第三章变送单元PPT讲稿.ppt

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1、第三章第三章 变送单元变送单元第1页，共105页，编辑于2022年，星期二重点内容重点内容n n测量基本概念测量基本概念n n参数测量（参数测量（T T、P P、Q Q、H H、比例、成分等）、比例、成分等）n n信号变送信号变送第2页，共105页，编辑于2022年，星期二n n变送器在自动控制系统中是首要环节和重要组成部分变送器在自动控制系统中是首要环节和重要组成部分变送器在自动控制系统中是首要环节和重要组成部分变送器在自动控制系统中是首要环节和重要组成部分n n检测变送单元包含两部分：检测变送单元包含两部分：检测变送单元包含两部分：检测变送单元包含两部分：检测和变送检测和变送检测和变送检测

2、和变送n nDDZ-IIDDZ-IIDDZ-IIDDZ-II型和型和型和型和DDZ-IIIDDZ-IIIDDZ-IIIDDZ-III型仪表的性能比较（表型仪表的性能比较（表型仪表的性能比较（表型仪表的性能比较（表3-13-13-13-1）n n测量的基本概念测量的基本概念测量的基本概念测量的基本概念 1 1 1 1、测量、测量、测量、测量 用一个已知的量与被测同类量的比较过程用一个已知的量与被测同类量的比较过程用一个已知的量与被测同类量的比较过程用一个已知的量与被测同类量的比较过程n n一次测量一次测量一次测量一次测量：测量体与被测介质接触，测量体将被测量的参数：测量体与被测介质接触，测量体将

3、被测量的参数：测量体与被测介质接触，测量体将被测量的参数：测量体与被测介质接触，测量体将被测量的参数 成比例转换为另一个物理量的过程称为一次测量成比例转换为另一个物理量的过程称为一次测量成比例转换为另一个物理量的过程称为一次测量成比例转换为另一个物理量的过程称为一次测量 所用仪表为一次仪表。所用仪表为一次仪表。所用仪表为一次仪表。所用仪表为一次仪表。n n二次测量二次测量二次测量二次测量：将一次测量的数值转换成标准电信号的过程称为：将一次测量的数值转换成标准电信号的过程称为：将一次测量的数值转换成标准电信号的过程称为：将一次测量的数值转换成标准电信号的过程称为 二次测量，所用仪表为二次仪表。二

4、次测量，所用仪表为二次仪表。二次测量，所用仪表为二次仪表。二次测量，所用仪表为二次仪表。n n测量仪器：测量仪器：测量仪器：测量仪器：DDZ-IIDDZ-IIDDZ-IIDDZ-II、DDZ-IIIDDZ-IIIDDZ-IIIDDZ-III型仪表型仪表型仪表型仪表 。n n标准信号标准信号标准信号标准信号：n n气动信号：气动信号：气动信号：气动信号：0-20MPA0-20MPA0-20MPA0-20MPAn n电动信号：电动信号：电动信号：电动信号：1-5V1-5V1-5V1-5V；4-20MA4-20MA4-20MA4-20MA第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述第3页，共105页，

5、编辑于2022年，星期二第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述n n2 2 2 2、测量误差、测量误差、测量误差、测量误差 被测真值与测量结果之间存在的误差。被测真值与测量结果之间存在的误差。被测真值与测量结果之间存在的误差。被测真值与测量结果之间存在的误差。n n误差属性误差属性误差属性误差属性 绝对误差：被测真值与测量结果之间存在的误差。绝对误差：被测真值与测量结果之间存在的误差。绝对误差：被测真值与测量结果之间存在的误差。绝对误差：被测真值与测量结果之间存在的误差。相对误差：绝对误差与被测真值或测量结果之百分比。相对误差：绝对误差与被测真值或测量结果之百分比。相对误差：绝对误差与被测

6、真值或测量结果之百分比。相对误差：绝对误差与被测真值或测量结果之百分比。实际相对误差：绝对误差实际相对误差：绝对误差实际相对误差：绝对误差实际相对误差：绝对误差/真值真值真值真值 标称相对误差：绝对误差标称相对误差：绝对误差标称相对误差：绝对误差标称相对误差：绝对误差/仪表示值仪表示值仪表示值仪表示值 引用相对误差：绝对误差引用相对误差：绝对误差引用相对误差：绝对误差引用相对误差：绝对误差/仪表量程仪表量程仪表量程仪表量程n n产生误差产生误差产生误差产生误差 系统误差：本身固有、有规律的误差。系统误差：本身固有、有规律的误差。系统误差：本身固有、有规律的误差。系统误差：本身固有、有规律的误差

7、。随机误差：无规律的误差。随机误差：无规律的误差。随机误差：无规律的误差。随机误差：无规律的误差。疏忽误差：误读引起误差。疏忽误差：误读引起误差。疏忽误差：误读引起误差。疏忽误差：误读引起误差。n n使用误差使用误差使用误差使用误差 基本误差：正常误差。基本误差：正常误差。基本误差：正常误差。基本误差：正常误差。附加误差：超出规定条件的误差。附加误差：超出规定条件的误差。附加误差：超出规定条件的误差。附加误差：超出规定条件的误差。允许误差：仪表所允许误差。允许误差：仪表所允许误差。允许误差：仪表所允许误差。允许误差：仪表所允许误差。第4页，共105页，编辑于2022年，星期二n n3 3 3

