050321l-流量傳感器的選用重點(diǎn)

1、職業(yè)教育機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源庫(kù)職業(yè)教育機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源庫(kù)課程教案課程名稱(chēng)：傳感器與智能儀表編制人：陶陶郵箱：7987155電話制時(shí)間：2014-12-01編制單位：日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器與智能儀表課程教案課題項(xiàng)目三 流量傳感器及其儀表的安裝與調(diào)試 單元二流量傳感器的選用課時(shí)數(shù)1授課班級(jí)授課時(shí)間授課地點(diǎn)授課形式多媒體講授其他資源教學(xué)PPT視頻、動(dòng)畫(huà)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)(1) 各種流量測(cè)量的方法；(2) 常見(jiàn)流量傳感器性能。技能目標(biāo)(1) 掌握按工作原理選用流量傳感器；(2) 掌握按傳感器的特性選用流量傳感器；(3) 熟悉按測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境選用流量傳感器。素養(yǎng)目標(biāo)

2、(1) 、勇于創(chuàng)新，積極進(jìn)取，(2) 、團(tuán)結(jié)協(xié)作，分析問(wèn)題解決問(wèn)題教學(xué)重點(diǎn)(1) 常用流量傳感器性能及測(cè)量方法；(2) 理解流量傳感器選用規(guī)定。教學(xué)難點(diǎn)各類(lèi)流量傳感器的選用原則。參考教材傳感器與智能儀表校本教材日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)檢測(cè)與測(cè)控儀表實(shí)訓(xùn)教程李駪 北京師范大學(xué)出版社傳感器應(yīng)用技術(shù)湯曉華 上海交通大學(xué)出版社教學(xué)策略講授法、小組討論法。表格中增加每種流量傳感器的選用規(guī)定環(huán)節(jié) (用時(shí))內(nèi)容活動(dòng)手段與資源教師學(xué)生1、明確任務(wù)/ 知識(shí)準(zhǔn)備(15min )簡(jiǎn)述流量傳感器的選用，流量計(jì)的 選型主要需要了解儀表性能和被測(cè)對(duì) 象的情況兩方面。流量測(cè)量時(shí)，先要根 據(jù)不同的測(cè)量對(duì)象，選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量 點(diǎn)、測(cè)

3、量方向和測(cè)量?jī)x器。(一)選型原則可以從五個(gè)方面進(jìn)行考慮，這五個(gè) 方面為流量計(jì)儀表性能方面、流體特性 方面、安裝條件方面、環(huán)境條件方面和 經(jīng)濟(jì)因素方面。五個(gè)方面的詳細(xì)因素如 下：儀表性能方面：準(zhǔn)確度、重復(fù)性、 線性度、范圍度、流量范圍、信號(hào)輸出 特性、響應(yīng)時(shí)間、壓力損失等；流體特性方面：溫度、壓力、密度、粘度、化學(xué)腐蝕、磨蝕性、結(jié)垢、教師多媒體講授小組討論案例講解、動(dòng) 畫(huà)、視頻資源混相、相變、電導(dǎo)率、聲速、導(dǎo)熱系數(shù)、 比熱容，等熵指數(shù)；安裝條件方面：管道布置方向，流動(dòng)方向，檢測(cè)件上下游側(cè)直管段長(zhǎng) 度、管道口徑，維修空間、電源、接地、 輔助設(shè)備（過(guò)濾器、消氣器）、安裝、等；環(huán)境條件方面：環(huán)境溫度、

