化工儀表第三章(俞金壽)過程自動(dòng)化及儀表

1、控制裝置執(zhí)行器過程檢測(cè)元件、變送器r(t)比較機(jī)構(gòu)-e(t)u(t)q(t)y(t)f(t)c(t)擾動(dòng)廣義對(duì)象被控變量測(cè)量值控制器設(shè)定值簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)構(gòu)成回顧：簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)構(gòu)成回顧：簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的方塊圖簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的方塊圖 本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：3.1 概述概述3.2 溫度檢測(cè)溫度檢測(cè)3.3 流量檢測(cè)流量檢測(cè)3.4 壓力檢測(cè)壓力檢測(cè)3.5 物位檢測(cè)物位檢測(cè)3.8 變送器變送器3.9 現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展3.1 3.1 概概 述述3.1.0 檢測(cè)變送的重要性檢測(cè)變送的重要性3.1.1 測(cè)量誤差測(cè)量誤差3.1.2 儀表性能指標(biāo)儀表性能指標(biāo) 在過程自動(dòng)化中要通過檢測(cè)元件獲取

2、在過程自動(dòng)化中要通過檢測(cè)元件獲取生產(chǎn)工藝變量，最常見變量是生產(chǎn)工藝變量，最常見變量是溫度、壓溫度、壓力、流量、物位（四大參數(shù)）力、流量、物位（四大參數(shù)）。 檢測(cè)元件又稱為敏感元件、傳感器，檢測(cè)元件又稱為敏感元件、傳感器，它直接響應(yīng)工藝變量，并轉(zhuǎn)化成一個(gè)與它直接響應(yīng)工藝變量，并轉(zhuǎn)化成一個(gè)與之成對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出信號(hào)。這些輸出信之成對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出信號(hào)。這些輸出信號(hào)包括號(hào)包括位移、電壓、電流、電阻、頻率、位移、電壓、電流、電阻、頻率、氣壓氣壓等。等。 3.1.0 3.1.0 檢測(cè)變送的重要性檢測(cè)變送的重要性 由于檢測(cè)元件的輸出信號(hào)種類繁多，由于檢測(cè)元件的輸出信號(hào)種類繁多，且信號(hào)較弱不易察覺，一般都需要將

3、其經(jīng)且信號(hào)較弱不易察覺，一般都需要將其經(jīng)過變送器處理，過變送器處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的電氣信轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的電氣信號(hào)（如號(hào)（如4 42020mAmA 或或 0 01010mAmA直流電流信直流電流信號(hào)號(hào) ,20 ,20100100KPaKPa氣壓信號(hào)）送往顯示儀表，氣壓信號(hào)）送往顯示儀表，指示或記錄工藝變量，或同時(shí)送往控制器指示或記錄工藝變量，或同時(shí)送往控制器對(duì)被控變量進(jìn)行控制。對(duì)被控變量進(jìn)行控制。有時(shí)將檢測(cè)元件、有時(shí)將檢測(cè)元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測(cè)儀表變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測(cè)儀表, , 或者或者將檢測(cè)元件稱為一次儀表，將變送器和顯將檢測(cè)元件稱為一次儀表，將變送器和顯示裝置稱為二次儀表。

4、示裝置稱為二次儀表。檢測(cè)檢測(cè)實(shí)施正確控制的第一步實(shí)施正確控制的第一步變送變送將檢測(cè)元件輸出的各種信號(hào)、微弱信號(hào)轉(zhuǎn)將檢測(cè)元件輸出的各種信號(hào)、微弱信號(hào)轉(zhuǎn)化成化成統(tǒng)一統(tǒng)一(標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn))的電氣信號(hào)的電氣信號(hào)。 靜態(tài)：靜態(tài)：正確正確y(t)正確反映正確反映c(t)的值的值 可靠可靠長期工作長期工作動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：迅速迅速y(t)迅速反映迅速反映c(t)的變化的變化過程控制對(duì)檢測(cè)儀表要求過程控制對(duì)檢測(cè)儀表要求：3.1.1 測(cè)量誤差測(cè)量誤差(1) 絕對(duì)誤差：儀表的絕對(duì)誤差：儀表的指示值指示值與與被測(cè)量的真值被測(cè)量的真值之間之間的差值。的差值。(2) 相對(duì)誤差相對(duì)誤差（儀表（儀表引用誤差引用誤差）測(cè)量誤差測(cè)量誤差：

5、檢測(cè)儀表獲得的被測(cè)值與實(shí)際被測(cè)變量：檢測(cè)儀表獲得的被測(cè)值與實(shí)際被測(cè)變量真實(shí)值之間的差距。真實(shí)值之間的差距。XXX測(cè)量真值理論上：理論上：實(shí)際上：實(shí)際上：XXX測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)maxmin100%,XYYYY絕對(duì)誤差與儀表的量程之比。絕對(duì)誤差與儀表的量程之比。(3) 允許誤差允許誤差(4) 附加誤差附加誤差maxmaxmaxmin100%,XYYYY由于外界環(huán)境條件變化以及儀表波動(dòng)等外由于外界環(huán)境條件變化以及儀表波動(dòng)等外界因素引起的誤差。界因素引起的誤差。3.1.2 儀表性能指標(biāo)儀表性能指標(biāo)(1)精確度（精度）精確度（精度） 表示儀表測(cè)量結(jié)果的可靠程度。表示儀表測(cè)量結(jié)果的可靠程度。 儀表的儀表的精度等級(jí)

6、精度等級(jí)是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來劃分成若干等級(jí)的。小來劃分成若干等級(jí)的。儀表精度等級(jí)數(shù)值越小，儀表精度等級(jí)數(shù)值越小，說明儀表測(cè)量準(zhǔn)確度越高。說明儀表測(cè)量準(zhǔn)確度越高。 精度等級(jí)：精度等級(jí)：允許誤差去掉允許誤差去掉“”號(hào)及號(hào)及“%”后，后，系列化圓整后系列化圓整后的數(shù)值。的數(shù)值。 儀表的精度等級(jí)以一定的符號(hào)形式表儀表的精度等級(jí)以一定的符號(hào)形式表示在儀表標(biāo)尺板上，如示在儀表標(biāo)尺板上，如1.01.0外加一個(gè)圓圈外加一個(gè)圓圈或三角形。精度等級(jí)或三角形。精度等級(jí)1.01.0，說明該儀表允，說明該儀表允許誤差為許誤差為1.0%1.0%。目前我國生產(chǎn)的儀表的精度等級(jí)有：目前

7、我國生產(chǎn)的儀表的精度等級(jí)有：0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.01.5,2.5,4.0等等1.01.0 例例1 1 某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是600600-11001100，其最，其最大絕對(duì)誤差為大絕對(duì)誤差為4 ，試確定該儀表的精度等級(jí)。，試確定該儀表的精度等級(jí)。max4100%0.8%1100600 由于國家規(guī)定的精度等級(jí)中沒有由于國家規(guī)定的精度等級(jí)中沒有0.80.8級(jí)儀表，級(jí)儀表，而該儀表的最大引用誤差超過了而該儀表的最大引用誤差超過了0.50.5

8、級(jí)儀表的允許級(jí)儀表的允許誤差，所以這臺(tái)儀表的精度等級(jí)應(yīng)定為誤差，所以這臺(tái)儀表的精度等級(jí)應(yīng)定為1.01.0級(jí)。級(jí)。解解 儀表的最大允許誤差為儀表的最大允許誤差為 例例2 2 某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是600600-11001100，工藝工藝要求要求該儀表指示值的誤差不得超過該儀表指示值的誤差不得超過4 ，應(yīng)選，應(yīng)選精度精度等級(jí)為多少的儀表才能滿足工藝要求。等級(jí)為多少的儀表才能滿足工藝要求。max4100%0.8%11006000.8%介于允許誤差介于允許誤差0.5%與與1.0%之間，如果選之間，如果選擇允許誤差為擇允許誤差為1.0%,則其精度等級(jí)應(yīng)為則其精度等級(jí)應(yīng)為1.0級(jí)。量程級(jí)