8、3、性能指标、性能指标、性能指标、性能指标n n仪表精度仪表精度仪表精度仪表精度（引用相对误差）（引用相对误差）（引用相对误差）（引用相对误差）可靠程度。可靠程度。可靠程度。可靠程度。n n仪表精度仪表精度仪表精度仪表精度=绝对误差绝对误差绝对误差绝对误差/仪表量程仪表量程仪表量程仪表量程 精度等级：精度等级：精度等级：精度等级：0.0050.0050.0050.005、0.020.020.020.02、0.10.10.10.1、0.350.350.350.35（实验）（实验）（实验）（实验）0.50.50.50.5、1.01.01.01.0、1.51.51.51.5、2.52.52.52.5

9、（工业）（工业）（工业）（工业）n n注意：注意：注意：注意：n n记录在仪表盘面板记录在仪表盘面板记录在仪表盘面板记录在仪表盘面板n n高级别校低级别高级别校低级别高级别校低级别高级别校低级别n n实际选用根据需要确定实际选用根据需要确定实际选用根据需要确定实际选用根据需要确定 n n变差变差变差变差：条件不变，测量同一变量，进行正、反行程测量，所得仪表显示数值之差。：条件不变，测量同一变量，进行正、反行程测量，所得仪表显示数值之差。：条件不变，测量同一变量，进行正、反行程测量，所得仪表显示数值之差。：条件不变，测量同一变量，进行正、反行程测量，所得仪表显示数值之差。n n变差变差变差变差=

10、（正值（正值（正值（正值-负值）负值）负值）负值）/仪表量程仪表量程仪表量程仪表量程*100%100%100%100%n n产生原因：机构间隙、摩擦、弹性滞后。产生原因：机构间隙、摩擦、弹性滞后。产生原因：机构间隙、摩擦、弹性滞后。产生原因：机构间隙、摩擦、弹性滞后。n n目标：变差目标：变差目标：变差目标：变差 pp2 2时，电容极板位移为时，电容极板位移为 选取差动电容的电容之比选取差动电容的电容之比图3-7 差动电容结构示意图二、差动电容差压变送器二、差动电容差压变送器二、差动电容差压变送器二、差动电容差压变送器第26页，共105页，编辑于2022年，星期二框图振荡器振荡器振荡器振荡器解

11、调器解调器解调器解调器线性调整线性调整线性调整线性调整IC1IC1基准电压基准电压基准电压基准电压稳压源稳压源稳压源稳压源IC3IC3功放功放功放功放限流限流限流限流负反馈负反馈负反馈负反馈调零调零调零调零零迁零迁零迁零迁R RL LI Io oE EI If fI Id dI Iz z（）V Vc cV Vr r差动电容差动电容差动电容差动电容二、差动电容差压变送器二、差动电容差压变送器二、差动电容差压变送器二、差动电容差压变送器第27页，共105页，编辑于2022年，星期二n n温度是化工过程中最普遍而重要的操作参数。温度是化工过程中最普遍而重要的操作参数。温度是化工过程中最普遍而重要的操

12、作参数。温度是化工过程中最普遍而重要的操作参数。n n所有的过程都是在一定的温度条件下进行的；所有的过程都是在一定的温度条件下进行的；所有的过程都是在一定的温度条件下进行的；所有的过程都是在一定的温度条件下进行的；n n温度决定一些反应能否进行和反应方向；温度决定一些反应能否进行和反应方向；温度决定一些反应能否进行和反应方向；温度决定一些反应能否进行和反应方向；n n温度决定一些反应的进程程度；温度决定一些反应的进程程度；温度决定一些反应的进程程度；温度决定一些反应的进程程度；n n温度显示反应的能量变化。温度显示反应的能量变化。温度显示反应的能量变化。温度显示反应的能量变化。n n温度不能直

13、接测量。温度的测量都是通过温度传递到敏感元件温度不能直接测量。温度的测量都是通过温度传递到敏感元件温度不能直接测量。温度的测量都是通过温度传递到敏感元件温度不能直接测量。温度的测量都是通过温度传递到敏感元件后，其物理性质随温度变化而进行的。后，其物理性质随温度变化而进行的。后，其物理性质随温度变化而进行的。后，其物理性质随温度变化而进行的。第三节第三节 温度变送器温度变送器第28页，共105页，编辑于2022年，星期二 DDZ-IIIDDZ-IIIDDZ-IIIDDZ-III温度变送器温度变送器温度变送器温度变送器组成部分：由量程单元和放大单元组成。组成部分：由量程单元和放大单元组成。组成部分

