流量檢測及儀表分析課件

2.5流量檢測及儀表

2.5流量檢測及儀表

機泵、壓縮機的出口流量常常是生產(chǎn)裝置的負(fù)荷（設(shè)備的處理量），必須進行嚴(yán)格檢測和控制。以便為生產(chǎn)操作和控制提供依據(jù)。同時，為了進行經(jīng)濟核算，經(jīng)常需要知道在一段時間（如一班、一天等）內(nèi)流過的介質(zhì)總量。所以，介質(zhì)流量（液體、氣體和蒸汽等）是控制生產(chǎn)過程達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進行經(jīng)濟核算所必需的一個重要參數(shù)。

機泵、壓縮機的出口流量常常是生產(chǎn)裝置的負(fù)荷（設(shè)備流量（瞬時流量）：單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量。累積流量（總流量）：某一時段內(nèi)流過的流體的總合。瞬時流量在某一時段的累積量。

質(zhì)量流量(M)：單位時間內(nèi)流過某截面的流體的質(zhì)量。單位：(kg/s)

體積流量(Q)：單位時間內(nèi)流過某截面的流體的體積。單位：（m3/s）流量的基本概念

流量（瞬時流量）：單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量。

對于氣體，密度受溫度、壓力變化影響較大，如在常溫常壓附近，溫度每變化10℃，密度變化約為3%；壓力每變化10kPa，密度約變化3%。因此在測量氣體流量時，必須同時測量流體的溫度和壓力。為了便于比較，常將在工作狀態(tài)下測得的體積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（溫度為20℃，壓力為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）的體積流量，用符號Qn表示，單位：m3/s。標(biāo)準(zhǔn)的壓力下的體積流量(Qn)：折算到標(biāo)準(zhǔn)的壓力和溫度下的體積流量。（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）對于氣體，密度受溫度、壓力變化影響較大，如在常溫2.5.1差壓式流量變送器（工業(yè)應(yīng)用最廣泛）2.5.2靶式流量計2.5.3轉(zhuǎn)子流量計2.5.4橢圓齒輪流量計2.5.5渦輪流量計2.5.6電磁流量計主要研究內(nèi)容

2.5.1差壓式流量變送器（工業(yè)應(yīng)用最廣泛）主要研究內(nèi)容

差壓式（也稱節(jié)流式）流量變送器（圖3-1）是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。它是目前生產(chǎn)中測量流量最成熟，最常用的方法之一。通常是由節(jié)流裝置產(chǎn)生的壓差信號，通過差壓流量變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電信號，以供顯示、記錄或控制用。

2.5.1差壓式流量變送器

差壓式（也稱節(jié)流式）流量變送器（圖3-1）是基于圖3-1差壓式（也稱節(jié)流式）流量變送器外形圖圖3-1差壓式（也稱節(jié)流式）流量變送器外形圖

節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量敏感檢測元件，是安裝在流體流動的管道中的阻力元件。常用的節(jié)流元件有孔板、文丘里管等。它們的結(jié)構(gòu)形式、相對尺寸、技術(shù)要求、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，如圖3-2所示一、節(jié)流裝置

節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量敏感檢測元件，是安圖3-2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件(a)孔板(b)文丘里管圖3-2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件(a)孔板(b)文丘里管

在管道中流動的流體具有動壓能和靜壓能，在一定條件下這兩種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)換，但參加轉(zhuǎn)換的能量總和不變。用節(jié)流元件測量流量時，流體流過節(jié)流裝置前后產(chǎn)生壓力差Δp(Δp=p1-p2)，且流過的流量越大，節(jié)流裝置前后的壓差也越大，流量與壓差之間存在一定關(guān)系，這就是差壓式流量傳感器測量原理。

二、測量原理

在管道中流動的流體具有動壓能和靜壓能，在一定條件下圖3-3孔板前后流體的速度與壓力的分布圖圖3-3孔板前后流體的速度與壓力的分布圖

圖3-3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。由于流動是穩(wěn)定不變的，即流體在同一時間內(nèi)通過管道截面A和節(jié)流件開孔截面A0的流體量應(yīng)相同，這樣通過截面A0的流速必然比通過截面A時快。在流速變化的同時，流體的動壓能和靜壓能也發(fā)生變化，根據(jù)能量守恒定律，因而在孔板前后出現(xiàn)了靜壓差。通過測量此靜壓差便可以求出流量。圖3-3為節(jié)流件前后流速和壓力分布情況，圖中

流量方程式為：流量公式中的為可膨脹性系數(shù)、α為流量系數(shù)。α與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、節(jié)流裝置開孔直徑、流體流動狀態(tài)（雷諾數(shù)）及管道條件等因素有關(guān)。對于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，α值可直接從有關(guān)手冊中查出。節(jié)流裝置是將被測流體的流量值變換成差壓信號Δp，節(jié)流裝置輸出的差壓信號由壓力信號管路輸送到差壓變送器（或差壓計）。流量方程式為：