9、。量程為為6001100，精確度為，精確度為1.0級(jí)的儀表，可能產(chǎn)生的級(jí)的儀表，可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為最大絕對(duì)誤差為5，超過了工藝的要求。所以只，超過了工藝的要求。所以只能選擇一臺(tái)允許誤差為能選擇一臺(tái)允許誤差為0.5%，即精確度等級(jí)為，即精確度等級(jí)為0.5級(jí)的儀表，才能滿足工藝要求。級(jí)的儀表，才能滿足工藝要求。解解 根據(jù)工藝要求，儀表的最大允許誤差為根據(jù)工藝要求，儀表的最大允許誤差為結(jié)論：結(jié)論：校表：校表： 選表：選表：max系列化計(jì)算max系列化計(jì)算儀表量程的上限：儀表量程的上限：Ymax: 4/33/2倍（被測(cè)變量）倍（被測(cè)變量） 波動(dòng)較大時(shí)：波動(dòng)較大時(shí)：3/22倍（被測(cè)變量）倍（被測(cè)變

10、量）下限：一般地，被測(cè)變量的值不低于全量程的下限：一般地，被測(cè)變量的值不低于全量程的1/3。 儀表精度與量程有關(guān)，量程是根據(jù)所要測(cè)量的儀表精度與量程有關(guān)，量程是根據(jù)所要測(cè)量的工藝變量來確定的。在儀表精度等級(jí)一定的前提下工藝變量來確定的。在儀表精度等級(jí)一定的前提下適當(dāng)縮小量程，可以減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量準(zhǔn)確適當(dāng)縮小量程，可以減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。性。(2) (2) 變差變差 在外界條件不變的情況下，使用同一臺(tái)儀表在外界條件不變的情況下，使用同一臺(tái)儀表對(duì)某一變量進(jìn)行對(duì)某一變量進(jìn)行正反行程測(cè)量正反行程測(cè)量時(shí)對(duì)應(yīng)于同一測(cè)量值時(shí)對(duì)應(yīng)于同一測(cè)量值所得的儀表讀數(shù)之間的差異。所得的儀表讀數(shù)之間的差異。

11、 注意：儀表的變差不能超出儀表的允許誤差。注意：儀表的變差不能超出儀表的允許誤差。(3) (3) 線性度線性度 衡量儀表實(shí)際特衡量儀表實(shí)際特性偏離線性程度的指性偏離線性程度的指標(biāo)。標(biāo)。 線性度差就要降低儀線性度差就要降低儀表精度。表精度。t 實(shí)際曲線 理論直線 儀表示值 被測(cè)變量 圖圖3.1 線性度線性度(4) (4) 靈敏度和分辨率靈敏度和分辨率靈敏度：靈敏度：儀表的輸出變化量與引起此變化的輸入變儀表的輸出變化量與引起此變化的輸入變化量的比值，即化量的比值，即 靈敏度靈敏度= =Y/X對(duì)于模擬式儀表而言，對(duì)于模擬式儀表而言，Y是儀表指針的角位移或線是儀表指針的角位移或線位移。靈敏度反映了儀表

12、對(duì)被測(cè)量變化的靈敏程度。位移。靈敏度反映了儀表對(duì)被測(cè)量變化的靈敏程度。分辨率分辨率（儀表靈敏限）：儀表輸出能分辨（儀表靈敏限）：儀表輸出能分辨和響應(yīng)的最小輸入變化量。和響應(yīng)的最小輸入變化量。分辨率是靈敏度的一種反映。對(duì)于數(shù)字式分辨率是靈敏度的一種反映。對(duì)于數(shù)字式儀表而言，分辨率就是數(shù)字顯示器最末位儀表而言，分辨率就是數(shù)字顯示器最末位數(shù)字間隔代表被測(cè)量的變化與量程的比值。數(shù)字間隔代表被測(cè)量的變化與量程的比值。(5) (5) 動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差 由于儀表動(dòng)作的慣性延遲和測(cè)量傳遞滯后，當(dāng)由于儀表動(dòng)作的慣性延遲和測(cè)量傳遞滯后，當(dāng)被測(cè)量突然變化后必須經(jīng)過一段時(shí)間才能準(zhǔn)確顯示被測(cè)量突然變化后必須經(jīng)過一段時(shí)間

13、才能準(zhǔn)確顯示出來，這樣造成的誤差。出來，這樣造成的誤差。注：注：在工業(yè)生產(chǎn)中被測(cè)量變化較快是不能忽略動(dòng)態(tài)在工業(yè)生產(chǎn)中被測(cè)量變化較快是不能忽略動(dòng)態(tài)誤差。誤差。3.2 3.2 溫度檢測(cè)溫度檢測(cè)3.2.1 3.2.1 溫度檢測(cè)方法溫度檢測(cè)方法3.2.2 3.2.2 熱電偶熱電偶3.2.3 3.2.3 熱電阻熱電阻3.2.4 3.2.4 熱電偶、熱電阻的選用熱電偶、熱電阻的選用3.2.1 3.2.1 溫度檢測(cè)方法溫度檢測(cè)方法按測(cè)溫元件是否與被測(cè)對(duì)象接觸分為：按測(cè)溫元件是否與被測(cè)對(duì)象接觸分為： 接觸式：接觸式：非接觸式：非接觸式：接觸式：接觸式：測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象接觸，依靠傳熱和測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象接觸，

14、依靠傳熱和對(duì)流進(jìn)行熱交換。對(duì)流進(jìn)行熱交換。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)溫精度較高。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)溫精度較高。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：由于測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象必須經(jīng)過充分的由于測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象必須經(jīng)過充分的熱交換且達(dá)到平衡后才能測(cè)量，這樣熱交換且達(dá)到平衡后才能測(cè)量，這樣容易破壞被容易破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，同時(shí)帶來測(cè)溫過程的延遲現(xiàn)象，同時(shí)帶來測(cè)溫過程的延遲現(xiàn)象，不適于測(cè)量熱容量小的對(duì)象、極高溫的對(duì)象、處不適于測(cè)量熱容量小的對(duì)象、極高溫的對(duì)象、處于運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象。于運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象。不適于直接對(duì)不適于直接對(duì)腐蝕性腐蝕性介質(zhì)測(cè)量。介質(zhì)測(cè)量。非接觸式：非接觸式：測(cè)溫元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過測(cè)溫

15、元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過熱輻射進(jìn)行熱交換，或測(cè)溫元件接收被測(cè)對(duì)象的部熱輻射進(jìn)行熱交換，或測(cè)溫元件接收被測(cè)對(duì)象的部分熱輻射能，由熱輻射能大小推出被測(cè)對(duì)象的溫度。分熱輻射能，由熱輻射能大小推出被測(cè)對(duì)象的溫度。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：從原理上講測(cè)量范圍從超低溫到極高溫，不從原理上講測(cè)量范圍從超低溫到極高溫，不破壞被測(cè)對(duì)象溫度場(chǎng)。非接觸式測(cè)溫響應(yīng)快，對(duì)被破壞被測(cè)對(duì)象溫度場(chǎng)。非接觸式測(cè)溫響應(yīng)快，對(duì)被測(cè)對(duì)象干擾小，可用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)的被測(cè)對(duì)象和有強(qiáng)測(cè)對(duì)象干擾小，可用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)的被測(cè)對(duì)象和有強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場(chǎng)合。電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：容易受到外界因素的干擾，測(cè)量誤差較大，容易受到外界因素的干擾，測(cè)量