14、：由量程单元和放大单元组成。组成部分：由量程单元和放大单元组成。n n特点：特点：特点：特点：1 1 1 1）线路简单、可靠性好；线性度好，测量精度高；）线路简单、可靠性好；线性度好，测量精度高；）线路简单、可靠性好；线性度好，测量精度高；）线路简单、可靠性好；线性度好，测量精度高；2)2)2)2)实现二线制；可用于易燃易爆场合。实现二线制；可用于易燃易爆场合。实现二线制；可用于易燃易爆场合。实现二线制；可用于易燃易爆场合。n n分类：分类：分类：分类：1 1 1 1）直流毫伏变送器）直流毫伏变送器）直流毫伏变送器）直流毫伏变送器 2 2 2 2）热电偶温度变送器）热电偶温度变送器）热电偶温度

15、变送器）热电偶温度变送器 3 3 3 3）热电阻温度变送器）热电阻温度变送器）热电阻温度变送器）热电阻温度变送器第三节第三节 温度变送器温度变送器第29页，共105页，编辑于2022年，星期二n n组成部分组成部分组成部分组成部分1 1 1 1）信号输入：限流限幅）信号输入：限流限幅）信号输入：限流限幅）信号输入：限流限幅 R R R Ri1i1i1i1,R,R,R,Ri2i2i2i2,V,V,V,Vs1s1s1s1,V,V,V,Vs2s2s2s2；低通滤波；低通滤波；低通滤波；低通滤波 R R R Ri1i1i1i1,R,R,R,Ri2i2i2i2,C,C,C,Ci i i i2 2 2 2

16、）零点调整：）零点调整：）零点调整：）零点调整：R R R Ri5i5i5i5=R=R=R=Ri7i7i7i7,远大于其他电阻，限流；远大于其他电阻，限流；远大于其他电阻，限流；远大于其他电阻，限流；VTVTVTVTz z z z,R,R,R,Rz z z z 恒流源恒流源恒流源恒流源3 3 3 3）反馈回路：）反馈回路：）反馈回路：）反馈回路：V V V Vf f f f 放大单元的隔离反馈部分；放大单元的隔离反馈部分；放大单元的隔离反馈部分；放大单元的隔离反馈部分；R R R Rf1f1f1f1RRRRf2f2f2f2,可忽略可忽略可忽略可忽略一、直流毫伏变送器的量程单元一、直流毫伏变送器

17、的量程单元第30页，共105页，编辑于2022年，星期二n n输入输入输入输入-输出关系输出关系输出关系输出关系 1 1 1 1）放大器正向端电压）放大器正向端电压）放大器正向端电压）放大器正向端电压 2 2 2 2）放大器负向端电压）放大器负向端电压）放大器负向端电压）放大器负向端电压 3 3 3 3）理想放大器）理想放大器）理想放大器）理想放大器 4 4 4 4）输出与反馈）输出与反馈）输出与反馈）输出与反馈2 2 2 2第31页，共105页，编辑于2022年，星期二n n热电偶：热电偶：n n结构：两种不同材料金属组成闭合回路结构：两种不同材料金属组成闭合回路结构：两种不同材料金属组成闭

18、合回路结构：两种不同材料金属组成闭合回路n n原理：热电效应原理：热电效应原理：热电效应原理：热电效应n n输入：测量温度输入：测量温度输入：测量温度输入：测量温度T T T Tn n输出：热电势（输出：热电势（输出：热电势（输出：热电势（mVmVmVmV）n n测量：测量时，须采用补偿导线；补偿电桥；计算法测量：测量时，须采用补偿导线；补偿电桥；计算法测量：测量时，须采用补偿导线；补偿电桥；计算法测量：测量时，须采用补偿导线；补偿电桥；计算法n n补偿导线：属性相反、材料相近、尺寸相同补偿导线：属性相反、材料相近、尺寸相同补偿导线：属性相反、材料相近、尺寸相同补偿导线：属性相反、材料相近、尺

19、寸相同n n补偿电桥：串接电桥补偿电桥：串接电桥补偿电桥：串接电桥补偿电桥：串接电桥n n计算法：计算法：计算法：计算法：二、热电偶温度变送器的量程单元二、热电偶温度变送器的量程单元第32页，共105页，编辑于2022年，星期二（补充）（补充）热电偶回路热电偶回路n n不同金属连接在一起都构成热电偶作用；n n热电偶回路电动势为各接点热电势的总和；n n对于有外接导线的热电偶回路，其总电动势为热端与冷端热电动势之差。ABCCv热电偶测量的关键是如何保证冷端的温度第33页，共105页，编辑于2022年，星期二（补充）热电偶的补偿导线（补充）热电偶的补偿导线n n热电偶的导线补偿n n用廉价材料将

20、冷端延伸用廉价材料将冷端延伸到温度相对稳定的控制到温度相对稳定的控制室内；室内；n n冷端温度补偿n n将冷端浸泡在恒温的冰将冷端浸泡在恒温的冰水中；水中；n n采用电路差减法消除冷采用电路差减法消除冷端热电势。端热电势。+-补偿导线测量电路热电偶v补偿导线应与热电偶的电极材料配合使用；v补偿导线的材质不同，接线时应特别注意不能接错。第34页，共105页，编辑于2022年，星期二二、热电偶温度变送器的量程单元二、热电偶温度变送器的量程单元与直流毫伏量程单元的区别：1)需进行冷端温度校正：2)反馈线性化第35页，共105页，编辑于2022年，星期二 冷端温度自动补偿冷端温度自动补偿 在桥路的桥臂

21、串接一只铜电阻在桥路的桥臂串接一只铜电阻 ，放于热电偶的冷端附近，放于热电偶的冷端附近，感受与热电偶冷端相同的温度。具有正的电阻温度系数，其阻感受与热电偶冷端相同的温度。具有正的电阻温度系数，其阻值随温度的增加而增加，若以值随温度的增加而增加，若以2020为标准，自动补偿的条件为：为标准，自动补偿的条件为：第36页，共105页，编辑于2022年，星期二线性化电路线性化电路 1 1）V Vf f=200mV,VcV=200mV,VcVf1f1,对应变送器零点，对应变送器零点，I I0 0=4mA;=4mA;2)V 2)Vf f增大增大,V,Vf1f1 VcV VcVf2f2,V,Vs1s1VVs

22、3s3截止，斜率为截止，斜率为a a1 1；3)V 3)Vf f增大增大,V,Vf2f2 VcV VcVf3f3,V,Vs1s1 通通,V,Vs2s2VVs3s3截止，斜率为截止，斜率为a a2 2；4)V 4)Vf f增大增大,V,Vf3f3 VcV Vc=50mmDmin=50mm。节流件前后必须有足够长度的直线管道。节流件前后必须有足够长度的直线管道L1L1和和L2L2，通常，通常L110DL110D，L25DL25D；n n节流装置安装时要注意节流件开孔必须与管道同轴，节流件方向不能装反；节流装置安装时要注意节流件开孔必须与管道同轴，节流件方向不能装反；n n取压导管内径不得小于取压导

23、管内径不得小于6mm6mm，长度在，长度在16m16m以内；以内；n n取压导道与差压变送器的连接应安装截止阀和平衡阀。取压导道与差压变送器的连接应安装截止阀和平衡阀。n n由于差压式流量变送器的输出信号与被测流量是非线性，须利用开由于差压式流量变送器的输出信号与被测流量是非线性，须利用开方器进行线性化处理。方器进行线性化处理。n n当利用节流式流量计测量可压缩流体时，若使用的工作压力和绝对温度与设计时当利用节流式流量计测量可压缩流体时，若使用的工作压力和绝对温度与设计时的标准压力和绝对温度不符时，会引起较大误差，须进行修正的标准压力和绝对温度不符时，会引起较大误差，须进行修正:二、差压式流量

24、计二、差压式流量计第46页，共105页，编辑于2022年，星期二n n选择：n n差压变送器与节流装置匹配差压变送器与节流装置匹配n n压力损失：孔板压力损失：孔板 喷嘴喷嘴 文丘里管文丘里管n n腐蚀、磨损：孔板腐蚀、磨损：孔板 喷嘴文丘里管喷嘴文丘里管n n加工制造、装配：孔板加工制造、装配：孔板 喷嘴喷嘴 喷嘴喷嘴 文丘里管文丘里管二、差压式流量计二、差压式流量计第47页，共105页，编辑于2022年，星期二第四节第四节 流量检测与变送流量检测与变送三、靶压式流量计三、靶压式流量计图3.27 靶式流量计的工作原理在管道内流体的垂直冲击下，靶受力为:第48页，共105页，编辑于2022年，

25、星期二三、靶压式流量计三、靶压式流量计n n体积流量与质量流量与力体积流量与质量流量与力F F的关系为：的关系为：第49页，共105页，编辑于2022年，星期二n n结构：锥形管、转子结构：锥形管、转子结构：锥形管、转子结构：锥形管、转子n n特点：测量低流速、高精度、压力损失小、垂直特点：测量低流速、高精度、压力损失小、垂直特点：测量低流速、高精度、压力损失小、垂直特点：测量低流速、高精度、压力损失小、垂直安装安装安装安装n n原理：原理：原理：原理：n n流体由锥管的下端进入，经过浮子与锥流体由锥管的下端进入，经过浮子与锥流体由锥管的下端进入，经过浮子与锥流体由锥管的下端进入，经过浮子与锥

26、管间的环形流通面积从上端流出。当流管间的环形流通面积从上端流出。当流管间的环形流通面积从上端流出。当流管间的环形流通面积从上端流出。当流体通过环形流通面积时，由于节流作用体通过环形流通面积时，由于节流作用体通过环形流通面积时，由于节流作用体通过环形流通面积时，由于节流作用在浮子上下端面形成差压在浮子上下端面形成差压在浮子上下端面形成差压在浮子上下端面形成差压P P P P，作用于，作用于，作用于，作用于浮子而形成浮子的上上升力。当此上升浮子而形成浮子的上上升力。当此上升浮子而形成浮子的上上升力。当此上升浮子而形成浮子的上上升力。当此上升力与浮子在流体中的重量相等时，浮子力与浮子在流体中的重量相

