傳感器技術(shù)及應(yīng)用 課件 項(xiàng)目四　流量測量

項(xiàng)目四流量測量

項(xiàng)目四流量測量項(xiàng)目描述：在生產(chǎn)過程中隨著科技的發(fā)展，工廠的自動(dòng)化水平越來越高，，為了有效的指導(dǎo)生產(chǎn)操作、監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程，流量測量是必不可少的。尤其是一些檢測和計(jì)量裝置，在實(shí)際中的應(yīng)用越來越多。本項(xiàng)目就常見的幾種流量計(jì)做簡單介紹。項(xiàng)目目標(biāo)：通過本項(xiàng)目學(xué)習(xí)，熟悉常用流量計(jì)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，并熟悉工業(yè)常用的檢測方法。了解流量計(jì)的作用和分類，了解超聲波流量計(jì)的工作原理，了解電磁流量計(jì)的工作原理，了解渦輪流量計(jì)的工作原理。任務(wù)一流量測量的一般概念及流量傳感器介紹知識目標(biāo)：1.了解流量相關(guān)的基本概念；2.理解流量計(jì)的分類及工作原理；3.認(rèn)識常用的流量傳感器。能力目標(biāo)：1.學(xué)會識別常見的流量傳感器。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)仔細(xì)觀察、做好記錄的習(xí)慣，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。2.學(xué)會通過網(wǎng)絡(luò)查閱資料，實(shí)現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)舉一反三，養(yǎng)成查閱資料的習(xí)慣。任務(wù)一流量測量的一般概念及流量傳感器介紹

測量低粘度的介質(zhì)（如水柴油汽油）測量液體流量總量（石油化工冶金）測量各種粘介質(zhì)（防腐抗污能力強(qiáng)）圖4-1-1流量傳感器/電磁流量傳感器/齒輪流量傳感器一、流量概念及測量的重要性1.流量概念流量（瞬時(shí)流量）：單位時(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量。累積流量（總流量）：某一時(shí)段內(nèi)流過的流體的總合。瞬時(shí)流量在某一時(shí)段的累積量。(m3)質(zhì)量流量(M)：單位時(shí)間內(nèi)流過某截面的流體的質(zhì)量。單位：(kg/s)體積流量(Q)：單位時(shí)間內(nèi)流過某截面的流體的體積。（工作狀態(tài)下）單位：（m3/s）任務(wù)一流量測量的一般概念及流量傳感器介紹體積流量(Qv)：折算到標(biāo)準(zhǔn)的壓力和溫度下的體積流量。（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）流量計(jì)：用來測量流量的儀表的統(tǒng)稱。流量的國際單位是千克/秒（kg/s）、立方米/秒（m3/s）。此外，常用的還有噸/小時(shí)（t/h）、千克/小時(shí)（kg/h）、立方米/小時(shí)（m3/h）等；質(zhì)量的國際單位是千克（kg）、立方米（m3）。此外，常用的質(zhì)量單位還有噸（t）。任務(wù)一流量測量的一般概念及流量傳感器介紹對于氣體，密度受溫度、壓力變化影響較大，如在常溫常壓附近，溫度每變化10℃，密度變化約為3%；壓力每變化10kPa，密度約變化3%。因此在測量氣體流量時(shí)，必須同時(shí)測量流體的溫度和壓力。為了便于比較，常將在工作狀態(tài)下測得的體積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（溫度為20℃，壓力為101325Pa）的體積流量，用符號Qv表示，單位符號為m3/s。任務(wù)一流量測量的一般概念及流量傳感器介紹任務(wù)一流量測量的一般概念及流量傳感器介紹2.流量測量的重要性流量計(jì)量是計(jì)量科學(xué)技術(shù)的組成部分之一，它與國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)、科學(xué)研究有密切的關(guān)系。做好這一工作，對了保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都具有重要的作用。特別是在能源危機(jī)、工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度愈來愈高的當(dāng)今時(shí)代，流量計(jì)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用更加明顯。流量計(jì)量應(yīng)用范圍廣泛流量計(jì)量廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科學(xué)研究對外貿(mào)易以及人民生活各個(gè)領(lǐng)域之中。在石油工業(yè)生產(chǎn)中，從石油的開采、運(yùn)輸、煉冶加工直至貿(mào)易銷售，流量計(jì)量貫穿于全過程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都離不開流量計(jì)量。否則將無法保證石油工業(yè)的正常生產(chǎn)和貿(mào)易交往。在化工行業(yè)，流量計(jì)量不準(zhǔn)確會造成化學(xué)成分分配比失調(diào)，無法保證產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重的還會發(fā)生生產(chǎn)安全事故。任務(wù)一流量測量的一般概念及流量傳感器介紹

