式（3-35）計算。若轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼，ρt

＝7.9g/cm3，則有

當(dāng)時精品資料若已知某飽和蒸汽（溫度不超過200℃）流量值時，可從上式換算成相應(yīng)的水流量值，然后按轉(zhuǎn)子流量計規(guī)格選擇合適口徑的儀表。

可以看出97精品資料四、橢圓(tuǒyuán)齒輪流量計981.工作(gōngzuò)原理圖3-30橢圓齒輪流量計結(jié)構(gòu)原理通過橢圓齒輪流量計的體積流量2.使用特點(diǎn)

適用于高黏度介質(zhì)的流量測量。測量精度較高，壓力損失較小，安裝使用也較方便。橢圓齒輪流量計的入口端必須加裝過濾器。橢圓齒輪流量計的使用溫度有一定范圍。橢圓齒輪流量計的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本較高。精品資料五、電磁(diàncí)流量計100能夠測量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（例如泥漿(níjiāng)）或纖維液體的流量。圖3-32

電磁流量計原理圖感應(yīng)電勢的方向由右手定則判斷，大小由下式?jīng)Q定

（3-43）而（3-44）將式（4-44）代入式（4-43），得精品資料注意

只能用來測量導(dǎo)電液體的流量，且導(dǎo)電率要求不小于水的導(dǎo)電率，不能測量氣體、蒸汽及石油制品等的流量。要引入高放大倍數(shù)的放大器，會造成測量系統(tǒng)很復(fù)雜、成本高，并且易受外界電磁場的干擾。使用中要注意維護(hù)，防止電極與管道間絕緣的破壞。安裝時要遠(yuǎn)離一切磁源。不能有振動。101精品資料六、漩渦(xuánwō)流量計