16、誤差較大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。 3.2.2 3.2.2 熱電偶熱電偶(1)(1) 測(cè)溫原理測(cè)溫原理熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) EAB(0) EAB() A B 圖圖3.2 熱電偶的熱電效應(yīng)熱電偶的熱電效應(yīng)（參比端、冷端、固定端）（參比端、冷端、固定端）（工作端、熱端、自由端）（工作端、熱端、自由端）00( ,)( )()ABABABEEE 0( ,)( )( )ABEfC 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和和B連在一起組成連在一起組成一個(gè)閉合回路，而且兩個(gè)接點(diǎn)的溫度一個(gè)閉合回路，而且兩個(gè)接點(diǎn)的溫度o,則回路內(nèi)則回路內(nèi)將有電流產(chǎn)生，電流大小正比于接

17、點(diǎn)溫度將有電流產(chǎn)生，電流大小正比于接點(diǎn)溫度和和o的函的函數(shù)之差，而其極性則取決于數(shù)之差，而其極性則取決于A和和B的材料。的材料。根據(jù)根據(jù)熱電偶的熱電偶的“中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律”可知：熱電偶回路中接入第三可知：熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體后，只要該導(dǎo)體兩端溫種導(dǎo)體后，只要該導(dǎo)體兩端溫度相同，熱電偶回路中所產(chǎn)生度相同，熱電偶回路中所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)與沒有接入第三種的總熱電勢(shì)與沒有接入第三種導(dǎo)體時(shí)熱電偶所產(chǎn)生的總熱電導(dǎo)體時(shí)熱電偶所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)相同；同理，如果回路中接勢(shì)相同；同理，如果回路中接入更多種導(dǎo)體時(shí)，只要同一導(dǎo)入更多種導(dǎo)體時(shí)，只要同一導(dǎo)體兩端溫度相同，也不影響熱體兩端溫度相同，也不影響熱電偶

18、所產(chǎn)生的熱電勢(shì)值。因此電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)值。因此熱電偶回路可以接入各種顯示熱電偶回路可以接入各種顯示儀表、變送器、連接導(dǎo)線等。儀表、變送器、連接導(dǎo)線等。熱電偶的熱電偶的“中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律”分度表：分度表：當(dāng)當(dāng)0 0= =00時(shí)，時(shí)， 與溫度與溫度對(duì)對(duì)應(yīng)的數(shù)值表。（應(yīng)的數(shù)值表。（非線性非線性）分度號(hào)：分度號(hào)：與分度表所對(duì)應(yīng)的熱電偶的代號(hào)。與分度表所對(duì)應(yīng)的熱電偶的代號(hào)。0( ,)ABE 常用工業(yè)熱電偶比較常用工業(yè)熱電偶比較 熱電偶名分度號(hào) 特 點(diǎn) 鉑銠30-鉑銠6 熱電勢(shì)小，精度高，價(jià)格高 鎳鉻-鎳硅 鉑銠10-鉑 鎳鉻-康銅 熱電勢(shì)小，精度高，線性差， 價(jià)格高 熱電勢(shì)大，線性好，價(jià)格低

19、熱電勢(shì)大，線性差，價(jià)格低 B S K E 性能 下 降 常用熱電偶類型：常用熱電偶類型：普通型熱電偶：普通型熱電偶：( (熱電偶結(jié)構(gòu)類型見熱電偶結(jié)構(gòu)類型見P27)P27) 熱電極、絕緣管、接線盒等熱電極、絕緣管、接線盒等鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶多點(diǎn)式熱點(diǎn)偶多點(diǎn)式熱點(diǎn)偶防爆型熱點(diǎn)偶防爆型熱點(diǎn)偶表面型熱點(diǎn)偶表面型熱點(diǎn)偶鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶的特點(diǎn)的特點(diǎn) 熱響應(yīng)時(shí)間少，減小動(dòng)態(tài)誤差；熱響應(yīng)時(shí)間少，減小動(dòng)態(tài)誤差；可彎曲安裝使用；可彎曲安裝使用；測(cè)量范圍大；測(cè)量范圍大；機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；扁接插式鎧裝熱電偶扁接插式鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電偶防噴式鎧裝熱電偶防

20、噴式鎧裝熱電偶防水式鎧裝熱電偶防水式鎧裝熱電偶手柄式鎧裝熱電偶手柄式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶圖3.3多點(diǎn)熱電偶多點(diǎn)熱電偶 適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在溫度梯度不顯著，須同時(shí)適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在溫度梯度不顯著，須同時(shí)測(cè)量多個(gè)位置或位置的多處測(cè)量。廣泛應(yīng)用于大化測(cè)量多個(gè)位置或位置的多處測(cè)量。廣泛應(yīng)用于大化肥合成塔、存儲(chǔ)罐等裝置中。肥合成塔、存儲(chǔ)罐等裝置中。圖圖3.4 多點(diǎn)熱電偶多點(diǎn)熱電偶 防爆型熱電偶的原理防爆型熱電偶的原理 防爆熱電偶是利用防爆熱電偶是利用間隙隔爆間隙隔爆原理，設(shè)計(jì)具有原理，設(shè)計(jì)具有足夠強(qiáng)度的接線盒等部件，將所有會(huì)產(chǎn)生火花，足夠強(qiáng)度的接線盒等部件，將所有會(huì)產(chǎn)生火花，電弧

21、和危險(xiǎn)溫度的零部件都密封在接線盒腔內(nèi)，電弧和危險(xiǎn)溫度的零部件都密封在接線盒腔內(nèi)，當(dāng)腔內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)，能通過接合面間隙熄火和冷當(dāng)腔內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)，能通過接合面間隙熄火和冷卻，使爆炸后的火焰和溫度傳不到腔外，從而進(jìn)卻，使爆炸后的火焰和溫度傳不到腔外，從而進(jìn)行隔爆。行隔爆。 特點(diǎn)特點(diǎn) 多種防爆形式，防爆性能好；多種防爆形式，防爆性能好； 壓簧式感溫元件，抗振性能好；壓簧式感溫元件，抗振性能好； 測(cè)溫范圍大；測(cè)溫范圍大； 機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好； 無固定裝置無固定裝置固定法蘭式固定法蘭式固定螺紋式固定螺紋式活絡(luò)管接頭式活絡(luò)管接頭式直型管接頭式直型管接頭式圖圖3.5 防爆型熱防爆型熱

22、電偶電偶 一覽圖一覽圖吹氣型熱電偶吹氣型熱電偶 通過吹進(jìn)氮?dú)饣蚱渌鼩怏w，將有害氣體送出通過吹進(jìn)氮?dú)饣蚱渌鼩怏w，將有害氣體送出保護(hù)管外，從而提高熱電偶?jí)勖?。是保護(hù)管外，從而提高熱電偶?jí)勖?。?030萬噸合成萬噸合成氨裝置中不可缺少的測(cè)溫裝置。氨裝置中不可缺少的測(cè)溫裝置。另外，壓簧固定熱電偶、直另外，壓簧固定熱電偶、直角彎頭熱電偶、耐磨阻漏熱角彎頭熱電偶、耐磨阻漏熱電偶等等電偶等等圖圖3.6 吹氣型熱電偶吹氣型熱電偶(2) 補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線解決參比端溫度的恒定問題。解決參比端溫度的恒定問題。補(bǔ)償導(dǎo)線要求：價(jià)格便宜，補(bǔ)償導(dǎo)線要求：價(jià)格便宜，0100范圍內(nèi)的熱電性范圍內(nèi)的熱電性質(zhì)與要補(bǔ)償?shù)臒犭娕嫉臒犭?/p>