27、等时，浮子力与浮子在流体中的重量相等时，浮子力与浮子在流体中的重量相等时，浮子就稳定在一个平衡位置上，平衡位置的就稳定在一个平衡位置上，平衡位置的就稳定在一个平衡位置上，平衡位置的就稳定在一个平衡位置上，平衡位置的高度与所通过的流量有对应关系，因此，高度与所通过的流量有对应关系，因此，高度与所通过的流量有对应关系，因此，高度与所通过的流量有对应关系，因此，可以浮子的平衡高度代表流量值。可以浮子的平衡高度代表流量值。可以浮子的平衡高度代表流量值。可以浮子的平衡高度代表流量值。四、浮子流量计四、浮子流量计第50页，共105页，编辑于2022年，星期二n n计算：浮子在锥形管中的受力平衡条件计算：浮

28、子在锥形管中的受力平衡条件 n n和为浮子的截面积和体积；和为浮子的截面积和体积；f f为浮子密度；为浮子密度；为为被测流体的密度；被测流体的密度；g g为重力加速度。为重力加速度。n nPP为一个常数为一个常数n n根据流体力学定律流量为根据流体力学定律流量为:n na a为流量系数；为流量系数；AoAo为浮子高度为时的环形流通面积为浮子高度为时的环形流通面积n n浮子流量计具有线性的流量特性浮子流量计具有线性的流量特性 四、浮子流量计四、浮子流量计h第51页，共105页，编辑于2022年，星期二n n使用：n n刻度换算刻度换算n n非标准性仪表，出厂时标定。用常温的水来标定，测非标准性仪

29、表，出厂时标定。用常温的水来标定，测量其它介质流量的用标准状态下（量其它介质流量的用标准状态下（2020，.8Pa.8Pa）的净）的净化空气标度。化空气标度。n n实际测量时，若被测介质不是水或空气，须进行刻度实际测量时，若被测介质不是水或空气，须进行刻度换算。换算。n n设：当被测介质的密度设：当被测介质的密度 与标定介质密度与标定介质密度o o不一致时，必须进行校正不一致时，必须进行校正 四、浮子流量计四、浮子流量计第52页，共105页，编辑于2022年，星期二n n使用：n n改量程改量程n n量程的改变可以采用不同材料的同形浮子。增加浮子量程的改变可以采用不同材料的同形浮子。增加浮子的

30、密度，可以扩大量程，相反，减小浮子的密度可以的密度，可以扩大量程，相反，减小浮子的密度可以缩小缩小 量程。量程。n n实际测量时，若被测介质不是水或空气，须进行刻度实际测量时，若被测介质不是水或空气，须进行刻度换算。换算。n n设：和设：和ff为改量程后的流量和浮子密度；为改量程后的流量和浮子密度；o o和和f f为改量程前的流量和浮子密度；为改量程前的流量和浮子密度；为被测为被测介质密度。介质密度。四、浮子流量计四、浮子流量计第53页，共105页，编辑于2022年，星期二n n使用：使用：n n温度和压力修正温度和压力修正 n n由于液体介质是不可压缩流体，温度和压力的变化，对液体的粘度变化

31、极小，由于液体介质是不可压缩流体，温度和压力的变化，对液体的粘度变化极小，故不用修正。但是，由于气体是可压缩流体。温度和压力变化引起较大误差，故不用修正。但是，由于气体是可压缩流体。温度和压力变化引起较大误差，必须修正，。必须修正，。n n温度和压力修正温度和压力修正 n n浮子流量计必须垂直安装在管道上，流体必须自下而上流过浮浮子流量计必须垂直安装在管道上，流体必须自下而上流过浮子流量计，不应该有明显的倾斜。配管直径一般小于子流量计，不应该有明显的倾斜。配管直径一般小于50mm50mm。测。测量时，流体的雷诺数应大于界限雷诺数。流量计的最佳测量范围应量时，流体的雷诺数应大于界限雷诺数。流量计

32、的最佳测量范围应为量程上限为量程上限(1/32/3)(1/32/3)的刻度。的刻度。四、浮子流量计四、浮子流量计第54页，共105页，编辑于2022年，星期二五、容积式流量计五、容积式流量计椭椭圆圆齿齿轮轮流流量量计计是是利利用用两两个个相相互互啮啮合合的的椭椭圆圆形形齿齿轮在流体的推动下，连续转动来测流量的。轮在流体的推动下，连续转动来测流量的。当当流流体体要要流流过过椭椭圆圆齿齿轮轮时时，进进口口侧侧压压力力p1大大于于出出口口侧侧压压力力p2，在在此此压压力力差差的的作作用用下下，产产生生作作用用力力矩矩使使椭椭圆圆齿齿轮转动。轮转动。第55页，共105页，编辑于2022年，星期二 图图

