核電站儀表與控制：第4章-核電廠過程參數(shù)監(jiān)測儀表課件

1、第4章 核電廠過程參數(shù)檢測儀表4.1 核電廠過程參數(shù)測量的基本要求核電廠過程參數(shù)測量的基本要求4.2 溫度測量儀表溫度測量儀表4.3 壓力測量儀表壓力測量儀表4.4 流量測量儀表流量測量儀表4.5 液位測量儀表液位測量儀表4.6設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測儀表設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測儀表4.7 火災(zāi)探測儀表火災(zāi)探測儀表4.8 硼酸濃度測量儀表硼酸濃度測量儀表4.1 核電廠過程參數(shù)測量的基本要求核電廠過程參數(shù)測量的基本要求4.1.1 參數(shù)測量的基本概念 測量就是用實(shí)驗(yàn)的方法，把被測量與所選定的測量單位進(jìn)行比較，求其比值以獲得被測量數(shù)值的過程。 測量包括三個要素三個要素： 測量單位 測量工具（儀器儀表與設(shè)備） 測量方

2、法（實(shí)驗(yàn)方法）（1）測量儀表的基本組成 敏感元件（傳感器） 變換元件（變換器） 傳送單元 數(shù)據(jù)處理、顯示記錄單元 4.1 核電廠過程參數(shù)測量的基本要求核電廠過程參數(shù)測量的基本要求4.1.1 參數(shù)測量的基本概念參數(shù)測量的基本概念敏感元件敏感元件：直接與被測介質(zhì)發(fā)生關(guān)系，在被測介質(zhì)作用下，敏感元件將產(chǎn)生一個與被測物理量有關(guān)的輸出信號。敏感元件的基本要求：敏感元件的基本要求：1) 不影響不影響工藝系統(tǒng)的運(yùn)行工況和被測介質(zhì)的狀態(tài);2) 只對被測物理量敏感只對被測物理量敏感,而對其他非被測的物理及干擾信號不敏感;3)敏感元件的輸出與被測物理量的數(shù)值具有單值函數(shù)關(guān)系單值函數(shù)關(guān)系;4)敏感元件的測量范圍測量

3、范圍應(yīng)能覆蓋被測物理量的變化范圍;5)在測量范圍內(nèi),敏感元件應(yīng)有較高的靈敏度較高的靈敏度;6)敏感元件應(yīng)能承受現(xiàn)場環(huán)境條件的影響承受現(xiàn)場環(huán)境條件的影響,而不喪失其測量功能;7)敏感元件如果直接安裝在工藝系統(tǒng)的設(shè)備上,安裝的方式不不得破壞工藝系統(tǒng)的完整性得破壞工藝系統(tǒng)的完整性。4.1.1 參數(shù)測量的基本概念參數(shù)測量的基本概念變換元件：變換元件：把敏感元件輸出的信號變換成能夠進(jìn)行顯示或能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送的信號。變換元件的功能應(yīng)包括變換元件的功能應(yīng)包括：1)對不同物理性質(zhì)的信號進(jìn)行變換不同物理性質(zhì)的信號進(jìn)行變換,例如,大多數(shù)把非電量信號變換成電量信號;2)對信號的數(shù)值進(jìn)行變換對信號的數(shù)值進(jìn)行變換,即按

4、一定規(guī)律對敏感元件所輸出的信號在數(shù)值上進(jìn)行變換，而不改變信號的物理屬性;3)既實(shí)現(xiàn)不同物理性質(zhì)信號的變換,又同時進(jìn)行數(shù)值變換。 傳送單元：傳送單元：把現(xiàn)場的變換元件輸出的信號遠(yuǎn)距遠(yuǎn)距離傳送離傳送到使用被測信號的地方。要根據(jù)被傳送信號的來確定所用的傳送元件。4.1.1 參數(shù)測量的基本概念參數(shù)測量的基本概念（2）測量誤差 隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差 隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差是指在相同條件下對同一被測量進(jìn)行多次測量時,由于隨機(jī)不確定因素的影響而使測量結(jié)果出現(xiàn)沒有規(guī)律且無法估計(jì)沒有規(guī)律且無法估計(jì)的誤差； 系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是指在相同條件下對同一被測量進(jìn)行多次測量時出現(xiàn)的恒定的或按一定規(guī)恒定的或按一定規(guī)律變化的誤差律變化

5、的誤差。4.1.1 參數(shù)測量的基本概念參數(shù)測量的基本概念（2）測量誤差 絕對誤差和相對誤差 絕對誤差絕對誤差：測量結(jié)果減被測量真實(shí)值所得的最大偏差稱為測量的絕對誤差，簡稱誤差。 相對誤差：相對誤差：絕對誤差除以被測量的真值的百分?jǐn)?shù)。max|0 xx%1000 x4.1.1 參數(shù)測量的基本概念參數(shù)測量的基本概念 有明確的單位，其數(shù)值大小與單位相關(guān)； 不能確切地反映出測量的精密度和準(zhǔn)確度。 相對誤差是個比值，沒有單位常用表示； 能更確切地反映出測量的精確程度反映出測量的精確程度。4.1.1 參數(shù)測量的基本概念參數(shù)測量的基本概念（3）儀表的精度及測量的不確定性儀表的精度精度：用儀表在滿量程測量時的相

6、對誤差來表示。儀表的精度等級精度等級：相對誤差去掉百分號。測量的不確定性不確定性：用儀表的精度等級和所要求的測量量程來估算。 絕對不確定性和相對不確定性4.1.1 參數(shù)測量的基本概念參數(shù)測量的基本概念（3）儀表的精度及測量的不確定性 絕對不確定性 V=(a/100)*A相對不確定性 n= (V/V)*100%4.1.1 參數(shù)測量的基本概念參數(shù)測量的基本概念（4）測量儀表的基本性能要求 1）量程（=|測量上限-測量下限|） 2）靈敏度 儀表輸出信號的變化量與輸入信號的變化量之比。 3）分辨率不能引起儀表輸出發(fā)生變化的最大輸入信號與量程范圍的百分比。 4）線性度儀表輸出-輸入特性曲線偏離對比直線的

7、最大偏差與量程的百分比。 5）精度 6）動態(tài)特性（上升時間、響應(yīng)時間、過沖量）4.1.1 參數(shù)測量的基本概念參數(shù)測量的基本概念（1）核電廠過程參數(shù)儀表的功能 信息功能信息功能：監(jiān)測核電廠的有關(guān)參數(shù)，實(shí)時的提供給操縱員，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲。 控制功能控制功能：包括現(xiàn)場控制、遠(yuǎn)距離控制、自動控制反應(yīng)堆控制包括硼的濃度、控制棒的驅(qū)動，過程控制包括熱傳輸?shù)目刂?、汽機(jī)的控制等。保護(hù)功能保護(hù)功能：出現(xiàn)事故時，保護(hù)設(shè)備和人員安全，控制輻射對環(huán)境的影響。4.1.2 核電廠過程參數(shù)儀表的功能和特點(diǎn)核電廠過程參數(shù)儀表的功能和特點(diǎn)（2）核電廠過程參數(shù)儀表的特點(diǎn) 儀表的安全分級 儀表的量程 儀表的精度 儀表的響應(yīng)時