4、濕度、 電磁干擾、安全性、防爆、管道振動(dòng)等；經(jīng)濟(jì)因素方面：儀表購(gòu)置費(fèi)、安裝費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、校驗(yàn)費(fèi)、維修費(fèi)、儀表 使用壽命、備品備件等。（二）流量計(jì)儀表選型的步驟如下：1、依據(jù)流體種類(lèi)及五個(gè)方面考慮因素初選可用儀表類(lèi)型（要有幾種類(lèi)型 以便進(jìn)行選擇）；2、對(duì)初選類(lèi)型進(jìn)行資料及價(jià)格信 息的收集，為深入的分析比較準(zhǔn)備條 件；3、采用淘汰法逐步集中到 12種 類(lèi)型，對(duì)五個(gè)方面因素要反復(fù)比較分析 最終確定預(yù)選目標(biāo)。4、當(dāng)確定好流量計(jì)的類(lèi)型后，進(jìn) 行流量計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算：按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū) 提供的流量計(jì)參數(shù)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中給 出的工藝條件，準(zhǔn)確計(jì)算出所需流量計(jì) 的管徑，在流量方程中物性參數(shù)是主要 參數(shù)之一，要使設(shè)計(jì)計(jì)算

5、準(zhǔn)確可靠， 基 本數(shù)據(jù)的提供是不可缺少的。（三）注意事項(xiàng)流體特性主要指燃?xì)獾膲毫Α?度、密度、黏度、壓縮性等，由于煤氣 的體積隨著溫度、壓力而變化，應(yīng)考慮 是否要補(bǔ)償修正。儀表性能是指儀表的精度、重復(fù) 性、線性度、量程比、壓力損失、起始 流量、輸出信號(hào)及響應(yīng)時(shí)間等，選流量 計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行仔細(xì)分析比較， 選擇能滿(mǎn)足計(jì)量介質(zhì)流量要求的儀表。安裝條件是指燃?xì)饬飨?、管道?向、上下游直管道長(zhǎng)度、管徑、空間位 置及管件等，這些都會(huì)影響燃?xì)饷簹饬?量計(jì)的準(zhǔn)確運(yùn)行、維護(hù)保養(yǎng)和使用壽 命。經(jīng)濟(jì)因素是指購(gòu)置費(fèi)、 安裝費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、校驗(yàn)費(fèi)及備品備件等，其又受燃 氣煤氣流量計(jì)的性能、可靠性、壽命等 影響。精度

6、等級(jí)和功能根據(jù)測(cè)量要求和 使用場(chǎng)合選擇儀表精度等級(jí)，做到經(jīng)濟(jì)合算。比如用于貿(mào)易結(jié)算、產(chǎn)品交接和 能源計(jì)量的場(chǎng)合，在精度等級(jí)選擇，如 1.0級(jí)、0.5 級(jí)，或者更高等級(jí)，用于過(guò)程控制的場(chǎng) 合，根據(jù)控制要求選擇不冋精度等級(jí)。 有些僅僅是檢測(cè)一下過(guò)程流量，無(wú)需做 精確控制和計(jì)量的場(chǎng)合，可以選擇精度 等級(jí)稍低的，如1.5級(jí)、2.5級(jí)，甚至 4.0級(jí)，這時(shí)可以選用價(jià)格低廉的插入 式電磁流量計(jì)。測(cè)量介質(zhì)流速、儀表量程與口徑測(cè) 量一般的介質(zhì)時(shí)，電磁流量計(jì)的滿(mǎn)度流 量可以在測(cè)量介質(zhì)流速 0.5 12m/s范 圍內(nèi)選用范圍比較寬。選擇儀表規(guī)格 (口徑)不一 定與工藝管道相同，應(yīng)視 測(cè)量流量范圍是否在流速范圍內(nèi)確

7、疋， 即當(dāng)管道流速偏低不能滿(mǎn)足流量?jī)x表 要求時(shí)或者在此流速下測(cè)量準(zhǔn)確度不 能保證時(shí)，需要縮小儀表口徑， 從而提 高管內(nèi)流速，得到滿(mǎn)意測(cè)量結(jié)果。2、項(xiàng)目引導(dǎo)(20min )復(fù)習(xí)回歸常見(jiàn)流量傳感器的工作原理， 采用表格的形式，進(jìn)行對(duì)比。逐條分析 流量傳感器選用的規(guī)定。提出：(1) 咼爐風(fēng)口冷卻水控制一般選擇哪 種傳感器？(2) 工業(yè)污水處理系統(tǒng)選用何種傳感 器更合適？(3)灌裝生產(chǎn)流量自動(dòng)控制中使用了哪 些傳感器？教師提問(wèn)學(xué)生討論、分 析問(wèn)題、解決 問(wèn)題案例講解3、操作訓(xùn)練(10min )制作流量傳感器性能特點(diǎn)簡(jiǎn)表圖，總結(jié) 傳感器的工作原理、性能特點(diǎn)、位移量 程、被測(cè)物體、分辨率、精度、靈敏度 以