23、性質(zhì)幾乎完全一樣質(zhì)與要補(bǔ)償?shù)臒犭娕嫉臒犭娦再|(zhì)幾乎完全一樣 現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng) 補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線 控制室控制室 0 圖圖3.7 補(bǔ)償導(dǎo)線連接圖補(bǔ)償導(dǎo)線連接圖(3) 熱電偶參比端溫度補(bǔ)償（測(cè)量的準(zhǔn)確性）熱電偶參比端溫度補(bǔ)償（測(cè)量的準(zhǔn)確性）補(bǔ)償原理補(bǔ)償原理：工作端溫度：工作端溫度，參比端參比端0，熱電勢(shì)為熱電勢(shì)為000( ,)( )()( ,0)(,0)EEEEE 00( ,0)( ,)(,0)EEE 因此因此參比端溫度補(bǔ)償方法：參比端溫度補(bǔ)償方法： 計(jì)算法計(jì)算法冰浴法冰浴法機(jī)械調(diào)零法機(jī)械調(diào)零法（動(dòng)圈表調(diào)零法），等級(jí)（動(dòng)圈表調(diào)零法），等級(jí)1.0以以上上補(bǔ)償電橋法：補(bǔ)償電橋法：利用參比端溫度補(bǔ)償器利用參比端溫度

24、補(bǔ)償器例如：用鎳鉻例如：用鎳鉻-鎳硅（鎳硅（K）熱電偶測(cè)溫，熱電偶參熱電偶測(cè)溫，熱電偶參比端溫度比端溫度o =20，測(cè)得的熱電勢(shì)測(cè)得的熱電勢(shì)E（，o）=32.479mV。由由K分度表中查得分度表中查得E（20，0）=0.798mV, 則則E（，0）= E（，20）+ E（20，0） =32.479 + 0.798=33.277 mV再反查再反查K分度表，得實(shí)際溫度是分度表，得實(shí)際溫度是800。計(jì)算法舉例：計(jì)算法舉例：3.2.3 3.2.3 熱電阻熱電阻金屬熱電阻金屬熱電阻測(cè)溫原理是基于導(dǎo)體的電阻會(huì)隨測(cè)溫原理是基于導(dǎo)體的電阻會(huì)隨溫度的變化而變化的特性。溫度的變化而變化的特性。 熱電阻是利用物質(zhì)在

25、溫度變化時(shí)，其電阻也隨著熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時(shí)，其電阻也隨著發(fā)生變化的特征來測(cè)量溫度的。當(dāng)阻值變化時(shí)，工發(fā)生變化的特征來測(cè)量溫度的。當(dāng)阻值變化時(shí)，工作儀表便顯示出阻值所對(duì)應(yīng)的溫度值。作儀表便顯示出阻值所對(duì)應(yīng)的溫度值。 常用熱電阻：常用熱電阻： 銅電阻和鉑電阻銅電阻和鉑電阻熱電阻的結(jié)構(gòu)形式：熱電阻的結(jié)構(gòu)形式：普通型、鎧裝型、專用型普通型、鎧裝型、專用型熱電阻熱電阻通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計(jì)算機(jī)等通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計(jì)算機(jī)等配套使用。直接測(cè)量各種生產(chǎn)過程中的配套使用。直接測(cè)量各種生產(chǎn)過程中的-200-200C C500500C C范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面范圍內(nèi)液

26、體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。溫度。 無固定裝置熱電無固定裝置熱電阻阻 固定螺紋式熱電固定螺紋式熱電阻阻 活動(dòng)法蘭式熱電活動(dòng)法蘭式熱電阻阻 固定螺紋固定螺紋錐錐式熱電式熱電阻阻 固定螺紋固定螺紋管接頭管接頭式熱電式熱電阻阻 活絡(luò)管接頭式熱電活絡(luò)管接頭式熱電阻阻圖圖3.8圖圖3.9 3.9 裝配式熱電阻裝配式熱電阻防噴式鎧裝熱電阻防噴式鎧裝熱電阻扁接插式扁接插式鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻防水式鎧裝熱電阻防水式鎧裝熱電阻圓接插式圓接插式鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電阻補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電阻圖圖 3.10端面熱電阻端面熱電阻適合于測(cè)量電廠汽輪機(jī)及電機(jī)軸瓦或其適合于測(cè)量電廠汽輪機(jī)及電機(jī)軸瓦或其它

27、機(jī)體表面溫度。它機(jī)體表面溫度。防腐防腐熱電阻熱電阻采用新型防腐材料，采用新型防腐材料，外包覆聚四氟乙烯外包覆聚四氟乙烯F46F46，適合于石適合于石油化工各種腐蝕性介質(zhì)中測(cè)溫。是油化工各種腐蝕性介質(zhì)中測(cè)溫。是氯堿行業(yè)的專用測(cè)溫儀表。氯堿行業(yè)的專用測(cè)溫儀表。圖圖3.11 端面熱電阻端面熱電阻圖圖3.12 防腐熱電阻防腐熱電阻微型熱電偶微型熱電偶/ /熱電阻熱電阻 適用于狹小場(chǎng)所適用于狹小場(chǎng)所的溫度測(cè)量與控制。的溫度測(cè)量與控制。是紡織、絳綸等行業(yè)是紡織、絳綸等行業(yè)業(yè)不可缺少的溫度測(cè)業(yè)不可缺少的溫度測(cè)量裝置。量裝置。爐壁熱電偶爐壁熱電偶/ /熱電阻熱電阻 適合于電廠鍋爐爐壁，適合于電廠鍋爐爐壁，管壁

28、及其它圓柱體表管壁及其它圓柱體表面測(cè)量。面測(cè)量。微型熱電偶微型熱電偶/ /熱電阻熱電阻 特殊熱電偶特殊熱電偶/ /熱電阻熱電阻 爐壁爐壁熱電偶熱電偶/ /熱電阻熱電阻 圖圖3.13半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻測(cè)溫原理是基于某些半導(dǎo)體測(cè)溫原理是基于某些半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的變化而變化的特性。材料的電阻值隨溫度的變化而變化的特性。NTCNTC型：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，多數(shù)是此類型：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，多數(shù)是此類 PTCPTC型：正溫度系數(shù)熱敏電阻，用于位式溫度檢測(cè)型：正溫度系數(shù)熱敏電阻，用于位式溫度檢測(cè) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、體積小、熱慣性小。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、體積小、熱慣性小。缺點(diǎn)

29、：缺點(diǎn)：非線性嚴(yán)重、互換性差、測(cè)溫范圍窄非線性嚴(yán)重、互換性差、測(cè)溫范圍窄3.2.4 熱電偶、熱電阻的選用熱電偶、熱電阻的選用(1)(1)選用原則：較高溫度選用原則：較高溫度熱電偶熱電偶 中低溫區(qū)中低溫區(qū)熱電阻熱電阻一般以一般以500500為分界，但不絕對(duì)為分界，但不絕對(duì)原因有兩點(diǎn)：原因有兩點(diǎn)：(1)(1)在中低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，對(duì)測(cè)量儀在中低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，對(duì)測(cè)量儀表放大器和抗干擾要求很高。表放大器和抗干擾要求很高。(2)(2)由于參比端溫度變化不易得到完全補(bǔ)償，在較低溫由于參比端溫度變化不易得到完全補(bǔ)償，在較低溫度區(qū)內(nèi)引起的相對(duì)誤差就很突出。度區(qū)內(nèi)引起的相對(duì)誤差就很

30、突出。另外，還應(yīng)注意工作環(huán)境，如環(huán)境溫度、介質(zhì)性質(zhì)另外，還應(yīng)注意工作環(huán)境，如環(huán)境溫度、介質(zhì)性質(zhì)（氧化性、還原性、腐蝕性）等，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)套（氧化性、還原性、腐蝕性）等，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)套管、連接導(dǎo)線等。管、連接導(dǎo)線等。(2)(2)安裝安裝 (a) 斜插 (b) 插入彎頭處 (c) 錯(cuò)誤插法 (1)(1)選擇有代表性的測(cè)溫點(diǎn)位置，測(cè)溫元件有足夠的選擇有代表性的測(cè)溫點(diǎn)位置，測(cè)溫元件有足夠的插入深度插入深度(2)(2)熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應(yīng)朝下，以免熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應(yīng)朝下，以免積水及灰塵等造成接觸不良，防止引入干擾信號(hào)。積水及灰塵等造成接觸不良，防止引入干擾信號(hào)。(3)(3)