由流量基本方程式可以看出，被測流量與差壓Δp成平方根關(guān)系，對于直接配用差壓計顯示流量時，流量標(biāo)尺是非線性的，為了得到線性刻度，可加開方運算電路或加開方器。如差壓流量變送器帶有開方運算，變送器的輸出電流就與流量成線性關(guān)系。顯示儀表才能顯示流量的大小。要使儀表的指示值與通過管道的實際流量相符，必須做到以下幾點：由流量基本方程式可以看出，被測流量與差壓Δp（1）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，選擇時應(yīng)與節(jié)流裝置孔徑匹配。（2）在測量蒸汽和氣體流量時，常遇到工作條件的密度ρ與設(shè)計時的密度ρc不相同，這時必須對示數(shù)進行修正。（3）顯示儀表刻度通常是線性的，測量值（差壓信號）要經(jīng)過開方運算進行線性化處理后再送顯示儀表。

（1）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（4）節(jié)流裝置應(yīng)正確安裝。（5）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信號管路，信號管路安裝舉例(如下)：（4）節(jié)流裝置應(yīng)正確安裝。①被測流體為清潔液體時，導(dǎo)壓管路安裝方式如圖3-4所示。

a)垂直管道差壓儀表在管道下方b)差壓儀表在管道上方圖3-4清潔液體時安裝示意圖①被測流體為清潔液體時，導(dǎo)壓管路安裝方式如圖3-4所②被測流體為清潔的干燥氣體時，導(dǎo)壓管路安裝方式如圖3-5所示

：b)差壓儀表在管道上方圖3-5清潔干氣體時的安裝圖示意圖②被測流體為清潔的干燥氣體時，導(dǎo)壓管路安裝方式如圖3-③被測流體為蒸汽時，導(dǎo)壓管路安裝如圖3-6所示。

圖3-6測量蒸汽時的安裝圖示意圖③被測流體為蒸汽時，導(dǎo)壓管路安裝如圖3-6所示。圖3④被測流體為潔凈濕氣體時，導(dǎo)壓管路安裝如圖3-7所示。

圖3-7測量潔凈濕氣體時的安裝圖示意圖

返回④被測流體為潔凈濕氣體時，導(dǎo)壓管路安裝如圖3-7

在流體通過的管道中，垂直于流動方向插上一塊圓盤形的靶。流體通過時對靶片產(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比。靶式流量計適用于測量粘稠性及含少量懸浮固體的液體。2.5.2靶式流量計在流體通過的管道中，垂直于流動方向插上一塊圓盤形圖3-8靶式流量計返回圖3-8靶式流量計返回

浮子流量計是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來進行測量的體積流量儀表，又稱轉(zhuǎn)子流量計。在美國、日本常稱作變面積流量計（VariableAreaFlowmeter）。轉(zhuǎn)子流量計利用流體節(jié)流作用測量流體的體積流量。結(jié)構(gòu)有錐管和浮子。轉(zhuǎn)子流量計的特點：結(jié)構(gòu)簡單，直觀；使用維護方便；壓力損失小。

2.5.3轉(zhuǎn)子流量計

浮子流量計是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升工作原理：

如圖所示，被測流體從下向上經(jīng)過錐管1和浮子2形成的環(huán)隙3時，浮子上下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力，當(dāng)浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時，浮子便上升，環(huán)隙面積隨之增大，環(huán)隙處流體流速立即下降，浮子上下端差壓降低，作用于浮子的上升力亦隨著減少，直到上升力等于浸在流體中浮子重量時，浮子便穩(wěn)定在某一高度。浮子在錐管中高度和通過的流量有對應(yīng)關(guān)系。圖3-9工作原理工作原理：如圖所示，被測流體從下向上經(jīng)過錐管1和浮子2

它是直讀累積式流體流量計，是由裝有一對橢圓齒輪轉(zhuǎn)子的計量室、密封聯(lián)軸器（小口徑流量計采用靈敏度高的磁性聯(lián)軸器）和計數(shù)機構(gòu)組成。

2.5.4橢圓齒輪流量計

它是直讀累積式流體流量計，是由裝有一對橢圓齒圖3-11橢圓齒輪流量測量示意圖返回測得旋轉(zhuǎn)頻率就可求得體積流量。圖3-11橢圓齒輪流量測量示意圖返回測得旋轉(zhuǎn)頻率就可求2.5.6渦輪流量計

