2.過程檢測儀表.ppt

1、1,3,第2章 過程檢測儀表, 檢測儀表的組成和信號(hào)標(biāo)準(zhǔn), 過程檢測儀表的接線方式, 測量誤差和精度等級(jí), 常用的數(shù)字濾波方法,主要內(nèi)容, 過程控制中的軟測量技術(shù), 安全防爆的基本概念, 溫度、壓力、流量、物位和成分檢測儀表的選型和安裝,2,2.1 檢測儀表組成及接線方式,過程控制的“眼睛”； 許多過程控制系統(tǒng)不能長期使用的主要原因就在于傳感器故障！,3,2.1 檢測儀表組成及接線方式,2.1.1 檢測儀表組成,功能,用于確定被控變量的當(dāng)前值,組成,傳感器,變送器,感受被控參數(shù)的變化，傳送出相應(yīng)的信號(hào),將檢測信號(hào)進(jìn)行處理后，調(diào)制成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),4,2.1 檢測儀表組成及接線方式,變送器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),

2、電動(dòng)信號(hào),氣動(dòng)信號(hào),4-20mA電流信號(hào)（遠(yuǎn)距離35Km） 1-5V電壓信號(hào)（近距離）,20-100kPa氣壓信號(hào),注意：控制器和執(zhí)行器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與變送器的相同,5,若僅采用兩根導(dǎo)線將熱電阻接入電橋， 將會(huì)由于遠(yuǎn)距離連接導(dǎo)線的電阻而引入誤差。,2.1 檢測儀表組成及接線方式,2.1.2 過程檢測儀表的接線方式,電流二線制、四線制,電流三線制,二線制線路簡單，節(jié)省電纜,四線制儀表的工作電源可為直流， 也可為交流,6,2.1 檢測儀表組成及接線方式,現(xiàn)場總線方式,現(xiàn)場總線是新近發(fā)展的一種通信協(xié)議方式； 以HART為例，在一條電纜上同時(shí)傳輸直流420mA的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。,在直流420mA基礎(chǔ)上

3、疊加幅值為 0.5mA的正弦調(diào)制波作為數(shù)字信號(hào)。,頻移鍵控（FSK）,7,2.2 測量誤差及處理,2.2.1 測量誤差的基本概念,1.真值,變量本身所具有的真實(shí)值，一般無法得到。,約定真值,相對真值,無系統(tǒng)誤差情況下，多次測量的平均值。,標(biāo)準(zhǔn)儀表的測量值。,2.測量誤差,測量值與真值之間存在的差別。,絕對誤差,相對誤差,引用誤差,8,2.2 測量誤差及處理,儀表測量值與被測參數(shù)真實(shí)值之差。,:絕對誤差 M:測量值 A:約定或相對真值,絕對誤差,相對誤差,儀表絕對誤差與真實(shí)值的百分比。,:相對誤差 :絕對誤差 A:約定或相對真值,引用誤差,儀表絕對誤差與儀表量程的百分比。,m:引用誤差 :絕對誤

4、差 X:儀表的量程,9,3.儀表精度等級(jí),2.2 測量誤差及處理,我國儀表精度等級(jí)有：0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。,級(jí)數(shù)越小，精度越高；級(jí)數(shù)越大，精度越低。,儀表的精度等級(jí)應(yīng)視工藝需求而定，不能片面追求高精度。,把儀表允許的最大引用誤差去掉“”號(hào)和“”號(hào)，便可以用來確定儀表的精度等級(jí)。,去掉“”號(hào),去掉“”號(hào),儀表的最大引用誤差,儀表的準(zhǔn)確度等級(jí),10,2.2 測量誤差及處理,某壓力表刻度0100kPa，在50kPa處測量值為49.5kPa， （1）求在50kPa處儀表示值的絕對誤差、相對誤差、引用誤差 （2）如果