8、間 儀表的可靠性 1E級儀表的耐環(huán)境能力（K1K2K3）4.1.2 核電廠過程參數(shù)儀表的功能和特點(diǎn)核電廠過程參數(shù)儀表的功能和特點(diǎn)（1）溫標(biāo)：溫度的測量單位攝氏溫標(biāo)：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，以水的冰點(diǎn)為0度，水的沸點(diǎn)為100度，兩固定點(diǎn)之間等分100份，每份為攝氏1度，記為1C。（1740年瑞典人攝爾塞斯Celsius）華氏溫標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的冰點(diǎn)為32度，水的沸點(diǎn)為212度，兩固定點(diǎn)中間等分180份，每份為華氏1度，記為1F。（1714年德國人華倫凱特Fahrenheit）熱力學(xué)溫標(biāo)：以水的三相點(diǎn)作為273.16，再取1273.16定義為1K。4.2 溫度測量儀表4.2.1 溫標(biāo)和溫度測量方法溫標(biāo)

9、和溫度測量方法（2）溫度的測量方法 測量物體的溫度是基于物體的某些物理特性隨溫度變化的性質(zhì)來測量。制作溫度計(jì)的原則要求 物質(zhì)性質(zhì)只與溫度有關(guān)，單值，線性，穩(wěn)定易復(fù)現(xiàn)。 較高的溫度靈敏度 較寬的測量范圍。4.2.1 溫標(biāo)和溫度測量方法溫標(biāo)和溫度測量方法體積膨脹式壓力表式熱電偶熱電阻接觸式非接觸式輻射式光電式結(jié)構(gòu)簡單，可靠性好，價格低。有測溫誤差，測溫上限受材料所承受的溫度限制。響應(yīng)快，對被測對象的干擾小，可測高溫、運(yùn)動的溫度，精度一般不高。4.2 溫度測量儀表4.2.2 溫度測量儀表溫度測量儀表4.2.2 溫度測量儀表溫度測量儀表4.2.2.1 熱電偶熱電偶 熱電偶是利用物理學(xué)中的熱電現(xiàn)象（塞貝

10、克效應(yīng)1821年）制成的測溫傳感器。當(dāng)兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A和B構(gòu)成閉合回路時，如果兩個接觸端溫度不同時，回路中將產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象熱電現(xiàn)象。相應(yīng)產(chǎn)生的電勢稱為熱電勢熱電勢，AB構(gòu)成的閉合回路稱為熱電偶熱電偶.廣泛用于測量1001300溫度 其中T為測量端（熱端、工作端），T0稱為參比端（冷端、自由端）。ABTT04.2.2.1 熱電偶熱電偶 （1）工作原理熱電勢由接觸電勢和溫差電勢組成。1）接觸電勢）接觸電勢設(shè)材料中的自由電子密度NA NB。當(dāng)A和B構(gòu)成熱電偶時，在接點(diǎn)處A、B材料間電子擴(kuò)散運(yùn)動的示意圖如所示。 4.2.2.1 熱電偶熱電偶 接觸電勢的數(shù)值可用下式表示：

11、 式中： k波爾茲曼常數(shù)1.3810-23 JKT接點(diǎn)溫度e單位電荷數(shù)，4.80210-10絕對靜電單位NA、NB導(dǎo)體A、B在溫度T時的自由電子密度 BANNlnekTe)(2）溫差電勢（）溫差電勢（湯姆遜） 溫差電勢是指同種材料導(dǎo)體由于兩端溫度不同產(chǎn)生的熱電勢。假設(shè)TT0，溫度高的一側(cè)自由電子能量大，因此電子擴(kuò)散時從高溫端移向低溫端的數(shù)量多，返回的數(shù)量少。導(dǎo)體回路產(chǎn)生溫差電勢。4.2.2.1 熱電偶熱電偶 溫差電勢的數(shù)值： 式中： 湯姆遜系數(shù)，表示溫差為1時所產(chǎn)生 的電動勢，它與材料的性質(zhì)有關(guān)。 只與導(dǎo)體性質(zhì)及溫度有關(guān)，與導(dǎo)體長 度、截面積及溫度分布無關(guān)。)T(eTe dt )T(e0AAT

12、 T 0）（，0e(T)4.2.2.1 熱電偶熱電偶 3）熱電偶回路的總電勢：）熱電偶回路的總電勢：熱電偶回路總電勢就是溫差電勢與接觸電勢的綜合效應(yīng)。設(shè)TT0，NANB則： T T BABA00B0A0BA,BA,0B0BA,0ABA,BA,)dt-(NN)lnT-(Tek )T(T,e- )T(T,e-)(Te-(T)e )T(T,e)(Te- )T(T,e-(T)eTT,E00）（則回路總電勢：T T BABA00B0A0BA,BA,0B0BA,0ABA,BA,)dt-(NN)lnT-(Tek )T(T,e-)T(T,e-)(Te-(T)e )T(T,e)(Te-)T(T,e-(T)eTT

13、,E00）（ 00TfTf TfTf )(Te-)(Te)(Te-(T)e-(T)e(T)e )(Te-(T)e)(Te-)(Te(T)e-(T)e)T(T,EBAABABAB0A0B0BA,ABBA,0BB0BA,0AABA,0AB4.2.2.1 熱電偶熱電偶 （2）熱電偶的基本定律及其應(yīng)用 均質(zhì)導(dǎo)體定律 中間導(dǎo)體定律 中間溫度定律4.2.2.1 熱電偶熱電偶 1） 均質(zhì)導(dǎo)體定律 均質(zhì)導(dǎo)體：沿導(dǎo)體長度方向各部分化學(xué)成分均相同的 導(dǎo)體。定律：由一種均質(zhì)導(dǎo)體所組成的閉合回路，不論導(dǎo)體 的截面積如何及導(dǎo)體各處溫度分布如何，都不 能產(chǎn)生熱電勢。作用：熱電偶必須采用兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體構(gòu)成（制 造）；若

14、一種導(dǎo)體組成的閉合回路產(chǎn)生熱電 勢，材料非均質(zhì)（冶煉）； 若材料局部不均勻?qū)a(chǎn)生附加熱電勢（及時檢修，防腐）；推論1：在熱電偶回路中接入中間均質(zhì)導(dǎo)體，只要接入導(dǎo)體兩端溫度相等兩端溫度相等，則對回路總電勢沒有影響。2）中間導(dǎo)體定律）中間導(dǎo)體定律定律：由不同材料組成的閉合回路中，當(dāng)各種材料接觸點(diǎn)的溫度都相同接觸點(diǎn)的溫度都相同時，則回路中熱電勢的總和等于零。證明：如圖所示，在電極為AB的熱電偶回路中接入第三種均質(zhì)導(dǎo)體C，保持C兩端的溫度相等，則回路總電動勢不變，即： CBAT0T )(Tf)(Tf(T)f)T ,T(T,E0CA0BCAB00ABC 0)(Tf)(Tf)(Tf)T ,T ,(TE0C

15、A0BC0AB000ABC )(Tf)(Tf)(Tf)(Tf0BA0AB0CA0BC )T(T,E)(Tf(T)f)T ,T(T,E0AB0BAAB00ABC作用：用儀表測量熱電勢成為可能；且提出了測量接線及環(huán)境要求；推論2：如果A、B對C 材料的熱電勢已知，則A、B構(gòu)成熱電偶的熱電勢為它們對C熱電勢的代數(shù)和。作用：只要通過實(shí)驗(yàn)獲得某些電極與標(biāo)準(zhǔn)鉑電極的熱電勢，則其中任何兩個電極配成的熱電偶熱電勢即可通過計(jì)算獲得。標(biāo)準(zhǔn)電極定律 )T(T,E)T(T,E)T(T,E0AB0CB0ACACA+CBBTTTT0T0T02）中間導(dǎo)體定律3）中間溫度定律：熱電偶回路中如果熱電極A和B分別與導(dǎo)體A、B相接