33、（a）位位置置时时，由由于于p1 p2，所所产产生生的的合合力力矩矩使使A轮顺时针方向转动。轮顺时针方向转动。A带动带动B转动。转动。转至（转至（b）位置，）位置，A轮与轮与B轮均为主动轮。轮均为主动轮。转至（转至（c）位置，合力矩使）位置，合力矩使B轮带动轮带动A轮转动。轮转动。A、B轮转动时，连续将半月形容积内的流体排出。轮转动时，连续将半月形容积内的流体排出。第56页，共105页，编辑于2022年，星期二 此此图图表表示示椭椭圆圆齿齿轮轮转转动动了了1/4周周的的情情况况，其其排排出出的的流流体体为为一一个个半半月月形形容容积积V0。所所以以，椭椭圆圆齿齿轮轮每每转转一一周周所所排排出出

34、的的被被测测介介质质量量为为半半月月形形容容积积的的4倍倍。故故通通过过椭椭圆圆齿齿轮轮流量计的体积流量流量计的体积流量Q为：为：Q=4nV0 n齿轮转速齿轮转速 如果累计齿轮转速，则得到体积总量。如果累计齿轮转速，则得到体积总量。第57页，共105页，编辑于2022年，星期二q特点特点由由于于椭椭圆圆齿齿轮轮流流量量计计是是基基于于容容积积式式原原理理测测量量的的，与与流流体体的的粘粘度度、密密度度、雷雷诺诺数数等等参参数数无无关关。因因此此，安安装装时时不不需需要要有有直直管管段段，对对流流体体的的流流动动状状态态无无要要求求，特特别别适适用用于于高粘度介质的流量测量。测量精度高，最高可达

35、高粘度介质的流量测量。测量精度高，最高可达0.1%。椭椭圆圆齿齿轮轮流流量量计计的的使使用用温温度度不不能能过过高高，否否则则可可能能使使齿齿轮轮膨膨胀胀卡卡死死。另另外外被被测测流流体体中中不不能能含含有有固固体体颗颗粒粒，否否则则会会引引起起齿齿轮轮磨磨损以至损坏。损以至损坏。第58页，共105页，编辑于2022年，星期二六、涡轮流量计六、涡轮流量计在在测测量量管管道道内内，安安装装一一个个可可以以自自由由转转动动的的涡涡轮轮，当当流流体体通通过过时时，流流体体的的动动能能使使涡涡轮轮旋旋转转。流流体体的的流流速速越越大大，涡涡轮轮转转速也就越高。速也就越高。因因此此，测测出出涡涡轮轮的的

36、转转速速或或转转数数，就就可可确确定定流流过过管管道道的的流流体体流流量量或或总总量量。日日常常生生活活中中使使用用的的某某些些自自来来水水表表、油油量量计计等等，都都是是利利用用这这种种原原理理制制成成的的，都都属属于于速速度度式仪表。式仪表。第59页，共105页，编辑于2022年，星期二涡涡轮轮上上的的螺螺旋旋形形叶叶片片用用高高导导磁磁系系数的不锈钢材料制成。数的不锈钢材料制成。导导流流器器用用以以稳稳定定流流体的流向体的流向外外 壳壳 由由 非非导导 磁磁 的的 不不锈钢制成锈钢制成第60页，共105页，编辑于2022年，星期二涡轮流量计的工作过程涡轮流量计的工作过程 当流体通过涡轮叶

37、片与管道之间的间隙时，叶片当流体通过涡轮叶片与管道之间的间隙时，叶片前后的压差力推动叶片旋转。高导磁性的涡轮叶片就前后的压差力推动叶片旋转。高导磁性的涡轮叶片就周期性地扫过磁钢底部，周期性地扫过磁钢底部，使磁路的磁阻发生周期性的变使磁路的磁阻发生周期性的变化，线圈中的磁通量也跟着发化，线圈中的磁通量也跟着发生周期性的变化，线圈中便感生周期性的变化，线圈中便感应出脉冲电信号。其频率与涡应出脉冲电信号。其频率与涡轮的转速成正比，即与流量成轮的转速成正比，即与流量成正比。正比。NS第61页，共105页，编辑于2022年，星期二输出脉冲频率输出脉冲频率 f 与被测流量与被测流量 Q 之间的关系：之间的

38、关系：f=NQ N仪表常数仪表常数NS第62页，共105页，编辑于2022年，星期二插入式插入式q特点特点涡涡轮轮转转速速不不用用轴轴输输出出，没没有有齿齿轮轮传传动动误误差差和和密密封封问问题题，因因而而涡涡轮轮流流量量计计测测量量精精度度高高（可可达达0.2级级），耐耐高高压压（静静压压可可达达50MPa）。）。输输出出信信号号为为频频率率信信号号，不不易易受受干干扰，便于远传扰，便于远传。要要求求流流体体清清洁洁，安安装装时时，应应加加装装过滤器，且前后要有一定的直管段。过滤器，且前后要有一定的直管段。第63页，共105页，编辑于2022年，星期二七、七、涡街流量计涡街流量计利利用用流流

