化工儀表及自動化第3章1

化工(huàgōng)儀表及自動化第三章檢測儀表與傳感器

精品資料內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)概述測量過程(guòchéng)與測量誤差儀表的性能指標工業(yè)儀表的分類壓力檢測及儀表壓力單位及測壓儀表彈性式壓力計電氣式壓力計智能型壓力變送器壓力計的選用及安裝1精品資料內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)流量檢測及儀表概述差壓式流量計轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計橢圓齒輪流量計渦輪流量計電磁流量計漩渦流量計質(zhì)量流量計2精品資料內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)物位檢測及儀表概述(ɡàishù)差壓式液位變速器電容式物位傳感器核輻射物位計稱重式液罐計量儀溫度檢測及儀表溫度檢測方法熱電偶溫度計熱電阻溫度計電動溫度變送器3精品資料內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)一體化溫度(wēndù)變送器智能式溫度(wēndù)變送器測溫元件的安裝現(xiàn)代檢測技術(shù)與傳感器的發(fā)展軟測量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展4精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)用來檢測這些參數(shù)的技術(shù)工具稱為檢測儀表。用來將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號的儀表通常稱為傳感器。當傳感器的輸出(shūchū)為單元組合儀表中規(guī)定的標準信號時，通常稱為變送器。5℃Pam……1～5VDC4～20mA0～10mA……標準信號mVHzuA……微弱信號非線性被測量傳感器變送器顯示、控制儀表(裝置)精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)一、測量(cèliáng)過程與測量(cèliáng)誤差6

測量過程在實質(zhì)上都是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進行比較的過程，而測量儀表就是實現(xiàn)這種比較的工具。

測量誤差指由儀表讀得的被測值與被測量真值之間的差距。通常有兩種表示方法，即絕對誤差和相對誤差。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)絕對誤差(juéduìwùchà)xi：儀表指示值,xt：被測量的真值由于真值無法得到

x：被校表的讀數(shù)值，x0：標準表的讀數(shù)值

相對誤差7精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)二、儀表(yíbiǎo)的性能指標81.精確度（簡稱精度）說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差Δ來表示。但是，儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點不相同。因此，常說的“絕對誤差”指的是絕對誤差中的最大值Δmax。

兩大影響因素絕對誤差和儀表的測量范圍相對百分誤差δ允許誤差精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)儀表的δ允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的δ允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對百分誤差去掉“±”號及“％”號，便可以用來確定儀表的精確度等級。目前(mùqián)常用的精確度等級有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。小結(jié)9精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)10舉例(jǔlì)例1某臺測溫儀表的測溫范圍為200~700℃，校驗該表時得到的最大絕對誤差為＋4℃，試確定該儀表的精度等級。解該儀表的相對百分誤差為

如果將該儀表的δ去掉“＋”號與“％”號，其數(shù)值為0.8。由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.8級儀表，同時，該儀表的誤差超過了0.5級儀表所允許的最大誤差，所以，這臺測溫儀表的精度等級為1.0級。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)例2某臺測溫儀表的測溫范圍為０～1000℃。根據(jù)工藝(gōngyì)要求，溫度指示值的誤差不允許超過±７℃，試問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級才能滿足以上要求？解根據(jù)工藝上的要求，儀表的允許誤差為

如果將儀表的允許誤差去掉“±”號與“％”號，其數(shù)值介于0.5～1.0之間，如果選擇精度等級為1.0級的儀表，其允許的誤差為±1.0％，超過了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)選擇0.5級儀表才能滿足工藝要求。11精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)12儀表的精度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣(yōuliè)的重要指標之一。

精度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的精確度等級越高，也說明該儀表的精確度越高。0.05級以上的儀表，常用來作為標準表；工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其精度大多在0.5以下。

儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標志在儀表面板上。舉例1.51.0如：精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度(jīnɡdù)等級和根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度(jīnɡdù)等級，情況是不一樣的。根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度(jīnɡdù)等級時，儀表的允許誤差應(yīng)該大于（至少等于）儀表校驗所得的相對百分誤差；根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度(jīnɡdù)等級時，儀表的允許誤差應(yīng)該小于（至多等于）工藝上所允許的最大相對百分誤差。小結(jié)13結(jié)論：工藝要求的允許誤差≥儀表的允許誤差

≥

校驗所得到的相對百分誤差

精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)2.變差變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進行正反行程(xíngchéng)（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量時，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。圖3-1測量儀表的變差14注意：儀表的變差不能超出儀表的允許誤差。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)153.靈敏(línɡm(xù)ǐn)度與靈敏(línɡm(xù)ǐn)限

儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個位移的被測參數(shù)變化量的比值。即

式中，S為儀表的靈敏度；Δα為指針的線位移或角位移；Δx為引起Δα所需的被測參數(shù)變化量。

儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發(fā)生動作的被測參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應(yīng)不大于儀表允許絕對誤差的一半。

注意：上述指標僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，往往用分辨力表示。

精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)4.分辨率對于(duìyú)數(shù)字式儀表，分辨力是指數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所代表的被測參數(shù)變化量。

不同量程的分辨力是不同的，相應(yīng)于最低量程的分辨力稱為該表的最高分辨力，也叫靈敏度。通常以最高分辨力作為數(shù)字電壓表的分辨力指標。分辨率與儀表的有效數(shù)字位數(shù)有關(guān)。16精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)175.線性度線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實際校準曲線與理論(lǐlùn)直線的吻合程度。通常總是希望測量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。圖3-2線性度示意圖

式中，δf為線性度（又稱非線性誤差）；Δfmax為校準曲線對于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計算）。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)186.反應(yīng)時間反應(yīng)時間就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標。反應(yīng)時間長，說明儀表需要(xūyào)較長時間才能給出準確的指示值，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。儀表反應(yīng)時間的長短，實際上反映了儀表動態(tài)特性的好壞。

儀表的反應(yīng)時間有不同的表示方法

當輸入信號突然變化一個數(shù)值后，輸出信號將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。

儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2％（95％）所用的時間，可用來表示反應(yīng)時間。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)三、工業(yè)(gōngyè)儀表的分類191.按儀表使用的能源分類氣動儀表、電動儀表、液動儀表

以電為能源，信號之間聯(lián)系比較方便，適宜于遠距離傳送和集中控制；便于與計算機聯(lián)用；現(xiàn)在電動儀表可以做到防火、防爆，更有利于電動儀表的安全使用。

一般結(jié)構(gòu)較復雜；易受溫度、濕度、電磁場、放射性等環(huán)境影響。

優(yōu)點缺點常用精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)202.按信息的獲得、傳遞、反映和處理(chǔlǐ)的過程分類檢測儀表

作用是獲取信息，并進行適當?shù)霓D(zhuǎn)換。

顯示儀表

作用是將由檢測儀表獲得的信息顯示出來。

集中控制裝置

包括各種巡回檢測儀、巡回控制儀等。控制儀表

可以根據(jù)需要對輸入信號進行各種運算。

執(zhí)行器

可以接受控制儀表的輸出信號或直接來自操作員的指令，對生產(chǎn)過程進行操作或控制。

精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)圖3-3各類儀表(yíbiǎo)的作用21精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)223.按儀表的組成(zǔchénɡ)形式分類

基地式儀表特點是將測量、顯示、控制等各部分集中組裝在一個表殼里，形成一個整體。這種儀表比較適于在現(xiàn)場做就地檢測和控制，但不能實現(xiàn)多種參數(shù)的集中顯示與控制。這在一定程度上限制了基地式儀表的應(yīng)用范圍。分為基地式儀表和單元組合儀表

精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)化工生產(chǎn)中的單元組合儀表有電動單元組合儀表和氣動單元組合儀表兩種。國產(chǎn)(guóchǎn)的電動單元組合儀表簡稱DDZ儀表；氣動單元組合儀表簡稱QDZ儀表。注意

單元組合儀表是將對參數(shù)的測量及其變送、顯示、控制等各部分，分別制成能獨立工作的單元儀表（簡稱單元，例如變送單元、顯示單元、控制單元等）。這些單元之間以統(tǒng)一的標準信號互相聯(lián)系，可以根據(jù)不同要求，方便地將各單元任意組合成各種控制系統(tǒng)，適用性和靈活性都很好。23精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表一、壓力(yālì)單位及測量儀表壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。壓力的單位為帕斯卡，簡稱帕（Pa）24精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表為了使大家了解國際(guójì)單位制中的壓力單位（Pa或MPa）與過去的單位之間的關(guān)系，下面給出幾種單位之間的換算關(guān)系表。25精品資料26壓力單位帕/Pa兆帕/MPa工程大氣壓/(kgf/cm2)物理大氣壓/atm汞柱/mmHg水柱/mH2O（磅/英寸2）/（1b/in2）巴/bar帕11×1061.0197×10-59.869×10-67.501×10-31.0197×10-41.450×10-41×10-5兆帕1×106110.1979.8697.501×1031.0197×1021.450×10210工程大氣壓9.807×1049.807×10-210.9678735.610.0014.220.9807物理大氣壓1.0133×1050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.3332×1021.3332×10-41.3595×10-31.3158×10-310.01361.934×10-21.3332×10-3水柱9.806×1039.806×10-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.895×1036.895×10-30.070310.0680551.710.703110.06895巴1×1050.11.01970.9869750.110.19714.501表3-1各種(ɡèzhǒnɡ)壓力單位換算表精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表27p表P真P絕P絕大氣壓力線絕對壓力的零線在壓力測量中，常有表壓、絕對(juéduì)壓力、負壓或真空度之分。當被測壓力低于大氣壓力時，一般用負壓或真空度來表示。圖3-4絕對壓力、表壓、負壓（真空度）的關(guān)系精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表28測量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為(fēnwéi)四類。1.液柱式壓力計

