第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表1(ppt)

1、上海第二工業(yè)大學(xué) 宋海輝過(guò)程控制2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表22概概 述述一、一、 測(cè)量的基本知識(shí)測(cè)量的基本知識(shí)u （一）測(cè)量過(guò)程（一）測(cè)量過(guò)程n測(cè)量：用專用工具將測(cè)量：用專用工具將被測(cè)量被測(cè)量與基準(zhǔn)單位進(jìn)行比較的過(guò)程與基準(zhǔn)單位進(jìn)行比較的過(guò)程.n測(cè)量實(shí)質(zhì)：將被測(cè)量經(jīng)一次或多次信號(hào)能量形式的變換和測(cè)量實(shí)質(zhì)：將被測(cè)量經(jīng)一次或多次信號(hào)能量形式的變換和傳遞，最終獲得便于和基準(zhǔn)單位比較的信號(hào)能量形式，再通傳遞，最終獲得便于和基準(zhǔn)單位比較的信號(hào)能量形式，再通過(guò)指針位移或數(shù)字符號(hào)等將比較結(jié)果顯示出來(lái)。過(guò)指針位移或數(shù)字符號(hào)等將比較結(jié)果顯示出來(lái)。u（二）測(cè)量誤差（

2、二）測(cè)量誤差n測(cè)量誤差測(cè)量誤差:測(cè)量值與真實(shí)值之間的差值。測(cè)量值與真實(shí)值之間的差值。 2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表33二、檢測(cè)儀表的基礎(chǔ)知識(shí)二、檢測(cè)儀表的基礎(chǔ)知識(shí)u（一）檢測(cè)儀表的分類（一）檢測(cè)儀表的分類n1根據(jù)敏感元件與被測(cè)介質(zhì)根據(jù)敏感元件與被測(cè)介質(zhì)是否接觸是否接觸n2按精度等級(jí)的不同按精度等級(jí)的不同接觸式檢測(cè)儀表接觸式檢測(cè)儀表非接觸式檢測(cè)儀表非接觸式檢測(cè)儀表標(biāo)準(zhǔn)儀表標(biāo)準(zhǔn)儀表范型儀表范型儀表實(shí)用儀表實(shí)用儀表3按使用場(chǎng)合不同按使用場(chǎng)合不同標(biāo)定室儀表標(biāo)定室儀表實(shí)驗(yàn)室儀表實(shí)驗(yàn)室儀表現(xiàn)場(chǎng)儀表現(xiàn)場(chǎng)儀表4.按被測(cè)變量分類按被測(cè)變量分類壓力檢測(cè)儀表壓力檢測(cè)儀

3、表物位檢測(cè)儀表物位檢測(cè)儀表流量檢測(cè)儀表流量檢測(cè)儀表溫度檢測(cè)儀表溫度檢測(cè)儀表成分分析儀表成分分析儀表概 述2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表444.1檢測(cè)變送及儀表4.1.1 溫度檢測(cè)一、溫度檢測(cè)的基本概念一、溫度檢測(cè)的基本概念u（一）溫度的基本概念（一）溫度的基本概念n溫度溫度是表征物體冷熱程度的物理量。它反映了物體分子作是表征物體冷熱程度的物理量。它反映了物體分子作無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的大小。無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的大小。n溫度測(cè)量溫度測(cè)量不能直接測(cè)量，只能間接測(cè)量。不能直接測(cè)量，只能間接測(cè)量。u溫度測(cè)量的方法溫度測(cè)量的方法n（1）冷熱不同的物體之間的

4、熱交換）冷熱不同的物體之間的熱交換n（2）物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性來(lái)加）物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性來(lái)加以間接的測(cè)量。以間接的測(cè)量。2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表55一、溫度檢測(cè)的基本概念一、溫度檢測(cè)的基本概念（二）測(cè)溫儀表的分類（二）測(cè)溫儀表的分類1.按測(cè)溫范圍來(lái)分按測(cè)溫范圍來(lái)分2.按工作原理分按工作原理分3.按感溫元件和被測(cè)介質(zhì)接觸與否按感溫元件和被測(cè)介質(zhì)接觸與否高溫計(jì)：測(cè)量高溫計(jì)：測(cè)量600以上溫度的儀表以上溫度的儀表溫度計(jì)：測(cè)量溫度計(jì)：測(cè)量600以下溫度的儀表以下溫度的儀表膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)熱電偶溫