31、檢測(cè)元件應(yīng)避開熱輻射強(qiáng)烈影響處。要密封安裝檢測(cè)元件應(yīng)避開熱輻射強(qiáng)烈影響處。要密封安裝孔，避免被測(cè)介質(zhì)溢出或冷空氣吸入而引入誤差?？?，避免被測(cè)介質(zhì)溢出或冷空氣吸入而引入誤差。圖3.14 熱電偶安裝熱電偶安裝(3)(3)使用使用熱電偶：熱電偶：參比端溫度補(bǔ)償參比端溫度補(bǔ)償補(bǔ)償導(dǎo)線的極性不能接反補(bǔ)償導(dǎo)線的極性不能接反分度號(hào)應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號(hào)一致分度號(hào)應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號(hào)一致在與采用補(bǔ)償電橋法進(jìn)行參比端溫度補(bǔ)償?shù)膬x在與采用補(bǔ)償電橋法進(jìn)行參比端溫度補(bǔ)償?shù)膬x表（如電子電位差計(jì)、溫度變送器等）配套測(cè)溫時(shí)，表（如電子電位差計(jì)、溫度變送器等）配套測(cè)溫時(shí)，熱電偶的參比端要與補(bǔ)償電阻感受相同溫

32、度。熱電偶的參比端要與補(bǔ)償電阻感受相同溫度。 熱電阻：熱電阻：分度號(hào)應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號(hào)一致分度號(hào)應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號(hào)一致采用三線制接法采用三線制接法熱電阻溫度變送器輸入熱電阻信號(hào)給輸入熱電阻溫度變送器輸入熱電阻信號(hào)給輸入回路。輸入回路是一個(gè)不平衡電橋，熱電回路。輸入回路是一個(gè)不平衡電橋，熱電阻即為橋路的一個(gè)橋臂。如果是金屬熱電阻即為橋路的一個(gè)橋臂。如果是金屬熱電阻，由于連接熱電阻的導(dǎo)線存在電阻，且阻，由于連接熱電阻的導(dǎo)線存在電阻，且導(dǎo)線電阻值隨環(huán)境溫度的變化而變化，從導(dǎo)線電阻值隨環(huán)境溫度的變化而變化，從而造成測(cè)量誤差，因此實(shí)際測(cè)量時(shí)采用三而造成測(cè)量誤差，因此實(shí)際測(cè)量時(shí)采用

33、三線制接法。線制接法。所謂三線制接法，就是從現(xiàn)場(chǎng)所謂三線制接法，就是從現(xiàn)場(chǎng)的金屬熱電阻兩端引出三根材質(zhì)、長短、的金屬熱電阻兩端引出三根材質(zhì)、長短、粗細(xì)均相同的連接導(dǎo)線，其中兩根導(dǎo)線被粗細(xì)均相同的連接導(dǎo)線，其中兩根導(dǎo)線被接入相鄰兩對(duì)抗橋臂中，另一根與測(cè)量橋接入相鄰兩對(duì)抗橋臂中，另一根與測(cè)量橋路電源負(fù)極相連路電源負(fù)極相連。見下圖。見下圖。由于流過兩橋由于流過兩橋臂的電流相等，因此當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，臂的電流相等，因此當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，兩根連接導(dǎo)線因阻值變化而引起的壓降變兩根連接導(dǎo)線因阻值變化而引起的壓降變化相互抵消，不影響測(cè)量橋路輸出電壓的化相互抵消，不影響測(cè)量橋路輸出電壓的大小。大小。圖3.153

34、.3 流量檢測(cè)流量檢測(cè)3.3.0 基本概念基本概念主要研究內(nèi)容：主要研究內(nèi)容：3.3.1 流量檢測(cè)的主要方法流量檢測(cè)的主要方法3.3.2 速度式流量計(jì)（差壓式流量傳感器速度式流量計(jì)（差壓式流量傳感器）3.3.3 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)3.3.4 質(zhì)質(zhì)量流量計(jì)量流量計(jì)3.3.5 流量儀表的選用流量儀表的選用3.3.0 基本概念基本概念流量（瞬時(shí)流量）流量（瞬時(shí)流量）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過管道某一截：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量。面的流體的數(shù)量。累積流量（總流量）累積流量（總流量）：某一時(shí)段內(nèi)流過的流體的：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?？偤?。瞬時(shí)流量在某一時(shí)段的累積

35、量。流量的表示方法：流量的表示方法：質(zhì)量流量質(zhì)量流量(qm)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過某截面的流體的質(zhì)量。單位時(shí)間內(nèi)流過某截面的流體的質(zhì)量。 單位：?jiǎn)挝唬?kg/s)體積流量體積流量(qv)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過某截面的流體的體積。單位時(shí)間內(nèi)流過某截面的流體的體積。(工作狀態(tài)下工作狀態(tài)下) 單位單位: (m3/s ) qm=qv體積流量體積流量(qvn)：折算到標(biāo)準(zhǔn)的壓力和溫度下的體積流折算到標(biāo)準(zhǔn)的壓力和溫度下的體積流量。（量。（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下） qvn=qm/n qvn=qv/n流體的密度受流體的工作狀態(tài)（如溫度、壓力）影響。流體的密度受流體的工作狀態(tài)（如溫度、壓力）影響。 對(duì)于液體，對(duì)于液體，壓力壓

36、力變化對(duì)密度的影響非常小，一變化對(duì)密度的影響非常小，一般可以忽略不計(jì)。般可以忽略不計(jì)。 溫度溫度對(duì)密度的影響要大一些，一對(duì)密度的影響要大一些，一般溫度每變化般溫度每變化1010時(shí)，液體密度的變化約在時(shí)，液體密度的變化約在1%1%以內(nèi)，以內(nèi)，所以當(dāng)溫度變化不是很大，測(cè)量準(zhǔn)確度要求不是很高所以當(dāng)溫度變化不是很大，測(cè)量準(zhǔn)確度要求不是很高的情況下，往往也可以忽略不計(jì)。的情況下，往往也可以忽略不計(jì)。 對(duì)于氣體對(duì)于氣體，密度受，密度受溫度、壓力變化影響較大溫度、壓力變化影響較大，如在常溫常壓附近，溫度每變化如在常溫常壓附近，溫度每變化1010，密度變化約，密度變化約為為3%3%；壓力每變化；壓力每變化10

37、10kPakPa，密度約變化密度約變化3%3%。 因此在因此在測(cè)量氣體流量時(shí)，必須同時(shí)測(cè)量流體的溫度和壓力。測(cè)量氣體流量時(shí)，必須同時(shí)測(cè)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(cè)得的體積流量為了便于比較，常將在工作狀態(tài)下測(cè)得的體積流量換算成換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（溫度為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（溫度為2020，壓力為，壓力為101 325 101 325 PaPa）的體積流量，用符號(hào)的體積流量，用符號(hào)q qVNVN表示，單位符號(hào)為表示，單位符號(hào)為NmNm3 3/s/s。 生產(chǎn)過程中各種流體的性質(zhì)各不相同，流體的工生產(chǎn)過程中各種流體的性質(zhì)各不相同，流體的工作狀態(tài)及流體的粘度、腐蝕性、導(dǎo)電性也不同，很難作狀態(tài)

38、及流體的粘度、腐蝕性、導(dǎo)電性也不同，很難用一種原理或方法測(cè)量不同流體的流量。用一種原理或方法測(cè)量不同流體的流量。尤其工業(yè)生尤其工業(yè)生產(chǎn)過程，其情況復(fù)雜，某些場(chǎng)合的流體是高溫、高壓，產(chǎn)過程，其情況復(fù)雜，某些場(chǎng)合的流體是高溫、高壓，有時(shí)是氣液兩相或液固兩相的混合流體有時(shí)是氣液兩相或液固兩相的混合流體。所以目前流。所以目前流量測(cè)量的方法很多，測(cè)量原理和流量傳感器（或稱流量測(cè)量的方法很多，測(cè)量原理和流量傳感器（或稱流量計(jì)）也各不相同，從測(cè)量方法上一般可分為以下幾量計(jì)）也各不相同，從測(cè)量方法上一般可分為以下幾大類。大類。 3.3.1 流量檢測(cè)的主要方法流量檢測(cè)的主要方法(1) 測(cè)體積流量測(cè)體積流量容積法

39、容積法：在單位時(shí)間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對(duì)流動(dòng)介：在單位時(shí)間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對(duì)流動(dòng)介質(zhì)連續(xù)不斷地進(jìn)行度量，以排出流體的固定容積質(zhì)連續(xù)不斷地進(jìn)行度量，以排出流體的固定容積數(shù)來計(jì)算流量。數(shù)來計(jì)算流量。容積法受流體流動(dòng)狀態(tài)影響較小，適容積法受流體流動(dòng)狀態(tài)影響較小，適用于測(cè)量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。用于測(cè)量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。雷諾數(shù)是流體流動(dòng)中雷諾數(shù)是流體流動(dòng)中慣性力與粘性力比值的量度慣性力與粘性力比值的量度, ,依據(jù)雷諾數(shù)的大小可以判別依據(jù)雷諾數(shù)的大小可以判別流動(dòng)特征流動(dòng)特征 如：橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、皮膜式流量如：橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、皮膜式流量計(jì)等計(jì)等圖圖3.16 LC橢圓齒輪流量計(jì)橢

40、圓齒輪流量計(jì) 速度法速度法：平均流速乘以管道截面積求得流體：平均流速乘以管道截面積求得流體的體積流量。的體積流量。測(cè)量平均流速的方法有：差壓式、電磁式、漩渦式、測(cè)量平均流速的方法有：差壓式、電磁式、漩渦式、聲學(xué)式、熱學(xué)式、渦輪式聲學(xué)式、熱學(xué)式、渦輪式差壓式差壓式 又稱節(jié)流式，利用節(jié)流件前后的又稱節(jié)流式，利用節(jié)流件前后的差壓差壓和和流流速速關(guān)系，通過差壓值獲得流體的流速；關(guān)系，通過差壓值獲得流體的流速；電磁式電磁式 導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感感應(yīng)電勢(shì)應(yīng)電勢(shì)大小與流體的大小與流體的平均流速平均流速成正比；成正比；旋渦式旋渦式 流體在流動(dòng)中遇到一定形狀的物

41、體會(huì)在其流體在流動(dòng)中遇到一定形狀的物體會(huì)在其周圍產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，周圍產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，旋渦釋放的頻率旋渦釋放的頻率與與流速流速成成正比；正比； 渦輪式渦輪式 流體作用在置于管道內(nèi)部的渦輪上使渦輪流體作用在置于管道內(nèi)部的渦輪上使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)動(dòng)速度在一定流速范圍內(nèi)與管道內(nèi)流體在一定流速范圍內(nèi)與管道內(nèi)流體的的流速流速成正比成正比； 聲學(xué)式聲學(xué)式 根據(jù)聲波在流體中傳播速度的變化得到根據(jù)聲波在流體中傳播速度的變化得到流體的流速；流體的流速；熱學(xué)式熱學(xué)式 利用加熱體被流體的冷卻程度與流速的利用加熱體被流體的冷卻程度與流速的關(guān)系來檢測(cè)流速。關(guān)系來檢測(cè)流速。基于速度法的流量檢測(cè)儀表有基于速

42、度法的流量檢測(cè)儀表有: :節(jié)流式流量計(jì)、靶式流量計(jì)、彎管流量計(jì)、節(jié)流式流量計(jì)、靶式流量計(jì)、彎管流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)、旋渦流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)、旋渦流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、超聲流量計(jì)等。渦輪流量計(jì)、超聲流量計(jì)等。YJLB型一體化節(jié)流式流量型一體化節(jié)流式流量計(jì)計(jì)YJLBYJLB型一體化節(jié)流式流型一體化節(jié)流式流量計(jì)將節(jié)流裝置和差壓量計(jì)將節(jié)流裝置和差壓變送器做成一體，繼承變送器做成一體，繼承了節(jié)流裝置的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)了節(jié)流裝置的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊，成套性好，故構(gòu)緊湊，成套性好，故障率低，使用安裝方便，障率低，使用安裝方便，動(dòng)態(tài)特性好，提高了測(cè)動(dòng)態(tài)特性好，提高了測(cè)量精度，可滿足各種流量精度，可滿足

43、各種流量測(cè)量的需要量測(cè)量的需要 圖3.17圖圖3.18 靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)圖圖3.19 903.19 90度度彎管流量計(jì)彎管流量計(jì)(2)測(cè)質(zhì)量流量測(cè)質(zhì)量流量直接法：直接法：直接測(cè)量質(zhì)量流量?？评飱W利力式流量直接測(cè)量質(zhì)量流量?？评飱W利力式流量計(jì)、計(jì)、量熱式流量計(jì)、角動(dòng)量式流量計(jì)量熱式流量計(jì)、角動(dòng)量式流量計(jì)等。等。 間接法：間接法：測(cè)出體積流量和密度，經(jīng)過計(jì)算得到。測(cè)出體積流量和密度，經(jīng)過計(jì)算得到。主要有壓力溫度補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)。主要有壓力溫度補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)。 質(zhì)量流量計(jì)是直接測(cè)量流體流過的質(zhì)量。質(zhì)量流量計(jì)是直接測(cè)量流體流過的質(zhì)量。具有精度不受流體的溫度、壓力、密度、具有精度不受流體的溫度、壓

44、力、密度、粘度等變化影響的優(yōu)點(diǎn)粘度等變化影響的優(yōu)點(diǎn)圖圖3.203.20 SITRANS F C SITRANS F C 科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)3.3.2 速度式流量計(jì)（差壓式流量傳感器）速度式流量計(jì)（差壓式流量傳感器） 差壓式流量傳感器差壓式流量傳感器又稱又稱節(jié)流式流量傳感器節(jié)流式流量傳感器，它是，它是利用管路內(nèi)的節(jié)流裝置，將管道中流體的瞬時(shí)流量轉(zhuǎn)利用管路內(nèi)的節(jié)流裝置，將管道中流體的瞬時(shí)流量轉(zhuǎn)換成節(jié)流裝置前后的壓力差的原理來實(shí)現(xiàn)的。換成節(jié)流裝置前后的壓力差的原理來實(shí)現(xiàn)的。節(jié) 流 裝 置 或差 壓 流 量傳 感 器差 壓 計(jì) 或差 壓 變 送 器被 測(cè) 流 量qapp差 壓 信

45、 號(hào) 管 路cb差 壓 (流量 )p (q )pq圖圖3.21 3.21 差壓式流量傳感器流量測(cè)量系統(tǒng)差壓式流量傳感器流量測(cè)量系統(tǒng)差壓式流量傳感器流量測(cè)量系統(tǒng)主要由節(jié)流裝置差壓式流量傳感器流量測(cè)量系統(tǒng)主要由節(jié)流裝置和差壓計(jì)（或差壓變送器）組成，如下圖所示。和差壓計(jì)（或差壓變送器）組成，如下圖所示。節(jié)流裝置的作用是把被測(cè)流體的流量轉(zhuǎn)換成壓差信節(jié)流裝置的作用是把被測(cè)流體的流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)，差壓計(jì)則對(duì)壓差信號(hào)進(jìn)行測(cè)量并顯示測(cè)量值，號(hào)，差壓計(jì)則對(duì)壓差信號(hào)進(jìn)行測(cè)量并顯示測(cè)量值，差壓變送器能把差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為與流量對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差壓變送器能把差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為與流量對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)或氣信號(hào)，以供顯示、記錄或控制。