5、用該儀表進(jìn)行多次測量，誤差分別為-0.45、0.3、0.2、 -0.1kPa，求該儀表的精度等級(jí)？,相對誤差,引用誤差,絕對誤差,EX1: 誤差和精度求解I,最大引用誤差,精度等級(jí),11,2.2 測量誤差及處理,某根據(jù)控制系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)要求，需要選擇一個(gè)量程為 0100kPa的壓力表，壓力檢測誤差小于0.45kPa ， 應(yīng)該選擇何種精度等級(jí)的壓力表？,EX2: 誤差和精度求解II,最大引用誤差,精度等級(jí),12,2.2 測量誤差及處理,2.2.2 測量變送中的幾個(gè)問題,測量元件安裝位置不當(dāng)及測量儀表本身特性等容易引入純滯后，應(yīng)力求避免。 測量滯后問題，主要由測量元件的慣性造成，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能

6、選用快速測量元件。 多路循環(huán)測量時(shí)，應(yīng)保證每路信號(hào)控制的實(shí)時(shí)性。,1.信號(hào)滯后問題,13,2.2 測量誤差及處理,電流信號(hào)較電壓信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)； 不同電流信號(hào)傳輸距離視變送器帶載能力而定，帶載能力一般在250-750之間； 采用通信方式時(shí)，信號(hào)有時(shí)需加轉(zhuǎn)換器或中繼器以延長傳輸距離。,2.傳感器信號(hào)傳輸距離問題,14,2.2.3 測量信號(hào)的處理,2.2 測量誤差及處理,1.測量信號(hào)的濾波處理,過程控制系統(tǒng)中，測量信號(hào)往往帶有噪聲； 關(guān)于測量信號(hào)的濾波，可以采用模擬濾波電路，還可以采用軟件數(shù)字濾波來消除噪聲。,測量信號(hào)的處理包括對測量信號(hào)進(jìn)行線性化處理和濾波處理,15,數(shù)字濾波即程序

7、濾波，通過計(jì)算機(jī)軟件濾去干擾信號(hào)，提高信號(hào)的真實(shí)性。 在計(jì)算機(jī)中常采用數(shù)字濾波消除低頻干擾。 常用的數(shù)字濾波有如下幾種： 1.算術(shù)平均值濾波 2.程序判斷濾波 3.中位值法濾波 4.一階慣性濾波,2.2 測量誤差及處理,2.數(shù)字濾波,16,2.2 測量誤差及處理,數(shù)字濾波使用時(shí)注意的問題：,根據(jù)具體情況選擇采用。在實(shí)際應(yīng)用中，一般先對采樣值進(jìn)行程序判斷濾波，然后再應(yīng)用算術(shù)平均濾波或一階慣性濾波等方法處理； 應(yīng)保證測量值的實(shí)時(shí)性和真實(shí)性。 對于存在較大干擾的信號(hào)，應(yīng)從抑制干擾角度去考慮，而不是僅僅濾波！,17,2.2 測量誤差及處理,某換熱器的溫度控制系統(tǒng)方塊圖。系統(tǒng)的被控參數(shù)為出口物料溫度，要

8、求保持在（20020），控制參數(shù)為加熱蒸汽的流量。 1.說明圖中R、E、Q、C、F所代表的專業(yè)術(shù)語內(nèi)容。 2.說明Z、I、P的信號(hào)范圍。 3.氣動(dòng)執(zhí)行器的輸入、輸出各是什么物理量？,EX3: 換熱器溫度控制系統(tǒng),18,2.2 測量誤差及處理,1.R為給定值，E為偏差（E=R-Z），Q為控制變量， C為被控變量，F(xiàn)為干擾變量。,2.Z的信號(hào)范圍為420mA DC，I的信號(hào)范圍也為 420mA DC，P的信號(hào)范圍為20100kPa。,3.氣動(dòng)執(zhí)行器的輸入信號(hào)為20100kPa的氣壓信號(hào)， 輸出信號(hào)為加熱蒸汽的流量。,19,2.3 安全防爆基礎(chǔ),2.3.1 危險(xiǎn)場所劃分,在石油、化工等多個(gè)行業(yè)，大量