5、度計(jì)熱電偶溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)輻射高溫計(jì)輻射高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)接觸式溫度計(jì)接觸式溫度計(jì)非接觸溫度計(jì)非接觸溫度計(jì)2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表66一、溫度檢測(cè)的基本概念一、溫度檢測(cè)的基本概念測(cè)溫方式溫度計(jì)名稱簡(jiǎn)單原理及常用測(cè)溫范圍優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)接觸式熱膨脹玻璃溫度計(jì)液體受熱時(shí)體積膨脹100600價(jià)廉、精度較高、穩(wěn)定性好易破損，只能安裝在易觀察的地方雙金屬溫度計(jì)金屬受熱時(shí)線性膨脹50600示值清楚、機(jī)械強(qiáng)度較好精度較低壓力式溫度計(jì)溫包內(nèi)的氣體或液體因受熱而改變壓力50600價(jià)廉、最易就地集中檢測(cè)毛細(xì)管機(jī)械強(qiáng)度差，損壞

6、后不易修復(fù)熱電阻熱電阻溫度計(jì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而改變200600測(cè)量準(zhǔn)確，可用于低溫或低溫差測(cè)量和熱電偶相比，維護(hù)工作量大振動(dòng)場(chǎng)合容易損壞熱電勢(shì)熱電偶溫度計(jì)兩種不同金屬導(dǎo)體接點(diǎn)受熱產(chǎn)生熱電勢(shì)501600測(cè)量準(zhǔn)確，和熱電阻相比安裝維護(hù)方便不易損壞，需要補(bǔ)償導(dǎo)線，安裝費(fèi)用較高非接觸式熱輻射光學(xué)高溫計(jì)加熱體的亮度隨溫度高低而變化7003200測(cè)溫范圍廣，攜帶使用方便價(jià)格便宜只能目測(cè)，必須熟練才能測(cè)得比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)光電高溫計(jì)加熱體的顏色隨溫度高低而變化502000反應(yīng)速度快測(cè)量較準(zhǔn)確構(gòu)造復(fù)雜，價(jià)格高，讀數(shù)麻煩輻射高溫計(jì)加熱體的輻射能量隨溫度高低而變化502000反應(yīng)速度快誤差較大2022年1月

7、26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表77液體膨脹式溫度計(jì)酒精式酒精式水銀式水銀式膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表88熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)結(jié)構(gòu)：括熱電偶、顯示儀表、導(dǎo)線結(jié)構(gòu)：括熱電偶、顯示儀表、導(dǎo)線n熱電偶熱電偶-測(cè)溫元件；測(cè)溫元件；n顯示儀表顯示儀表-檢測(cè)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)信號(hào)，可以采用動(dòng)圈檢測(cè)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)信號(hào)，可以采用動(dòng)圈式儀表，也可以用式儀表，也可以用ER180系列等其他儀表；系列等其他儀表；n導(dǎo)線導(dǎo)線 連接熱電偶和顯示儀表，補(bǔ)償導(dǎo)線連接熱電偶和顯示儀表，補(bǔ)償導(dǎo)線1熱電偶的測(cè)溫原理（熱電

8、效應(yīng)原理）n熱電偶：由兩種不同材料的導(dǎo)體A和B焊接或絞接而成。導(dǎo)體A、B稱為熱電極，合稱熱電偶。 mV自由端自由端參比端參比端冷端冷端工作端工作端測(cè)量端測(cè)量端熱端熱端2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表992022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表1010二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)1熱電偶的測(cè)溫原理（熱電效應(yīng)原理）熱電偶的測(cè)溫原理（熱電效應(yīng)原理）n熱電效應(yīng)：熱電效應(yīng)：將熱電偶的工作端插入需要測(cè)量溫度的生產(chǎn)設(shè)將熱電偶的工作端插入需要測(cè)量溫度的生產(chǎn)設(shè)備中，冷端置于生產(chǎn)設(shè)備的外面，當(dāng)兩端所處的溫度不同備中，冷端置于生產(chǎn)設(shè)

9、備的外面，當(dāng)兩端所處的溫度不同時(shí)（如熱端為時(shí)（如熱端為t，冷端為，冷端為t0），在熱電偶回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱），在熱電偶回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，我們把這種物理現(xiàn)象稱為電勢(shì)，我們把這種物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)。 00,tEtEttEABABAB當(dāng)冷端溫度當(dāng)冷端溫度t0不變、兩種熱電極材料一定時(shí)，不變、兩種熱電極材料一定時(shí)， EAB(t0)= C為常數(shù)為常數(shù),則：則： EAB（t，t0）=EAB（t）- C =f（t）EAB(t) 指熱電偶工作端溫度指熱電偶工作端溫度t，冷端溫度為，冷端溫度為0時(shí)的熱電勢(shì)時(shí)的熱電勢(shì)EAB(t0)指熱電偶工作端溫度指熱電偶工作端溫度t0，冷端溫度為，冷端溫度為0時(shí)的熱