16、，接點(diǎn)溫度分別為T、Tn、T0，則回路總電勢等于熱電偶熱電勢和連接導(dǎo)體熱電勢的代數(shù)和。 作用：若A，B材料熱電特性在Tn，T0（低溫區(qū)）與A、B的熱電特性相同，則可用AB材料代替AB延長熱電偶。ABBATTnT0)T,(TE)T(T,E)T,T,T(T,E0nBAnABn0nAABB兩種均質(zhì)材料AB構(gòu)成熱電偶，兩端溫度分別為T，T0，如果有一個中間溫度Tn，則熱電勢不受影響。)T(T,E )T ,(TE)T(T,E)T ,T ,T(T,E0AB0nABnABn0nABBAABTT0圖2.20 中間溫度ABTn,0)(TE-(T,0)E)T(T,E0ABAB0AB寫成特殊形式：作用：已知熱電偶在

17、某一冷端下的分度分度（溫度與熱電勢的對應(yīng)數(shù)據(jù)），只要 引入適當(dāng)?shù)男拚涂稍诹硗獾睦涠讼率褂谩＠齂型熱電偶用于測溫，已知參比端溫度25，測得熱電勢20.54mV，問實(shí)際測量溫度是多少？解：由已知，E（T，25）20.54mV, 因 E（T，0）E（T，25）+E（25，0） 20.54+1.021.54mV查表，得T521（3）熱電偶的參比端溫度的補(bǔ)償）熱電偶的參比端溫度的補(bǔ)償 )(Tf(T)f)T(T,E0BAAB0AB影響：影響：由 知T0 恒定，EAB與T單值，故需修正。辦法：辦法：首先將冷端延長到一個溫度穩(wěn)定的地方使用補(bǔ)償導(dǎo)線； 然后再考慮將冷端處理為0（與分度表對應(yīng)），冷端處理和補(bǔ)償

18、方法：方法：補(bǔ)償導(dǎo)線法 參比端恒溫法 （冰點(diǎn)槽法冰點(diǎn)槽法）計(jì)算修正法 冷端補(bǔ)償器法 軟件修正法 補(bǔ)償導(dǎo)線法補(bǔ)償導(dǎo)線法補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線：在在 100（或（或200）以下的常溫范圍內(nèi)，）以下的常溫范圍內(nèi)，具有與所匹配的熱電偶的熱電勢標(biāo)稱值相同特性的廉具有與所匹配的熱電偶的熱電勢標(biāo)稱值相同特性的廉價材料導(dǎo)線。用它連接熱電偶可起到延長熱電偶冷端價材料導(dǎo)線。用它連接熱電偶可起到延長熱電偶冷端的作用。的作用。 延長型補(bǔ)償導(dǎo)線：延長型補(bǔ)償導(dǎo)線：合金絲的化學(xué)成分及熱電勢標(biāo)稱值與配用的熱電偶相同。合金絲的化學(xué)成分及熱電勢標(biāo)稱值與配用的熱電偶相同。 補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線：補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線：合金絲的化學(xué)成分與配用的熱電偶不

19、同，但熱電勢值在合金絲的化學(xué)成分與配用的熱電偶不同，但熱電勢值在100以下以下與配用的熱電偶的熱電勢標(biāo)稱值相同。與配用的熱電偶的熱電勢標(biāo)稱值相同。 對補(bǔ)償導(dǎo)線的要求對補(bǔ)償導(dǎo)線的要求： 價格低價格低 與熱電偶配套與熱電偶配套 正負(fù)極性不能接錯正負(fù)極性不能接錯 與熱電偶的接點(diǎn)溫度相同與熱電偶的接點(diǎn)溫度相同參比端恒溫法參比端恒溫法冰點(diǎn)槽法重點(diǎn)在結(jié)構(gòu)和連線。恒溫箱法：把冰點(diǎn)槽換成恒溫箱。恒溫?cái)?shù)值T0 已知。適用于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用，或校驗(yàn)精度時使用。冷端補(bǔ)償器法冷端補(bǔ)償器法思路：被測溫度一定時，若冷端溫度升高，則熱電勢下降，反之亦然。若想辦法在熱電偶回路中串聯(lián)上一個輸出電壓也跟隨冷端溫度變化，但與熱電勢變化方

20、向大小相等方向相反方向大小相等方向相反，那么總輸出電勢將再不受冷端溫度變化影響。 dcI1實(shí)現(xiàn)原理實(shí)現(xiàn)原理：直流不平衡電橋，其中固定三個橋臂電阻，另一個橋臂電阻隨溫度變化即可。圖中R1、R2、R3為1歐姆，用錳銅電阻（溫度系數(shù)0.00610-3），Rcu為銅電阻（溫度系數(shù)4.254.2810-3），設(shè)計(jì)平衡點(diǎn)1歐姆。補(bǔ)償電勢abU設(shè)計(jì)平衡點(diǎn)處 0； ab0U)TE(T, UEURcuI1UdaUba T0 上述過程中認(rèn)為Ucd不變。當(dāng)冷端溫度偏離設(shè)計(jì)平衡點(diǎn)時，熱電勢變化方向與Uab變化方向相反從而保證U基本不變（示值不變）。 不同分度號的熱電偶配用不同的冷端補(bǔ)償器（調(diào)整電源回路電阻）； 冷端補(bǔ)

21、償器中的銅電阻必須與冷端同溫； 補(bǔ)償范圍有限（一定精度內(nèi)，一般050）； 極性不能接反； 作用上強(qiáng)制冷端處于平衡點(diǎn)溫度，若平衡點(diǎn)為0可直接用分度表。軟件修正法軟件修正法計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中使用的方法。即采集實(shí)時的冷端溫度，利用軟件編程實(shí)現(xiàn)在線計(jì)算并自動查表修正。冷端溫度測量通常采用半導(dǎo)體測溫元件或數(shù)字溫度計(jì)。 要求：要求：0T)TE(T,0E(T,0)計(jì)算修正法：計(jì)算修正法：通常冷端溫度已知，并測出時，利用公式得出,0)E(T)TE(T,E(T,0)00中間溫度定律p 熱電偶的分類熱電偶的分類標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：工藝成熟，能批量生產(chǎn)、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，具有統(tǒng)一分度表并已列入國際、國家標(biāo)準(zhǔn)性

22、文件的熱電偶。 分度號S，鉑銠10鉑，01300分度號R，鉑銠13鉑， 01300分度號B，鉑銠30-鉑銠601300 分度號K，鎳鉻-鎳硅， -2001200 分度號N，鎳鉻硅鎳硅， -2001200 分度號E，鎳鉻康銅， -200760 分度號T，銅康銅， -200350 分度號J，鐵康銅， -40600非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：對這一類熱電偶的研究還不夠成熟，雖然已有產(chǎn)品，也能夠使用，但還沒有統(tǒng)一的分度表。非標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶發(fā)展很快，主要目的是進(jìn)一步擴(kuò)展高溫和低溫的測量范圍。貴金屬熱電偶 ， 貴一廉金屬混合式熱電偶， 難熔金屬熱電偶 ，非金屬熱電偶 貴廉（4）常用熱電偶的類型）常用熱電