2.5.6渦輪流量計

在流體流動的管道內(nèi)，安裝一個可以自由轉(zhuǎn)動的葉輪，當(dāng)流體通過葉輪時，流體的動能使葉輪旋轉(zhuǎn)。流體的流速越高，動能就越大，葉輪轉(zhuǎn)速也就越高。在規(guī)定的流量范圍和一定的流體粘度下，轉(zhuǎn)速與流速成線性關(guān)系，因此，測出葉輪的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)，就可確定流過管道的流體流量和總量在流體流動的管道內(nèi)，安裝一個可以自由轉(zhuǎn)動的葉輪，工作原理渦輪流量計是由變送器和顯示儀表組成。

渦輪葉片受力而旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與流體流量（流速）成正比，其轉(zhuǎn)數(shù)又可以轉(zhuǎn)換成磁電的頻率，此頻率表現(xiàn)為電脈沖，用計數(shù)器記錄此電脈沖，就可以得到流量。工作原理渦輪流量計是由變送器和顯示儀表組成。渦輪流量計安裝方便，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與葉片之間不需密封和齒輪傳動機構(gòu)，因而測量精度高，可耐高壓，靜壓可達50MPa。由于基于磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換原理，故反應(yīng)快，可測脈動流量。輸出信號為電頻率信號，便于遠(yuǎn)傳，不受干擾。

應(yīng)用特點：

渦輪流量計安裝方便，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與葉片之間不需密封和齒輪傳渦輪流量計的渦輪容易磨損，被測介質(zhì)中不應(yīng)帶機械雜質(zhì)，否則會影響測量精度和損壞機件。因此，一般應(yīng)加過濾器。安裝時，必須保證前后由一定的直管段，以使流向比較穩(wěn)定。返回渦輪流量計的渦輪容易磨損，被測介質(zhì)中不應(yīng)帶機械雜質(zhì)，否則會影

在進行流量測量時，如果被測介質(zhì)具有導(dǎo)電性，則可以使用電磁流量計來測量。2.5.6電磁流量計

圖3-14電磁流量計原理圖在進行流量測量時，如果被測介質(zhì)具有導(dǎo)電性，則可以使用電磁

（1）工作原理及組成電磁流量計是依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測量流量的。

由電磁感應(yīng)定律可知，導(dǎo)體在磁場中切割磁力線時，便會產(chǎn)生感應(yīng)電勢。同理，當(dāng)導(dǎo)電的液體在磁場中作垂直于磁力線方向的流動而切割磁力線時，也會產(chǎn)生感應(yīng)電勢。

（1）工作原理及組成

將一個直徑為D的管道放在一個均勻磁場中，并使之垂直于磁力線方向。管道由非導(dǎo)磁材料制成，如果是金屬管道，內(nèi)壁上要裝有絕緣襯里。當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中流動時，便會切割磁磁力線。如果在管道兩側(cè)各插入一根電極，則可以引出感應(yīng)電勢。其大小與磁場、管道和液體流速有關(guān)，關(guān)系為：式中：Ex—感應(yīng)電勢；B—磁感應(yīng)強度；

D—管道內(nèi)徑；v—垂直于磁力線的流體速度。

K—比例系數(shù)將一個直徑為D的管道放在一個均勻磁場中，并式中：Ex—

而體積流量qv與流速v之間的關(guān)系為：

代入上式，得：將而體積流量qv與流速v之間的關(guān)系為：代入上式，得：將圖3－17西門子電磁流量計

A一體化電磁流量計b電磁流量計傳感器圖3－17西門子電磁流量計

所以，只要測出感應(yīng)電勢Ex，就可知道被測流量Q的大小。（2）電磁流量計的使用特點

a.測量管道內(nèi)沒有可動部件或突出于管內(nèi)的部件，所以幾乎沒有壓力損失，可以測量各種腐蝕性液體以及帶有懸浮顆粒的漿液。b.輸出電流與介質(zhì)流量呈線性關(guān)系，且不受液體物理性質(zhì)（溫度、壓力、粘度、密度）或流動狀態(tài)的影響。流速的測量范圍大。所以，只要測出感應(yīng)電勢Ex，就可知道被測流量Q的大

c.一般精度為0.5級到1.5級。d.被測介質(zhì)必須是導(dǎo)電液體，導(dǎo)電率一般要求不小于水的導(dǎo)電率。不能測量氣體、蒸氣及石油制品等的流量。返回返回

2.6

物位檢測方法與儀表2.6物位檢測方法與儀表物位檢測方法應(yīng)用浮力原理檢測物位應(yīng)用靜壓原理檢測物位應(yīng)用超聲波反射檢測物位物位檢測儀表超聲波物位計本節(jié)主要內(nèi)容物位檢測方法應(yīng)用浮力原理檢測物位物位檢測儀表超聲波物位計本節(jié)

物位-----指容器中的液體介質(zhì)的液位、固體的料位或顆粒物的料位和兩種不同液體介質(zhì)分界面的總稱。

液位――容器中的液體介質(zhì)的高低。料位――容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度。