46、電信號(hào)或氣信號(hào)，以供顯示、記錄或控制。 差壓式流量傳感器發(fā)展較早，技術(shù)成熟而較完差壓式流量傳感器發(fā)展較早，技術(shù)成熟而較完善，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)流體的種類、溫度善，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)流體的種類、溫度、壓力限、壓力限制較少，因而應(yīng)用廣泛。制較少，因而應(yīng)用廣泛。(1) (1) 節(jié)流裝置節(jié)流裝置 節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量敏感節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量敏感檢測(cè)元件，是安裝在流體流動(dòng)的管道中的阻力檢測(cè)元件，是安裝在流體流動(dòng)的管道中的阻力元件。元件。常用的節(jié)流元件有孔板、噴嘴、文丘里常用的節(jié)流元件有孔板、噴嘴、文丘里管。管。 它們的結(jié)構(gòu)形式、相對(duì)尺寸、技術(shù)要求、它們的結(jié)構(gòu)形式、相對(duì)尺寸、技術(shù)要求、

47、管道條件和安裝要求等均已標(biāo)準(zhǔn)化，故又稱標(biāo)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，如下頁圖所示。準(zhǔn)節(jié)流元件，如下頁圖所示。(a)(b)(c)高壓低壓入口部分漸縮部分喉部漸擴(kuò)部分圖圖3-22 3-22 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件( (a) a) 孔板；孔板； ( (b) b) 噴嘴；噴嘴； ( (c) c) 文丘里管文丘里管 其中孔板最簡(jiǎn)單又最為典型，加工制造方便，在其中孔板最簡(jiǎn)單又最為典型，加工制造方便，在工業(yè)生產(chǎn)過程中常被采用。工業(yè)生產(chǎn)過程中常被采用。 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置按照規(guī)定的技術(shù)要求和試驗(yàn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置按照規(guī)定的技術(shù)要求和試驗(yàn)數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)、加工、安裝，無需檢測(cè)和標(biāo)定，據(jù)來設(shè)計(jì)、加工、安

48、裝，無需檢測(cè)和標(biāo)定，可以可以直接投產(chǎn)使用，并可保證流量測(cè)量的精度。直接投產(chǎn)使用，并可保證流量測(cè)量的精度。 (2) (2) 測(cè)量原理測(cè)量原理測(cè)量原理測(cè)量原理 在管道中流動(dòng)的流體具有動(dòng)壓能和靜壓能，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。參加轉(zhuǎn)換的能量總和不變。用節(jié)流元件測(cè)量流量時(shí)，用節(jié)流元件測(cè)量流量時(shí)，流體流過節(jié)流裝置流體流過節(jié)流裝置前后前后產(chǎn)生壓力差產(chǎn)生壓力差p p(p p= =p p1 1- -p p2 2) )，且且流過的流量越大，節(jié)流裝置前后的壓差也越大流過的流量越大，節(jié)流裝置前

49、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(cè)量原理。傳感器測(cè)量原理。 圖圖3-23 3-23 節(jié)流件前后流速和壓力分布情況節(jié)流件前后流速和壓力分布情況 圖圖3-233-23為節(jié)流件前后流速和壓力分布情況，圖中為節(jié)流件前后流速和壓力分布情況，圖中充分地反映了能量形式的轉(zhuǎn)換。充分地反映了能量形式的轉(zhuǎn)換。由于流動(dòng)由于流動(dòng)是穩(wěn)定不變是穩(wěn)定不變的，即流體在同一時(shí)間內(nèi)通過管道截面的，即流體在同一時(shí)間內(nèi)通過管道截面A A和節(jié)流件開孔和節(jié)流件開孔截面截面A A0 0的流體量應(yīng)相同，這樣通過截面的流體量應(yīng)相同，這樣通過截面A A0 0的流速必然

50、的流速必然比通過截面比通過截面A A時(shí)快。在流速變化的同時(shí)，流體的動(dòng)壓能時(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，因而在孔和靜壓能也發(fā)生變化，根據(jù)能量守恒定律，因而在孔板前后出現(xiàn)了靜壓差。通過測(cè)量此靜壓差便板前后出現(xiàn)了靜壓差。通過測(cè)量此靜壓差便可以求出可以求出流速和流量。流速和流量。 流量方程式為流量方程式為 對(duì)于可壓縮流體，例如各種氣體及蒸氣通過節(jié)流對(duì)于可壓縮流體，例如各種氣體及蒸氣通過節(jié)流元件時(shí)，元件時(shí)， 由于壓力變化必然會(huì)引起密度由于壓力變化必然會(huì)引起密度的改變，的改變，即即1 12 2，這時(shí)在公式中應(yīng)引入體積膨脹系數(shù)這時(shí)在公式中應(yīng)引入體積膨脹系數(shù)，可壓縮

51、性流體體積膨脹系數(shù)可壓縮性流體體積膨脹系數(shù)小于小于1 1，如果是不可壓，如果是不可壓縮性流體，則縮性流體，則=1=1。0022vmpqmAqmAp 流量公式中的流量公式中的流量系數(shù)流量系數(shù)與節(jié)流與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、節(jié)流裝裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、節(jié)流裝置開孔直徑、流體流動(dòng)狀態(tài)（雷諾數(shù)）置開孔直徑、流體流動(dòng)狀態(tài)（雷諾數(shù)）及管道條件等因素有關(guān)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及管道條件等因素有關(guān)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，流裝置，值可直接從有關(guān)手冊(cè)中查值可直接從有關(guān)手冊(cè)中查出。出。 (3) (3) 差壓式流量檢測(cè)系統(tǒng)差壓式流量檢測(cè)系統(tǒng) 356421qp2p3p1節(jié)流裝置；2壓力信號(hào)管路；3差壓變送器；4電流信號(hào)傳輸

52、線；5開方器；6顯示儀表圖圖3-24 3-24 差壓式流量檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖差壓式流量檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 節(jié)流裝置是將被測(cè)流體的流量值變換成差壓信節(jié)流裝置是將被測(cè)流體的流量值變換成差壓信號(hào)號(hào)p p，節(jié)流裝置輸出的差壓信號(hào)由壓力信號(hào)管路節(jié)流裝置輸出的差壓信號(hào)由壓力信號(hào)管路輸送到差壓變送器（或差壓計(jì)）。由流量基本方程輸送到差壓變送器（或差壓計(jì)）。由流量基本方程式可以看出，被測(cè)流量與差壓式可以看出，被測(cè)流量與差壓p p成平方根關(guān)系，成平方根關(guān)系，對(duì)于直接配用差壓計(jì)顯示流量時(shí)，流量標(biāo)尺是非線對(duì)于直接配用差壓計(jì)顯示流量時(shí)，流量標(biāo)尺是非線性的，為了得到線性刻度，可加開方運(yùn)算電路或加性的，為了得到線性刻度，

53、可加開方運(yùn)算電路或加開方器。如差壓流量變送器帶有開方運(yùn)算，變送器開方器。如差壓流量變送器帶有開方運(yùn)算，變送器的輸出電流就與流量成線性關(guān)系。顯示儀表則顯示的輸出電流就與流量成線性關(guān)系。顯示儀表則顯示流量的大小。流量的大小。 要使儀表的指示值與通過管道的實(shí)際流量要使儀表的指示值與通過管道的實(shí)際流量相符，必須做到以下幾點(diǎn)：相符，必須做到以下幾點(diǎn)： （1 1）差壓變送器的壓差和顯示儀表的流量標(biāo)）差壓變送器的壓差和顯示儀表的流量標(biāo)尺有若干種規(guī)格，選擇時(shí)應(yīng)與節(jié)流裝置孔徑匹尺有若干種規(guī)格，選擇時(shí)應(yīng)與節(jié)流裝置孔徑匹配。配。 （2 2）在測(cè)量蒸汽和氣體流量時(shí)，常遇到工作）在測(cè)量蒸汽和氣體流量時(shí)，常遇到工作條件的

