《過程控制系統(tǒng)與儀表》課件及教案

《過程控制系統(tǒng)與儀表》課件及教案,過程控制系統(tǒng)與儀表,過程,控制系統(tǒng),儀表,課件,教案 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章2.4 2.4 流量檢測及儀表流量檢測及儀表流量是生產(chǎn)控制及經(jīng)濟(jì)核算中的重要檢測參數(shù)。流量是生產(chǎn)控制及經(jīng)濟(jì)核算中的重要檢測參數(shù)。2.4.1流量的基本概念流量的基本概念流量指單位時(shí)間內(nèi)流過某一截面的流體數(shù)量。即流量指單位時(shí)間內(nèi)流過某一截面的流體數(shù)量。即瞬時(shí)流量瞬時(shí)流量。表示方法有：表示方法有：q質(zhì)量流量質(zhì)量流量Qm（t/h、kg/h、kg/s）q體積流量體積流量Qv（m3/h、L/h、L/min）二者的關(guān)系：二者的關(guān)系：流體的密度流體的密度Qm=Qv 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章總量總量指一定時(shí)間內(nèi)流過某截面的流體流量的總指一定時(shí)間內(nèi)流過某截面的流體流量的總和。和。即即累計(jì)流量累計(jì)流量。以以 t 表示時(shí)間，則總量和流量之間的關(guān)系是：表示時(shí)間，則總量和流量之間的關(guān)系是：流流量量計(jì)計(jì)的的種種類類繁繁多多，若若按按測測量量原原理理分分，流流量量計(jì)可分為：計(jì)可分為：節(jié)流式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì) 速度式流量計(jì)速度式流量計(jì) 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì) 電磁式流量計(jì)電磁式流量計(jì) 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章2.4.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)差差壓壓式式（也也稱稱節(jié)節(jié)流流式式）流流量量計(jì)計(jì)是是基基于于流流體體流流動(dòng)動(dòng)的的節(jié)節(jié)流流原原理理，利利用用流流體體流流經(jīng)經(jīng)節(jié)節(jié)流流裝裝置置時(shí)時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生生的的壓壓力力差而實(shí)現(xiàn)流量測量。差而實(shí)現(xiàn)流量測量。顯示儀表顯示儀表差壓變送器差壓變送器節(jié)流裝置節(jié)流裝置Q過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章節(jié)流現(xiàn)象節(jié)流現(xiàn)象流流體體在在流流過過節(jié)節(jié)流流件件時(shí)時(shí)，在在節(jié)節(jié)流流件件前前后后的的靜靜壓壓產(chǎn)產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象節(jié)流現(xiàn)象。節(jié)節(jié)流流件件是是能能使使管管道道中中的的流流體體產(chǎn)產(chǎn)生生局局部部收收縮縮的的元元件，件，節(jié)流件節(jié)流件和和取壓裝置取壓裝置組裝成組裝成節(jié)流裝置節(jié)流裝置。QP1P2過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章差差壓壓式式流流量量計(jì)計(jì)常常用用的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)節(jié)節(jié)流流件件是是孔孔板板，其其次次是噴嘴、文丘里管等。是噴嘴、文丘里管等。孔孔板板制制作作簡簡單單，節(jié)節(jié)流流現(xiàn)現(xiàn)象象明明顯顯，但但對對流流體體阻阻力力大大。噴噴嘴嘴、文文丘丘里里管管節(jié)節(jié)流流現(xiàn)現(xiàn)象象次次之之，但但對對流流體體阻阻力力較小。較小。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章節(jié)流原理節(jié)流原理流動(dòng)著的流體具有兩種能量流動(dòng)著的流體具有兩種能量靜壓能和動(dòng)能靜壓能和動(dòng)能。v流流體體的的靜靜壓壓能能表表現(xiàn)現(xiàn)在在對對管管壁壁的的壓壓力力、動(dòng)動(dòng)能能表表現(xiàn)現(xiàn)在在流流動(dòng)動(dòng)速速度度，二二者者在在一一定定條件下可以互相轉(zhuǎn)化。條件下可以互相轉(zhuǎn)化。根根據(jù)據(jù)能能量量守守恒恒定定律律，流流體體所所具具有有的的靜靜壓壓能能、動(dòng)動(dòng)能能及及克克服服流流動(dòng)動(dòng)阻阻力力的的能能量量損失，其總和不變。損失，其總和不變。