物位檢測的作用①確定容器中的貯料數(shù)量，以保證連續(xù)生產(chǎn)的需要或進行經(jīng)濟核算；②為了監(jiān)視或控制容器的物位，使它保持在規(guī)定的范圍內(nèi)；③對它的上下極限位置進行報警，以保證生產(chǎn)安全、正常進行。

物位的基本概念物位-----指容器中的液體介質(zhì)的液位、固體的料位液應(yīng)用浮力原理檢測物位應(yīng)用靜壓原理檢測物位應(yīng)用超聲波反射檢測物位

物位檢測方法應(yīng)用浮力原理檢測物位物應(yīng)用浮力原理檢測物位利用漂浮于液面上的浮標(biāo)或浸沒于液體中的浮筒對液位進行測量的。當(dāng)液位變化時，前者產(chǎn)生相應(yīng)的位移，而所受到的浮力維持不變，后者則發(fā)生浮力的變化。因此，只要檢測出浮標(biāo)的位移或浮筒所受到的浮力的變化，就可以知道液位的高低。

恒浮力法液位測量示意圖

測量原理應(yīng)用浮力原理檢測物位利用漂浮于液面上的浮標(biāo)或浸沒于液體中的浮應(yīng)用靜壓原理檢測物位壓力表測量液位原理

通過液柱靜壓的方法對液位進行測量的。敞口容器：多用直接測量容器底部壓力的方法。如圖所示，測壓儀表通過導(dǎo)壓管與容器底部相連，由測壓儀表的壓力指示值，便可推知液位的高度。

其關(guān)系為式中

P—測壓儀表指示值H—液位的高度ρ—液體的密度g—重力加速度式中PA、PB——分別是液面上部介質(zhì)壓力和液面以下H深度的液體壓力。密閉容器：測量容器底部壓力，除與液面高度有關(guān)外，還與液面上部介質(zhì)壓力有關(guān)，其關(guān)系為應(yīng)用靜壓原理檢測物位壓力表測量液位原理通過液柱靜壓的流量檢測及儀表分析課件應(yīng)用超聲波反射檢測物位根據(jù)超聲波從發(fā)射到接收反射回波的時間間隔大小與被測介質(zhì)高度成比例關(guān)系的原理，實現(xiàn)液位測量的。測量時由置于容器底部的超聲波探頭向液面與氣體的分界面發(fā)射超聲波，經(jīng)過時間t后，便可接收到從界面反射回來的回波信號。

測量原理根據(jù)傳聲介質(zhì)的不同可以分為：液介式、氣介式、固介式三種。

V----超聲波在液體中的傳播速度H----從探頭至界面的距離（被測介質(zhì)物位高度）t----超聲波從探頭發(fā)射至液面反射回來的時間應(yīng)用超聲波反射檢測物位根據(jù)超聲波從發(fā)射到接收反射回波的時間間超聲波物位計

超聲波物位計由超聲波發(fā)射、接收器（探頭）及顯示儀表組成。超聲波物位計原理框圖

超聲波物位計的原理物位計以微處理機8031單片機為核心，進行超聲波的發(fā)射、接收控制和數(shù)據(jù)處理，具有聲速溫度補償功能及自動增益控制功能。超聲波物位計超聲波物位計由超聲波發(fā)射、接收器（探頭1、不是井里沒有水，而是你挖的不夠深。不是成功來得慢，而是你努力的不夠多。

2、孤單一人的時間使自己變得優(yōu)秀，給來的人一個驚喜，也給自己一個好的交代。

3、命運給你一個比別人低的起點是想告訴你，讓你用你的一生去奮斗出一個絕地反擊的故事，所以有什么理由不努力!

4、心中沒有過分的貪求，自然苦就少?？诶锊徽f多余的話，自然禍就少。腹內(nèi)的食物能減少，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲是無淚的，同樣大悟無言。緣來盡量要惜，緣盡就放。人生本來就空，對人家笑笑，對自己笑笑，笑著看天下，看日出日落，花謝花開，豈不自在，哪里來的塵埃!

5、心情就像衣服，臟了就拿去洗洗，曬曬，陽光自然就會蔓延開來。陽光那么好，何必自尋煩惱，過好每一個當(dāng)下，一萬個美麗的未來抵不過一個溫暖的現(xiàn)在。

6、無論你正遭遇著什么，你都要從落魄中站起來重振旗鼓，要繼續(xù)保持熱忱，要繼續(xù)保持微笑，就像從未受傷過一樣。

7、生命的美麗，永遠(yuǎn)展現(xiàn)在她的進取之中;就像大樹的美麗，是展現(xiàn)在它負(fù)勢向上高聳入云的蓬勃生機中;像雄鷹的美麗，是展現(xiàn)在它搏風(fēng)擊雨如蒼天之魂的翱翔中;像江河的美麗，是展現(xiàn)在它波濤洶涌一瀉千里的奔流中。