它根據(jù)流體靜力學原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進行測量。

按其結(jié)構(gòu)形式的不同

有U形管壓力計、單管壓力計等

優(yōu)點這類壓力計結(jié)構(gòu)簡單、使用方便

缺點

其精度受工作液的毛細管作用、密度及視差等因素的影響，測量范圍較窄，一般用來測量較低壓力、真空度或壓力差。

精品資料第二節(jié)壓力檢測(jiǎncè)及儀表2.彈性(tánxìng)式壓力計它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進行測量的。

3.電氣式壓力計

它是通過機械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進行測量的儀表。29F=K*S精品資料第二節(jié)壓力檢測(jiǎncè)及儀表4.活塞式壓力計

它是根據(jù)水壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量(zhìliàng)來進行測量的。優(yōu)點缺點測量精度很高，允許誤差可小到0.05%～0.02%。結(jié)構(gòu)較復雜，價格較貴。

30精品資料第二節(jié)壓力檢測(jiǎncè)及儀表二、彈性(tánxìng)式壓力計31定義

彈性式壓力計是利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測壓儀表。優(yōu)點

具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價格低廉、測量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點。

可用來測量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。

精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表321.彈性元件

彈性元件是一種簡易(jiǎnyì)可靠的測壓敏感元件。當測壓范圍不同時，所用的彈性元件也不一樣。圖3-5

彈性元件示意圖

彈簧管式彈性元件如圖(a)和(b)所示，波紋管式彈性元件如圖(e)所示，薄膜式彈性元件如圖(c)和(d)所示。精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表332.彈簧(tánhuáng)管壓力表分類使用的測壓元件單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。

用途普通彈簧管壓力表，耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。

1—彈簧管；2—拉桿；3—扇形齒輪；4—中心齒輪；5—指針；6—面板；7—游絲；8—調(diào)整螺絲；9—接頭彈簧壓力表精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表基本測量(cèliáng)原理

單圈彈簧管是一根彎成270°圓弧的橢圓截面的空心金屬管子。管子的自由端B封閉，另一端固定在接頭９上。當通入被測的壓力p后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下，將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴張變形。同時，使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移。輸入壓力p越大，產(chǎn)生的變形也越大。由于輸入壓力與彈簧管自由端B的位移成正比，所以只要測得B點的位移量，就能反映壓力p的大小。注意：彈簧管自由端B的位移量一般很小，直接顯示有困難，所以必須通過放大機構(gòu)才能指示出來。

34精品資料第二節(jié)壓力檢測(jiǎncè)及儀表在化工生產(chǎn)過程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，即當壓力低于或高于給定范圍時，就會破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險。這時就應(yīng)采用帶有報警或控制觸點的壓力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化(biànhuà)，便可成為電接點信號壓力表，它能在壓力偏離給定范圍時，及時發(fā)出信號，以提醒操作人員注意或通過中間繼電器實現(xiàn)壓力的自動控制。警惕！35精品資料第二節(jié)壓力檢測(jiǎncè)及儀表圖3-7電接點(jiēdiǎn)信號壓力表1，4

—靜觸點；2

—動觸點；3

—綠燈；5

—紅燈

壓力表指針上有動觸點2，表盤上另有兩根可調(diào)節(jié)指針，上面分別有靜觸點1和4。當壓力超過上限給定數(shù)值時，2和4接觸，紅色信號燈5的電路被接通，紅燈發(fā)亮。若壓力低到下限給定數(shù)值時，2與1接觸，接通了綠色信號燈3的電路。1、4的位置可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)。36精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表三、電氣(diànqì)式壓力計定義電氣式壓力計是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號進行傳輸及顯示的儀表。37優(yōu)點1.該儀表的測量范圍較廣，分別可測7×10-5Pa至5×102MPa的壓力，允許誤差可至0.2％；