23、偶的類型p 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶的結(jié)構(gòu)形式保護(hù)套管 普通裝配式熱電偶結(jié)構(gòu)兩電極間電氣絕緣絕緣子電極不受環(huán)境有害物質(zhì)污染一定的剛度和強(qiáng)度測量端與被測對象有良好的接觸緊貼套管端部、插入深度等。要求要求鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)4.2.2.2 熱電阻熱電阻（1）測溫原理）測溫原理 利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的阻值隨溫度變化這一現(xiàn)象測量溫度。（RT特性） 廣泛用于測量-200500溫度 4.2.2 溫度測量儀表溫度測量儀表標(biāo)準(zhǔn)熱電阻標(biāo)準(zhǔn)熱電阻鉑熱電阻（Pt10 ，Pt100 ）銅熱電阻（Cu50 ， Cu100 ）4.2.2.2 熱電阻熱電阻（2）熱電阻類型）熱電阻類型鉑熱電阻特點(diǎn)：特點(diǎn)：測溫范圍：-200850，精度高

24、、穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性好，價格高、體積略大。在還原性氣氛中易被污染使鉑絲變脆，所以要加保護(hù)套管隔離有害氣體。種類：Pt10：0時10歐姆，用較粗鉑絲繞制，主要用于650以上溫區(qū)；Pt100：0時100歐姆，用較細(xì)鉑絲繞制，用于650以下溫區(qū)；厚膜鉑電阻：鉑漿料印刷在玻璃或陶瓷底板上，再經(jīng)光刻而成，-70500；核電站用鉑電阻測反應(yīng)堆冷卻劑環(huán)路的熱段、冷段溫度。（2）熱電阻類型）熱電阻類型銅熱電阻：特點(diǎn)：特點(diǎn)：測溫范圍：-50150，溫度特性接近線性，價格低、體積大；溫度稍高易氧化。種類：種類：Cu50和Cu100，0時分別50歐姆和100歐姆：標(biāo)準(zhǔn)熱電阻結(jié)構(gòu)：標(biāo)準(zhǔn)熱電阻結(jié)構(gòu)：（2）熱電阻類型）熱電阻

25、類型熱電阻的引線 電阻體與接線盒中接線端子之間的連接線稱為引線。嚴(yán)格要求： 鉑電阻的引線一般用銀線，高溫下用鎳線。引線要求比電阻絲粗，是為了減小引線的電阻。引線要套上絕緣套管。 國產(chǎn)熱阻的引線又二線制、三線制、四線制。 兩線制：存在引出線電阻變化時產(chǎn)生的附加誤差。 三線制：為了減小引線電阻變化引起的附加誤差。 四線制：不僅減小引線電阻的影響，而且減小各部分連接時的接觸電阻及其阻值變化的影響。實(shí)驗(yàn)室精密測量使用。三線制接法：熱電阻與電橋配合使用時，可有效減小連線誤差。平衡電橋原理測電阻：cddabRJ電橋平衡時：r)(RRr)(RRt231r-rRRRRRRrR-r)(RRR212312231t

26、設(shè)計(jì)時滿足：21RR 上式變成：3tRR 即，溫度變化時調(diào)整R3即可使電橋平衡，用可變電阻R3即可刻度Rt同時不受連線電阻影響。 三線制作用明顯！ 所謂壓力就是垂直而均勻地作用在所謂壓力就是垂直而均勻地作用在單位面積單位面積上的力，即物理學(xué)中常稱的上的力，即物理學(xué)中常稱的壓強(qiáng)壓強(qiáng)。 工程上，習(xí)慣把壓強(qiáng)稱為壓力。而差壓是指工程上，習(xí)慣把壓強(qiáng)稱為壓力。而差壓是指兩個測量壓力之間的差值，也就是壓力差。兩個測量壓力之間的差值，也就是壓力差。 幾種不同表示方法幾種不同表示方法 絕對壓力：絕對壓力：被測介質(zhì)作用于物體表面上的全部壓力稱被測介質(zhì)作用于物體表面上的全部壓力稱為絕對壓力，真空為零點(diǎn)。為絕對壓力，

27、真空為零點(diǎn)。大氣壓力：大氣壓力：由地球表面空氣質(zhì)量所形成的壓力，稱為由地球表面空氣質(zhì)量所形成的壓力，稱為大氣壓力。它隨地理緯度、海拔高度及氣象條件而變大氣壓力。它隨地理緯度、海拔高度及氣象條件而變化；化；4.3 壓力壓力測量儀表 表壓力：表壓力：絕對壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮褐罘Q為表壓力，工絕對壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮褐罘Q為表壓力，工程上需要測量的往往是物體超出大氣壓以外的壓力大程上需要測量的往往是物體超出大氣壓以外的壓力大小，因此壓力計(jì)的指示值都是表壓力（即通入儀表的小，因此壓力計(jì)的指示值都是表壓力（即通入儀表的壓力是絕對壓力，顯示的是表壓力）；壓力是絕對壓力，顯示的是表壓力）； 真空度真空度( (負(fù)壓負(fù)

28、壓) )：當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時，表壓力：當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時，表壓力為負(fù)值為負(fù)值( (負(fù)壓力負(fù)壓力) )，其絕對值稱為真空度；，其絕對值稱為真空度； 差壓差壓：任意兩個壓力之差稱為差壓。：任意兩個壓力之差稱為差壓。各種壓力之間的關(guān)系各種壓力之間的關(guān)系絕對壓力絕對壓力=表壓力表壓力+大氣壓力大氣壓力各種壓力之間的關(guān)系此外，工程上按壓力隨時間的此外，工程上按壓力隨時間的變化關(guān)系有變化關(guān)系有靜態(tài)壓力靜態(tài)壓力和和動態(tài)壓動態(tài)壓力力之分之分4.3 壓力壓力測量儀表4.3 壓力壓力測量儀表4.3.1壓力儀表種類壓力儀表種類按壓力表測量壓力范圍測量壓力范圍分類：測量絕對壓力的壓力表、測量表壓力的壓力表

29、、測量真空度的真空壓力表、測量兩個壓力差的差壓表。按壓力表的壓力測量原理壓力測量原理分類：彈性元件壓力表、液柱式壓力表、活塞式壓力表、電氣壓力表。當(dāng)被測壓力作用于彈性元件時，彈性元件便產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變當(dāng)被測壓力作用于彈性元件時，彈性元件便產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形形( (即機(jī)械位移即機(jī)械位移) )。根據(jù)變形量的大小，可以測得被測壓力的數(shù)。根據(jù)變形量的大小，可以測得被測壓力的數(shù)值值 彈性元件彈性元件(壓力壓力變形位移變形位移 ) 彈簧管彈簧管 （又稱波登管）（又稱波登管）薄膜式薄膜式 （膜盒）（膜盒）波紋管（筒）波紋管（筒） 壓壓力力減減小小各類彈性元件與位移變換器配合，可制成各種指示式和遠(yuǎn)傳式各類彈性

30、元件與位移變換器配合，可制成各種指示式和遠(yuǎn)傳式壓力表。壓力表。 注意彈簧管的截面形狀！注意彈簧管的截面形狀！4.3 壓力壓力測量儀表4.3.2 應(yīng)變式壓力表應(yīng)變式壓力表彈性元件位移的遠(yuǎn)傳彈性元件位移的遠(yuǎn)傳 彈性壓力表可以在現(xiàn)場指示，但是許多情況下要求將信號遠(yuǎn)彈性壓力表可以在現(xiàn)場指示，但是許多情況下要求將信號遠(yuǎn)傳至控制室。傳至控制室。 有兩種方法，一種用長管道傳遞壓力信號有兩種方法，一種用長管道傳遞壓力信號 ；另一種是彈；另一種是彈性元件就地把位移轉(zhuǎn)換成電量，用電氣表表示性元件就地把位移轉(zhuǎn)換成電量，用電氣表表示 。常見的轉(zhuǎn)換方式有電位計(jì)式、霍爾元件式、電感式、差動常見的轉(zhuǎn)換方式有電位計(jì)式、霍爾元