8、有些事，不可避免地發(fā)生，陰晴圓缺皆有規(guī)律，我們只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改變它的軌跡。

9、與其埋怨世界，不如改變自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都強。人生無完美，曲折亦風(fēng)景。別把失去看得過重，放棄是另一種擁有;不要經(jīng)常艷羨他人，人做到了，心悟到了，相信屬于你的風(fēng)景就在下一個拐彎處。

10、有些事想開了，你就會明白，在世上，你就是你，你痛痛你自己，你累累你自己，就算有人同情你，那又怎樣，最后收拾殘局的還是要靠你自己。

11、人生的某些障礙，你是逃不掉的。與其費盡周折繞過去，不如勇敢地攀登，或許這會鑄就你人生的高點。

12、有些壓力總是得自己扛過去，說出來就成了充滿負(fù)能量的抱怨。尋求安慰也無濟于事，還徒增了別人的煩惱。

13、認(rèn)識到我們的所見所聞都是假象，認(rèn)識到此生都是虛幻，我們才能真正認(rèn)識到佛法的真相。錢多了會壓死你，你承受得了嗎?帶，帶不走，放，放不下。時時刻刻發(fā)悲心，饒益眾生為他人。

14、夢想總是跑在我的前面。努力追尋它們，為了那一瞬間的同步，這就是動人的生命奇跡。

15、懶惰不會讓你一下子跌倒，但會在不知不覺中減少你的收獲;勤奮也不會讓你一夜成功，但會在不知不覺中積累你的成果。人生需要挑戰(zhàn)，更需要堅持和勤奮!

16、人生在世：可以缺錢，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盜名;可以低落，但不能墮落;可以放松，但不能放縱;可以虛榮，但不能虛偽;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪蕩;可以生氣，但不能生事。

17、人生沒有筆直路，當(dāng)你感到迷茫、失落時，找?guī)撞窟@種充滿正能量的電影，坐下來靜靜欣賞，去發(fā)現(xiàn)生命中真正重要的東西。

18、在人生的舞臺上，當(dāng)有人愿意在臺下陪你度過無數(shù)個沒有未來的夜時，你就更想展現(xiàn)精彩絕倫的自己。但愿每個被努力支撐的靈魂能吸引更多的人同行。1、不是井里沒有水，而是你挖的不夠深。不是成功來得慢，而是你2.5流量檢測及儀表

2.5流量檢測及儀表

機泵、壓縮機的出口流量常常是生產(chǎn)裝置的負(fù)荷（設(shè)備的處理量），必須進行嚴(yán)格檢測和控制。以便為生產(chǎn)操作和控制提供依據(jù)。同時，為了進行經(jīng)濟核算，經(jīng)常需要知道在一段時間（如一班、一天等）內(nèi)流過的介質(zhì)總量。所以，介質(zhì)流量（液體、氣體和蒸汽等）是控制生產(chǎn)過程達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進行經(jīng)濟核算所必需的一個重要參數(shù)。

機泵、壓縮機的出口流量常常是生產(chǎn)裝置的負(fù)荷（設(shè)備流量（瞬時流量）：單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量。累積流量（總流量）：某一時段內(nèi)流過的流體的總合。瞬時流量在某一時段的累積量。

質(zhì)量流量(M)：單位時間內(nèi)流過某截面的流體的質(zhì)量。單位：(kg/s)

體積流量(Q)：單位時間內(nèi)流過某截面的流體的體積。單位：（m3/s）流量的基本概念

流量（瞬時流量）：單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量。

對于氣體，密度受溫度、壓力變化影響較大，如在常溫常壓附近，溫度每變化10℃，密度變化約為3%；壓力每變化10kPa，密度約變化3%。因此在測量氣體流量時，必須同時測量流體的溫度和壓力。為了便于比較，常將在工作狀態(tài)下測得的體積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（溫度為20℃，壓力為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）的體積流量，用符號Qn表示，單位：m3/s。標(biāo)準(zhǔn)的壓力下的體積流量(Qn)：折算到標(biāo)準(zhǔn)的壓力和溫度下的體積流量。（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）對于氣體，密度受溫度、壓力變化影響較大，如在常溫2.5.1差壓式流量變送器（工業(yè)應(yīng)用最廣泛）2.5.2靶式流量計2.5.3轉(zhuǎn)子流量計2.5.4橢圓齒輪流量計2.5.5渦輪流量計2.5.6電磁流量計主要研究內(nèi)容

2.5.1差壓式流量變送器（工業(yè)應(yīng)用最廣泛）主要研究內(nèi)容

差壓式（也稱節(jié)流式）流量變送器（圖3-1）是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。它是目前生產(chǎn)中測量流量最成熟，最常用的方法之一。通常是由節(jié)流裝置產(chǎn)生的壓差信號，通過差壓流量變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電信號，以供顯示、記錄或控制用。