2.由于可以遠距離傳送信號，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中可以實現(xiàn)壓力自動控制和報警，并可與工業(yè)控制機聯(lián)用。

精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表幾種(jǐzhǒnɡ)常見的傳感器或變送器：1.霍爾片式壓力傳感器

霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，從而實現(xiàn)壓力的測量。

圖3-9

霍爾效應(yīng)

霍爾電勢可用下式表示

式中，UH為霍爾電勢；RH為霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)；B為磁感應(yīng)強度；I為控制電流的大小。39精品資料第二節(jié)壓力檢測(jiǎncè)及儀表將霍爾元件與彈簧管配合(pèihé)，就組成了霍爾片式彈簧管壓力傳感器，如圖3-10所示。圖3-10霍爾片式壓力傳感器1—彈簧管；2

—磁鋼；3

—霍爾片

當被測壓力引入后，在被測壓力作用下，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在非均勻磁場中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢與被測壓力成比例。

利用這一電勢即可實現(xiàn)遠距離顯示和自動控制。41精品資料42第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表2.應(yīng)變(yìngbiàn)片壓力傳感器

應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變原理構(gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導體應(yīng)變片兩類，被測壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時，其阻值減?。ㄔ黾樱?，再通過橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級電勢輸出，并用毫伏計或其他記錄儀表顯示出被測壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計。圖3-11應(yīng)變片壓力傳感器示意圖1—應(yīng)變筒；2—外殼；3—密封膜片精品資料第二節(jié)壓力檢測(jiǎncè)及儀表3.壓阻式壓力(yālì)傳感器

壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。當壓力發(fā)生變化時，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號。工作原理43精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表圖3-12壓阻式壓力(yālì)傳感器1—基座；2—單晶硅片；3—導環(huán)；4—螺母；5—密封墊圈；6—等效電阻特點

精度高、工作可靠、頻率響應(yīng)高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單；

便于實現(xiàn)顯示數(shù)字化；

可以測量壓力，稍加改變，還可以測量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。44精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表5.電容式壓力(yālì)變送器

電容式壓力變送器是一種開環(huán)檢測儀表，具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強、可靠性好、測量精度高等優(yōu)點，其輸出信號是標準的4～20mA（DC）電流信號。

工作原理圖3-14電容式差壓變送器原理圖1—隔離膜片；2，7—固定電極；3—硅油；4—測量膜片；5—玻璃層；6—底座；8—引線49先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進行測量。

精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測及儀表電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護測量膜片，當差壓過大并超過允許測量范圍時，測量膜片將平滑(pínghuá)地貼靠在玻璃凹球面上，因此不易損壞，過載后的恢復特性很好，這樣大大提高了過載承受能力。與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動機構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測量精度相應(yīng)提高，可達0.2級。小結(jié)50精品資料——壓力(yālì)檢測儀表的選用三個方面——選用時應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對壓力檢測的要求、被測介質(zhì)的特性、現(xiàn)場使用(shǐyòng)的環(huán)境等條件本著節(jié)約的原則合理地考慮儀表的量程、精度、類型（材質(zhì)）等。精品資料儀表的量程是指該儀表可按規(guī)定的精確度對被測量進行測量的范圍關(guān)鍵：根據(jù)被測參數(shù)的大小來確定，同時必須考慮到被測對象可能發(fā)生的異常超壓情況，對儀表的量程選擇必須留有足夠的余地。測量穩(wěn)定壓力(yālì)：最大工作壓力(yālì)Pimax不超過上限值Pmax的2/3測量脈動壓力(yālì)：最大工作壓力(yālì)Pimax不超過上限值Pmax的1/2測量高壓壓力(yālì)：最大工作壓力(yālì)Pimax不超過上限值Pmax的3/5最小工作壓力(yālì)Pimin不低于上限值Pmax的1/3在選用儀表量程時，應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)程或者標準中的數(shù)值。這只是一個一般經(jīng)驗要求，不是(bùshi)絕對的?。、帕砍?/p>