10、電勢(shì)時(shí)的熱電勢(shì)2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表1111u結(jié)論：結(jié)論：n（1）保持冷端溫度不變時(shí)，用表測(cè)出熱電勢(shì)）保持冷端溫度不變時(shí)，用表測(cè)出熱電勢(shì)EAB(t,t0)就就可得知測(cè)溫度?？傻弥獪y(cè)溫度。n（2） 產(chǎn)生熱電勢(shì)的產(chǎn)生熱電勢(shì)的充要條件充要條件：A、B導(dǎo)體材料不同，兩導(dǎo)體材料不同，兩接觸點(diǎn)溫度不同。接觸點(diǎn)溫度不同。n注意：注意：n1）EAB(t,t0)f(t-t0),是溫度函數(shù)的差，非溫度差的函數(shù)是溫度函數(shù)的差，非溫度差的函數(shù)n2）常用分度表在）常用分度表在T0=0時(shí)列出的時(shí)列出的n3）接觸電勢(shì)）接觸電勢(shì)差電勢(shì)（一般情況下）故熱電勢(shì)的極性取差電勢(shì)（

11、一般情況下）故熱電勢(shì)的極性取決于接觸電勢(shì)極性。決于接觸電勢(shì)極性。二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表1212二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)熱電偶名稱分度號(hào)主要性能測(cè)溫范圍/長(zhǎng)期使用短期使用鉑銠10鉑S熱電性能穩(wěn)定，抗氧化性能好，適用于氧化性和中性氣氛中測(cè)量，但熱電勢(shì)小，成本高。2013001600鉑銠30鉑銠6B穩(wěn)定性好，測(cè)量溫度高，參比端在0100范圍內(nèi)可以不用補(bǔ)償導(dǎo)線；適于氧化性氣氛中的測(cè)溫；熱電勢(shì)小，價(jià)格高。30016001800鎳鉻鎳硅K熱電勢(shì)大，線性好，適于在氧化性和中性氣氛中測(cè)溫，且價(jià)格便宜，是工業(yè)上使用最多

12、的一種。-5010001200鎳鉻銅鎳E熱電勢(shì)大，靈敏度高，價(jià)格便宜，中低溫穩(wěn)定性好。適用于氧化或弱還原性氣氛中測(cè)溫。-50800900鐵銅鎳J測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好，低溫時(shí)靈敏度高，價(jià)格最低。適用于氧化和還原性氣氛中測(cè)溫。-40700750銅銅鎳T低溫時(shí)靈敏度高、穩(wěn)定性好，價(jià)格便宜。適用于氧化和還原性氣氛中測(cè)溫。-40300350正極含銠30%負(fù)極含銠6%2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表1313 u【例】用一只鎳鉻-鎳硅熱電偶（分度號(hào)為K）測(cè)量爐溫，已知熱電偶工作端溫度為800，自由端溫度為25，求熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì) E（800，25）。二、熱電偶溫

13、度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)n解：由附錄可以查得：n E(800,0) =33.277mVn E(25,0) =1.000mVn E(800,25) =E(800,0)E(25,0)=32.277mV2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表14142.熱電偶的基本定律熱電偶的基本定律u（1）均質(zhì)導(dǎo)體定律）均質(zhì)導(dǎo)體定律n即：由一種均質(zhì)導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成的閉合回路，不論其截面及即：由一種均質(zhì)導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成的閉合回路，不論其截面及各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。即各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。即熱電偶必須采用兩種不熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極同

14、材料作為電極 u（2）中間導(dǎo)體定律）中間導(dǎo)體定律n在熱電偶回路中，只要接入的在熱電偶回路中，只要接入的中間導(dǎo)體中間導(dǎo)體(可多種可多種)兩端溫度相同兩端溫度相同，則對(duì)，則對(duì)熱電偶回路的總電勢(shì)無(wú)影響。熱電偶回路的總電勢(shì)無(wú)影響。 nEAB（T，T0）EAB（T，Ta）EAB（Ta，T0）u（3）中間溫度定律）中間溫度定律n在熱電偶回路中，接入第三種導(dǎo)體在熱電偶回路中，接入第三種導(dǎo)體C ，只要這第三種導(dǎo)體兩端，只要這第三種導(dǎo)體兩端溫度溫度相同相同，則熱電偶所產(chǎn)生的，則熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)保持不變熱電勢(shì)保持不變。 二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控