2.5.1差壓式流量變送器

差壓式（也稱節(jié)流式）流量變送器（圖3-1）是基于圖3-1差壓式（也稱節(jié)流式）流量變送器外形圖圖3-1差壓式（也稱節(jié)流式）流量變送器外形圖

節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量敏感檢測元件，是安裝在流體流動的管道中的阻力元件。常用的節(jié)流元件有孔板、文丘里管等。它們的結(jié)構(gòu)形式、相對尺寸、技術(shù)要求、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，如圖3-2所示一、節(jié)流裝置

節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量敏感檢測元件，是安圖3-2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件(a)孔板(b)文丘里管圖3-2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件(a)孔板(b)文丘里管

在管道中流動的流體具有動壓能和靜壓能，在一定條件下這兩種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)換，但參加轉(zhuǎn)換的能量總和不變。用節(jié)流元件測量流量時，流體流過節(jié)流裝置前后產(chǎn)生壓力差Δp(Δp=p1-p2)，且流過的流量越大，節(jié)流裝置前后的壓差也越大，流量與壓差之間存在一定關(guān)系，這就是差壓式流量傳感器測量原理。

二、測量原理

在管道中流動的流體具有動壓能和靜壓能，在一定條件下圖3-3孔板前后流體的速度與壓力的分布圖圖3-3孔板前后流體的速度與壓力的分布圖

圖3-3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。由于流動是穩(wěn)定不變的，即流體在同一時間內(nèi)通過管道截面A和節(jié)流件開孔截面A0的流體量應(yīng)相同，這樣通過截面A0的流速必然比通過截面A時快。在流速變化的同時，流體的動壓能和靜壓能也發(fā)生變化，根據(jù)能量守恒定律，因而在孔板前后出現(xiàn)了靜壓差。通過測量此靜壓差便可以求出流量。圖3-3為節(jié)流件前后流速和壓力分布情況，圖中

流量方程式為：流量公式中的為可膨脹性系數(shù)、α為流量系數(shù)。α與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、節(jié)流裝置開孔直徑、流體流動狀態(tài)（雷諾數(shù)）及管道條件等因素有關(guān)。對于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，α值可直接從有關(guān)手冊中查出。節(jié)流裝置是將被測流體的流量值變換成差壓信號Δp，節(jié)流裝置輸出的差壓信號由壓力信號管路輸送到差壓變送器（或差壓計）。流量方程式為：

由流量基本方程式可以看出，被測流量與差壓Δp成平方根關(guān)系，對于直接配用差壓計顯示流量時，流量標(biāo)尺是非線性的，為了得到線性刻度，可加開方運算電路或加開方器。如差壓流量變送器帶有開方運算，變送器的輸出電流就與流量成線性關(guān)系。顯示儀表才能顯示流量的大小。要使儀表的指示值與通過管道的實際流量相符，必須做到以下幾點：由流量基本方程式可以看出，被測流量與差壓Δp（1）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，選擇時應(yīng)與節(jié)流裝置孔徑匹配。（2）在測量蒸汽和氣體流量時，常遇到工作條件的密度ρ與設(shè)計時的密度ρc不相同，這時必須對示數(shù)進行修正。（3）顯示儀表刻度通常是線性的，測量值（差壓信號）要經(jīng)過開方運算進行線性化處理后再送顯示儀表。

（1）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（4）節(jié)流裝置應(yīng)正確安裝。（5）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信號管路，信號管路安裝舉例(如下)：（4）節(jié)流裝置應(yīng)正確安裝。①被測流體為清潔液體時，導(dǎo)壓管路安裝方式如圖3-4所示。

a)垂直管道差壓儀表在管道下方b)差壓儀表在管道上方圖3-4清潔液體時安裝示意圖①被測流體為清潔液體時，導(dǎo)壓管路安裝方式如圖3-4所②被測流體為清潔的干燥氣體時，導(dǎo)壓管路安裝方式如圖3-5所示

：b)差壓儀表在管道上方圖3-5清潔干氣體時的安裝圖示意圖②被測流體為清潔的干燥氣體時，導(dǎo)壓管路安裝方式如圖3-③被測流體為蒸汽時，導(dǎo)壓管路安裝如圖3-6所示。

圖3-6測量蒸汽時的安裝圖示意圖③被測流體為蒸汽時，導(dǎo)壓管路安裝如圖3-6所示。圖3④被測流體為潔凈濕氣體時，導(dǎo)壓管路安裝如圖3-7所示。

圖3-7測量潔凈濕氣體時的安裝圖示意圖

返回④被測流體為潔凈濕氣體時，導(dǎo)壓管路安裝如圖3-7

在流體通過的管道中，垂直于流動方向插上一塊圓盤形的靶。流體通過時對靶片產(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比。靶式流量計適用于測量粘稠性及含少量懸浮固體的液體。2.5.2靶式流量計在流體通過的管道中，垂直于流動方向插上一塊圓盤形圖3-8靶式流量計返回圖3-8靶式流量計返回