8、及其他特殊要求。教師小組指導(dǎo)動(dòng)手制作流量 傳感器選用簡(jiǎn) 圖動(dòng)畫(huà)、視頻資 源4、知識(shí)深化(20min )通過(guò)高爐風(fēng)口冷卻水系統(tǒng)電磁流 量計(jì)、工業(yè)污水處理系統(tǒng)超聲波流量 計(jì)、灌裝生產(chǎn)流量自動(dòng)控制中渦輪流量 變送器等流量檢測(cè)的案例學(xué)習(xí)，理解。一、電磁流量計(jì)的選用1、電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。PPT講授案例學(xué)習(xí)PPT大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工 程。中小口徑常用于固液雙相等難測(cè)流 體或高要求場(chǎng)所，如測(cè)量造紙工業(yè)紙漿 液和黑液、有色冶金業(yè)礦漿、選煤廠煤 漿、化學(xué)工業(yè)強(qiáng)腐蝕液以及鋼鐵工業(yè)高 爐風(fēng)口冷卻水控制和監(jiān)漏， 長(zhǎng)距離管道 煤水力輸送流量測(cè)量和控制。小口徑、 微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、 生物工程

9、等有衛(wèi)生要求場(chǎng)所。2、電磁流量計(jì)精度等級(jí)和功能測(cè)量精度要求不很高場(chǎng)所， 選用高 精度儀表經(jīng)濟(jì)上是不合算。 有些型號(hào) 儀表聲稱(chēng)有更高精確度，基本誤差僅（）.2%）.3%） R,但有嚴(yán)格安裝要 求和參比條件。多種型號(hào)選擇比較時(shí)不 要單純只看高指標(biāo)，要詳細(xì)閱讀制造廠 樣本或說(shuō)明書(shū)做綜合分析。3、電磁流量計(jì)流速、滿(mǎn)度流量、 范圍度和口徑選定儀表口徑不一定與管徑相 冋，應(yīng)視流量而疋。流程工業(yè)輸送水等 粘度不冋液體，管道流速一般是經(jīng)濟(jì)流 速1.53m/s。EMF用這樣管道上，傳 感器口徑與管徑相同即可。EMF滿(mǎn)度流量時(shí)液體流速可 110m/s范圍內(nèi)選 用，范圍是比較寬。滿(mǎn)度流量流速下限 一般為1m/s ,

10、有些型號(hào)儀表則為 0.5m/s。從測(cè)量精度角度考慮，儀表口徑應(yīng)改用小于管徑，以異徑管連接之。4、電磁流量計(jì)液體電導(dǎo)率 使用電磁流量計(jì)前提是被測(cè)液體必須是導(dǎo)電，不能低于閾值（即下限 值）。電導(dǎo)率低于閾值會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差 直至不能使用，超過(guò)閾值變化也可以測(cè) 量，示值誤差變化不大，通用型EMF閾 值10-4（5 X10-6 ） S/cm之間，視型 號(hào)而異。使用時(shí)還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換 器間流量信號(hào)線長(zhǎng)度及其分布電容。5、電磁流量計(jì)與流體接觸零部件 材料選擇與流體接觸傳感器零部件有襯里 （或絕緣材料制成測(cè)量管）、電極、接 環(huán)和密封墊片，其材料耐腐蝕性、耐磨 耗性和使用溫度上限等影響儀表對(duì)流體適應(yīng)性。零部件