15、制系統(tǒng)中的儀器儀表1515 電極（熱端）絕緣子保護(hù)管接線盒冷端二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)連接熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線用3熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的結(jié)構(gòu)u組成：熱電極、絕緣套管、保護(hù)套管、接線盒組成：熱電極、絕緣套管、保護(hù)套管、接線盒2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表1616二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表1717u溫度變送器的作用：將熱電偶或熱電阻輸出的電勢(shì)值或電阻值轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再送給其他單元組合儀表進(jìn)行指示、記錄或控制。u 溫度變送器種類：常用的有DDZ-型溫度變送器、智能型

16、溫度變送器等等。uDDZ-型溫度變送器為安全火花型防爆儀表n分兩大類（架裝型和現(xiàn)場(chǎng)安裝型）、三個(gè)品種（熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器和直流毫伏變送器）。每個(gè)品種都有量程單元和放大單元兩個(gè)部分，分別制在二塊印刷線路板上。n 特點(diǎn)：量程單元各不相同，放大單元可以共用。四、溫度變送器四、溫度變送器2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表1818一、壓力檢測(cè)儀表的分類一、壓力檢測(cè)儀表的分類按照其轉(zhuǎn)換原理不同(P45表32)液柱式壓力計(jì)液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)4.1.2壓力測(cè)量2022年1月26日過(guò)程控制

17、 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表1919二、單圈彈簧管壓力表二、單圈彈簧管壓力表1特點(diǎn)：測(cè)壓范圍寬，測(cè)量精度較高、儀表刻度均勻、堅(jiān)固耐用，所以應(yīng)用非常廣泛。它主要用于現(xiàn)場(chǎng)的壓力指示。2. 組成：1-1-彈簧管；彈簧管；2-2-拉桿；拉桿；3-3-調(diào)整螺釘；調(diào)整螺釘；4-4-扇形齒輪；扇形齒輪；5-5-指針；指針；6-6-中心齒輪；中心齒輪；7-7-游絲；游絲；8-8-面板；面板；9-9-接頭接頭2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表20202 2組成組成：?jiǎn)稳椈晒?、傳?dòng)放大機(jī)構(gòu)、指示機(jī)構(gòu)和表殼。u（1）單圈彈簧管1是彎成圓弧形的金屬管子，

18、截面為扁圓或橢圓形，自由端封閉。當(dāng)通入被測(cè)壓力后，截面有變圓的趨勢(shì)，迫使自由端產(chǎn)生位移。u（2）傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu) 包括拉桿2、扇形齒輪4、中心齒輪6、調(diào)整螺釘3及游絲7。u（3）指示機(jī)構(gòu) 包括指針5、刻度盤(pán)8u（4） 表殼 包括殼座、蓋圈、表玻璃等3原理：uP彈簧管自由端位移拉桿直線位移扇形齒輪逆轉(zhuǎn)角中心齒輪順轉(zhuǎn)指針順轉(zhuǎn)壓力值 u 由于自由端的位移與被測(cè)壓力呈線性關(guān)系，所以彈簧管壓力表的刻度標(biāo)尺為均勻分度。2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表21212022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表2222上圖 彈簧管彈簧管下圖 壓

19、力表機(jī)心壓力表機(jī)心2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表2323三、壓力（差壓）變送器三、壓力（差壓）變送器u（一）變送器概述（一）變送器概述n1.變送器作用：變送器作用：將被測(cè)變量轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送給指示將被測(cè)變量轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送給指示儀、記錄儀、控制器或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)變儀、記錄儀、控制器或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)變量的自動(dòng)檢測(cè)和控制。量的自動(dòng)檢測(cè)和控制。如如DDZ-型壓力變送器：型壓力變送器：是用來(lái)將液體、氣體或蒸汽的壓是用來(lái)將液體、氣體或蒸汽的壓力轉(zhuǎn)換成力轉(zhuǎn)換成420mA DC標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)的儀表。標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)的儀表。n2.