浮子流量計是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來進行測量的體積流量儀表，又稱轉(zhuǎn)子流量計。在美國、日本常稱作變面積流量計（VariableAreaFlowmeter）。轉(zhuǎn)子流量計利用流體節(jié)流作用測量流體的體積流量。結(jié)構(gòu)有錐管和浮子。轉(zhuǎn)子流量計的特點：結(jié)構(gòu)簡單，直觀；使用維護方便；壓力損失小。

2.5.3轉(zhuǎn)子流量計

浮子流量計是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升工作原理：

如圖所示，被測流體從下向上經(jīng)過錐管1和浮子2形成的環(huán)隙3時，浮子上下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力，當(dāng)浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時，浮子便上升，環(huán)隙面積隨之增大，環(huán)隙處流體流速立即下降，浮子上下端差壓降低，作用于浮子的上升力亦隨著減少，直到上升力等于浸在流體中浮子重量時，浮子便穩(wěn)定在某一高度。浮子在錐管中高度和通過的流量有對應(yīng)關(guān)系。圖3-9工作原理工作原理：如圖所示，被測流體從下向上經(jīng)過錐管1和浮子2

它是直讀累積式流體流量計，是由裝有一對橢圓齒輪轉(zhuǎn)子的計量室、密封聯(lián)軸器（小口徑流量計采用靈敏度高的磁性聯(lián)軸器）和計數(shù)機構(gòu)組成。

2.5.4橢圓齒輪流量計

它是直讀累積式流體流量計，是由裝有一對橢圓齒圖3-11橢圓齒輪流量測量示意圖返回測得旋轉(zhuǎn)頻率就可求得體積流量。圖3-11橢圓齒輪流量測量示意圖返回測得旋轉(zhuǎn)頻率就可求2.5.6渦輪流量計

2.5.6渦輪流量計

在流體流動的管道內(nèi)，安裝一個可以自由轉(zhuǎn)動的葉輪，當(dāng)流體通過葉輪時，流體的動能使葉輪旋轉(zhuǎn)。流體的流速越高，動能就越大，葉輪轉(zhuǎn)速也就越高。在規(guī)定的流量范圍和一定的流體粘度下，轉(zhuǎn)速與流速成線性關(guān)系，因此，測出葉輪的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)，就可確定流過管道的流體流量和總量在流體流動的管道內(nèi)，安裝一個可以自由轉(zhuǎn)動的葉輪，工作原理渦輪流量計是由變送器和顯示儀表組成。

渦輪葉片受力而旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與流體流量（流速）成正比，其轉(zhuǎn)數(shù)又可以轉(zhuǎn)換成磁電的頻率，此頻率表現(xiàn)為電脈沖，用計數(shù)器記錄此電脈沖，就可以得到流量。工作原理渦輪流量計是由變送器和顯示儀表組成。渦輪流量計安裝方便，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與葉片之間不需密封和齒輪傳動機構(gòu)，因而測量精度高，可耐高壓，靜壓可達50MPa。由于基于磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換原理，故反應(yīng)快，可測脈動流量。輸出信號為電頻率信號，便于遠(yuǎn)傳，不受干擾。

應(yīng)用特點：

渦輪流量計安裝方便，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與葉片之間不需密封和齒輪傳渦輪流量計的渦輪容易磨損，被測介質(zhì)中不應(yīng)帶機械雜質(zhì)，否則會影響測量精度和損壞機件。因此，一般應(yīng)加過濾器。安裝時，必須保證前后由一定的直管段，以使流向比較穩(wěn)定。返回渦輪流量計的渦輪容易磨損，被測介質(zhì)中不應(yīng)帶機械雜質(zhì)，否則會影

在進行流量測量時，如果被測介質(zhì)具有導(dǎo)電性，則可以使用電磁流量計來測量。2.5.6電磁流量計

圖3-14電磁流量計原理圖在進行流量測量時，如果被測介質(zhì)具有導(dǎo)電性，則可以使用電磁

（1）工作原理及組成電磁流量計是依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測量流量的。

由電磁感應(yīng)定律可知，導(dǎo)體在磁場中切割磁力線時，便會產(chǎn)生感應(yīng)電勢。同理，當(dāng)導(dǎo)電的液體在磁場中作垂直于磁力線方向的流動而切割磁力線時，也會產(chǎn)生感應(yīng)電勢。

（1）工作原理及組成

將一個直徑為D的管道放在一個均勻磁場中，并使之垂直于磁力線方向。管道由非導(dǎo)磁材料制成，如果是金屬管道，內(nèi)壁上要裝有絕緣襯里。當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中流動時，便會切割磁磁力線。如果在管道兩側(cè)各插入一根電極，則可以引出感應(yīng)電勢。其大小與磁場、管道和液體流速有關(guān)，關(guān)系為：式中：Ex—感應(yīng)電勢；B—磁感應(yīng)強度；