在電力工業(yè)生產(chǎn)中，對液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)流量的測量和調(diào)節(jié)占有重要地位。流量計(jì)量的準(zhǔn)確與否不僅對保證發(fā)電廠在參數(shù)下運(yùn)行具有很大的經(jīng)濟(jì)意義，而且隨著高溫高壓大容量機(jī)組的發(fā)展，流量測量已成為保證發(fā)電廠安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。如大容量鍋爐瞬時(shí)給水流量中斷或減少，都可能造成嚴(yán)重的干鍋或爆管事故。這就要求流量測量裝置不但應(yīng)做到準(zhǔn)確計(jì)量，而且要及時(shí)地發(fā)出報(bào)警信號。

在鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中，煉鋼過程中循環(huán)水和氧氣(或空氣)的流量測量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)之一。在輕工業(yè)、食品、紡織等行業(yè)中，也都離不開流量計(jì)量。任務(wù)一流量測量的一般概念及流量傳感器介紹二、流量傳感器簡介及應(yīng)用1.流量傳感器簡介（1）流量計(jì)分類按檢測瞬時(shí)還是累積分為總量流量計(jì)和瞬時(shí)流量計(jì)。按檢測質(zhì)量還是體積分為體積流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)。總量流量計(jì)又分為容積式和速度式。而瞬時(shí)流量計(jì)又分為差壓式流計(jì)量、流體阻力式流量計(jì)、測速式/標(biāo)志法流量計(jì)和流體振動(dòng)式流量計(jì)。任務(wù)一流量測量的一般概念及流量傳感器介紹（2）容積式流量計(jì)（計(jì)量表）用儀表內(nèi)一個(gè)固定容量的容積連續(xù)地測量被測介質(zhì)，最后根據(jù)定量容積稱量的次數(shù)來決定流過的總量。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，這類儀表主要有：1）橢圓齒輪流量計(jì)每轉(zhuǎn)一周，四個(gè)相同月牙形腔（測量室）被形成、被封閉、被傳送、被卸出。兩個(gè)齒輪共送出4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容積的流體。圖中1-外殼2-橢圓形轉(zhuǎn)子（齒輪）3-測量室。粘度愈大的介質(zhì)，從齒輪和計(jì)量空間隙中泄漏出去的泄漏量愈小，因此被測介質(zhì)的粘度愈大，對測量愈有利。任務(wù)一流量測量的一般概念及流量傳感器介紹2）腰輪流量計(jì)（羅茨流量計(jì)）工作原理與橢圓流量計(jì)相同，只是轉(zhuǎn)子不是橢圓齒輪，而是一對由圓弧和擺線圍成的中間凹進(jìn)的腰形光輪，形成菱角形測量室。可用于液體、氣體流量測量。圖中1為腰輪，2為定位齒輪。容積式流量計(jì)特點(diǎn)：計(jì)量精度高，基本誤差一般為±0.5％，特殊的可達(dá)±0.2％或更高。通常在昂貴介質(zhì)或需要精確計(jì)量的場合使用?？捎糜诟哒扯攘黧w的測量。直讀式儀表，無需外部能源，可直接獲得累計(jì)總量，清晰明了，操作簡便。THANK

YOU謝謝項(xiàng)目四流量測量

任務(wù)2差壓式流量計(jì)知識目標(biāo)：1.了解孔板、文丘里、噴嘴結(jié)構(gòu)形式；2.了解差壓式流量計(jì)組成及工作原理；3.了解電容式差壓變送器；4.了解差壓式流量計(jì)特點(diǎn)及應(yīng)用。能力目標(biāo)：

1.能利用節(jié)流裝置測量流量。素質(zhì)目標(biāo)：

1.養(yǎng)成獨(dú)立思考和解決問題的習(xí)慣2.培養(yǎng)小組團(tuán)結(jié)協(xié)作的學(xué)習(xí)精神任務(wù)1

認(rèn)識傳感器差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中的節(jié)流裝置檢測產(chǎn)生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計(jì)算流量的。而節(jié)流裝置是在充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的一種裝置，流束將在節(jié)流裝置處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生了靜0壓力差。節(jié)流裝置與差壓變送器配套構(gòu)成差壓式流量計(jì)，是流量儀表中使用數(shù)量最多的。常見的節(jié)流裝置有孔板、噴嘴和文丘里三種。因各節(jié)流裝置都與差壓變送器配套使用，所以本節(jié)主要針對節(jié)流裝置來講解。任務(wù)2差壓式流量計(jì)