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章v孔板前后流體孔板前后流體對管壁壓力對管壁壓力孔板前穩(wěn)定流動(dòng)孔板前穩(wěn)定流動(dòng)段段-截面截面流束未收流束未收縮前壓力縮前壓力平均流速平均流速v1流束最小處流束最小處-截面截面流束最小流束最小處壓力處壓力平均流速平均流速v2過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章根據(jù)能量守恒定律：根據(jù)能量守恒定律：截面截面處能量處能量=截面截面處能量處能量+損耗損耗靜壓能靜壓能 動(dòng)能動(dòng)能 靜壓能靜壓能 動(dòng)能動(dòng)能 損耗損耗根據(jù)伯努力方程可列出：根據(jù)伯努力方程可列出：式中：式中：流體的動(dòng)能損失系數(shù)流體的動(dòng)能損失系數(shù) g 重力加速度重力加速度1、2孔板前后流體密度孔板前后流體密度v損耗損耗v2v1過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章v1S1=v2S2截截面面、處處體體積積流流量量應(yīng)應(yīng)相等：相等：聯(lián)立求解兩式，得：聯(lián)立求解兩式，得：如果流體不可壓縮，則如果流體不可壓縮，則 1=2=有：有：不好測不好測不好測不好測S1、S2、處的流束截面積處的流束截面積 v損耗損耗v2v1過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章截面收縮系數(shù)；截面收縮系數(shù)；m孔板對管道的面積比；孔板對管道的面積比；取取壓壓修修正正系系數(shù)數(shù)，取取孔孔板板前前后后的管壁壓差的管壁壓差(P P1 1-P P2 2)代替代替(P1-P2)為簡化測量計(jì)算，引入三個(gè)系數(shù)：為簡化測量計(jì)算，引入三個(gè)系數(shù)：S2S0S1將系數(shù)將系數(shù)代入代入v2式，式，置換掉置換掉置換掉置換掉過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章因體積流量：因體積流量：Q v=v2 S2=v2 S0稱流量系數(shù)稱流量系數(shù) 令令故故得得過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章體積流量體積流量 質(zhì)量流量質(zhì)量流量 結(jié)結(jié)論論：流流量量與與節(jié)節(jié)流流件件前前后后壓壓差差的的平平方方根根成成正正比。只要測得差壓比。只要測得差壓（P1-P2）便可測得流量。便可測得流量。得到（得到（不可壓縮的流體）不可壓縮的流體）流量基本方程式：流量基本方程式：如如果果流流體體是是可可壓壓縮縮的的（如如蒸蒸汽汽），則則要要對對公公式式進(jìn)行修正。進(jìn)行修正。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章流量系數(shù)流量系數(shù)很難計(jì)算，一般通過實(shí)驗(yàn)確定。很難計(jì)算，一般通過實(shí)驗(yàn)確定。故節(jié)流裝置都是標(biāo)準(zhǔn)化的，廠家提供故節(jié)流裝置都是標(biāo)準(zhǔn)化的，廠家提供數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。流流量量系系數(shù)數(shù)與與節(jié)節(jié)流流裝裝置置的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式、取取壓壓方方式式、開開孔孔面面積積與與管管道道截截面面積積之之比比m、管管壁壁粗粗糙糙度度、流流體體流流動(dòng)狀態(tài)等因素有關(guān)：動(dòng)狀態(tài)等因素有關(guān)：動(dòng)能損失系數(shù)動(dòng)能損失系數(shù)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置包括標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件和標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置包括標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件和標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置。節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化的具體內(nèi)容有：節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)、節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化的具體內(nèi)容有：節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、公差、光潔度、取壓孔位置和使用條件等。尺寸、公差、光潔度、取壓孔位置和使用條件等。節(jié)流件節(jié)流件導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)節(jié)節(jié)流流裝裝置置取取壓壓方方法法有有角角接接取取壓壓法法和和法法蘭蘭取取壓法兩類。壓法兩類。角角接接取取壓壓是是在在孔孔板板前前后后端端面面處處設(shè)設(shè)環(huán)環(huán)室室鉆鉆孔孔取取壓壓或直接鉆孔取壓；或直接鉆孔取壓；法法蘭蘭取取壓壓是是在在孔孔板板前前后后一一定定距距離離處處設(shè)設(shè)法法蘭蘭孔孔取取壓。壓。1管道法蘭；管道法蘭；2環(huán)室；環(huán)室；3孔板；孔板；4夾緊環(huán)夾緊環(huán)角接取壓角接取壓法蘭取壓法蘭取壓過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章當(dāng)當(dāng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)節(jié)節(jié)流流裝裝置置安安裝裝好好后后，還還有有流流體體流流動(dòng)動(dòng)狀狀態(tài)態(tài)是影響流量系數(shù)的可變因素。是影響流量系數(shù)的可變因素。因因?yàn)闉?，基基本本流流量量公公式式是是在在管管道道?nèi)內(nèi)流流體體均均勻勻流流動(dòng)動(dòng)的前提下導(dǎo)出的，要求被測流體為湍流狀態(tài)。的前提下導(dǎo)出的，要求被測流體為湍流狀態(tài)。湍流湍流v層流層流v雷諾數(shù)雷諾數(shù)Re可以反映流體的流動(dòng)狀態(tài)。可以反映流體的流動(dòng)狀態(tài)。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章其中：其中：v 流速，流速，D管道內(nèi)徑，管道內(nèi)徑，流體密度，流體密度，流體動(dòng)力粘度。流體動(dòng)力粘度。雷諾數(shù)雷諾數(shù)Re是個(gè)無量綱系數(shù)。流體的雷諾數(shù)是個(gè)無量綱系數(shù)。流體的雷諾數(shù)Re越越大，流體截大，流體截 面各點(diǎn)的流速越趨于一致，流量系數(shù)面各點(diǎn)的流速越趨于一致，流量系數(shù)越穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)表明只有在雷諾數(shù)越穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)表明只有在雷諾數(shù)Re大于某一界限值大于某一界限值（約為（約為105）時(shí)，流量系數(shù)）時(shí)，流量系數(shù)才保持常數(shù)。才保持常數(shù)。105ReRekm=0.5m=0.4m=0.2m孔板對管道的面積比孔板對管道的面積比過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置使用條件準(zhǔn)節(jié)流裝置使用條件q流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿圓管并連續(xù)穩(wěn)定地流動(dòng)。流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿圓管并連續(xù)穩(wěn)定地流動(dòng)。q流體的雷諾數(shù)在流體的雷諾數(shù)在104105以上，不發(fā)生相變。以上，不發(fā)生相變。q管道必須是直的圓形截面，直徑大于管道必須是直的圓形截面，直徑大于50mm。q為為保保證證流流體體在在節(jié)節(jié)流流裝裝置置前前后后為為穩(wěn)穩(wěn)定定的的流流動(dòng)動(dòng)狀狀態(tài)態(tài)，在在節(jié)節(jié)流流裝裝置置的的上上、下下游游必必須須配配置置一一定定長長度度的的直直管段。管段。一體化孔板流量計(jì)一體化孔板流量計(jì)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章溫壓補(bǔ)償一體式孔板流量計(jì)溫壓補(bǔ)償一體式孔板流量計(jì)節(jié)流件節(jié)流件導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管差壓計(jì)差壓計(jì)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章2.4.3 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)在在工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)中中經(jīng)經(jīng)常常遇遇到到小小流流量量的的測測量量。因因流流體體的的流流速速低低，要要求求測測量量儀儀表表有有較較高高的的靈靈敏敏度度，才才能能保證一定的精度。保證一定的精度。差差壓壓式式流流量量計(jì)計(jì)對對管管徑徑小小于于50mm、低低雷雷諾諾數(shù)數(shù)的的流流體體的的測測量量誤誤差差很很大大，而而轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子流流量量計(jì)計(jì)則則特特別別適適宜宜于于測測量量管管徑徑50mm以以下下小小管管道道的的流流量量，測測量量的的流流量量可小到每小時(shí)幾升?？尚〉矫啃r(shí)幾升。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章工作原理工作原理轉(zhuǎn)子流量計(jì)也是利用節(jié)流原理測流量。轉(zhuǎn)子流量計(jì)也是利用節(jié)流原理測流量。當(dāng)當(dāng)流流體體自自下下而而上上流流過過錐錐形形管管時(shí)時(shí)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子受受到到向向上上的的推推力力。當(dāng)當(dāng)推推力力大大于于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子的的重重力力時(shí)時(shí)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子浮浮起起。流流量量增增大大時(shí)時(shí)，推推力力增增大大，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子上上移移，則則流流通通面面積積增增大大，流流體更容易通過。體更容易通過。當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子受受到到的的向向上上推推力力等等于于向向下下的的重重力力時(shí)時(shí)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子停停浮浮在在一一定定的的高高度度上上。流流量越大，轉(zhuǎn)子停浮位置越高。量越大，轉(zhuǎn)子停浮位置越高。S0過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章錐形管中轉(zhuǎn)子的平衡條件是：推力錐形管中轉(zhuǎn)子的平衡條件是：推力=重力重力 (P1-P2)S =P S =(z-f)g Vf 被測流體的密度；被測流體的密度；g 重力加速度；重力加速度；V 轉(zhuǎn)子體積。轉(zhuǎn)子體積。則：則：SP 轉(zhuǎn)子前后流體壓力差；轉(zhuǎn)子前后流體壓力差；S 轉(zhuǎn)子最大橫截面積；轉(zhuǎn)子最大橫截面積；z 轉(zhuǎn)子材料密度；轉(zhuǎn)子材料密度；結(jié)論：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)材料一定、被測流體結(jié)論：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)材料一定、被測流體一定時(shí)，一定時(shí)，V、S、z、f、g均為常數(shù)，不均為常數(shù)，不論轉(zhuǎn)子浮在何處，其所受壓力差論轉(zhuǎn)子浮在何處，其所受壓力差P是常數(shù)。是常數(shù)。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章代入流量公式：代入流量公式：S0是節(jié)流面積：是節(jié)流面積：S0=k h故故h結(jié)結(jié)論論：被被測測流流量量是是轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子浮浮起起高高度度的的函函數(shù)數(shù)。若若沿沿錐錐形形管管的的高高度度方方向向標(biāo)標(biāo)度度對對應(yīng)應(yīng)的的流流量量值值，那那么么根根據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子的的浮浮起起位位置置就就可可以以讀讀出流量的大小。出流量的大小。S0則體積流量：則體積流量：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章差壓式流量計(jì)是節(jié)流面積不變差壓式流量計(jì)是節(jié)流面積不變（如孔板開孔面積），節(jié)流件前后差（如孔板開孔面積），節(jié)流件前后差壓變化；而轉(zhuǎn)子流量計(jì)是節(jié)流件前后壓變化；而轉(zhuǎn)子流量計(jì)是節(jié)流件前后差壓不變，節(jié)流面積變化。差壓不變，節(jié)流面積變化。即轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓差、即轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓差、變節(jié)流面積的方法測量流量。變節(jié)流面積的方法測量流量。故故h轉(zhuǎn)子流量計(jì)與差壓式流量計(jì)的相同點(diǎn)是：轉(zhuǎn)子流量計(jì)與差壓式流量計(jì)的相同點(diǎn)是：都是利用節(jié)流原理測流量。都是利用節(jié)流原理測流量。轉(zhuǎn)子流量計(jì)與差壓式流量計(jì)的不同點(diǎn)是：轉(zhuǎn)子流量計(jì)與差壓式流量計(jì)的不同點(diǎn)是：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章1、錐錐形形管管是是玻玻璃璃的的，直直接接目目視視轉(zhuǎn)子的位置。轉(zhuǎn)子的位置。2、在在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子內(nèi)內(nèi)安安裝裝磁磁鐵鐵，錐錐形形管管外外安安裝裝磁磁環(huán)環(huán)隨隨轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子上上下下移移動(dòng)動(dòng)，接接通通顯顯示電路。示電路。轉(zhuǎn)子位置信號的輸出方式轉(zhuǎn)子位置信號的輸出方式12過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 3、在在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子內(nèi)內(nèi)安安裝裝磁磁鐵鐵，錐錐形形管管外外安安裝裝雙雙霍霍爾爾磁磁場場傳傳感感器器，測測出出磁磁場場的的水水平平分分量量和和垂垂直直分分量量，可可確確定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子位置。子位置。4、在轉(zhuǎn)子上方安裝一導(dǎo)磁、在轉(zhuǎn)子上方安裝一導(dǎo)磁棒，使差動(dòng)變壓器輸出隨轉(zhuǎn)棒，使差動(dòng)變壓器輸出隨轉(zhuǎn)子位置變化。子位置變化。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章從流量公式可知，流量值與被測流體密度有關(guān)。從流量公式可知，流量值與被測流體密度有關(guān)。為了便于成批生產(chǎn)，儀表生產(chǎn)廠是在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)狀態(tài)為了便于成批生產(chǎn)，儀表生產(chǎn)廠是在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)狀態(tài)下（下（20，0.10133MPa），用水或空氣進(jìn)行標(biāo)度。，用水或空氣進(jìn)行標(biāo)度。q液體測量，儀表以液體測量，儀表以20時(shí)水的流量值刻度。時(shí)水的流量值刻度。q氣體測量，儀表以氣體測量，儀表以20，0.10133MPa時(shí)空時(shí)空氣的流量值刻度。氣的流量值刻度。q對于非標(biāo)準(zhǔn)流體，須對指示值進(jìn)行修正。對于非標(biāo)準(zhǔn)流體，須對指示值進(jìn)行修正。儀表刻度修正儀表刻度修正f 被測流體的密度被測流體的密度 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 2.4.4 靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)使使用用懸懸在在管管道道中中央央的的靶靶作作為為節(jié)節(jié)流流元元件件，流流體體作作用用于于靶靶上上的的推推力力與與流流速速有有定定值值關(guān)關(guān)系系。推推力力F 經(jīng)經(jīng)杠杠桿桿引出，由力平衡變送器測出。引出，由力平衡變送器測出。插入式插入式過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章理理論論推推導(dǎo)導(dǎo)及及實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證明明，流流體體作作用用于于靶靶上上的的推推力力F 與流體流速與流體流速 v 的平方成正比。的平方成正比。式中式中:k靶的推力系數(shù)；靶的推力系數(shù)；Sd 靶的受力面積；靶的受力面積；流體比重；流體比重；g 重力加速度；重力加速度；v 靶與管璧間環(huán)形間隙處靶與管璧間環(huán)形間隙處流體平均流速流體平均流速 vSd過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章式中：式中：流量系數(shù)；流量系數(shù)；S0 靶處環(huán)形截面積。靶處環(huán)形截面積。v和差壓式流量計(jì)相似，流量和力是開方關(guān)系。和差壓式流量計(jì)相似，流量和力是開方關(guān)系。v可可用用于于雷雷諾諾數(shù)數(shù)較較小小的的流流量量測測量量，特特別別適適于于高高粘粘度的流體，如重油、瀝青等的流量測量。度的流體，如重油、瀝青等的流量測量。v精度為精度為23%。則則而通過管道的體積流量而通過管道的體積流量 Q=S0 vS0Sd過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章2.4.5 橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)是是根根據(jù)據(jù)兩兩個(gè)個(gè)相相互互嚙嚙合合的的橢橢圓圓形形齒齒輪輪在在流流體體的的推推動(dòng)下，轉(zhuǎn)動(dòng)的速度來測流量。動(dòng)下，轉(zhuǎn)動(dòng)的速度來測流量。如如圖圖，當(dāng)當(dāng)流流體體要要流流過過橢橢圓圓齒齒輪輪時(shí)時(shí)，進(jìn)進(jìn)口口側(cè)側(cè)壓壓力力p1大大于于出出口口側(cè)側(cè)壓壓力力p2，在在此此壓壓力力差差的的作作用用下下，產(chǎn)產(chǎn)生生作作用力矩使橢圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。用力矩使橢圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 圖圖（a）位位置置時(shí)時(shí)，由由于于p1 p2，所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的合合力力矩矩使使A輪順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。輪順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。A帶動(dòng)帶動(dòng)B轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)至（轉(zhuǎn)至（b）位置，位置，A輪與輪與B輪均為主動(dòng)輪。輪均為主動(dòng)輪。轉(zhuǎn)至（轉(zhuǎn)至（c）位置，合力矩使位置，合力矩使B輪帶動(dòng)輪帶動(dòng)A輪轉(zhuǎn)動(dòng)。輪轉(zhuǎn)動(dòng)。A、B輪輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)，連連續(xù)續(xù)將將半半月月形形容容積積內(nèi)內(nèi)的的流流體體排出。排出。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 此此圖圖表表示示橢橢圓圓齒齒輪輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)了了1/4周周的的情情況況，其其排排出出的的流流體體為為一一個(gè)個(gè)半半月月形形容容積積V0。所所以以，橢橢圓圓齒齒輪輪每每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一一周周所所排排出出的的被被測測介介質(zhì)質(zhì)量量為為半半月月形形容容積積的的4倍倍。故通過橢圓齒輪流量計(jì)的體積流量故通過橢圓齒輪流量計(jì)的體積流量Q為：為：Q=4nV0 n齒輪轉(zhuǎn)速齒輪轉(zhuǎn)速 如果累計(jì)齒輪轉(zhuǎn)速，可得到體積總量。如果累計(jì)齒輪轉(zhuǎn)速，可得到體積總量。V0過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章智能型橢圓齒輪流量計(jì)智能型橢圓齒輪流量計(jì)流流量量計(jì)計(jì)用用CPU處處理理數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，并并用用溫溫度度傳傳感感器器對對所所計(jì)計(jì)量量液液體體實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)測測量量溫溫度度，自自動(dòng)動(dòng)補(bǔ)補(bǔ)償償密密度度。能能實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)體體積積、質(zhì)質(zhì)量量兩兩種種計(jì)計(jì)量量顯顯示示方方式式，計(jì)計(jì)量量準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度高高，能能和和上位機(jī)通信。上位機(jī)通信。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章q特點(diǎn)特點(diǎn)由由于于橢橢圓圓齒齒輪輪流流量量計(jì)計(jì)是是基基于于容容積積式式原原理理測測量量的的，與與流流體體的的粘粘度度、密密度度、雷雷諾諾數(shù)數(shù)等等參參數(shù)數(shù)無無關(guān)關(guān)。因因此此，安安裝裝時(shí)時(shí)不不需需要要有有直直管管段段，對對流流體體的的流流動(dòng)動(dòng)狀狀態(tài)態(tài)無無要要求求，特特別別適適用用于于高高粘粘度度介介質(zhì)質(zhì)的的流流量量測測量量。測測量量精精度度高高，最高可達(dá)最高可達(dá)0.1%。橢橢圓圓齒齒輪輪流流量量計(jì)計(jì)使使用用時(shí)時(shí)溫溫度度不不能能過過高高，否否則則可可能能使使齒齒輪輪膨膨脹脹卡卡死死；被被測測流流體體中中不不能能含含有有固固體體顆顆粒粒，否否則會(huì)引起齒輪磨損甚至卡死。則會(huì)引起齒輪磨損甚至卡死。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章2.4.6 2.4.6 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)在在測測量量管管道道內(nèi)內(nèi)，安安裝裝一一個(gè)個(gè)可可以以自自由由轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)的的渦渦輪輪，當(dāng)當(dāng)流流體體通通過過時(shí)時(shí)，流流體體的的動(dòng)動(dòng)能能使使渦渦輪輪旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。流流體體的的流流速速越越大大，渦渦輪輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速也也就就越越高高。因因此此，測測出出渦渦輪輪的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)，就可確定流過管道的流體流量或總量。速或轉(zhuǎn)數(shù)，就可確定流過管道的流體流量或總量。日日常常生生活活中中使使用用的的某某些些自自來來水水表表、油油量量計(jì)計(jì)等等都都有有利利用用渦渦輪輪或或葉葉輪輪原原理理制制成成的的，都都屬屬于于速速度式儀表。度式儀表。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 渦渦輪輪上上的的螺螺旋旋葉葉片片用用高高導(dǎo)導(dǎo)磁磁系系數(shù)的不銹鋼制成數(shù)的不銹鋼制成導(dǎo)導(dǎo)流流器器用用以以穩(wěn)穩(wěn)定定流流體的流向體的流向外外殼殼由由非非導(dǎo)導(dǎo)磁磁的的不不銹鋼制成銹鋼制成過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 渦輪流量計(jì)的工作過程渦輪流量計(jì)的工作過程 流體的推力使渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，高導(dǎo)磁的葉片就流體的推力使渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，高導(dǎo)磁的葉片就周期性地掃過磁鋼底部，使磁路的磁阻發(fā)生周期性周期性地掃過磁鋼底部，使磁路的磁阻發(fā)生周期性變化，感應(yīng)線圈中的磁通量也跟著發(fā)生周期性變化。變化，感應(yīng)線圈中的磁通量也跟著發(fā)生周期性變化。磁鋼底部每經(jīng)過一片渦輪磁鋼底部每經(jīng)過一片渦輪葉片，線圈中就感應(yīng)出一個(gè)脈葉片，線圈中就感應(yīng)出一個(gè)脈沖信號。其頻率與渦輪的轉(zhuǎn)速?zèng)_信號。其頻率與渦輪的轉(zhuǎn)速成正比，即與流量成正比。成正比，即與流量成正比。NS f=NQ N儀表常數(shù)儀表常數(shù)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章NS脈沖信號放大后，用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)顯示被測流量脈沖信號放大后，用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)顯示被測流量 Q 油量計(jì)油量計(jì)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章q特點(diǎn)特點(diǎn)渦渦輪輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速不不用用軸軸輸輸出出，沒沒有有齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)誤誤差差和和密密封封問問題題，因因而而渦渦輪輪流流量量計(jì)計(jì)測測量量精精度度高高（可可達(dá)達(dá)0.2級），耐高壓（靜壓可達(dá)級），耐高壓（靜壓可達(dá)50MPa）。）。輸輸出出信信號號為為頻頻率率信信號號，不不易易受干擾，便于遠(yuǎn)傳受干擾，便于遠(yuǎn)傳。要要求求流流體體清清潔潔，安安裝裝時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)加加裝裝過過濾濾器器，且且前前后后要要有有一一定定的的直管段。直管段。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 在在流流量量測測量量中中，當(dāng)當(dāng)被被測測介介質(zhì)質(zhì)是是具具有有導(dǎo)導(dǎo)電電性性的的液液體介質(zhì)時(shí)，可以用電磁感應(yīng)的方法來測量流量。體介質(zhì)時(shí)，可以用電磁感應(yīng)的方法來測量流量。2.4.7 2.4.7 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章工作原理：工作原理：在管道兩側(cè)安放磁鐵，流動(dòng)的液體在管道兩側(cè)安放磁鐵，流動(dòng)的液體當(dāng)作切割磁力線的導(dǎo)體，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與流體當(dāng)作切割磁力線的導(dǎo)體，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與流體的流速成正比關(guān)系。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的流速成正比關(guān)系。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變、管道直徑不變、管道直徑一定時(shí)，流體切割磁力線而產(chǎn)生的感應(yīng)電勢一定時(shí)，流體切割磁力線而產(chǎn)生的感應(yīng)電勢E的大小的大小僅與流體的流速僅與流體的流速v 有關(guān)：有關(guān)：E=BDv過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章式中：式中：Ex 感應(yīng)電勢；感應(yīng)電勢；B 磁磁 感感 應(yīng)應(yīng) 強(qiáng)強(qiáng) 度度；D 管道直徑；管道直徑；v 流體速度。流體速度。當(dāng)當(dāng)BD一定一定時(shí)時(shí)，感應(yīng)電勢感應(yīng)電勢E與流速與流速v成正比，感應(yīng)成正比，感應(yīng)電勢的方向由右手定則判斷。電勢的方向由右手定則判斷。E=BDvv=BDE過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章體積流量體積流量Q等于等于流速流速 v 乘以截面積：乘以截面積：即感應(yīng)電勢即感應(yīng)電勢E與與Q成正比關(guān)系。