D—管道內(nèi)徑；v—垂直于磁力線的流體速度。

K—比例系數(shù)將一個直徑為D的管道放在一個均勻磁場中，并式中：Ex—

而體積流量qv與流速v之間的關(guān)系為：

代入上式，得：將而體積流量qv與流速v之間的關(guān)系為：代入上式，得：將圖3－17西門子電磁流量計

A一體化電磁流量計b電磁流量計傳感器圖3－17西門子電磁流量計

所以，只要測出感應(yīng)電勢Ex，就可知道被測流量Q的大小。（2）電磁流量計的使用特點

a.測量管道內(nèi)沒有可動部件或突出于管內(nèi)的部件，所以幾乎沒有壓力損失，可以測量各種腐蝕性液體以及帶有懸浮顆粒的漿液。b.輸出電流與介質(zhì)流量呈線性關(guān)系，且不受液體物理性質(zhì)（溫度、壓力、粘度、密度）或流動狀態(tài)的影響。流速的測量范圍大。所以，只要測出感應(yīng)電勢Ex，就可知道被測流量Q的大

c.一般精度為0.5級到1.5級。d.被測介質(zhì)必須是導(dǎo)電液體，導(dǎo)電率一般要求不小于水的導(dǎo)電率。不能測量氣體、蒸氣及石油制品等的流量。返回返回

2.6

物位檢測方法與儀表2.6物位檢測方法與儀表物位檢測方法應(yīng)用浮力原理檢測物位應(yīng)用靜壓原理檢測物位應(yīng)用超聲波反射檢測物位物位檢測儀表超聲波物位計本節(jié)主要內(nèi)容物位檢測方法應(yīng)用浮力原理檢測物位物位檢測儀表超聲波物位計本節(jié)

物位-----指容器中的液體介質(zhì)的液位、固體的料位或顆粒物的料位和兩種不同液體介質(zhì)分界面的總稱。

液位――容器中的液體介質(zhì)的高低。料位――容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度。

物位檢測的作用①確定容器中的貯料數(shù)量，以保證連續(xù)生產(chǎn)的需要或進行經(jīng)濟核算；②為了監(jiān)視或控制容器的物位，使它保持在規(guī)定的范圍內(nèi)；③對它的上下極限位置進行報警，以保證生產(chǎn)安全、正常進行。

物位的基本概念物位-----指容器中的液體介質(zhì)的液位、固體的料位液應(yīng)用浮力原理檢測物位應(yīng)用靜壓原理檢測物位應(yīng)用超聲波反射檢測物位

物位檢測方法應(yīng)用浮力原理檢測物位物應(yīng)用浮力原理檢測物位利用漂浮于液面上的浮標(biāo)或浸沒于液體中的浮筒對液位進行測量的。當(dāng)液位變化時，前者產(chǎn)生相應(yīng)的位移，而所受到的浮力維持不變，后者則發(fā)生浮力的變化。因此，只要檢測出浮標(biāo)的位移或浮筒所受到的浮力的變化，就可以知道液位的高低。

恒浮力法液位測量示意圖

測量原理應(yīng)用浮力原理檢測物位利用漂浮于液面上的浮標(biāo)或浸沒于液體中的浮應(yīng)用靜壓原理檢測物位壓力表測量液位原理

通過液柱靜壓的方法對液位進行測量的。敞口容器：多用直接測量容器底部壓力的方法。如圖所示，測壓儀表通過導(dǎo)壓管與容器底部相連，由測壓儀表的壓力指示值，便可推知液位的高度。

其關(guān)系為式中

P—測壓儀表指示值H—液位的高度ρ—液體的密度g—重力加速度式中PA、PB——分別是液面上部介質(zhì)壓力和液面以下H深度的液體壓力。密閉容器：測量容器底部壓力，除與液面高度有關(guān)外，還與液面上部介質(zhì)壓力有關(guān)，其關(guān)系為應(yīng)用靜壓原理檢測物位壓力表測量液位原理通過液柱靜壓的流量檢測及儀表分析課件應(yīng)用超聲波反射檢測物位根據(jù)超聲波從發(fā)射到接收反射回波的時間間隔大小與被測介質(zhì)高度成比例關(guān)系的原理，實現(xiàn)液位測量的。測量時由置于容器底部的超聲波探頭向液面與氣體的分界面發(fā)射超聲波，經(jīng)過時間t后，便可接收到從界面反射回來的回波信號。

測量原理根據(jù)傳聲介質(zhì)的不同可以分為：液介式、氣介式、固介式三種。

V----超聲波在液體中的傳播速度H----從探頭至界面的距離（被測介質(zhì)物位高度）t----超聲波從探