（a）（b）圖4-2-1（a）孔板流量計(jì)任務(wù)2差壓式流量計(jì)一．差壓式流量計(jì)組成差壓式流量計(jì)由節(jié)流裝置、引壓導(dǎo)管及差壓變送器組成。節(jié)流裝置安裝于管道中產(chǎn)生差壓，而節(jié)流件前后的差壓與流量成開方關(guān)系。引壓導(dǎo)管取節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的差壓，傳送給差壓變送器。差壓變送器是產(chǎn)生的差壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號。本節(jié)主要講解電容式差壓變送器。任務(wù)2差壓式流量計(jì)圖4-2-2差壓式流量計(jì)組成任務(wù)2差壓式流量計(jì)1．節(jié)流裝置節(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(dòng)的管道中的阻力元件。所謂節(jié)流裝置，就是在管道中段設(shè)置一個(gè)流通面積比管道狹窄的孔板或其它，使流體經(jīng)過該節(jié)流裝置時(shí)，流束局部收縮，流速提高，壓強(qiáng)減小。常用的節(jié)流元件有孔板、文丘里管、噴嘴。它們的結(jié)構(gòu)形式、相對尺寸、技術(shù)要求、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。任務(wù)2差壓式流量計(jì)（1）孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板是一塊具有與管道同心圓形開孔的圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴(kuò)散的錐形，如圖4-2-2所示。結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，價(jià)格便宜壓力損失較大，測量精度較低，只適用于潔凈流體介質(zhì)，測量大管徑高溫高壓介質(zhì)時(shí)，孔板易變形。

(a)外形圖(b)結(jié)構(gòu)示意圖1-法蘭；2-導(dǎo)管；3-前環(huán)室；4-節(jié)流件；5-后環(huán)室；6-墊；7-螺栓；8-螺母圖4-2-3任務(wù)2差壓式流量計(jì)（2）噴嘴噴嘴是由收縮入口聯(lián)接通常稱為“喉部”的圓筒部分所組成的裝置,也就是說測量段是一段變徑的喉管。噴嘴流量計(jì)是將噴嘴與差壓變送器等配套組成的差壓流量裝置。按結(jié)構(gòu)噴嘴分為標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和長徑噴嘴兩種。

(a)外形(b)結(jié)構(gòu)圖圖4-2-4任務(wù)2差壓式流量計(jì)（3）文丘里文丘里流量計(jì)又稱為文丘里管，分為經(jīng)典文丘里管，套管式文丘里管以及文丘里噴嘴。本節(jié)我們只針對經(jīng)典文丘里管進(jìn)行講解。經(jīng)典文丘里管的軸向截面圖，如圖4-2-6和4-2-7所示。它是由入口圓筒段A、圓錐收縮段B、圓筒形喉部C、圓錐擴(kuò)散段E組成。圓筒段A的直徑為D，其長度等于D；收縮段B為圓錐形；喉部C為直徑d的圓筒形，其長度等于d；擴(kuò)散段E為圓錐形。圖4-2-6圖4-2-7任務(wù)2差壓式流量計(jì)2．差壓變送器差壓變送器是差壓式流量計(jì)的組成部分。它是一種將過程流體的壓力差值（或壓力值）轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號的儀表。它反映了節(jié)流裝置高壓側(cè)壓力與低壓側(cè)壓力之差值的大小。差壓變送器主要分為電容式、擴(kuò)散硅式、膜盒式、智能式。本節(jié)主要用電容式差壓變送器進(jìn)行講解。差壓變送器與壓力變送器結(jié)構(gòu)構(gòu)基本相同，一般由測壓元件傳感器、測量電路和過程連接件三部分組成。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號。以供給流量積算儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。如圖4-2-8為電容式差壓變送器分解圖。任務(wù)2差壓式流量計(jì)二．工作原理在管道中流動(dòng)的流體具有動(dòng)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，但參加轉(zhuǎn)換的能量總和不變。在管道內(nèi)部裝上節(jié)流裝置，由于節(jié)流裝置的孔徑小于管道內(nèi)徑，當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)，流束截面突然收縮，流速加快。節(jié)流件后端流體的靜壓力降低，于是在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生靜壓力差P（P=P1-P2），且流過的流量越大，節(jié)流裝置前后的壓差也越大，流量與壓差之間存在一定關(guān)系，這就是差壓式流量傳感器測量原理。任務(wù)2差壓式流量計(jì)

圖4-2-10圖4-2-11由于流動(dòng)是穩(wěn)定不變的，即流體在同一時(shí)間內(nèi)通過管道截面A和節(jié)流件開孔截面A0的流體量應(yīng)相同，這樣通過截面A0的流速必然比通過截面A時(shí)快。在流速變化的同時(shí)，流體的動(dòng)壓能和靜壓能也發(fā)生變化，根據(jù)能量守恒定律，因而在節(jié)流裝置前后出現(xiàn)了靜壓差。通過測量此靜壓差便可以求出流量。如圖4-2-10及4-2-11為孔板及文丘里流量計(jì)工作原理圖。任務(wù)2差壓式流量計(jì)三．安裝要求1．可水平、垂直或傾斜安裝，應(yīng)保證管內(nèi)充滿液體或氣體；2．節(jié)流裝置前，后直管段應(yīng)是直的，無肉眼可見彎曲，同時(shí)應(yīng)是“圓的”，內(nèi)壁應(yīng)潔凈，無凹坑與沉淀物；3．氣體取壓口最好在管道上部；液體取壓口在側(cè)下方但不要在正下方，沉積顆粒會堵著取壓口的；蒸汽取壓口在管道側(cè)面；4．節(jié)流裝置方向不要弄錯(cuò)了，標(biāo)“+”的為正向，“-”為負(fù)向，“+”是迎著流體過來的方向。