31、件式、電感式、差動變壓器式等。變壓器式等。 4.3 壓力壓力測量儀表4.3.2 應(yīng)變式壓力表應(yīng)變式壓力表 電感式壓力變送器是利用把的轉(zhuǎn)換成的或 的，再由轉(zhuǎn)換為或信號。它可把各種位移、壓力、流量等參數(shù)轉(zhuǎn)換成輸出。 即：要解決的問題： 1、如何設(shè)計(jì)傳感器（如何使得 ） 2、它們之間的關(guān)系是否線性MLd或者變化變化導(dǎo)致 Lx4.3.3 壓力變送器壓力變送器1 1）氣隙式）氣隙式 其電感量其電感量L L公式如下公式如下: :空氣隙的磁阻鐵芯、銜鐵的總磁阻；磁路中的總磁阻線圈匝數(shù)；。:,22RRRWRRRRWLFMFMM222111SdSdRFd1 : 鐵芯中的磁路長度鐵芯中的磁路長度d2 : 銜鐵中的

32、磁路長度銜鐵中的磁路長度1 : 鐵芯的磁導(dǎo)率鐵芯的磁導(dǎo)率2 : 銜鐵的磁導(dǎo)率銜鐵的磁導(dǎo)率S1 : 鐵芯的截面積鐵芯的截面積 S2 : 銜鐵的截面積銜鐵的截面積RRSSRF由于：氣隙面積?？諝獯艑?dǎo)率；氣隙寬度；00:,220 2WSL 改變 、 兩個參量中的任意一個量，均可使電感量 改變。 電感的基本理想公式：L1L20UACU0R0R顯然，若不考慮包括2次項(xiàng)以上的高次項(xiàng)，則L和成比例關(guān)系，因此高次項(xiàng)的存在是造成非線性的原因。螺線管式工作原理：當(dāng)鐵芯在線圈中運(yùn)動時，將改變磁阻，使線圈自感發(fā)生變化。結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，但靈敏度低，適用于較大位移(數(shù)毫米)測量。對于單個電感位移傳感器其存在非線性誤差

33、起始電流導(dǎo)致銜鐵產(chǎn)生附加誤差（電感電流不能突變）不適合用于精確測量螺管式電感壓力變送器電感測量電路電感測量電路 交流電橋有不同的組合，常用的有電容、電感電橋，其相鄰兩臂接入電阻，而另外兩臂接入相同性質(zhì)的阻抗，例如都是。 如右圖，設(shè)Z1為待測的電容和電感，Z3=Z4,要使電橋平衡，UO=0,需要Z1/Z3=Z2/Z4，Z2為（電容）。交流電橋特點(diǎn)：交流電橋輸出為（），外界工頻干擾不易被引入電路；但要求供橋好。交流放大電路簡單，且的影響。4.3.3.2 電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器絕緣介質(zhì)分開的的平板電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為 dAC電容量C隨參數(shù)A、 d或的變化而變化電容式傳感器

34、可分為變極距、 變面積和變介電常數(shù)型變極距變極距( (）型）型: (a): (a)、(e) (e) 變面積型變面積型(S)(S)型型: (b): (b)、(c)(c)、(d)(d)、(f)(f)、(g) (g) （h h） 變介電常數(shù)變介電常數(shù)( ( ) )型型: : （i i）(l) (l) u 變極距變極距型電容傳感器型電容傳感器Ard變極距型電容式傳感器 其初始電容量C0為 0000dAdACr 若電容器極板間距離由初始值d0縮小了d變?yōu)閐1，電容量增大了C為C，則有 20000111100dddddAdddAddAdAC00000,11ddCCddCCdd時，當(dāng)度較高相應(yīng)會大一些，即靈

35、敏小一些，則所以初始極距Cd0K=C/d =C0/d0CC1C2Od1d2CC1C2Od1d2d圖6-3 電容量與極板間距離的關(guān)系電容傳感器的靈敏度簡化為 01Kd 靈敏度K與極距d0成反比； 負(fù)號表示當(dāng)d減小時，電容增大； 極距愈小，靈敏度愈高；但d0過小，容易引起電容器擊穿或短路。據(jù)公式表明： 電容增量C與極距d0呈非線性關(guān)系，在小測量范圍內(nèi)才有近似線性關(guān)系，既dd。 實(shí)際多取一階 近似公式0000*ddCdddCC00000011ddddCCddddCC實(shí)際近似實(shí)際非線性誤差當(dāng)一個電容量增加時，另一個電容量則減小。差動式電容傳感器的靈敏度較單個電容傳感器提高一倍，而非線性誤差大大減小。

36、保證線性度，應(yīng)限制； 增大起始間隙，又影響靈敏度。 為了提高靈敏度和改善非線性可以采用差動式結(jié)構(gòu)，還可減小因受溫度影響引起的不穩(wěn)定性。 001dddS非線性誤差靈敏度000202002020020220220000021020121112112112)()(11ddCCddddddCdddddAddddAddddddACddddACCCddACddAC時，當(dāng)設(shè)初態(tài)d01=d02=d0, 則C01=C02=C0。動板極上移d：2d1d2C1C動板極動板極定板極定板極差動電容傳感器差動電容傳感器4.3.4 核電廠壓力儀表使用特點(diǎn)和注意事項(xiàng)核電廠壓力儀表使用特點(diǎn)和注意事項(xiàng)1）測量范圍寬）測量范圍寬2

37、）環(huán)境溫度較高）環(huán)境溫度較高3）耐輻照性能）耐輻照性能4）儀表安裝不能損壞冷卻劑壓力邊界的完整）儀表安裝不能損壞冷卻劑壓力邊界的完整5）抗震性）抗震性6）測量脈動壓力的儀表應(yīng)安裝減震裝置）測量脈動壓力的儀表應(yīng)安裝減震裝置7）測量腐蝕介質(zhì)時應(yīng)加裝保護(hù)裝置）測量腐蝕介質(zhì)時應(yīng)加裝保護(hù)裝置1 1）瞬時流量（流量）瞬時流量（流量）單位時間內(nèi)流過某一截面的物質(zhì)數(shù)量（質(zhì)量或體積）。2 2）總流量（總量、累積流量）總流量（總量、累積流量）在某一時間內(nèi)流過的物質(zhì)數(shù)量。dtdQq tqdQ流量表示法流量表示法： 質(zhì)量流量是反映流量的最好方法（不受溫度等環(huán)境參數(shù)質(zhì)量流量是反映流量的最好方法（不受溫度等環(huán)境參數(shù)變化）

38、。凡是沒有特殊說明的流量，均指的是瞬時流量。變化）。凡是沒有特殊說明的流量，均指的是瞬時流量。 4.4 流量測量儀表流量測量儀表4.4 流量流量測量儀表4.4.1 流量測量儀表種類差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 節(jié)流裝置流量計(jì)、彎管流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)流速式流量計(jì)流速式流量計(jì) 渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)等容積式流量計(jì)容積式流量計(jì) 橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)等 4.4.2 4.4.2 節(jié)流裝置流量計(jì)節(jié)流裝置流量計(jì) 節(jié)流式流量計(jì)是一種典型的差壓式流量計(jì)。是目節(jié)流式流量計(jì)是一種典型的差壓式流量計(jì)。是目前工業(yè)生產(chǎn)中用來測量前工業(yè)生產(chǎn)中用來測量的最常的最常用的一種流量儀表。在整個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，節(jié)流式用