9、存在含有易燃材料的場合（危險(xiǎn)區(qū)域），如原油及其衍生物、酒精、天然氣等。 易燃材料與空氣混合成為具有火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)的混合物，一旦產(chǎn)生電火花具有點(diǎn)燃混合物的能量，則產(chǎn)生火災(zāi)或爆炸。 安全防爆是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，與過程控制關(guān)系密切。,20,2.3 安全防爆基礎(chǔ),1.危險(xiǎn)區(qū)分類表,根據(jù)國際電工委員會(huì)（IEC）和相應(yīng)的國標(biāo)和行標(biāo)，根據(jù)可燃物質(zhì)的形態(tài)、形成爆炸混合物的頻度和爆炸混合物的持續(xù)時(shí)間，將危險(xiǎn)區(qū)分為三類八級(jí)。,2.燃點(diǎn)和閃點(diǎn),可燃物受熱發(fā)生自燃的最低溫度。達(dá)到這一溫度，可燃物質(zhì)與空氣接觸，不需要明火作用，就能自行燃燒。 如汽油的燃點(diǎn)為220。,燃點(diǎn),閃點(diǎn),易燃物或可燃液體揮發(fā)出的蒸氣與空氣形成混合物

10、，遇火源發(fā)生燃燒的最低溫度。如汽油閃點(diǎn)39 。,21,2.3 安全防爆基礎(chǔ),為了確保電子設(shè)備在危險(xiǎn)場所安全使用，發(fā)展了多種防爆技術(shù)： 隔爆型（d） 本安型（i） 增安型（e） 正壓型（p） 油浸型（o） 充砂型（q） 各種防爆技術(shù)規(guī)范由國家標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制規(guī)定，不同的防爆技術(shù)適用于不同的場合。,3.防爆技術(shù),22,4.儀器防爆標(biāo)志,2.3 安全防爆基礎(chǔ),Ex：防爆儀表 d：隔爆型 B：指工廠用儀表;指煤礦用儀表 A（丙烷等） B（乙烯等）和C（氫氣、乙炔等） T6：85 根據(jù)自燃溫度T將易燃性氣體或蒸汽混合物分為450、300、200、135、100和85 六組。,EX4: (ExdBT6) 儀表類型

11、和功能,23,2.3 安全防爆基礎(chǔ),2.3.2 防爆安全柵,安全柵安裝在安全場所，作為控制室儀表和現(xiàn)場儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備。 一方面?zhèn)鬏斝盘?hào)，另一方面限制進(jìn)入危險(xiǎn)場所設(shè)備的能量。 分為齊納式安全柵與隔離式安全柵兩種。,加油站打手機(jī)會(huì)引起爆炸嗎？,24,2.4 溫度檢測,測量方式,熱電偶,熱電阻,集成式,選型和安裝,25,2.4 溫度檢測,工業(yè)過程中常用溫標(biāo)為攝氏，但美國采用華氏，換算關(guān)系：,2.4.1 接觸式與非接觸式測溫,接觸式和非接觸式 常用測量元件： 熱電偶 熱電阻 半導(dǎo)體熱敏電阻 集成溫度傳感器,26,2.4 溫度檢測,1.接觸式測溫,測溫方法： 膨脹式，基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)； 熱電阻式

12、，基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻隨溫度變化的性質(zhì)； 熱電偶式，基于熱電效應(yīng)。 特點(diǎn)： 簡單、可靠、精度高； 測溫元件有時(shí)可能破壞被測介質(zhì)的溫度場或與被測介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 受到耐高溫材料的限制，測溫上限有界。,27,2.4 溫度檢測,2.非接觸式測溫,測溫方法： 利用物體輻射能隨溫度變化的特性，如紅外式測溫。 特點(diǎn)： 不破壞被測介質(zhì)的溫度場，測溫上限原則上不受限制； 可測運(yùn)動(dòng)體溫度，如軋鋼過程中鋼板表面溫度； 易受被測物體熱輻射率及環(huán)境因素（物體與儀表間的距離、煙塵和水汽等）的影響。,詳細(xì)的測溫儀表分類參照表2-2,28,2.4 溫度檢測,2.4.2 熱電偶,其熱電動(dòng)勢與溫度在小范圍內(nèi)基本上呈單值、線性

13、關(guān)系； 穩(wěn)定性好； 測溫范圍寬，高溫?zé)犭娕紲y溫上限可達(dá)2800； 精度較高。,特點(diǎn),29,2.4 溫度檢測,1.工作原理,熱電偶由兩種不同材料的導(dǎo)體A和B焊接而成。 每根單獨(dú)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱為熱電極,t 端稱為工作端，又稱測量端或熱端 t0端稱為自由瑞，又稱參考端或冷端,組成,30,2.4 溫度檢測,熱電偶：系統(tǒng)中的測溫元件,檢測儀表：檢測熱電偶產(chǎn)生的熱電勢信號(hào),導(dǎo)線：用來連接熱電偶與檢測儀表,熱電效應(yīng),熱電勢產(chǎn)生,不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成,兩接點(diǎn)的溫度不同,形成閉合的回路,31,2.4 溫度檢測,溫度與熱電勢的關(guān)系,EAB(t，t0) = EAB(t，0) - EAB(t0，0),電子密度不同