20、種類種類電容式壓力變送器（應(yīng)用廣泛）電容式壓力變送器（應(yīng)用廣泛）電感式壓力變送器電感式壓力變送器擴(kuò)散硅式壓力變送器擴(kuò)散硅式壓力變送器振弦式壓力變送器振弦式壓力變送器矢量機(jī)構(gòu)式差壓變送器矢量機(jī)構(gòu)式差壓變送器 微位移式微位移式差壓變送差壓變送器器2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表2424（二）電容式差壓變送器1.結(jié)構(gòu)：測(cè)量部件測(cè)量部件轉(zhuǎn)換放大電路轉(zhuǎn)換放大電路1-隔離膜片；2，7-固定弧形電極3-硅油；4-測(cè)量膜片；5-玻璃層；6-底座2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表25252022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程

21、控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表2626n3 3特點(diǎn)：特點(diǎn)： 精度很高，引用誤差不超過(guò)量程的精度很高，引用誤差不超過(guò)量程的0.250.25。能經(jīng)。能經(jīng)受振動(dòng)和沖擊，其可靠性和穩(wěn)定性較高。體積小、重量輕，零受振動(dòng)和沖擊，其可靠性和穩(wěn)定性較高。體積小、重量輕，零點(diǎn)、量程調(diào)整方便。點(diǎn)、量程調(diào)整方便。n4.4.兩線制連接：兩線制連接：變送器有兩根輸出導(dǎo)線，在輸出反映被測(cè)壓變送器有兩根輸出導(dǎo)線，在輸出反映被測(cè)壓力大小的力大小的4 420mA DC20mA DC電流信號(hào)的同時(shí)，也為變送器傳遞所需的電流信號(hào)的同時(shí)，也為變送器傳遞所需的24V DC24V DC電源，即變送器與控制室儀表之間只有兩根導(dǎo)線，故

22、稱電源，即變送器與控制室儀表之間只有兩根導(dǎo)線，故稱兩線制連接兩線制連接fIIiIiciCiCiCiCiCSiP0121221中心感壓膜片硅油正負(fù)側(cè)隔離膜片正壓室、負(fù)壓室2原理：原理：2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表27274.1.3 流量檢測(cè)及儀表 一、流量檢測(cè)的基本概念一、流量檢測(cè)的基本概念u1 1、流量：、流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某截面流體的量，包括單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某截面流體的量，包括體積流量和質(zhì)量流量體積流量和質(zhì)量流量瞬時(shí)流量：瞬時(shí)流量：瞬時(shí)流量一般簡(jiǎn)稱流量，指的是單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某截瞬時(shí)流量一般簡(jiǎn)稱流量，指的是單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某截面流體

23、的數(shù)量。面流體的數(shù)量。 累計(jì)流量：累計(jì)流量：累計(jì)流量指的是在某一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道的流體流量的總累計(jì)流量指的是在某一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道的流體流量的總和，稱為總量。和，稱為總量。u2 2、單位單位n 體積流量單位體積流量單位:m3/s,工程上通常采用工程上通常采用:m3/h, l/min.n 質(zhì)量流量的單位質(zhì)量流量的單位: Kg/s 或或 Kg/h.n 流體總量單位分別為流體總量單位分別為: m3,Kg T(噸噸). u3、體積流量與質(zhì)量流量的關(guān)系為：u4、流量檢測(cè)儀表的分類：見(jiàn)P64表3-7n差壓式、轉(zhuǎn)子式、容積式、速度式、靶式、電磁、漩渦式 QM MQ 2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控

24、制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表2828二、差壓式流量計(jì)二、差壓式流量計(jì)1測(cè)量原理：n基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，它是利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的靜壓差來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。2差壓式流量計(jì)的構(gòu)成：n節(jié)流裝置（包括節(jié)流元件和取壓裝置）n導(dǎo)壓管n差壓計(jì)或差壓變送器n顯示儀表2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表2929節(jié)流式流量計(jì)1-夾持件夾持件2節(jié)流件節(jié)流件3針型閥針型閥4支撐桿支撐桿 5導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管 6差壓變送器差壓變送器7防凍式隔離器防凍式隔離器8法蘭法蘭9螺栓螺栓10管道管道2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表3030

25、（一）節(jié)流元件的測(cè)量原理1節(jié)流元件u（1）節(jié)流元件：設(shè)置在管道中使流體產(chǎn)生局部收縮的元件。u（2）節(jié)流元件有： 孔板 噴嘴文丘利管2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表3131（一）節(jié)流元件的測(cè)量原理n當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于流通當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于流通面積突然變小面積突然變小，流束被迫局部，流束被迫局部收縮收縮，流速加快流速加快，動(dòng)能增加動(dòng)能增加。在節(jié)流元件前后產(chǎn)生了靜壓差。在節(jié)流元件前后產(chǎn)生了靜壓差。n壓差值與流體的流量關(guān)系：壓差值與流體的流量關(guān)系：n流量系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定；流量系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定；n膨脹校正系數(shù)，查閱手冊(cè)；膨脹校正系數(shù)，查閱手冊(cè)；

26、對(duì)于不可壓縮液體可取對(duì)于不可壓縮液體可取=1；n F0節(jié)流裝置的開(kāi)孔截面積，節(jié)流裝置的開(kāi)孔截面積，m2；n節(jié)流裝置節(jié)流裝置前前的流體密度，的流體密度，kg/m3；np節(jié)流裝置節(jié)流裝置前后的壓差前后的壓差，Pa。PFQ20PFM20流束的壓縮與收縮現(xiàn)象流束的壓縮與收縮現(xiàn)象2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表3232（一）節(jié)流元件的測(cè)量原理節(jié)流：流束的壓縮與收縮現(xiàn)象節(jié)流：流束的壓縮與收縮現(xiàn)象動(dòng)能動(dòng)能+靜壓能靜壓能P1動(dòng)能動(dòng)能+靜壓能靜壓能動(dòng)能動(dòng)能+靜壓能靜壓能P2總能總能=動(dòng)能動(dòng)能+靜壓能保持不變靜壓能保持不變返回返回2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程

27、控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表3333（一）節(jié)流元件的測(cè)量原理2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表3434流量與差壓之間具有開(kāi)方關(guān)系，為指示方便，希望送給顯示流量與差壓之間具有開(kāi)方關(guān)系，為指示方便，希望送給顯示儀表的信號(hào)與流量成線性，所以常在差壓變送器后增加一個(gè)開(kāi)儀表的信號(hào)與流量成線性，所以常在差壓變送器后增加一個(gè)開(kāi)方器，使方器，使IO與流量與流量Q變成線性關(guān)系后，再送顯示儀表進(jìn)行顯示。變成線性關(guān)系后，再送顯示儀表進(jìn)行顯示。在要求較高的情況下，都要對(duì)差壓式流量計(jì)進(jìn)行溫度和壓力在要求較高的情況下，都要對(duì)差壓式流量計(jì)進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償。補(bǔ)償。（三）壓差

28、檢測(cè)（三）壓差檢測(cè)管道中管道中的流體的流體節(jié)流節(jié)流元件元件雙波紋管差壓計(jì)雙波紋管差壓計(jì)膜盒式差壓計(jì)膜盒式差壓計(jì)差壓變送器差壓變送器開(kāi)方器開(kāi)方器顯示儀顯示儀QPI0I02022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表3535三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)特點(diǎn)：n壓力損失小n檢測(cè)范圍大（量程比10：1）n結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用方便n可以測(cè)量液體或氣體的流量，適宜在小于200mm的垂直安裝的小管徑上測(cè)量n測(cè)量精度1%2%。n流體的流向應(yīng)由下而上,不得接反. 2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表3636（一）基本結(jié)構(gòu)（一）基本結(jié)構(gòu)流通域流通域板式

29、板式盤(pán)式盤(pán)式hqqhhVFuFqvvzzv新的高度置再變化時(shí)浮子移動(dòng)新位對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子平衡在某高度時(shí)環(huán)面積轉(zhuǎn)子所處位置上推上推2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表37372022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表3838 （三）金屬管式轉(zhuǎn)子流量計(jì)可做成透明玻璃管直讀式但當(dāng)介質(zhì)不透明或?yàn)楦邷馗邏簳r(shí)，就必須采用金屬管（非導(dǎo)磁材）轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測(cè)量轉(zhuǎn)子的位量，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳。2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表3939四、其他流量計(jì)四、其他流量計(jì)（一）橢圓齒輪流量計(jì)（是容積式流量計(jì)）（一）橢圓齒輪流

30、量計(jì)（是容積式流量計(jì)）u特點(diǎn)：特點(diǎn)： n1.測(cè)量精度高，可達(dá)測(cè)量精度高，可達(dá)0.2% n2.量程比寬。量程比寬。101 n3.壓損小。壓損小。 n4.測(cè)量過(guò)程與流體的流動(dòng)狀態(tài)即無(wú)關(guān)。測(cè)量過(guò)程與流體的流動(dòng)狀態(tài)即無(wú)關(guān)。n5.表前、后直管段長(zhǎng)度要求不嚴(yán)。表前、后直管段長(zhǎng)度要求不嚴(yán)。 n6.安裝使用較方便。安裝使用較方便。 n7.特別適于高粘度流體的測(cè)量（如：重油、聚乙烯醇、特別適于高粘度流體的測(cè)量（如：重油、聚乙烯醇、樹(shù)脂等）。樹(shù)脂等）。 2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表4040（一）橢圓齒輪流量計(jì)（一）橢圓齒輪流量計(jì)1結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理 ABP

31、1P2aABP1P2bABP1P2V0c順時(shí)針轉(zhuǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表4141 n流體通過(guò)儀表時(shí)，形成流體通過(guò)儀表時(shí)，形成壓力差壓力差P=P1-P2 n在在P作用下：作用下： n圖圖(a)A主動(dòng)輪，順時(shí)針轉(zhuǎn)主動(dòng)輪，順時(shí)針轉(zhuǎn) B從動(dòng)輪，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)從動(dòng)輪，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) n圖圖(b)A主動(dòng)輪，順時(shí)針轉(zhuǎn)主動(dòng)輪，順時(shí)針轉(zhuǎn) B主動(dòng)輪，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)輪，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) n圖圖(c)B主動(dòng)輪，逆時(shí)針轉(zhuǎn)主動(dòng)輪，逆時(shí)針轉(zhuǎn) A從動(dòng)輪，順時(shí)針轉(zhuǎn)從動(dòng)輪，順時(shí)針轉(zhuǎn)（一）橢圓齒輪流量計(jì)（一）橢圓齒輪流量計(jì)結(jié)論：結(jié)論：每轉(zhuǎn)一周排出四個(gè)月牙形體積流體每轉(zhuǎn)一周排出四個(gè)月牙形

32、體積流體 Q4nV02022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表4242橢圓齒輪流量計(jì)2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表4343u特點(diǎn)：特點(diǎn)： n1.測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件和阻流體，因而壓損很小，無(wú)機(jī)械慣性，故反應(yīng)十分靈敏。 n2.可測(cè)范圍寬，量程比10：1，最高可達(dá)100：1。 n3.可測(cè)含有固體顆粒、懸浮物、或酸、堿、鹽溶液等具有一定電導(dǎo)率的介質(zhì)的體積流量，也可測(cè)脈動(dòng)流量，并可雙向測(cè)量。 n4.EX=Kqv線性關(guān)系，故儀表刻度均勻。 n5.電磁流量計(jì)與介質(zhì)的物理性質(zhì)，流動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故只需用水標(biāo)定后即可使用，無(wú)需修正。（

33、二）電磁流量計(jì)（二）電磁流量計(jì) 2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表44441工作原理及組成（二）電磁流量計(jì)（二）電磁流量計(jì) 磁場(chǎng)方向+外殼磁軛線圈電極流體方向內(nèi)襯右手定則右手定則 :磁力線穿掌心磁力線穿掌心大拇指指向運(yùn)動(dòng)方向大拇指指向運(yùn)動(dòng)方向四指指向動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向四指指向動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表4545（二）電磁流量計(jì)（二）電磁流量計(jì) n將一個(gè)直徑為D的管道放在一個(gè)均勻磁場(chǎng)中，并使之垂直于磁力線方向。當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中流動(dòng)時(shí)，便會(huì)切割磁力線。如果在管道兩側(cè)各插入一根電極，則可以引出感

34、應(yīng)電勢(shì)。n流體的體積流量與感應(yīng)電勢(shì)的關(guān)系為： nE感應(yīng)電勢(shì)； B磁感應(yīng)強(qiáng)度； D管道內(nèi)徑。n結(jié)論：QE BDEQ4五、流量檢測(cè)儀表的選用五、流量檢測(cè)儀表的選用 儀表 介質(zhì)清潔液體臟污液體蒸汽或氣體粘性液體腐蝕性液體腐蝕性漿液含纖維漿液高溫介質(zhì)低溫介質(zhì)低流速液體部分充滿管道非牛頓液體節(jié)流式孔板OO文丘里管O噴觜OO彎管OO電磁流量計(jì)OOO旋渦流量計(jì)容積式流量計(jì)OO靶式流量計(jì)O渦輪流量計(jì)O超聲被流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)O 注：注：表示適用；表示適用；表示可以用；表示在一定條件下可以用；表示可以用；表示在一定條件下可以用；表示不適用。表示不適用。 2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制