任務(wù)2差壓式流量計(jì)5．測氣體時(shí)差壓變送器安裝在管道上方，測液體時(shí)安裝在管道下部，測蒸汽時(shí)如果有配冷凝罐的話，應(yīng)當(dāng)保持冷凝罐在同一水平面高度上。6．導(dǎo)壓管與差壓變送器連接時(shí)要注意正負(fù)壓不要裝反，“H”為正，“L”為負(fù)；7．各節(jié)流裝置直管段長度要求及節(jié)流裝置安裝應(yīng)符合GB/T26224—93有關(guān)規(guī)定；8．引壓管路安裝應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的規(guī)范。任務(wù)2差壓式流量計(jì)四．特點(diǎn)與應(yīng)用1.優(yōu)點(diǎn)（1）優(yōu)異的穩(wěn)定性、可靠性和抗振動(dòng)能力；簡單牢固，性能穩(wěn)定可靠，價(jià)格低廉;（2）對高溫、高壓、低靜壓、低流速、低密度流體的適應(yīng)性；（3）口徑從小到大，系列齊全；（4）變更量程方便；（5）只要按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無需實(shí)流標(biāo)定就能獲得規(guī)定的準(zhǔn)確度，因而為用戶帶來方便。任務(wù)2差壓式流量計(jì)2.缺點(diǎn)（1）測量精確度在流量計(jì)中屬中等水平。由于眾多因素的影響錯(cuò)綜復(fù)雜，精確度難以提高。（2）范圍度窄，由于儀表信號（差壓）與流量為平方關(guān)系，一般范圍度較小。（3）現(xiàn)場安裝條件要求較高，如需較長的直管段（指孔板、噴嘴）。（4）節(jié)流裝置與差壓顯示儀表之間引壓管線為薄弱環(huán)節(jié)，易產(chǎn)生泄漏，堵塞及凍結(jié)、信號失真等故障。任務(wù)2差壓式流量計(jì)3．應(yīng)用節(jié)流裝置流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測量中各種對象都有應(yīng)用,如流體方面:單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等；工作狀態(tài)方面:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等;管徑方面:從幾mm到幾m;流動(dòng)條件方面:亞音速、音速、脈動(dòng)流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4~1/3?？装辶髁坑?jì)主要適用于飽和蒸汽、過熱蒸汽、壓縮空氣、混和非易燃易爆氣體和熱水的工業(yè)計(jì)量。噴嘴流量計(jì)的壓力損失較小，比較堅(jiān)固耐用，適合高溫高壓流體，如高溫高壓蒸氣和水。文丘里流量計(jì)主要是用于測量封閉管道中單相穩(wěn)定流體的流量，常用于測量空氣、天然氣、煤氣、水等流體的流量。THANK

YOU謝謝項(xiàng)目一傳感器的基礎(chǔ)知識

項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)知識目標(biāo)：1.了解卡門渦街現(xiàn)象及原理；2.了解渦街流量計(jì)基本原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用；3.了解渦街流量計(jì)的安裝要求。能力目標(biāo)：1.能分辨出渦街流量計(jì)；2.知道渦街流量計(jì)如何接線及安裝要求。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)多角度分析問題和解決問題的能力。2.鼓勵(lì)學(xué)生積極通過實(shí)際生產(chǎn)、生活中的實(shí)例達(dá)到學(xué)習(xí)知識技能的目的。項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)一．卡門渦街現(xiàn)象及原理

“馮卡門漩渦”(VonKarmanvortices)，通常稱為卡門渦街，是流體力學(xué)中重要的現(xiàn)象，在自然界中?？捎龅剑谝欢l件下繞過某些物體時(shí)，物體兩側(cè)會周期性地脫落出旋轉(zhuǎn)方向相反、排列規(guī)則的雙列線渦，由于非線性作用，形成“馮卡門漩渦”。如水流過橋墩，風(fēng)吹過高塔、煙囪、電線等都會形成。“馮卡門漩渦”有一些很重要的應(yīng)用，在建筑、橋梁、飛機(jī)制造設(shè)計(jì)以及船舶領(lǐng)域均有重要應(yīng)用。在世界各地的海面上也經(jīng)常上演著絕妙的浮云圖繪，比如盤旋在墨西哥西海岸瓜達(dá)盧普島上空的卡門漩渦云。在圖4-3-2所示為風(fēng)云三號監(jiān)測影像，這些漩渦的出現(xiàn)是因?yàn)楣线_(dá)盧普島的山峰擾亂了風(fēng)吹的云層。項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)圖4-3-2項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)如圖4-3-3所示，在流體沿旋渦發(fā)生體流動(dòng)的速度加快，從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生有規(guī)律的旋渦。流體流經(jīng)柱體時(shí)，速度上升，壓力下降（節(jié)流），在圓柱體后速度下降，壓力上升。當(dāng)達(dá)到一定條件時(shí)，附面層分離，產(chǎn)生旋向相反，且交替出現(xiàn)旋渦。這就是卡門渦街原理。圖4-3-3項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)二、渦街流量計(jì)如圖4-3-4為渦街流量計(jì)。渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量測量的理論基礎(chǔ)就是流體力學(xué)著名的卡門渦街流量原理。流體流經(jīng)阻擋體或者是特制的元件時(shí)，產(chǎn)生了流動(dòng)振蕩，通過測定其振蕩頻率來反映通過的流量。其優(yōu)點(diǎn)是無可動(dòng)部件，壽命長；準(zhǔn)確度高，線性范圍寬；量程范圍寬（100：1）；壓力損失?。徊皇芷渌黧w參數(shù)變化的影響；氣、液均可以使用，可用于大口徑管道的氣液測量。缺點(diǎn)是干擾引起的流量振蕩時(shí)影響較大。