精品資料⑵儀表(yíbiǎo)精度——根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實際被測壓力允許的最大絕對誤差應(yīng)小于儀表的基本(jīběn)誤差?！谶x擇時應(yīng)堅持節(jié)約的原則，只要測量精度能滿足生產(chǎn)的要求，就不必追求用過高精度的儀表。精品資料⑶儀表(yíbiǎo)類型正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的前提。主要應(yīng)考慮以下幾個(jǐɡè)方面:儀表的材料輸出信號類型使用環(huán)境

精品資料第三節(jié)流量檢測(jiǎncè)及儀表一、概述(ɡàishù)

介質(zhì)流量是控制生產(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)。

流量大小：單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時流量。

總量：在某一段時間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時流量在某一段時間內(nèi)的累計值。定義63精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測及儀表質(zhì)量(zhìliàng)流量M體積流量Q如以t表示時間，則流量和總量之間的關(guān)系是

流量計：測量流體流量的儀表。計量表：測量流體總量的儀表。

64精品資料流量檢測的主要方法(fāngfǎ)和分類流量檢測方法有很多，就測量原理(yuánlǐ)而言，可以分為直接測量法和間接測量法兩類。直接測量法可以直接測量出管道中的體積流量或質(zhì)量流量間接測量法則是通過測量出流體的(平均)流速，結(jié)合管道的截面積、流體的密度及工作狀態(tài)等參數(shù)計算得出。精品資料第三節(jié)流量檢測(jiǎncè)及儀表1.速度(sùdù)式流量計

以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。

2.容積式流量計

以單位時間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。3.質(zhì)量流量計

以測量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計。質(zhì)量流量計分直接式和間接式兩種。65分類差壓式流量計;轉(zhuǎn)子式流量計;電磁流量計;渦輪流量計;漩渦流量計橢圓齒輪流量計;活塞式流量計量熱式;角動量式;陀螺式;科里奧利力式精品資料第三節(jié)流量檢測(jiǎncè)及儀表二、差壓式流量計差壓式（也稱節(jié)流式）流量計是基于流體流動(liúdòng)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。

通常是由能將被測流量轉(zhuǎn)換成壓差信號的節(jié)流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的流量值顯示出來的差壓計以及顯示儀表所組成。66精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測及儀表1.節(jié)流現(xiàn)象(xiànxiàng)與流量基本方程式（1）節(jié)流現(xiàn)象

流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。

節(jié)流裝置包括節(jié)流件和取壓裝置。67精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測及儀表圖3-18孔板裝置(zhuāngzhì)及壓力、流速分布圖

要準確測量出截面Ⅰ、Ⅱ處的壓力有困難，因為產(chǎn)生最低靜壓力p2′的截面Ⅱ的位置隨著流速的不同會改變。因此是在孔板前后的管壁上選擇兩個固定的取壓點，來測量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化。因而所測得的壓差與流量之間的關(guān)系，與測壓點及測壓方式的選擇是緊密相關(guān)的。注意68精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測及儀表（2）節(jié)流(jiéliú)基本方程式

流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基本流量公式。它是根據(jù)流體力學中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導而得的?？梢钥闯鲆懒髁颗c壓差的確切關(guān)系，關(guān)鍵在于α的取值。

流量與壓力差ΔP的平方根成正比。

69精品資料第三節(jié)流量檢測(jiǎncè)及儀表2.標準(biāozhǔn)節(jié)流裝置

國內(nèi)外把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標準化，并稱為“標準節(jié)流裝置”。

標準化的具體內(nèi)容包括節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等。70(a)標準孔板(b)噴嘴(c)文丘里管精品資料節(jié)流(jiéliú)式流量計的使用特點和要求標準孔板應(yīng)用廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的特點，適用于大流量的測量，安裝前后需要一定直管段?？装鍦y量的壓損大，當不允許有較大的管道壓損時，便不宜采用。在一般場合下，仍采用孔板為多。標準噴嘴和標準文丘里管的壓力損失較孔板為小，但結(jié)構(gòu)比較復雜，不易加工。標準節(jié)流裝置僅適用于測量管道直徑大于50mm，雷諾數(shù)在104～105以上的流體；流體應(yīng)當清潔，充滿(chōngmǎn)全部管道，不發(fā)生相變；精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測及儀表三、轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計841.工作原理