14、,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),兩種金屬接觸,接觸電勢 eAB（t）,達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,EAB(t，0)：工作端溫度為t，自由端溫度為0時(shí)產(chǎn)生的熱電勢,EAB (t0，0)：工作端溫度為t0，自由端溫度為0時(shí)產(chǎn)生的熱電勢,32,2.4 溫度檢測,基本為定型生產(chǎn)，有標(biāo)準(zhǔn)化分度表。 常用型號(hào)： 鉑銠30-鉑銠6熱電偶（也稱雙鉑銠熱電偶，分度號(hào)B）；測溫范圍300-1600。 鉑銠10-鉑電偶（分度號(hào)S）；測溫范圍0-1300。 鎳鉻-鎳硅熱電偶（分度號(hào)K）；測溫范圍-50-1000。,2.常用熱電偶型號(hào),33,2.4 溫度檢測,3.熱電偶冷端補(bǔ)償,將冷端溫度保持為0，或者進(jìn)行一定的修正等 對熱電偶冷端溫度的處理。,EAB

15、(t，t0) = EAB(t，0) - EAB(t0，0),冷端溫度補(bǔ)償,1.冷端溫度不恒定,2.冷端溫度高于0,34,2.4 溫度檢測,冷端溫度 補(bǔ)償,冰點(diǎn)槽法,修正法,溫度修正,熱電勢修正,自動(dòng)補(bǔ)償法,冷端補(bǔ)償電橋法,pn結(jié)補(bǔ)償法,導(dǎo)線補(bǔ)償法,35,2.4 溫度檢測,2.4.3 熱電阻,工作原理：利用某些導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而改變的性質(zhì)來測定溫度。 特點(diǎn)：性能穩(wěn)定、測量精度高，一般可在-270900范圍內(nèi)使用。 適用性：在中、低溫區(qū)，用熱電阻比用熱電偶做為測溫元件時(shí)的測量精確度更高；,36,2.4 溫度檢測,工業(yè)熱電阻的材料要求： 電阻隨溫度的變化呈線性關(guān)系； 電阻溫度系數(shù)大；

16、 電阻率大； 熱容量小； 在測溫范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能。 熱電阻的材料主要有鉑、銅和鎳。,37,2.4 溫度檢測,包括正溫度系數(shù)PTC、負(fù)溫度系數(shù)NTC和臨界溫度電阻CTR 連續(xù)測溫中主要采用負(fù)溫度系數(shù)NTC；而PTC和CTR一般用于制作位式作用溫度開關(guān)。 熱容量小，響應(yīng)快；但互換性差，熱電特性非線性大。測溫范圍-50-300。,熱敏電阻,38,2.4 溫度檢測,2.4.4 集成式溫度傳感器,利用pn結(jié)的伏安特性與溫度之間的關(guān)系研制的一種固態(tài)傳感器。 特點(diǎn)： 體積小 熱慣性小、反應(yīng)快 測溫精度高 穩(wěn)定性好 價(jià)格低 分為電壓型和電流型兩種，電壓型溫度系數(shù)約10mV/；電流型溫度系數(shù)約1A

17、/K。,39,2.4 溫度檢測,AD590是常用的電流型集成式溫度傳感器 供電電壓：直流+4+30V； 測溫范圍：-55+150； 溫度系數(shù)：1A/K 可進(jìn)行長距離傳輸(100m),40,2.4 溫度檢測,2.4.5 接觸式測溫元件的選型與安裝,根據(jù)工藝要求的測溫范圍和使用要求確定相應(yīng)分度號(hào)的熱電偶、熱電阻。 優(yōu)先選擇一體化熱電偶或熱電阻溫度變送器，直接輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 根據(jù)環(huán)境條件選用不同型式的接線盒。潮濕或露天場所選用防濺式、防水式；易燃易爆場合注意防爆。,選型,41,2.4 溫度檢測,測量流動(dòng)介質(zhì)溫度時(shí)，應(yīng)保證傳感器與介質(zhì)充分接觸，與被測介質(zhì)成逆流狀態(tài)（至少呈正交式）安裝。 感溫點(diǎn)應(yīng)處于管