39、体体遇遇到到阻阻碍碍物物后后产产生生的的旋旋涡涡来来测测量量流流量量。可可以以用用来来测测量量管管道道中中的的液液体体、气气体体和和蒸蒸汽汽的的流流量量。旋旋涡涡式式流量计有两类：旋进型旋涡流量计和卡曼型旋涡流量计。流量计有两类：旋进型旋涡流量计和卡曼型旋涡流量计。旋进型旋进型卡曼型卡曼型第64页，共105页，编辑于2022年，星期二涡街流量计测量原理涡街流量计测量原理在在测测量量管管道道中中垂垂直直插插入入一一个个非非流流线线形形的的柱柱状状物物（圆圆柱柱或或三三角角柱柱）作作为为阻阻流流体体。当当流流体体受受到到阻阻碍碍物物阻阻挡挡时时，会会在在阻阻碍碍物物的的下下游游处处产产生生两两列列

40、平平行行、且且上上下下交交替替出出现现的的旋旋涡涡。因因为为这这些些旋旋涡涡有有如如街街道道旁旁的的路路灯灯，故故有有“涡涡 街街”之之 称称，又又 因因 此此 现现 象象 首首 先先 被被 卡卡 曼曼（Karman）发现，也称作）发现，也称作“卡曼涡街卡曼涡街”。第65页，共105页，编辑于2022年，星期二实实验验表表明明，当当两两列列旋旋涡涡的的间间距距h和和同同列列相相邻邻两两个个旋旋涡涡之之间间的的距距离离 l 之之比比能能满满足足hl0.218时时，所所产产生生的的涡涡街是稳定的。满足如下关系：街是稳定的。满足如下关系：f 单侧旋涡发生频率单侧旋涡发生频率St 斯特劳哈尔系数斯特劳

41、哈尔系数v 流体平均流速流体平均流速d 圆柱体直径圆柱体直径 式中：式中：v公公式式表表明明，St 为为常常数数时时，单单侧侧旋旋涡涡的的发发生生频频率率 f 与与流体平均流速流体平均流速v成正比。成正比。第66页，共105页，编辑于2022年，星期二v测得测得 f 便可算出体积流量便可算出体积流量QQ=A1v=A1Stfd A1管道中旋涡发生体管道中旋涡发生体处流通截面积。处流通截面积。A1 A1q旋旋涡涡流流量量计计的的特特点点是是精精确确度度高高、测测量量范范围围宽宽、没没有有运运动动部部件件、压力损失小。压力损失小。第67页，共105页，编辑于2022年，星期二旋涡频率的检测旋涡频率的

42、检测 旋涡频率的检测方法很多。如：热敏检测法旋涡频率的检测方法很多。如：热敏检测法、超、超声波检测法、电容检测法、应力检测法等。声波检测法、电容检测法、应力检测法等。这这些些方方法法都都是是利利用用旋旋涡涡的的局局部部压压力力、密密度度、流流速速等等的的变变化化作作用用于于敏敏感感元元件件，产产生生电电信信号号，再再经经放放大大整整形形，得得到到脉脉冲信号输出。例冲信号输出。例1：热敏检测法热敏检测法第68页，共105页，编辑于2022年，星期二如如图图所所示示，圆圆柱柱形形内内腔腔的的中中心心位位置置上上安安装装一一个个铂铂电电阻阻，通通以以电电流流时时产产生生热热量量，使使内内腔腔温温度度

43、高高于于腔腔外外。当当流流体体产产生生旋旋涡涡时时，产产生生旋旋涡涡的的一一侧侧流流体体流流速速低低，静静压压高高，使使一一部部分分流流体体由由导导压压孔孔进进入入内内腔腔，向向未未产产生生旋旋涡涡的的一一侧侧流流出出，带带走走一一部部分分热热量量，铂铂丝丝温温度度降降低低，电电阻阻减小。每产生一个旋涡，铂电阻就变小一次。减小。每产生一个旋涡，铂电阻就变小一次。测测量量出出铂铂电电阻阻变变化化的的频频率率就就测测定定了了旋旋涡涡频频率率，也就测得了流量。也就测得了流量。第69页，共105页，编辑于2022年，星期二铂铂丝丝阻阻值值的的变变化化频频率率，采采用用一一个个不不平平衡衡电电桥桥进进行

44、行转转换换，经经放放大大和和整整形形，再再变变换换成成直直流流电电流流信信号号输输出出，供供显显示示，累累积积流流量量或或进进行自动控制。行自动控制。铂电阻丝铂电阻丝电桥输出信号频率电桥输出信号频率fv=2f第70页，共105页，编辑于2022年，星期二 八、电磁流量计八、电磁流量计在在流流量量测测量量中中，当当被被测测介介质质是是具具有有导导电电性性的的液液体体介介质质时，可以应用电磁感应的方法来测量流量。时，可以应用电磁感应的方法来测量流量。第71页，共105页，编辑于2022年，星期二工作原理工作原理在在管管道道两两侧侧安安放放磁磁铁铁，流流动动的的液液体体当当作作切切割割磁磁力力线线的