54、密度條件的密度與設(shè)計(jì)時(shí)的密度與設(shè)計(jì)時(shí)的密度c c不相同，這不相同，這時(shí)必須對(duì)示數(shù)進(jìn)行修正。時(shí)必須對(duì)示數(shù)進(jìn)行修正。（3 3）顯示儀表刻度通常是線性的，測(cè)量值）顯示儀表刻度通常是線性的，測(cè)量值（差壓信號(hào)）要經(jīng)過開方運(yùn)算進(jìn)行線性化處（差壓信號(hào)）要經(jīng)過開方運(yùn)算進(jìn)行線性化處理后再送顯示儀表。理后再送顯示儀表。 （4 4）節(jié)流裝置應(yīng)正確安裝。）節(jié)流裝置應(yīng)正確安裝。 （5 5）接至差壓變送器的壓差應(yīng)該與節(jié)流裝）接至差壓變送器的壓差應(yīng)該與節(jié)流裝置前后壓差相一致，這就需要正確安裝差壓置前后壓差相一致，這就需要正確安裝差壓信號(hào)管路。信號(hào)管路。 介質(zhì)為液體時(shí)：介質(zhì)為液體時(shí)： 差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置下面差壓變送器應(yīng)

55、裝在節(jié)流裝置下面，取壓點(diǎn)應(yīng)在工，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的中心線以下引出（下傾藝管道的中心線以下引出（下傾4545左右），導(dǎo)壓管左右），導(dǎo)壓管最好垂直安裝，否則也應(yīng)有一定斜度。當(dāng)差壓變送器最好垂直安裝，否則也應(yīng)有一定斜度。當(dāng)差壓變送器放在節(jié)流裝置之上時(shí)，要裝置貯氣罐。放在節(jié)流裝置之上時(shí)，要裝置貯氣罐。 圖3. 25介質(zhì)為氣體時(shí)：介質(zhì)為氣體時(shí)：差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置的上面差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置的上面, , 防止導(dǎo)壓管內(nèi)積防止導(dǎo)壓管內(nèi)積聚液滴，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的上半部引出。聚液滴，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的上半部引出。圖3. 26介質(zhì)為蒸汽時(shí)：介質(zhì)為蒸汽時(shí)： 應(yīng)使導(dǎo)壓管內(nèi)充滿冷凝液，因此在應(yīng)使導(dǎo)壓管內(nèi)充

56、滿冷凝液，因此在取壓點(diǎn)的出口取壓點(diǎn)的出口處要裝設(shè)凝液罐處要裝設(shè)凝液罐，其它安裝同液體。，其它安裝同液體。圖3. 27介質(zhì)具有腐蝕性時(shí)：介質(zhì)具有腐蝕性時(shí)： 可可在節(jié)流裝置和差壓變送器之間裝設(shè)隔離罐在節(jié)流裝置和差壓變送器之間裝設(shè)隔離罐，內(nèi)，內(nèi)放不與介質(zhì)有互溶的隔離液來傳遞壓力，或采用噴吹放不與介質(zhì)有互溶的隔離液來傳遞壓力，或采用噴吹法等。法等。圖3. 28（2 2）靶式流量計(jì)）靶式流量計(jì) 在流體通過的管道中，垂直于流動(dòng)方向插上一塊在流體通過的管道中，垂直于流動(dòng)方向插上一塊圓盤形的靶。流體通過時(shí)對(duì)靶片產(chǎn)生推力，經(jīng)杠桿系圓盤形的靶。流體通過時(shí)對(duì)靶片產(chǎn)生推力，經(jīng)杠桿系統(tǒng)產(chǎn)生力矩。力矩與流量的平方近似成正

57、比。統(tǒng)產(chǎn)生力矩。力矩與流量的平方近似成正比。靶式流靶式流量計(jì)適用于測(cè)量粘稠性及含少量懸浮固體的液體。量計(jì)適用于測(cè)量粘稠性及含少量懸浮固體的液體。 圖3. 29（3 3）旋渦流量計(jì)）旋渦流量計(jì) 旋渦流量計(jì)又稱渦街流量計(jì)，其測(cè)量方法基于流旋渦流量計(jì)又稱渦街流量計(jì)，其測(cè)量方法基于流體力學(xué)中的卡門渦街原理。把一個(gè)旋渦發(fā)生體（如圓體力學(xué)中的卡門渦街原理。把一個(gè)旋渦發(fā)生體（如圓柱體、三角柱體等柱體、三角柱體等非流線型對(duì)稱物體非流線型對(duì)稱物體）垂直插在管道）垂直插在管道中，當(dāng)流體繞過旋渦發(fā)生體時(shí)會(huì)在其左右兩側(cè)后方交中，當(dāng)流體繞過旋渦發(fā)生體時(shí)會(huì)在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋渦，形成渦列，且左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向替

58、產(chǎn)生旋渦，形成渦列，且左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反。這種渦列就稱為卡門渦街。相反。這種渦列就稱為卡門渦街。 在一定的雷諾數(shù)在一定的雷諾數(shù)Re范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，體積流量體積流量qv與旋渦的頻率與旋渦的頻率f成成線性關(guān)系。只要測(cè)出旋渦的線性關(guān)系。只要測(cè)出旋渦的頻率頻率f就能求得流過流量計(jì)管就能求得流過流量計(jì)管道流體的體積流量道流體的體積流量qv 。 旋渦流量計(jì)的輸出信號(hào)是與流量成正比的脈沖旋渦流量計(jì)的輸出信號(hào)是與流量成正比的脈沖頻率信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，可以遠(yuǎn)距離傳輸，而頻率信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，可以遠(yuǎn)距離傳輸，而且輸出信號(hào)與流體的溫度、壓力、密度、成分、且輸出信號(hào)與流體的溫度、壓力、密度、成分、粘度等參

59、數(shù)無關(guān)。該流量計(jì)量程比寬，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，粘度等參數(shù)無關(guān)。該流量計(jì)量程比寬，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無運(yùn)動(dòng)件，具有測(cè)量精度高、應(yīng)用范圍廣、使用無運(yùn)動(dòng)件，具有測(cè)量精度高、應(yīng)用范圍廣、使用壽命長等特點(diǎn)。壽命長等特點(diǎn)。 另外，轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、另外，轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)3.3.3 3.3.3 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)該流量計(jì)系直讀累積式流體流量計(jì)，是由裝該流量計(jì)系直讀累積式流體流量計(jì)，是由裝有一對(duì)橢圓齒輪轉(zhuǎn)子的計(jì)量室、密封聯(lián)軸器有一對(duì)橢圓齒輪轉(zhuǎn)子的計(jì)量室、密封聯(lián)軸器（小口徑流量計(jì)采用靈敏度高的磁性聯(lián)軸器）（小口徑流量計(jì)采用靈敏度高的磁性聯(lián)軸器）和計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)組成。和

60、計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)組成。測(cè)得旋轉(zhuǎn)頻率就可求得體積流量。測(cè)得旋轉(zhuǎn)頻率就可求得體積流量。圖圖3. 30橢圓齒輪流量測(cè)量示意圖橢圓齒輪流量測(cè)量示意圖3.3.4 3.3.4 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì) (1)(1)直接式質(zhì)量流量傳感器直接式質(zhì)量流量傳感器科里奧利質(zhì)量流量科里奧利質(zhì)量流量傳感器傳感器 科里奧利質(zhì)量流量傳感器是利用流體在直線科里奧利質(zhì)量流量傳感器是利用流體在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，運(yùn)動(dòng)的同時(shí)， 處于一個(gè)旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量處于一個(gè)旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力而制成的一種直接式質(zhì)流量成正比的科里奧利力而制成的一種直接式質(zhì)量流量傳感器。量流量傳感器。 圖圖3-31 3-31 科里奧利力分析圖科里奧利力分