18、道中流速最大的地方。 盡可能增大傳感器的插入深度，溫度計(jì)應(yīng)斜插或在管道彎頭處插入。 當(dāng)測溫管道過細(xì)（直徑小于80）時(shí)，安裝測溫元件需加裝擴(kuò)充管。,安裝,42,2.5 壓力檢測,壓力概念,彈性式,應(yīng)變片式,壓阻式,選型和安裝,43,2.5 壓力檢測,絕對壓力Pa，物體所承受的實(shí)際壓力，其零點(diǎn)為絕對真空。 表壓力P，指高于大氣壓力時(shí)的絕對壓力與大氣壓力之差。 真空度（負(fù)壓） Ph，大氣壓力與低于大氣壓力時(shí)的絕對壓力之差。,壓力基本概念,詳細(xì)的測壓儀表分類參照表2-7,44,2.5 壓力檢測,45,2.5 壓力檢測,2.5.1 彈性式壓力檢測,原理：利用各種彈性元件，在被測介質(zhì)壓力作用下產(chǎn)生彈性變形

19、的原理來測量壓力的。,彈性元件,被測壓力,位移,平薄膜,波紋膜,波紋管,單圈彈簧管,多圈彈簧管,46,2.5 壓力檢測,2.5.2 應(yīng)變片式壓力檢測,1.基本原理,電阻應(yīng)變原理,壓縮應(yīng)變,拉伸應(yīng)變,阻值減小,阻值增加,外力作用,S增加,L增加,因尺寸(l,s)變化引起阻值變化。,2.結(jié)構(gòu)和工作過程,3.信號(hào)的轉(zhuǎn)換,4.特點(diǎn),5.總結(jié),47,2.5 壓力檢測,2.結(jié)構(gòu)和工作過程,r2沿徑向貼放，作為溫度補(bǔ)償片,r1沿軸向貼放，作為測量片,膜片受到外力作用,r1產(chǎn)生軸向壓縮應(yīng)變，S增加,r2產(chǎn)生徑向拉伸應(yīng)變，L增加,阻值變小,阻值變大,結(jié)論,壓力與應(yīng)變片阻值呈對應(yīng)關(guān)系,48,3.信號(hào)的轉(zhuǎn)換,2.5

20、 壓力檢測,不受壓時(shí) r1= r2=r0 r3=r4=r,若應(yīng)變片受壓 r1= r0+r1；r2= r0+r2 (r1r2),結(jié)論,壓力與應(yīng)變片阻值呈正比關(guān)系，最終輸出為電壓信號(hào)。,49,4.特點(diǎn),2.5 壓力檢測,測量范圍大,具有良好的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，適用于快速變化的壓力測量,具有明顯的溫漂和時(shí)漂，精度不是很高,5.總結(jié),50,2.5 壓力檢測,2.5.3 壓阻式壓力檢測,壓阻式壓力傳感器是根據(jù)壓阻效應(yīng)造成的。 其壓力敏感元件是在半導(dǎo)體材料的基片上利用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻，受到外力作用時(shí)，擴(kuò)散電阻的阻值由于電阻率的變化而變化。,51,2.5 壓力檢測,2.5.4 壓力表的選擇與安裝,量程的選

21、擇根據(jù)被測壓力的大小確定儀表量程。 對于彈性式壓力表 測量穩(wěn)定壓力時(shí)，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的3/4 ； 測量波動(dòng)壓力時(shí)，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的2/3 最低測量壓力值應(yīng)不低于滿量程的1/3。 精度的選擇根據(jù)生產(chǎn)允許的最大測量誤差（引用誤差） 確定儀表的精度等級(jí)。 一般工業(yè)：1.5級(jí)或2.5級(jí) 科研或精密測量：0.05級(jí)或0.02級(jí),1.壓力表的選擇,52,2.5 壓力檢測,使用環(huán)境及介質(zhì)性能的考慮根據(jù)環(huán)境條件的惡劣程度（如高溫、腐蝕、潮濕、振動(dòng)等）和被測介質(zhì)的性能（如溫度高低、腐蝕性、易結(jié)晶、易燃、易爆等）確定壓力表的種類和型號(hào)。 壓力表外形尺寸的選擇現(xiàn)場就地指示的壓力表表面直徑一般為1