圖4-3-4項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)1．結(jié)構(gòu)渦街流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，傳感器包括旋渦發(fā)生體（阻流體）、檢測元件、儀表表體等；轉(zhuǎn)換器包括前置放大器、濾波整形電路、D／A轉(zhuǎn)換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護(hù)罩等，如圖4-3-5所示。

圖4-3-5項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)（1）旋渦發(fā)生體檢測器的主要部件，已經(jīng)開發(fā)出形狀繁多的旋渦發(fā)生體，它可分為單旋渦發(fā)生體和多旋渦發(fā)生體兩類，單旋渦發(fā)生體的基本形有圓柱、矩形柱和三角柱，其他形狀皆為這些基本形的變形。三角柱形旋渦發(fā)生體是應(yīng)用最廣泛的一種，如圖4-3-6所示。

圖4-3-6項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)（2）檢測元件，流量計(jì)檢測旋渦信號有5種方式。1）用設(shè)置在旋渦發(fā)生體內(nèi)的檢測元件直接檢測發(fā)生體兩側(cè)差壓；2）旋渦發(fā)生體上開設(shè)導(dǎo)壓孔，在導(dǎo)壓孔中安裝檢測元件檢測發(fā)生體兩側(cè)差壓；3）檢測旋渦發(fā)生體周圍交變環(huán)流；4）檢測旋渦發(fā)生體背面交變差壓；5）檢測尾流中旋渦列。要求機(jī)器人能有判斷能力，這就要給機(jī)器人安裝物體檢測傳感器，特別是視覺傳感器和觸覺傳感器，使機(jī)器人通過視覺對物體進(jìn)行識別和檢測，通過觸覺對物體產(chǎn)生壓覺、力覺、滑動(dòng)感覺和重量感覺。項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)根據(jù)這5種檢測方式，采用不同的檢測技術(shù)（熱敏、超聲、應(yīng)力、應(yīng)變、電容、電磁、光電、光纖等）可以構(gòu)成不同類型的渦街流量計(jì)。如圖所示為旋渦發(fā)生體和檢測方式一覽表。項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)2．檢測方法（1）熱電阻法（P脈動(dòng)）把圓柱做成空心，中間放入一個(gè)加熱的電阻絲，在隔板層開幾個(gè)導(dǎo)壓孔，當(dāng)一側(cè)產(chǎn)生渦列時(shí)，壓力變化（脈動(dòng)），另一側(cè)未變，所以流體經(jīng)過導(dǎo)壓孔突然流過電阻絲，使之冷卻，溫度降低，電阻減小，另一側(cè)再產(chǎn)生渦列時(shí)，流體反而再次冷卻，電阻減小，測出電阻下降的次數(shù)就可以推出流量。

（a）圓柱形檢測器；1-圓柱棒；2-鉑電阻絲；3-隔墻；4-空腔；5-導(dǎo)壓孔（b）三角形檢測器圖4-3-8圖4-3-9項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)（2）熱敏電阻法（靈敏度高）在三角柱體的迎流面上對稱的嵌入兩個(gè)熱敏電阻，熱敏電阻中通入恒定的電流，使之溫度在流體靜止的情況下比流體高出10℃左右。未起漩時(shí)，流體的溫度相同，交替旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)生漩渦的一側(cè)，能量損失，因此流速降低，此側(cè)對電阻的冷卻作用下降，可以產(chǎn)生一個(gè)脈沖。項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)（3）電磁檢測法旋渦發(fā)生體后設(shè)置一個(gè)信號電極，并使電極處于一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的永久磁場中，流體旋渦的振動(dòng)使電極同頻率振動(dòng)，切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，如圖4-3-8所示。特點(diǎn)：不怕管道振動(dòng)，剛剛興起的渦街頻率檢測方法。圖4-3-10項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)3．安裝渦街流量計(jì)對管道流速分布畸變、旋轉(zhuǎn)流和流動(dòng)脈動(dòng)等敏感，對現(xiàn)場管道安裝條件應(yīng)充分重視，遵照生產(chǎn)廠使用說明書的要求執(zhí)行，其具休安裝要求如下：（1）合理選擇安裝場所和環(huán)境避開強(qiáng)電力設(shè)備，高頻設(shè)備，強(qiáng)電源開關(guān)設(shè)備；避開高溫?zé)嵩春洼椛湓吹挠绊懀荛_強(qiáng)烈震動(dòng)場所和強(qiáng)腐蝕環(huán)境等，同時(shí)要考慮安裝維修方便。項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)（2）上下游必須有足夠的直管段1）若傳感器安裝點(diǎn)的上游在同一平面上有二個(gè)90°彎頭，則：上游直管段≥25D，下游直管段≥5D。2）若傳感器安裝點(diǎn)的上游在不同平面上有二個(gè)90°彎頭，則：上游直管段≥40D，下游直管段≥5D。3）調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在傳感器的下游5D以外處，若必須安裝在傳感器的上游，傳感器上游直管段應(yīng)不小于50D，下游應(yīng)有不小于5D。項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)（3）安裝點(diǎn)上下游的配管應(yīng)與傳感器同心，同軸偏差應(yīng)不小于0.5DN。（4）在水平管道上安裝是流量傳感器最常用的安裝方式1）測量氣體流量時(shí)，若被測氣體中含有少量的液體，傳感器應(yīng)安裝在管線的較高處。2）測量液體流量時(shí)，若被測液體中含有少量的氣體，傳感器應(yīng)安裝在管線的較低處。項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)（5）傳感器在垂直管道的安裝測量氣體流量時(shí)，傳感器可以安裝在垂直管道上，流向不限。若被測氣體中含有少量的液體，氣體流向應(yīng)由下向上。測量液體流量時(shí)，液體流向應(yīng)由下向上：這樣不會將液體重量額外附加在探頭上。（6）傳感器在水平管道的側(cè)裝無論測量何種流體，傳感器可以在水平管道上側(cè)裝，特別是測量過熱蒸汽，飽和蒸汽和低溫液體，若條件允許最好采用側(cè)裝，這樣流體的溫度對放大器的影響較小。（7）測壓點(diǎn)和測溫點(diǎn)的選擇根據(jù)測量的需要，需在傳感器附近測量壓力和溫度時(shí)，測壓點(diǎn)應(yīng)在傳感器下游的3-5D處，測溫點(diǎn)應(yīng)在傳感器下游的6-8D處。項(xiàng)目3

渦街流量計(jì)4．應(yīng)用渦街流量計(jì)主要用于氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)的流量測量。渦街流量計(jì)熱敏檢測元件靈敏度高，適用于較低溫度（≤200℃）和較低密度的氣體測量，但因熱敏電阻用玻璃封裝，較脆弱，易受流體中的污物、有害物質(zhì)及顆料物的影響，所以被測介質(zhì)還應(yīng)是清潔的液體或氣體。THANK

YOU謝謝項(xiàng)目四

流量傳感器

任務(wù)4

電磁流量計(jì)知識目標(biāo)：1.了解法拉第電磁感應(yīng)定律及工作原理；2.了解電磁流量計(jì)基本原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用；3.了解電磁流量計(jì)的安裝要求。能力目標(biāo)：1.能分辨出電磁流量計(jì)；2.知道電磁流量計(jì)如何接線及安裝要求。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和全面分析問題的能力2.提升學(xué)生舉一反三的能力任務(wù)4

電磁流量計(jì)法拉第電磁感應(yīng)定律：當(dāng)一導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí)，在導(dǎo)體的兩端即產(chǎn)生感生電勢e，其方向由右手定則確定，其大小與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，導(dǎo)體在磁場內(nèi)的長度L及導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度v成正比，如果B,L,v三者互相垂直，則e＝Blv。而電磁流量計(jì)測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律工作的，在非磁性管道中，利用測量導(dǎo)電流體平均速度而顯示流量的流量計(jì)。任務(wù)4

電磁流量計(jì)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個(gè)內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速v流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線．如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對稱分布，兩電極之間也會產(chǎn)生感生電動(dòng)勢:e＝BDv,式中,v為管道截面上的平均流速．由此可得管道的體積流量為：qv=Dπe/4B。任務(wù)4

電磁流量計(jì)

圖4-4-2任務(wù)4

電磁流量計(jì)由上式可見，體積流量qv與感應(yīng)電動(dòng)勢e和測量管內(nèi)徑和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比，與其它物理參數(shù)無關(guān)．這就是電磁流量計(jì)的測量原理。要使公式嚴(yán)格成立，必須使測量條件滿足下列假定：1．磁場是均勻分布的恒定磁場；2．被測流體的流速軸對稱分布；3．被測液體是非磁性的；4．被測液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。任務(wù)4

電磁流量計(jì)二.電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)電磁流量變送器由變送器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。電磁流量變送器由磁路系統(tǒng)、測量導(dǎo)管、電極、外殼和干擾信號調(diào)整裝置等部分組成，它將流量的變化轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電勢的變化。轉(zhuǎn)換器由電子元器件組成，它將微弱的感應(yīng)電勢放大，并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，以便進(jìn)行遠(yuǎn)傳指示、記錄、積算和調(diào)節(jié)。任務(wù)4

電磁流量計(jì)1.襯里電磁流量計(jì)需要增加襯里。需要根據(jù)其工作原理說明，電磁流量計(jì)一般有一組線圈和兩個(gè)電極，線圈的作用是給流體加上一個(gè)電場，流動(dòng)的導(dǎo)電液體相當(dāng)于一個(gè)導(dǎo)體，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律當(dāng)導(dǎo)體切割磁力線時(shí)會相應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)與速度成正比的電動(dòng)勢，電極的作用就是測量這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢，所以測量管內(nèi)只有電極是與導(dǎo)電液體相連的，其他部分是內(nèi)襯，必須要保證絕緣，電磁流量計(jì)才能正常工作。如果有磁場的那段金屬管道也與液體相接觸，電磁流量計(jì)所測的導(dǎo)電液體和金屬管之間短路了，就會導(dǎo)電，則導(dǎo)致電磁流量計(jì)無法測量電勢，所以電磁流量計(jì)的內(nèi)部都是有襯里的。任務(wù)4

電磁流量計(jì)襯里材質(zhì)測量流體實(shí)例特點(diǎn)備注PFA氫氟酸、鹽酸、醋酸等強(qiáng)滲透性流體，易附著、易固化的流體，腐蝕性流體（電解液體、苛性鈉、硫酸），其他的一般液體襯里的耐腐蝕性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高，內(nèi)部平滑，耐附著性強(qiáng)流體溫度為-10～160℃時(shí)，需注意滲透聚氨酯橡膠自來水、污水、工業(yè)用水、污泥、海水等耐磨損性強(qiáng)，適用于土砂混合的泥水流體,適用于弱酸、弱堿流體流體溫度為0～40℃，不適用于有機(jī)溶劑的混合液體陶瓷硬質(zhì)泥漿、腐蝕性流體、附著性流體、高溫流體、高壓流體耐磨損性約為聚氨酯橡膠的10倍，高溫高壓下不變形，具有適用于耐泥漿躁聲和滲透性流體的電極結(jié)構(gòu)用于氫氰酸、磷酸、強(qiáng)堿時(shí)、需注意任務(wù)4

電磁流量計(jì)2.電極電磁流量計(jì)電極的作用是測量感應(yīng)電動(dòng)勢的大小。電極與被測介質(zhì)直接接觸，所以電極材質(zhì)的選擇是非常重要的，常用的電極材料有316L不銹鋼、哈氏合金、鈦、鉭、鉑等，可根據(jù)介質(zhì)的特性來選擇電極的材質(zhì)。表4-4-2為電極材質(zhì)與對應(yīng)測量流體對應(yīng)表。任務(wù)4

電磁流量計(jì)電極材質(zhì)測量流體實(shí)例特點(diǎn)SUS316L自來水、污水不適用于海水，鹽酸、硫酸、硝酸、氫氧化鈉哈式合金C醋酸、氫氧化鈉不適用于鹽酸、硫酸、硝酸等鉭海水、醋酸、硫酸、硝酸、鹽酸、氯化銅、醋酸鉛、次氯酸適用于大部分藥品鈦海水、醋酸、氯化鈉不適用于鹽酸、硫酸、硝酸等鉑—銥鉑鋁含陶合金（僅陶瓷襯里用）海水、醋酸、氫氧化鈉、硫酸、硝酸、次氯酸鈉適用于大部分藥品，不適用于王水、次氯酸、氯化銅、氰化鹽碳化鎢紅泥泥漿、礦石泥漿、氧化鐵泥漿、高濃度紙漿適用于磨耗性液體，尤其是泥漿流體，不適用于腐蝕性流體任務(wù)4

電磁流量計(jì)三.電磁流量計(jì)特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)（1）測量導(dǎo)管內(nèi)無可動(dòng)部件或凸出于管道內(nèi)的部件，因而壓力損失小、并可以測量含有顆粒、懸浮物等流體的流量，例如紙漿、礦漿和煤粉漿的流量，這是電磁流量計(jì)的突出特點(diǎn)。由于電磁流量計(jì)的襯里和電極是防腐的，可以用來測來測量腐蝕性介質(zhì)的流量。（2）電磁流量計(jì)輸出電流與流量間具有線性關(guān)系，并且不受液體的物理性質(zhì)（溫度、壓力、黏度）的影響。特別是不受黏度的影響，這是一般流量計(jì)所達(dá)不到的。（3）只要符合電導(dǎo)范圍,測量特性與流體的性質(zhì)無關(guān)。（4）電磁流量計(jì)的測量范圍寬,對于同一臺電磁流量計(jì)可達(dá)100:1,精度高,可達(dá)±0.2%,重復(fù)型好優(yōu)于±0.1%.口徑可以從1mm做到2m以上。（5）更換不同的內(nèi)襯及電極材料可測強(qiáng)酸強(qiáng)堿。（6）電磁流量計(jì)反應(yīng)迅速，可以測量脈動(dòng)流量。任務(wù)4