35、系統(tǒng)中的儀器儀表4747第三節(jié)第三節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表一、物位檢測(cè)的基本概念一、物位檢測(cè)的基本概念n物位：液位（氣-液分界面）液位計(jì)n界位（液-液分界面）界面計(jì)n料位（氣-固分界面）料位計(jì)按其工作原理不同按其工作原理不同直讀式物位計(jì)直讀式物位計(jì)浮力式物位浮力式物位計(jì)計(jì)差壓式物位計(jì)差壓式物位計(jì)電氣式物位計(jì)電氣式物位計(jì)輻射式物位計(jì)輻射式物位計(jì)超聲式物位計(jì)超聲式物位計(jì)表44物位檢測(cè)儀表分類比較(P108)2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表4848二、差壓式液位計(jì)二、差壓式液位計(jì)（一）差壓式液位計(jì)的工作原理（一）差壓式液位計(jì)的工作原理n根據(jù)容器內(nèi)液

36、位的高度根據(jù)容器內(nèi)液位的高度H與液柱上下兩端面的靜壓差成比例的原與液柱上下兩端面的靜壓差成比例的原理而工作的。理而工作的。n根據(jù)流體靜力學(xué)原理，A點(diǎn)與B點(diǎn)的壓力差p為：n所以hgPppbAHPu零點(diǎn)遷移：零點(diǎn)遷移：n為了使液位H = 0時(shí)，顯示儀表的指示為零，對(duì)下面兩種情況應(yīng)該調(diào)整差壓變送器（或其他差壓計(jì)）的零點(diǎn)遷移裝零點(diǎn)遷移裝置置，使之抵消液位使之抵消液位H為零時(shí)，差壓計(jì)指示不為零的那一部為零時(shí)，差壓計(jì)指示不為零的那一部分固定差壓值，這就是零點(diǎn)遷移。分固定差壓值，這就是零點(diǎn)遷移。n遷移遷移只是改變了儀表的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，而不改變儀表的量程不改變儀表的量程。2022年1月26日

37、過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表4949（三）用法蘭式差壓變送器測(cè)量液位法蘭式差壓變送器應(yīng)用：法蘭式差壓變送器應(yīng)用：介質(zhì)介質(zhì)有腐蝕有腐蝕有結(jié)晶顆粒有結(jié)晶顆粒粘度大粘度大易凝固，易凝固，避免引壓管線被腐蝕或堵塞。避免引壓管線被腐蝕或堵塞。u單法蘭：?jiǎn)畏ㄌm：應(yīng)用于粘度大、易結(jié)晶、沉淀、或聚合引起堵塞的場(chǎng)合應(yīng)用于粘度大、易結(jié)晶、沉淀、或聚合引起堵塞的場(chǎng)合u插入式法蘭：插入式法蘭：應(yīng)用于介質(zhì)大量沉淀或結(jié)晶析出應(yīng)用于介質(zhì)大量沉淀或結(jié)晶析出u雙法蘭：雙法蘭：應(yīng)用于腐蝕性強(qiáng)，無(wú)合適隔離液（用氟塑料薄膜防腐）應(yīng)用于腐蝕性強(qiáng)，無(wú)合適隔離液（用氟塑料薄膜防腐）隔離膜盒隔離膜盒2022年1月

38、26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表5050 三、浮力式液位計(jì)三、浮力式液位計(jì)u1特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、不易受外界環(huán)境的影響、維結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、不易受外界環(huán)境的影響、維護(hù)也方便。與差壓式液位計(jì)相比，在不少場(chǎng)合可免去隔離、吹洗護(hù)也方便。與差壓式液位計(jì)相比，在不少場(chǎng)合可免去隔離、吹洗工作，也不存在導(dǎo)壓管內(nèi)出現(xiàn)汽化或引起密度差等問(wèn)題，應(yīng)用廣工作，也不存在導(dǎo)壓管內(nèi)出現(xiàn)汽化或引起密度差等問(wèn)題，應(yīng)用廣泛。泛。l-浮筒；浮筒；2-杠桿；杠桿；3-扭力管；扭力管；4-芯軸；芯軸；5-外殼外殼2022年1月26日過(guò)程控制 宋海輝過(guò)程控制 第4章過(guò)程控制系統(tǒng)中的儀器儀表5151三、浮力式液位計(jì)三、浮力式液位計(jì)2結(jié)構(gòu)及原理： n沉筒1:（液位檢測(cè)元件）用不銹鋼制成的空心長(zhǎng)圓柱體，被垂直地懸掛于杠桿2的一端，并部分沉浸于被測(cè)介質(zhì)中(不漂浮在液面上)，故稱沉筒。n杠桿2：右