22、00mm，在標(biāo)準(zhǔn)較高或照明條件較差的場合選用表面直徑為200250mm的壓力表，盤裝壓力表直徑為150mm或用矩形壓力表。,53,2.5 壓力檢測,有一臺(tái)空壓機(jī)的緩沖罐，其工作壓力變化范圍為13.516 MPa ，工藝要求最大測量誤差為0.8 MPa，試選一合適的壓力表（包括測量范圍、精度等級(jí)）?？晒┻x擇量程規(guī)格為(020、030、040MPa),解,緩沖罐的壓力視為脈動(dòng)壓力,(1)儀表量程選擇,EX4: 壓力表的選擇,設(shè)壓力表量程為0A MPa,根據(jù)題意選擇量程為040MPa,54,2.5 壓力檢測,(2)確定精度等級(jí),最大引用誤差,精度等級(jí),工藝要求最大測量誤差不大于壓力示值的5%， 如何

23、求解精度等級(jí)？,思考,55,2.5 壓力檢測,2.壓力表的安裝,測量高溫（60以上）流體介質(zhì)的壓力時(shí)，為防止熱介質(zhì)與彈性元件直接接觸，壓力儀表之前應(yīng)加裝U形管或盤旋管等形式的冷凝器，避免因溫度變化對測量精度和彈性元件產(chǎn)生的影響。如圖(a)、(b),測量腐蝕性介質(zhì)的壓力時(shí)，除選擇具有防腐能力的壓力儀表之外，還應(yīng)加裝隔離裝置，利用隔離罐中的隔離液將被測介質(zhì)和彈性元件隔離開來，如圖(c)、(d),56,2.6 流量檢測,流量概念,儀表分類,浮子式,57,2.6 流量檢測,單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的流體數(shù)量，稱為瞬時(shí)流量。 當(dāng)流體的數(shù)量以體積表示時(shí)，稱體積流量。 當(dāng)流體的數(shù)量以質(zhì)量表示時(shí)，稱質(zhì)量流量。

24、 在某一段時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的流體總和稱總量或累積流量。 一般只用于計(jì)量考核，不參于過程控制。,1.流量的基本概念,58,常見流量傳感器,靶式流量計(jì),旋翼式蒸汽流量計(jì),氣體渦輪流量計(jì),金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì),橢圓齒輪流量計(jì),玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì),電磁流量計(jì),智能旋渦流量計(jì),防爆渦輪流量計(jì),59,2.流量儀表的分類,2.6 流量檢測,容積式流量計(jì),速度式流量計(jì),差壓式流量計(jì),利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分隔成 單位體積并進(jìn)行累加而計(jì)量出流體總量。,以測量管道內(nèi)或明渠中流體的平均速度來求得流量。,利用伯努利方程的原理測量流量的儀表， 輸出差壓信號(hào)來反映流量的大小。,質(zhì)量式流量計(jì),測量流過流體的質(zhì)量來求得質(zhì)

25、量流量。,60,2.6 流量檢測,容積式流量計(jì),速度式流量計(jì),差壓式流量計(jì),橢圓齒輪流量計(jì),節(jié)流式流量計(jì),浮子式流量計(jì),渦輪流量計(jì),漩渦流量計(jì),質(zhì)量式流量計(jì),電磁流量計(jì),超聲波流量計(jì),科氏質(zhì)量流量計(jì),61,2.6 流量檢測,2.6.3 浮子式流量計(jì),1.結(jié)構(gòu),2.工作過程,3.流量公式,4.特點(diǎn),5.總結(jié),1。是由下往上逐漸擴(kuò)大的錐形管 （通常用透明玻璃制成） 2。是放在錐形管內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。,62,2.6 流量檢測,2. 工作過程,H0,初始階段：,流量變化：,Q0,H1,結(jié)論,流量與轉(zhuǎn)子的平衡位置高度呈對應(yīng)關(guān)系,63,2.6 流量檢測,3.流量公式,結(jié)論,流量與浮子高度呈線性關(guān)系,64