45、的导导体体，产产生生的的感感应应电电动动势势与与流流体体的的流流速速成成正正比比关关系系。当当磁磁感感应应强强度度B不不变变、管管道道直直径径一一定定时时，流流体体切切割割磁磁力力线而产生的感应电势线而产生的感应电势E的大小仅与流体的流的大小仅与流体的流 v 速有关。速有关。第72页，共105页，编辑于2022年，星期二式中：式中：Ex 感应电势；感应电势；B 磁磁感感应应强强度度；D 管道直径；管道直径；v 流体速度。流体速度。当当BD一定一定时时，感应电势感应电势E与流速与流速v成正比。成正比。v=BDE 感应电势的方向由右手定则判断，其大小为：感应电势的方向由右手定则判断，其大小为：E=

46、BDv第73页，共105页，编辑于2022年，星期二体积流量体积流量Q与流速与流速v的关系为：的关系为：将将 v=BDE代入可得：代入可得：式中式中称为仪表常数称为仪表常数感应电势感应电势E与被测流量与被测流量Q成正比关系。成正比关系。QvD第74页，共105页，编辑于2022年，星期二变送器结构变送器结构 变变送送器器由由测测量量管管和和转转换换器两部分组成。器两部分组成。测测量量管管两两侧侧分分别别绕绕有有马马鞍形的励磁线圈。鞍形的励磁线圈。为为了了避避免免直直流流磁磁场场产产生生的的直直流流感感应应电电势势使使电电极极周周围围导导电电液液体体电电解解，导导致致电电极极表表面面极极化化，而

47、而减减小小感感应应电电势势，一般采用交流励磁。一般采用交流励磁。第75页，共105页，编辑于2022年，星期二为为了了避避免免磁磁力力线线被被测测量量管管的的管管壁壁短短路路，并并使使测测量量导导管管在在磁磁场场中中尽尽可可能能地地降降低低涡涡流流损损耗耗，测测量量导导管管应应由由非非导导磁磁的的高高阻阻材材料料制制成成，如如不不锈锈钢钢。但但内内壁壁必必须须涂涂一一层层绝绝缘缘衬衬里里，如环氧树脂。以防止感应电势被短路。如环氧树脂。以防止感应电势被短路。第76页，共105页，编辑于2022年，星期二优点：优点：测量导管内无任何阻碍物，因而被测流体的压力损失测量导管内无任何阻碍物，因而被测流体

48、的压力损失很小。很小。可以测量各种导电液体的流量，如酸、碱、盐可以测量各种导电液体的流量，如酸、碱、盐溶液，流体可以含有固体颗粒、悬浮物或纤维等。溶液，流体可以含有固体颗粒、悬浮物或纤维等。输出信号与流量之间的关系不受流体的物理性质输出信号与流量之间的关系不受流体的物理性质（例温度、压力、粘度等）变化和流动状态的影响。（例温度、压力、粘度等）变化和流动状态的影响。测量响应速度快，可用来测量脉动流量。测量响应速度快，可用来测量脉动流量。第77页，共105页，编辑于2022年，星期二由由于于感感应应电电势势数数值值很很小小，后后级级采采用用高高放放大大倍倍数数的的放放大大器器，很很容容易易受受外外

49、界电磁场干扰的影响。界电磁场干扰的影响。缺点缺点只只能能用用来来测测量量导导电电液液体体的的流流量量，要要求求导导电电率率不不小小于于水水的的导导电电率率。不不能能测测量量气气体体、蒸蒸汽汽及及石石油油制制品品等的流量。等的流量。第78页，共105页，编辑于2022年，星期二小结小结流量测量流量测量质质量量流流量量体体积积流流量量 总总量量 差压式流量计差压式流量计转子流量计转子流量计电磁流量计电磁流量计涡轮流量计涡轮流量计涡街流量计涡街流量计椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计靶式流量计靶式流量计超声波流量计超声波流量计第79页，共105页，编辑于2022年，星期二 物位测量仪表可分为下列几种类型。

50、物位测量仪表可分为下列几种类型。1.静压式物位测量静压式物位测量 利用液体或物料对某定点产生的压力随液位高度而变化的原理利用液体或物料对某定点产生的压力随液位高度而变化的原理而工作。而工作。2浮力式物位测量浮力式物位测量 利用浮子所受的浮力随液位高度而变化的原理工作。利用浮子所受的浮力随液位高度而变化的原理工作。3.电气式物位测量电气式物位测量 利用敏感元件将物位的变化转换为电量参数的变化，而得知物位。利用敏感元件将物位的变化转换为电量参数的变化，而得知物位。第五节第五节 液位变送器液位变送器第80页，共105页，编辑于2022年，星期二静压式液位变送器静压式液位变送器浮球液位变送器浮球液位变