11、少，形狀簡(jiǎn)單，材料 選擇靈活，電磁流量傳感器對(duì)流體適應(yīng) 性強(qiáng)。二、超聲波流量計(jì)的選用 面對(duì)眾多類(lèi)型的超聲波流量計(jì)，要 根據(jù)實(shí)際情況和測(cè)量需要合理選型1 、多譜勒式超聲波流量計(jì) 只能用于測(cè)量含有適量能反射超聲波信號(hào)的顆?；驓馀莸牧黧w，如工廠排放液、未處理的污水、雜志含量穩(wěn)定 的工廠過(guò)程液等。要注意它對(duì)被測(cè)介質(zhì) 要求比較苛刻，即不能是潔凈水，冋時(shí)雜技含量要相對(duì)穩(wěn)定，才可以正常測(cè) 量，而且不同廠家的儀表性能及對(duì)被測(cè) 廠家的要求也不一樣。選擇此類(lèi)超聲波 流量計(jì)即要對(duì)被測(cè)介質(zhì)心中有數(shù)，也要對(duì)所選用的超聲波流量計(jì)的性能、精度和對(duì)被測(cè)介質(zhì)的要求有深入的了解。2 、便攜式超聲波流量計(jì)適用于臨時(shí)性測(cè)量，主要用于

12、校對(duì) 管道上已安裝其它流量?jī)x表的運(yùn)行狀 態(tài)，進(jìn)行一個(gè)區(qū)域內(nèi)的流體平衡測(cè)試，檢查管道的當(dāng)時(shí)流量情況等。 如果不作 固定安裝，而用于這些用途時(shí)，選用便 攜式超聲波流量計(jì)既方便又經(jīng)濟(jì)。3 、時(shí)差式超聲波流量計(jì)目前生產(chǎn)最多、應(yīng)用范圍最廣泛的 是時(shí)差式超聲波流量計(jì)。它主要用來(lái)測(cè) 量潔凈的流體流量，在自來(lái)水公司和工 業(yè)用水領(lǐng)域，得到廣泛應(yīng)用。此外它也 可以測(cè)量雜技含量不咼（雜質(zhì)含量小 于10g/L，粒徑小于1mm的均勻流體， 如污水等介質(zhì)的流量，而且精度可達(dá) 1.5%。實(shí)際應(yīng)用表明，選用時(shí)差式超 聲波流量計(jì)，對(duì)相應(yīng)流體的測(cè)量都可 以達(dá)到滿(mǎn)意的效果。4 、管道式超聲波流量計(jì)精度最高，可達(dá)到 0.5%，而且不

13、 受管道材質(zhì)、襯里的限制，適用于流量 測(cè)量精度要求高的場(chǎng)合。但隨著管徑的 增大，成本也會(huì)隨增加，通常情況下， 選用中小口徑的管段式超聲波流量計(jì)， 較為經(jīng)濟(jì)。5 、固定式超聲波流量計(jì)如果有足夠的安裝空間， 使用插入 式換能器代替外貼式換能器， 徹底消除 了管襯、結(jié)垢及管壁對(duì)超聲波信號(hào)衰減 的影響，測(cè)量穩(wěn)疋性更咼，也大大減小 了維護(hù)工作量。而且，由于插入式換能 器也可以不斷流安裝，所以其應(yīng)用正在 不斷推廣。三、渦輪流量計(jì)的選用當(dāng)確定采用渦輪流量計(jì)之后，主要從以下幾個(gè)方面考慮渦輪流量計(jì)的選 擇問(wèn)題：1、管道壓力。一般選擇管道內(nèi)的 壓力要小于渦輪流量計(jì)能夠承受的最大壓力的2/3，目前我們的TGM系列的 渦輪流量計(jì)測(cè)量壓力一般都是 16Kg以 下。2、流速的限制。一般管道內(nèi)氣體 的流速應(yīng)小于15m/s