26、,2.6 流量檢測,4.特點(diǎn),主要適合檢測中小流量,結(jié)構(gòu)簡單、使用方便,測量精度易受介質(zhì)密度、粘度、溫度、壓力等影響,5.總結(jié),65,2.7 物位檢測,物位概念,靜壓式,零點(diǎn)遷移,66,2.7 物位檢測,1.物位的基本概念,液位,料位,物位,界位,液位計(jì),界面計(jì),料位計(jì),物位儀表,計(jì)量 監(jiān)控,要求對物位檢測的絕對值測得非常精確。,要求對物位檢測的相對值測得非常精確。,意義,67,2.7 物位檢測,2.物位儀表的分類,液位測量,界位測量,物位測量,浮力式液位測量,電容式物位測量,超聲波式物位測量,雷達(dá)式物位測量,核輻射式物位計(jì),多相界面測量,靜壓式液位測量,光纖式液位測量,68,2.7 物位檢測

27、,2.7.2 靜壓式液位測量,1.基本原理,2.零點(diǎn)遷移系列問題,差壓式液位計(jì)是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化。,P = PB PA = Hg,PB = PA+Hg,69,2.7 物位檢測,密度和重力加速度為已知，壓力計(jì)得到的差壓與液位高度成正比。測量液位高度的問題轉(zhuǎn)換為測量差壓的問題。,1. 差壓式液位計(jì)的基本測量原理與哪種測量方式相同？,液柱式壓力計(jì),2. 差壓式液位計(jì)測量過程中要注意避免哪方面產(chǎn)生的誤差？,溫度誤差,3. 理論上還可以根據(jù)流體靜力學(xué)原理來測量哪個(gè)量？,密度,結(jié)論,思考,70,2.7 物位檢測,2.零點(diǎn)遷移系列問題,（1）. 零點(diǎn)遷移問題產(chǎn)生的原因及具體

28、表現(xiàn)形式？,（2）. 如何進(jìn)行零點(diǎn)遷移及遷移彈簧的實(shí)質(zhì)？,（4）. 正遷移與負(fù)遷移的異同？,（3）. 遷移的實(shí)質(zhì)？,（5）. 遷移和調(diào)零的異同？,思考,71,（1）. 零點(diǎn)遷移問題產(chǎn)生的原因及具體表現(xiàn)形式？,2.7 物位檢測,H=0時(shí)： P =0，I=4mA H=Hmax時(shí)： P = Pmax ，I=20mA,變送器輸入輸出關(guān)系為：,P = Hg,無遷移時(shí),72,2.7 物位檢測,正壓室壓力： P1= h12g + H1g + P0,負(fù)壓室壓力： P2= h22g + P0,壓差為： P=H1g -（h2 - h1）2g,形成固定壓差-（h2 - h1）2g,變送器輸入輸出關(guān)系為：,有遷移時(shí),

29、H=0時(shí)， P = -（h2 - h1）2g ， P 0， I 4mA。 H=Hmax時(shí)， P Pmax ， I 20mA。,73,2.7 物位檢測,2.零點(diǎn)遷移問題的具體表現(xiàn)形式：,由于固定壓差（h2 - h1）2g 的作用，液位的零值與滿量程與變送器的輸出上、下限值無法相對應(yīng)， 即： H=0時(shí)，I 4mA； H=Hmax時(shí)，I 20mA。,為防止容器內(nèi)液體和氣體進(jìn)入變送器造成堵塞或腐蝕，在正、負(fù)壓室及取壓點(diǎn)之間分別裝有隔離罐，并充以隔離液，,1.零點(diǎn)遷移問題產(chǎn)生的原因：,74,2.7 物位檢測,（2）. 如何進(jìn)行零點(diǎn)遷移及遷移彈簧的實(shí)質(zhì)？,在儀表上加一彈簧裝置，以抵消固定壓差，用來進(jìn)行遷移的彈簧稱為遷移彈簧。,1.零點(diǎn)遷移：,2.遷移彈簧的實(shí)質(zhì)：,1。抵消了固定壓差,H=0時(shí)， I=4mA H=Hmax時(shí)， I=20mA,2。改變了變送器的零點(diǎn),75,2.7 物位檢測