以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來測量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測量方法。圖3-27轉(zhuǎn)子流量計的工作原理圖精品資料第三節(jié)流量檢測(jiǎncè)及儀表轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計中轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)的平衡條件是（3-25）由式（3-25）可得根據(jù)轉(zhuǎn)子浮起的高度就可以判斷被測介質(zhì)的流量大小或?qū)⑹剑?-26）代入上兩式，得或（3-26）85精品資料測量(cèliáng)原理：被測流體由錐形管下端進入，流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)隙，再從上端(shànɡduān)流出。當流體流過的時候，位于錐形管中的轉(zhuǎn)子受到向上的一個力，使其浮起。當這個力正好等于轉(zhuǎn)子重量減去流體對轉(zhuǎn)子的浮力，此時轉(zhuǎn)子就停浮在一定的高度上。若流體流量突然由小變大時，作用在轉(zhuǎn)子上的向上的力就加大，轉(zhuǎn)子上升，環(huán)隙增大，即流通面積增大。隨著環(huán)隙的增大，使流體流速變慢，流體作用在轉(zhuǎn)子上的向上力也就變小。這樣，轉(zhuǎn)子在一個新的高度上重新平衡。這樣，轉(zhuǎn)子在錐形管中平衡位置的高低h與被測介質(zhì)的流量大小相對應(yīng)。孔板流量計：節(jié)流面積不變流量變化壓差發(fā)生變化轉(zhuǎn)子流量計：壓差不變流量變化節(jié)流面積發(fā)生變化精品資料轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計的特點①轉(zhuǎn)子流量計主要適合于檢測中小管徑、較低雷諾數(shù)的中小流量；②流量計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，工作(gōngzuò)可靠，儀表前直管段長度要求不高；③流量計的基本誤差約為儀表量程的土2％，量程比可達10：1④流量計的測量精度易受被測介質(zhì)密度、粘度、溫度、壓力、純凈度、安裝質(zhì)量等的影響。精品資料第三節(jié)流量檢測(jiǎncè)及儀表四、橢圓(tuǒyuán)齒輪流量計981.工作原理圖3-30橢圓齒輪流量計結(jié)構(gòu)原理通過橢圓齒輪流量計的體積流量2.使用特點

適用于高黏度介質(zhì)的流量測量。測量精度較高，壓力損失較小，安裝使用也較方便。橢圓齒輪流量計的入口端必須加裝過濾器。橢圓齒輪流量計的使用溫度有一定范圍。橢圓齒輪流量計的結(jié)構(gòu)復雜，加工成本較高。精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測及儀表五、渦輪流量計99圖3-31渦輪流量計1—渦輪；2—導流器；3—磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器；4—外殼(wàiké)；5—前置放大器優(yōu)點

安裝方便。測量精度高，可耐高壓。反應(yīng)快，可測脈動流量。輸出信號為電頻率信號，便于遠傳，不受干擾。缺點

一般應(yīng)加過濾器。安裝時，前后要有一定的直管段。

精品資料第三節(jié)流量檢測(jiǎncè)及儀表六、電磁(diàncí)流量計100能夠測量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（例如泥漿）或纖維液體的流量。

圖3-32

電磁流量計原理圖感應(yīng)電勢的方向由右手定則判斷，大小由下式?jīng)Q定

（3-43）而（3-44）將式（3-44）代入式（3-43），得精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測及儀表101電磁(diàncí)流量計的特點測量導管內(nèi)無可動或突出于管道內(nèi)部的部件，因而壓力損失極小；只要是導電的，被測流體可以是含有顆粒、懸浮物等，也可以是酸、堿、鹽等腐蝕性物質(zhì)；流量計的輸出電流與體積流量成線性關(guān)系，并且不受液體的溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響；電磁流量計的量程比一般為10:1，精度較高的量程比可達100:1；測量口徑范圍大，可以從lmm到2m以上，特別適用于lm以上口徑的水流量測量；測量精度一般優(yōu)于0.5級；電磁流量計反應(yīng)迅速，可以測量脈動流量；主要缺點：被測流體必須是導電的，不能小于水的電導率不能測量氣體、蒸汽和石油制品等的流量由于襯里材料的限制，一般使用溫度為0～200℃；因電極嵌裝在測量導管上的，使工作壓力限制(一般≤0.25MPa）精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測及儀表七、漩渦(xuánwō)流量計

精度高、測量范圍寬、沒有運動部件、無機械磨損、維護方便、壓力損失小、節(jié)能效果明顯。圖3-33卡曼渦街102

漩渦流量計是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體流量的儀表。精品資料漩渦(xuánwō)流量計基本工作(gōngzuò)原理把一個漩渦發(fā)生體（非流線型對稱物體）垂直插在管道中，當流體繞過漩渦發(fā)生體時會在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦，