檢測(cè)儀表與傳感器ppt課件

1、第三章第三章 檢測(cè)儀表與傳感器檢測(cè)儀表與傳感器第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表n 一、概述一、概述是控制生產(chǎn)過(guò)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)。 單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時(shí)流量。 在某一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)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)的累計(jì)值。63第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表MQQM或如以 t 表示時(shí)間，則流量和總量之間的關(guān)系是 ttMdtMQdtQ00,總總測(cè)量流體流量的儀表。：測(cè)量流體總量的儀表。 64第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表 以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表 以單位

2、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(lái)計(jì)算流量的儀表。 以測(cè)量流體流過(guò)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。 65分類(lèi)第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表n 二、差壓式流量計(jì)二、差壓式流量計(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(lái)的差壓計(jì)以及顯示儀表所組成。 66第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表 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(chēng)為節(jié)流現(xiàn)象節(jié)流現(xiàn)象。67第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀

3、表流量檢測(cè)及儀表圖3-18 孔板裝置及壓力、流速分布圖 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(lái)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。68第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表 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。 pFMpFQ101022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。69第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表

4、流量檢測(cè)及儀表 國(guó)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(chēng)為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置”。 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第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表圖3-19 孔板斷面示意圖如左圖，標(biāo)準(zhǔn)孔板對(duì)尺寸和公差、粗糙度等都有詳細(xì)如左圖，標(biāo)準(zhǔn)孔板對(duì)尺寸和公差、粗糙度等都有詳細(xì)規(guī)定。規(guī)定。 其中dD應(yīng)在0.20.8之間；最小孔徑應(yīng)不小于12.5mm；直孔部分的厚度h（0.0050.02）D；總厚度H0.05D；錐面的斜角3045等等，需要時(shí)可參閱設(shè)計(jì)手冊(cè)。 71第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表標(biāo)準(zhǔn)孔板采用角接取壓法和法蘭取壓

5、法，標(biāo)準(zhǔn)噴嘴為角接取壓法。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第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表環(huán)室取壓法能得到較好的測(cè)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(chǎng)安裝條件的限制，達(dá)不到預(yù)定的要求時(shí)，其測(cè)量精度仍難保證。，在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，為了加工和安裝方便，有時(shí)不用環(huán)室而用單獨(dú)鉆孔取壓，特別是對(duì)大口徑管道。73第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表標(biāo)準(zhǔn)孔板應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，適用于大流量的測(cè)量流體經(jīng)過(guò)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(shí)，便不宜采用。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管壓力

6、損失較孔板小結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易加工74第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置僅適用于測(cè)量管道直徑大于50mm，雷諾數(shù)在104105以上的流體，而且流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿(mǎn)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(gè)差壓信號(hào)還必須由導(dǎo)壓管引出，并傳遞到相應(yīng)的差壓計(jì)，以便顯示出流量的數(shù)值。 75第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表 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)1020。 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，

7、才能保證差壓式流量計(jì)有足夠的實(shí)際測(cè)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。量精度。 76第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表被測(cè)流體工作狀態(tài)的變動(dòng)。77節(jié)流裝置安裝不正確?？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(jì)安裝或使用不正確第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表78 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(lèi)討論。圖3-21 測(cè)量液體流量時(shí)的取壓點(diǎn)位置 圖3-22 測(cè)量液體流量時(shí)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

8、；7切斷閥第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表a) 取壓點(diǎn)應(yīng)該位于節(jié)流裝置的下半部，與水平線(xiàn)夾角為045。 b) 引壓導(dǎo)管最好垂直向下，如條件不許可，導(dǎo)壓管亦應(yīng)下傾一定坡度（至少120110），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。 79第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表80 a) 取壓點(diǎn)應(yīng)在節(jié)流裝置的上半部。 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(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3-23所示。 圖3-23 測(cè)量氣體流量時(shí)的連接圖1節(jié)流裝置；2引壓導(dǎo)管；3差壓變送器；4貯液罐；5

9、排放閥第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表圖3-24 測(cè)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第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表82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。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，構(gòu)成三閥組，如圖3-25所示。圖3-25 差壓計(jì)閥組安裝示意圖1，2切斷閥；3平衡閥第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表圖3-26 隔離罐的兩種形式83 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

10、。常用的兩種隔離罐形式如圖3-26所示。 第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表n 三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)84 以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來(lái)測(cè)量流量的大小，即轉(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3-27 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理圖第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表AppgVft21AgVpppft21phMf2轉(zhuǎn)子流量計(jì)中轉(zhuǎn)子的平衡條件是（3-253-25）由式（3-25）可得根據(jù)轉(zhuǎn)子浮起的高度就可以判斷被測(cè)介質(zhì)的流量大小或phQf2將式（3-26）代入上兩式，得AgVhMfft2或AgVhQfft2（3-263-26）85第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢

11、測(cè)及儀表86 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。 圖3-28 差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表 若將轉(zhuǎn)子流量計(jì)的轉(zhuǎn)子與差動(dòng)變?nèi)魧⑥D(zhuǎn)子流量計(jì)的轉(zhuǎn)子與差動(dòng)變壓器的鐵芯連接起來(lái)，使轉(zhuǎn)子隨流量壓器的鐵芯連接起來(lái)，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，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)就可以將流量的大小轉(zhuǎn)換成輸出感應(yīng)電勢(shì)的大小。電勢(shì)的大小。87第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表88圖3-29 LTD系列電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計(jì)第三節(jié)第三

12、節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表AgVhQwwt20 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量標(biāo)尺上的刻度值，對(duì)用于測(cè)量液體來(lái)講是代表20時(shí)水的流量值，對(duì)用于測(cè)量氣體來(lái)講則是代表20，0.10133MPa壓力下空氣的流量值。所以，在實(shí)際使用時(shí)，要根據(jù)具體體情況進(jìn)行修正。 （3-313-31）89第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表AgVhQfftf2fQfwftfwtQKQQ0如果被測(cè)介質(zhì)的黏度與水的黏度相差不大，可近似認(rèn)為是常數(shù)，則有 （3-323-32）整理后得wftfwtQK（3-343-34）（3-333-33）90第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表fMfwfwtwfMKMQ0wfftwtMKf

13、fQK9 . 79 . 6ffMK9 . 79 . 6同理可導(dǎo)得質(zhì)量流量的修正公式為當(dāng)采用耐酸不銹鋼作為轉(zhuǎn)子材料時(shí)，t7.9g/cm3，水的密度w1g/cm3，代入（3-34）與式（3-36）得 （3-353-35）（3-363-36）（3-373-37）（3-383-38）91第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表f tKQKMtKQKM tKQKM0.400.6701.516 0.950.9711.022 1.501.2720.8470.450.6461.435 1.001.0001.000 1.551.2970.8370.500.6831.365 1.051.0280.979 1.6

14、00.3230.8270.550.7191.307 1.101.0560.960 1.651.3510.8180.600.7541.256 1.151.0840.943 1.701.3760.8090.650.7871.211 1.201.1110.927 1.751.4010.8000.700.8191.170 1.251.1390.911 1.801.4270.792表3-2 密度修正系數(shù)表92第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表9 . 0QK例例4 4現(xiàn)用一只以水標(biāo)定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)量苯的流量，已知轉(zhuǎn)子材料現(xiàn)用一只以水標(biāo)定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)量苯的流量，已知轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼，為不銹鋼，

15、t7.9g/cm7.9g/cm3 3，苯的密度為，苯的密度為f0.83g/cm0.83g/cm3 3。試問(wèn)流量計(jì)讀數(shù)。試問(wèn)流量計(jì)讀數(shù)為為3.6L/s3.6L/s時(shí)，苯的實(shí)際流量是多少？時(shí)，苯的實(shí)際流量是多少？ sLQKQQf/46 . 39 . 0110解解由式（3-37）計(jì)算或由表3-2可查得 93將此值代入式（3-33），得 即苯的實(shí)際流量為4L/s。第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表94（2 2）氣體流量測(cè)定時(shí)的修正）氣體流量測(cè)定時(shí)的修正對(duì)被測(cè)介質(zhì)的密度、工作壓力和溫度均需進(jìn)行修正。 當(dāng)已知儀表顯示刻度Q0，要計(jì)算實(shí)際的工作介質(zhì)流量時(shí)，可按下式修正。001001101111QKK