39、的一種流量儀表。在整個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，節(jié)流式流量計(jì)約占流量儀表流量計(jì)約占流量儀表。 優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，工作可靠，成本低，又結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，工作可靠，成本低，又具有一定準(zhǔn)確度；具有一定準(zhǔn)確度；有很長的使用歷史，有豐富的、可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)有很長的使用歷史，有豐富的、可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)加工已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。據(jù)，設(shè)計(jì)加工已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。節(jié)流式流量計(jì)組成示意圖1節(jié)流裝置；2引壓管路；3三組閥；4差壓計(jì) 測量出節(jié)流裝置兩端的差壓信號來間接測量流量。將流量轉(zhuǎn)換成差壓信號，也稱“一次裝置”，包括節(jié)流件、取壓裝置和前后直管段。 測量差壓、顯示流量也稱“二次裝置”，包括差壓信號管路和測量儀表（差壓變送器、開方器、

40、顯示儀表、積算器）。 4.4.2 4.4.2 節(jié)流裝置流量計(jì)節(jié)流裝置流量計(jì)p 節(jié)流裝置的組成和類型節(jié)流裝置的組成和類型 圖5-6節(jié)流裝置的組成示意圖p 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu) 從節(jié)流件、取壓裝置、以及測量管段三方面標(biāo)準(zhǔn)化 通常節(jié)流件選用標(biāo)準(zhǔn)孔板或標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，取壓方式常采用環(huán)室取壓、角接取壓、法蘭取壓以及D-D/2取壓等方式。 由節(jié)流件、取壓裝置、以及測量管段 好的節(jié)流件應(yīng)當(dāng)使得流量和差壓之間的關(guān)系較為穩(wěn)定。常用的節(jié)流件有常用的節(jié)流件有 標(biāo)準(zhǔn)化的孔板標(biāo)準(zhǔn)化的孔板、圓缺孔板圓缺孔板標(biāo)準(zhǔn)化的噴嘴標(biāo)準(zhǔn)化的噴嘴、非標(biāo)準(zhǔn)化的非標(biāo)準(zhǔn)化的1/41/4圓噴嘴圓噴嘴長徑噴嘴、文丘里噴嘴長徑噴嘴、文丘里

41、噴嘴和文丘里管等和文丘里管等 p 節(jié)流裝置的取壓方式節(jié)流裝置的取壓方式 孔板孔板：結(jié)構(gòu)簡單，易加工，省料，造價低；工業(yè)上應(yīng)用多，：結(jié)構(gòu)簡單，易加工，省料，造價低；工業(yè)上應(yīng)用多，只能用于清潔的流體。只能用于清潔的流體。文丘里管文丘里管：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難加工，費(fèi)料，造價高；一般用于有：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難加工，費(fèi)料，造價高；一般用于有特殊要求的場合，如低壓損高精度。它的流通連續(xù)變化，所特殊要求的場合，如低壓損高精度。它的流通連續(xù)變化，所以可用于臟污流體的流量測量，并在大管徑流量測量方面應(yīng)以可用于臟污流體的流量測量，并在大管徑流量測量方面應(yīng)用較多。用較多。噴嘴噴嘴：居中。由于其堅(jiān)固性，一般用于高速的蒸汽流量測量

42、。：居中。由于其堅(jiān)固性，一般用于高速的蒸汽流量測量。流出系數(shù)的穩(wěn)定性：孔板差，噴嘴好。流出系數(shù)的穩(wěn)定性：孔板差，噴嘴好。壓力損失：孔板大，噴嘴小，文丘里管更小。壓力損失：孔板大，噴嘴小，文丘里管更小。p 節(jié)流裝置的性能比較節(jié)流裝置的性能比較流體流經(jīng)節(jié)流件時壓力和流速變化情況4.4.2.3 4.4.2.3 工作原理工作原理 4.4.2 4.4.2 節(jié)流裝置流量計(jì)節(jié)流裝置流量計(jì) 另外，如果測量對象為，那么它在節(jié)流過程中將發(fā)生變化，需要引入流束修正采用節(jié)流件前的流體密度，最后，可壓縮流體公式表示為： pdqv242pdqm242 4.4.2 4.4.2 節(jié)流裝置流量計(jì)節(jié)流裝置流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的壓力

43、損失pp2211壓力損失與節(jié)流件形式有關(guān)，隨直徑比的減小而增大，隨壓差的增加而增加。設(shè)計(jì)節(jié)流件是應(yīng)對壓力損失有所限制，不能超出允許范圍。 4.4.2 4.4.2 節(jié)流裝置流量計(jì)節(jié)流裝置流量計(jì)qp2pKq pq節(jié)流裝置的輸入為，輸出為 ，由流量公式可知：即：差壓變送器內(nèi)增添開方運(yùn)算功能，將標(biāo)準(zhǔn)電流信號進(jìn)行開方。q很小時，靈敏度顯著降低，使得差壓計(jì)相對誤差急劇增大，測量范圍通常為1/3上限上限。 、為非線性關(guān)系；截面積或者直徑，為實(shí)際溫度下的數(shù)值211, ,/fk PPP P或流束膨脹系數(shù)與節(jié)流件形式有關(guān)，p流出系數(shù)是在一定的和下，實(shí)測的流量值與理論計(jì)算的流量值之比。由于實(shí)測時總有損失情況，所以1

44、； ,DCfR與節(jié)流件形式有關(guān)。 流體密度為節(jié)流裝置上游取壓口處的流體實(shí)測密度。可壓縮流體的 ，所以當(dāng)溫度、壓力或成分有變化，則就有變化，應(yīng)進(jìn)行密度修正。成分1，Tpfp流體必須充滿管道和節(jié)流裝置，并連續(xù)地流經(jīng)管道；流體必須是牛頓流體，即在物理上和熱力學(xué)上是均勻的、單 相的或者可以認(rèn)為是單相的；流體流經(jīng)節(jié)流件時不發(fā)生相變；流體流量不隨時間變化或變化非常緩慢；流體在流經(jīng)節(jié)流件以前，流束是平行于管道軸線的無旋流標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置不適用于脈動流和臨界流的流量測量。對管道來說，圓管的圓度有要求，管徑有限制，節(jié)流件前后應(yīng)有一定長度的直管段，管內(nèi)上游10D，下游5D內(nèi)要求光滑，沒有凹坑、毛刺以及沉積物。使用標(biāo)準(zhǔn)

45、節(jié)流裝置時，必須滿足下列條件：4.4.3 4.4.3 彎管流量計(jì)彎管流量計(jì) 原理及流量公式原理及流量公式 穩(wěn)定流動的流體經(jīng)過彎管時，由于離心力的作用在彎穩(wěn)定流動的流體經(jīng)過彎管時，由于離心力的作用在彎管內(nèi)、外側(cè)壁上產(chǎn)生壓力差。在彎曲中心最遠(yuǎn)與最近位管內(nèi)、外側(cè)壁上產(chǎn)生壓力差。在彎曲中心最遠(yuǎn)與最近位置上測得的壓力差的平方根正比于流速，即正比于流量。置上測得的壓力差的平方根正比于流速，即正比于流量。)(224212PPDRDqmDRCPDCPDRDqm22422422 應(yīng)用：廣泛用于反應(yīng)堆流量測量。 注意：測堆冷卻劑流量時，先用實(shí)際工作流體進(jìn)行標(biāo)定。如不進(jìn)行標(biāo)定，但精度要求達(dá)到3%-5%時，須測定彎管

46、的曲率半徑和彎頭內(nèi)徑。 上下游有足夠的直管段。 取壓口在中央管徑上彎曲的最外側(cè)和最內(nèi)側(cè)，取壓口直徑大于 ，兩個取壓口對準(zhǔn)。8D4.4.3 彎管流量計(jì)彎管流量計(jì) 特點(diǎn)： 彎管流量計(jì)在彎管內(nèi)流動無障礙，所以沒有壓力損失，且安裝方便，價格低廉。對介質(zhì)條件要求低。 缺點(diǎn)是產(chǎn)生的壓差小，是一種尚未標(biāo)準(zhǔn)化的儀表。由于許多裝置上有不少的彎頭，所以它是一種便宜的流量計(jì)。 彎頭之間的差異限制了測量精度的提高，其精度約在5 10 ，重復(fù)性可達(dá)1 4.4.3 彎管流量計(jì)彎管流量計(jì) 結(jié)構(gòu)：屬于恒壓降變截面積流量計(jì) 4.4.4 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)（浮子流量計(jì)）（浮子流量計(jì)）金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)

47、4.4.4 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)（浮子流量計(jì)）（浮子流量計(jì)） 原理：在測量過程中保持節(jié)流件（轉(zhuǎn)子）的前后壓差不變，而節(jié)流件的流通截面積隨流量改變，通過測量流通截面積來達(dá)到測量流量的目的。 浮子平衡條件：流體對轉(zhuǎn)子的浮力（定值）+節(jié)流P產(chǎn)生的力=轉(zhuǎn)子重力（定值）所以，流量上升，P上升，力上升，浮子位置隨流量不同而不同。 常用轉(zhuǎn)子的形式：旋轉(zhuǎn)式、圓盤式、板式 4.4.4 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)（浮子流量計(jì)）（浮子流量計(jì)）Avqv體積流量平均流速流通面積 4.4.5 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)基于基于速度速度面積面積法的流量測量法的流量測量 4.4.5 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì) 組成：組成： 變送器：渦輪、導(dǎo)流

48、器、磁電轉(zhuǎn)換器、指示積算器變送器：渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換器、指示積算器 殼體和導(dǎo)流器由不導(dǎo)磁材料制成。導(dǎo)流器的作用是支撐葉輪殼體和導(dǎo)流器由不導(dǎo)磁材料制成。導(dǎo)流器的作用是支撐葉輪并導(dǎo)直流體的流動，以及減少流體自旋及渦旋干擾。并導(dǎo)直流體的流動，以及減少流體自旋及渦旋干擾。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高；動態(tài)性能好（時間常數(shù)為準(zhǔn)確度高；動態(tài)性能好（時間常數(shù)為ms級）；頻率輸出，級）；頻率輸出，線性好；線性好；對流速分布和粘度變化敏感，不易測量高粘以及臟污流體；對流速分布和粘度變化敏感，不易測量高粘以及臟污流體；適于水、輕質(zhì)油、具有腐蝕性的溶液及空氣、氧氣等介質(zhì)的適于水、輕質(zhì)油、具有腐蝕性的溶液及空氣、氧氣等

49、介質(zhì)的流量測量。流量測量。有可動部件，有磨損問題，壽命不長。有可動部件，有磨損問題，壽命不長。 4.4.5 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì) 原理：原理：渦輪機(jī)原理。渦輪機(jī)原理。 當(dāng)變送器被安裝在管道上時，渦輪就置于被測流體當(dāng)變送器被安裝在管道上時，渦輪就置于被測流體中，流體流動時沖擊渦輪葉片使之轉(zhuǎn)動，中，流體流動時沖擊渦輪葉片使之轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速代其轉(zhuǎn)速代表了流體的流量表了流體的流量。葉輪由導(dǎo)磁材料制成，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)。葉輪由導(dǎo)磁材料制成，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動經(jīng)過磁電轉(zhuǎn)換器中的永久磁鋼時，轉(zhuǎn)換器中的磁動經(jīng)過磁電轉(zhuǎn)換器中的永久磁鋼時，轉(zhuǎn)換器中的磁路路磁阻發(fā)生變化磁阻發(fā)生變化，在磁電轉(zhuǎn)換器的，在磁電轉(zhuǎn)換器的線圈上感應(yīng)出電線圈上

50、感應(yīng)出電勢勢，其，其頻率與轉(zhuǎn)速成正比頻率與轉(zhuǎn)速成正比。 4.4.5 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì) 流量流量轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換原理：轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換原理：前提：不計(jì)葉輪轉(zhuǎn)動時的摩擦阻力的影響，不計(jì)流體粘前提：不計(jì)葉輪轉(zhuǎn)動時的摩擦阻力的影響，不計(jì)流體粘性阻力的影響，不計(jì)磁電感應(yīng)器產(chǎn)生的感應(yīng)電流所引起性阻力的影響，不計(jì)磁電感應(yīng)器產(chǎn)生的感應(yīng)電流所引起的電磁反作用力矩的影響。的電磁反作用力矩的影響。fqqqrFZtgfFvqZnZfrtgvvvvv12200 4.4.5 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)轉(zhuǎn)動角速度V0 流體速度n 渦輪轉(zhuǎn)速f感應(yīng)線圈輸出的電流脈沖頻率 注意事項(xiàng)：被測流體必須潔凈，防止葉片被卡和減少軸與軸承的摩擦。（過濾器

51、） 被測流體的粘度和密度必須與儀表刻度標(biāo)定時的流體粘度和密度相同，否則重新標(biāo)定。 安裝方式要求與校驗(yàn)情況相同。進(jìn)出口不能接反，水平安裝，前后直管段。（整流器） 4.4.5 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)依據(jù)：依據(jù)：法拉第電磁感應(yīng)定律，測量管道內(nèi)的流動的導(dǎo)電液體（等效于許多連續(xù)的導(dǎo)電薄圓盤）做垂直于磁場的運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電勢大小與流量相關(guān)。磁場磁場： 恒定磁場恒定磁場：適于測量時不易產(chǎn)生極化現(xiàn)象的非電解液； 交變磁場交變磁場：工業(yè)用的大部分形式（可減小極化現(xiàn)象）。 4.4.6 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)測量原理及結(jié)構(gòu)示意圖電磁流量計(jì)測量原理及結(jié)構(gòu)示意圖 4.4.6 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)

52、測量原理電磁流量計(jì)測量原理CEqKqqDBEvDqBDvEvvvv4424.4.6 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：壓損極?。豢蓽y流量范圍大；適用管徑范圍寬（最大可達(dá)3m）；測量精度高，線性度好。不足不足：只能測量導(dǎo)電液體（電導(dǎo) ），不能測氣體、蒸汽及純凈水、石油制品。s/cm14.4.6 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)在核電廠的應(yīng)用：液態(tài)金屬作冷卻劑的反應(yīng)堆中（快堆）在核電廠的應(yīng)用：液態(tài)金屬作冷卻劑的反應(yīng)堆中（快堆）1、優(yōu)點(diǎn)：、優(yōu)點(diǎn)：沒有阻力件放在流道，壓降小。沒有阻力件放在流道，壓降小。無需運(yùn)動部件無需運(yùn)動部件壓力、溫度或流量發(fā)生瞬變時不易損壞。壓力、溫度或流量發(fā)生瞬變時不易損壞。時間響應(yīng)快，易得動態(tài)

53、數(shù)據(jù)。時間響應(yīng)快，易得動態(tài)數(shù)據(jù)。流體密度或溫度的適當(dāng)變化不會引起顯著的誤差。流體密度或溫度的適當(dāng)變化不會引起顯著的誤差。用于液態(tài)金屬場合，抗干擾能力強(qiáng)，減少了由于電纜的絕緣用于液態(tài)金屬場合，抗干擾能力強(qiáng)，減少了由于電纜的絕緣電阻低所造成的測量誤差。電阻低所造成的測量誤差。4.4.6 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)在核電廠的應(yīng)用：液態(tài)金屬作冷卻劑的反應(yīng)堆中（快堆）在核電廠的應(yīng)用：液態(tài)金屬作冷卻劑的反應(yīng)堆中（快堆）2、缺點(diǎn)：、缺點(diǎn)：對于高電阻率的冷卻劑情況，高的輸出阻抗使流量計(jì)對輻射對于高電阻率的冷卻劑情況，高的輸出阻抗使流量計(jì)對輻射感生電流、電纜的低絕緣電阻、管道材料較低的絕緣電阻所感生電流、電纜的低絕緣

54、電阻、管道材料較低的絕緣電阻所造成的誤差敏感。造成的誤差敏感。在高溫和強(qiáng)輻射場中使用，磁鐵性能難于穩(wěn)定。在高溫和強(qiáng)輻射場中使用，磁鐵性能難于穩(wěn)定。流量計(jì)的刻度與溫度有關(guān)，被測介質(zhì)溫度不能超出襯里材料流量計(jì)的刻度與溫度有關(guān)，被測介質(zhì)溫度不能超出襯里材料的容許使用溫度，一般小于等于的容許使用溫度，一般小于等于200度。度。磁路的有效空間將限制磁場強(qiáng)度和輸出電壓。磁路的有效空間將限制磁場強(qiáng)度和輸出電壓。4.4.6 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)安裝使用注意事項(xiàng)安裝使用注意事項(xiàng)被測液體具有被測液體具有導(dǎo)電性導(dǎo)電性。不能測氣體、蒸汽、純凈水、。不能測氣體、蒸汽、純凈水、甘油、酒甘油、酒精精和石油制品。和石油制品。

55、量程的選擇：常用流量最好超過滿量程的量程的選擇：常用流量最好超過滿量程的50。常用流速為。常用流速為25m/s最合適；最合適；壓力的選擇：使用壓力必須低于電磁流量計(jì)額定工作壓力，一壓力的選擇：使用壓力必須低于電磁流量計(jì)額定工作壓力，一般不超過般不超過 16 105Pa；安裝要遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場和振動源，大的用電設(shè)備。安裝要遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場和振動源，大的用電設(shè)備。外殼、屏蔽線、測量導(dǎo)管有外殼、屏蔽線、測量導(dǎo)管有良好的接地良好的接地。要單獨(dú)設(shè)置接地點(diǎn)，。要單獨(dú)設(shè)置接地點(diǎn)，不要接在電機(jī)或上下管道上。不要接在電機(jī)或上下管道上。4.4.6 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì) 垂直安裝垂直安裝，且被測流體是自下而上流動。也可水平安裝

56、，也可水平安裝，但要保證測量導(dǎo)管充滿液體。但要保證測量導(dǎo)管充滿液體。 直管段。旁路管。信號線要單獨(dú)穿入，用屏蔽線。直管段。旁路管。信號線要單獨(dú)穿入，用屏蔽線。 測量導(dǎo)管應(yīng)由非導(dǎo)磁的高阻材料制成。不銹鋼、玻璃鋼、測量導(dǎo)管應(yīng)由非導(dǎo)磁的高阻材料制成。不銹鋼、玻璃鋼、具有高電阻率的鋁合金。具有高電阻率的鋁合金。 用不銹鋼等導(dǎo)電材料做導(dǎo)管時，測量導(dǎo)管內(nèi)壁及內(nèi)壁與用不銹鋼等導(dǎo)電材料做導(dǎo)管時，測量導(dǎo)管內(nèi)壁及內(nèi)壁與電極之間必須有絕緣襯里，以防感應(yīng)電勢被短路。電極之間必須有絕緣襯里，以防感應(yīng)電勢被短路。4.4.6 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì) 當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時，當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時，

57、由于在兩種介質(zhì)中的傳播速度不同，在介質(zhì)由于在兩種介質(zhì)中的傳播速度不同，在介質(zhì)界面上會產(chǎn)生反射、折射和波形轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。界面上會產(chǎn)生反射、折射和波形轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。近三十年來，超聲波檢測技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中近三十年來，超聲波檢測技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用于其他無損檢測的手段相比，發(fā)展很的應(yīng)用于其他無損檢測的手段相比，發(fā)展很快。主要用于物位檢測、厚度檢測、金屬探快。主要用于物位檢測、厚度檢測、金屬探傷等，醫(yī)學(xué)上的超聲檢查、超聲清洗。傷等，醫(yī)學(xué)上的超聲檢查、超聲清洗。4.4.7 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì) 原理：超聲波入射到管道流體中，原理：超聲波入射到管道流體中，順流順流傳播速度與傳播速度與逆逆流流傳播速度之差與

58、流體的流速有確定的對應(yīng)關(guān)系。傳播速度之差與流體的流速有確定的對應(yīng)關(guān)系。 傳播速度測量方法：時間差法、相位差法、頻率差法傳播速度測量方法：時間差法、相位差法、頻率差法 超聲測速原理4.4.7 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)對流體而言：smvsmc86150010002212cLvtttLKtFcFvqv22K：流動中速度分布系數(shù)。超聲波流量計(jì)測得的 是流道上的平均流速，不是 中的管道截面上的平均流速 ，因此流量須加以修正，DvvqvDvv43LKtcDKvFvFqDv24224.4.7 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì) 非接觸式儀表，適于測量不易接觸和觀察的流體。（高溫、高壓、防爆、強(qiáng)腐蝕等） 測量大管徑流量

59、 不用在流體中安裝測量元件，故不會改變流體的流動狀態(tài)，不產(chǎn)生附加阻力。 儀表的安裝檢修不影響生產(chǎn)運(yùn)行。 被測流體中的汽泡、未充滿的空氣層、泵及其它聲源所混入的超聲雜音會干擾測量。特點(diǎn)特點(diǎn)4.4.7 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)管道式時差超聲波流量計(jì)外夾式時差超聲波流量計(jì)便攜式超聲波流量計(jì)4.4.7 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)4.5 液位測量儀表液位測量儀表 液位檢測總體上可分為直接檢測和間接檢測兩種方法，由于測量狀況及條件復(fù)雜多樣，因而往往采用間接測量，即將液位信號轉(zhuǎn)化為其它相關(guān)信號進(jìn)行測量，如壓力法、浮力法、電學(xué)法、熱學(xué)法等。 液位測量儀表作為核電站反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的一部分，要具有很高的可靠性。 反

60、應(yīng)堆容器中主冷卻劑的液位、穩(wěn)壓器的液位、蒸汽發(fā)生器的液位。4.5.1 差壓式液位計(jì)差壓式液位計(jì)4.5 液位液位測量儀表 壓力法依據(jù)液體重量所產(chǎn)生的壓力進(jìn)行測量。由于液體對容器底面產(chǎn)生的靜壓力與液位高度成正比，因此通過測容器中液體的壓力即可測算出液位高度。 原理：液面下某原理：液面下某一固定點(diǎn)的靜壓一固定點(diǎn)的靜壓力與液面高度成力與液面高度成正比。對于正比。對于的液位測量的液位測量又稱作又稱作“單法蘭單法蘭”液位計(jì)液位計(jì)u靜壓式液位測量靜壓式液位測量gPH4.5.1 差壓式液位計(jì)差壓式液位計(jì) 與敞口容器液位測與敞口容器液位測量不同，量不同，容器常容器常用用“”結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)；此外應(yīng)考慮上部汽此外應(yīng)考慮