電磁流量計(jì)2.缺點(diǎn)（1）不能測不導(dǎo)電的液體，液氣兩相流，氣體及絕緣類的油類。（2）由于內(nèi)襯材料及勵(lì)磁線圈耐溫的限制，一般只能測180℃以下的流體。（3）受流體流速及流場分布的影響，要求流體流速對軸心均勻?qū)ΨQ分布，所以要有前后直管段。一般只需前5D后2D即可。任務(wù)4

電磁流量計(jì)四.電磁流量計(jì)安裝1.安裝場所(針對防護(hù)等級為IP65)（1）測量混合相流體時(shí)，選擇不會引起相分離的場所；測量雙組分液體時(shí)，避免裝在混合尚未均勻的下游；測量化學(xué)反應(yīng)管道時(shí)，要裝在反應(yīng)充分完成段的下游；（2）盡可能避免測量管內(nèi)變成負(fù)壓；（3）選擇震動(dòng)小的場所，特別對一體型儀表；（4）避免附近有大電機(jī)、大變壓器等，以免引起電磁場干擾任務(wù)4

電磁流量計(jì)（5）傳感器必須單獨(dú)接地（接地電阻100Ω以下）。（6）盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；（7）環(huán)境溫度在－25/－10～50/600℃范圍內(nèi),環(huán)境相對濕度在10%～90%范圍內(nèi),盡可能避免受陽光直照；（8）避免雨水浸淋，不會被水浸沒。2.直管段長度要求應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，一般需前5D后2D。任務(wù)4

電磁流量計(jì)3.安裝位置和流動(dòng)方向傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限制。但測量固液兩相流體最好垂直安裝，自下而上流動(dòng)。這樣能避免水平安裝時(shí)襯里下半部局部磨損嚴(yán)重，低流速時(shí)固相沉淀等缺點(diǎn)。

水平安裝時(shí)要使電極軸線平行于地平線，不要處于垂直于地平線，因?yàn)樘幱诘撞康碾姌O易被沉積物覆蓋，頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過遮住電極表面，使輸出信號波動(dòng)。任務(wù)4

電磁流量計(jì)五．電磁流量計(jì)應(yīng)用電磁流量計(jì)的測量通道是一段無阻流檢測件的光滑直管，因不易阻塞適用于測量含有固體顆?；蚶w維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等。它不產(chǎn)生因檢測流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長度管道的沿程阻力，節(jié)能效果顯著，對于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。主要應(yīng)用于水流量的檢測。THANK

YOU謝謝項(xiàng)目四

流量傳感器

任務(wù)5

超聲波流量計(jì)知識目標(biāo)：1.了解超聲波流量計(jì)的工作原理；2.了解超聲波流量計(jì)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用；3.了解超聲波流量計(jì)的安裝要求。能力目標(biāo)：1.能分辨出外貼式、管道式、插入式超聲波流量計(jì)；2.知道超聲波工作原理。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)多角度分析問題和解決問題的能力；2.樹立最優(yōu)化解決問題的思想，鼓勵(lì)倡導(dǎo)合作學(xué)習(xí)的精神。任務(wù)5

超聲波流量計(jì)一.超聲波流量計(jì)工作原理1.工作原理超聲波流量計(jì)采用基本的聲波傳播時(shí)間法，兩個(gè)傳感器發(fā)射和接收具有時(shí)間標(biāo)志的聲波脈沖。零流量時(shí)，聲波在兩個(gè)傳感器之間往返的時(shí)間是完全相同的。液體開始流動(dòng)時(shí)，順流方向的傳播時(shí)間較短，而逆流方向的傳播時(shí)間較長。通過測量上述順流和逆流的時(shí)間差，來確定管道內(nèi)流體的流量，如圖4-5-1所示。圖4-5-1任務(wù)5

超聲波流量計(jì)2.原理分類工作現(xiàn)場一般用封閉管道來運(yùn)輸流體。封閉管道用超聲波流量計(jì)按測量原理分類有傳播時(shí)間法、多普勒效應(yīng)法、波束偏移法、相關(guān)法、噪聲法。我們將討論用得最多的傳播時(shí)間法和多普勒效應(yīng)法的儀表。傳播速度差法（傳播時(shí)間法）：基本原理是通過測量超聲波脈沖順流和逆流傳報(bào)時(shí)速度之差來反映流體的流速的。按照換能器的配置方法不同，傳播速度差法又分為：Z法(透過法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理，通過測量不均勻流體中散射體散射的超聲波多普勒頻移來確定流體流量的，適用于含懸浮顆粒、氣泡等流體流量測量。任務(wù)5

超聲波流量計(jì)3.特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)工作原理簡單；重復(fù)性好，測量精度高，線性好；