16、KQTTppQTP上式計(jì)算得到的上式計(jì)算得到的Q是被測(cè)介質(zhì)在單位時(shí)間（小時(shí)）內(nèi)流過(guò)轉(zhuǎn)子流量是被測(cè)介質(zhì)在單位時(shí)間（小時(shí)）內(nèi)流過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)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(cè)介質(zhì)在實(shí)際工作狀態(tài)計(jì)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(cè)介質(zhì)在實(shí)際工作狀態(tài)下的容積流量。下的容積流量。 第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表95例例5 5 某廠(chǎng)用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)量溫度為某廠(chǎng)用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)量溫度為2727，表壓為，表壓為0.16MPa0.16MPa的空氣流的空氣流量，問(wèn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)為量，問(wèn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)為38Nm38Nm3 3/h/h時(shí)，空氣的實(shí)際流量是多少？時(shí)，空氣的實(shí)際流量是多少

17、？ 解解已知Q038Nm3/h，p10.160.101330.26133MPa， T127273300K，T0293K，p00.10133MPa， 101.293Kg/Nm3。 將上列數(shù)據(jù)代入上式，便可得hNmQ/3 .603830029310133. 026133. 0293. 1293. 131即這時(shí)空氣的流量為60.3Nm3/h。第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表ffffwfftwtMMQ10009 . 719 . 70tf96（3 3）蒸汽流量測(cè)量時(shí)的換算）蒸汽流量測(cè)量時(shí)的換算ffMQ156.290 轉(zhuǎn)子流量計(jì)用來(lái)測(cè)量水蒸氣流量時(shí)，若將蒸汽流量換算為水流量，可按式（3-35）計(jì)

18、算。 若轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼， 7.9g/cm3，則有 當(dāng)時(shí)第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表 若已知某飽和蒸汽（溫度不超過(guò)若已知某飽和蒸汽（溫度不超過(guò)200200）流量值時(shí)，可從上式）流量值時(shí)，可從上式換算成相應(yīng)的水流量值，然后按轉(zhuǎn)子流量計(jì)規(guī)格選擇合適口徑的換算成相應(yīng)的水流量值，然后按轉(zhuǎn)子流量計(jì)規(guī)格選擇合適口徑的儀表。儀表。 97第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表n 四、橢圓齒輪流量計(jì)四、橢圓齒輪流量計(jì)98圖3-30 橢圓齒輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理通過(guò)橢圓齒輪流量計(jì)的體積流量04nVQ 適用于高黏度介質(zhì)的流量測(cè)量。 測(cè)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(jì)的入口端必

19、須加裝過(guò)濾器。 橢圓齒輪流量計(jì)的使用溫度有一定范圍。 橢圓齒輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本較高。 第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表n 五、渦輪流量計(jì)五、渦輪流量計(jì)99圖3-31 渦輪流量計(jì)1渦輪；2導(dǎo)流器；3磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器；4外殼；5前置放大器 安裝方便。 測(cè)量精度高，可耐高壓。 反應(yīng)快，可測(cè)脈動(dòng)流量。 輸出信號(hào)為電頻率信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳，不受干擾。 一般應(yīng)加過(guò)濾器。 安裝時(shí)，前后要有一定的直管段。 第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表n 六、電磁流量計(jì)六、電磁流量計(jì)100能夠測(cè)量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（例如泥漿）或纖維液體的流量。 圖3-32 電磁流量計(jì)原理圖BDvKEXv

20、DQ241KDDBDKEX4感應(yīng)電勢(shì)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），得第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表 只能用來(lái)測(cè)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(cè)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(huì)造成測(cè)量系統(tǒng)很復(fù)雜、成本高，并且易受外界電磁場(chǎng)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(shí)要遠(yuǎn)離一切磁源。不能有振動(dòng)。 101第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表n 七、漩渦流量計(jì)七、漩渦流量計(jì) 精度高、測(cè)量范圍寬、沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損、維護(hù)方便、壓力損失小、節(jié)能效果明顯。