成正比關(guān)系。式中式中稱為儀表常數(shù)稱為儀表常數(shù)QvDv=BDE而而上式為滿管式流量測量。對于非滿管式流量測量上式為滿管式流量測量。對于非滿管式流量測量,應(yīng)加測液位應(yīng)加測液位,然后根據(jù)實(shí)際截面積計(jì)算流量然后根據(jù)實(shí)際截面積計(jì)算流量。則：則：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 變送器結(jié)構(gòu)變送器結(jié)構(gòu) 變變送送器器由由測測量量管管和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器兩兩部部分分組組成成。測測量量管管上下兩側(cè)分別繞有馬鞍形的勵(lì)磁線圈。上下兩側(cè)分別繞有馬鞍形的勵(lì)磁線圈。為為了了避避免免直直流流磁磁場場產(chǎn)產(chǎn)生生的的直直流流感感應(yīng)應(yīng)電電勢勢使使電電極極周周圍圍導(dǎo)導(dǎo)電電液液體體電電解解，導(dǎo)導(dǎo)致致電電極極表表面面極極化化而而減減小小感應(yīng)電勢，一般采用交流勵(lì)磁。感應(yīng)電勢，一般采用交流勵(lì)磁。交交流流勵(lì)勵(lì)磁磁有有正正弦弦波波工工頻頻勵(lì)勵(lì)磁磁、低低頻頻矩矩形形波波勵(lì)勵(lì)磁磁、高高頻頻勵(lì)勵(lì)磁磁、雙雙頻勵(lì)磁等。頻勵(lì)磁等。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章2、測量導(dǎo)管內(nèi)壁必須絕緣、測量導(dǎo)管內(nèi)壁必須絕緣為為了了防防止止感感應(yīng)應(yīng)電電勢勢被被短短路路，可可在在測測量量導(dǎo)導(dǎo)管管內(nèi)內(nèi)壁壁涂涂一一層層環(huán)環(huán)氧氧樹樹脂做絕緣襯里。脂做絕緣襯里。變送器材質(zhì)變送器材質(zhì)1、測量導(dǎo)管由非導(dǎo)磁的高阻材料制成、測量導(dǎo)管由非導(dǎo)磁的高阻材料制成為為了了避避免免磁磁力力線線被被測測量量管管的的管管壁壁短短路路，并并使使測測量量導(dǎo)導(dǎo)管管在在磁磁場場中中盡盡可可能能地地降降低低渦渦流流損損耗耗，可可用用不不銹銹鋼做測量導(dǎo)管。鋼做測量導(dǎo)管。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：測量導(dǎo)管內(nèi)無任何阻礙物，因而被測流體的壓測量導(dǎo)管內(nèi)無任何阻礙物，因而被測流體的壓力損失很小。力損失很小?？梢詼y量各種導(dǎo)電液體的流量，如酸、堿、鹽可以測量各種導(dǎo)電液體的流量，如酸、堿、鹽溶液，流體可以含有固體顆粒、懸浮物或纖維等。溶液，流體可以含有固體顆粒、懸浮物或纖維等。輸出信號與流量之間的關(guān)系不受流體物理性質(zhì)輸出信號與流量之間的關(guān)系不受流體物理性質(zhì)（如溫度、壓力、粘度等）變化和流動(dòng)狀態(tài)的影響。（如溫度、壓力、粘度等）變化和流動(dòng)狀態(tài)的影響。測量響應(yīng)速度快，可用來測量脈測量響應(yīng)速度快，可用來測量脈動(dòng)流量。動(dòng)流量。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章由由于于感感應(yīng)應(yīng)電電勢勢較較小小，很很容容易易受受外外界界電電磁磁場場干干擾擾的的影影響響，后后級級要采用高放大倍數(shù)的放大器。要采用高放大倍數(shù)的放大器。對對于于口口徑徑過過大大的的管管道道，可可用用插入式電磁流量計(jì)。插入式電磁流量計(jì)。缺點(diǎn)缺點(diǎn)只只能能用用來來測測量量導(dǎo)導(dǎo)電電液液體體的的流流量量，要要求求導(dǎo)導(dǎo)電電率率不不小小于于水水的的導(dǎo)導(dǎo)電電率率。不不能能測測量量氣氣體體、蒸蒸汽汽及及石石油油制品等的流量。制品等的流量。插入式電磁流量計(jì)插入式電磁流量計(jì)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章2.4.8 旋渦式流量計(jì)旋渦式流量計(jì)利利用用流流體體遇遇到到阻阻礙礙物物后后產(chǎn)產(chǎn)生生的的旋旋渦渦來來測測量量流流量量。可可以以測測量量管管道道中中的的液液體體、氣氣體體和和蒸蒸汽汽的的流流量量。根根據(jù)據(jù)旋旋渦渦類類型型分分為為兩兩類類：旋旋進(jìn)進(jìn)型型旋旋渦渦流流量量計(jì)計(jì)和和卡卡曼曼型旋渦流量計(jì)（常稱渦街流量計(jì)）。型旋渦流量計(jì)（常稱渦街流量計(jì)）。渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章渦街流量計(jì)測量原理渦街流量計(jì)測量原理在在測測量量管管道道中中垂垂直直插插入入一一個(gè)個(gè)非非流流線線形形的的柱柱狀狀物物（圓圓柱柱或或三三角角柱柱）作作為為阻阻流流體體。當(dāng)當(dāng)流流體體受受到到阻阻礙礙物物阻阻擋擋時(shí)時(shí)，會(huì)會(huì)在在阻阻礙礙物物的的下下游游處處產(chǎn)產(chǎn)生生兩兩列列平平行行、且且上上下下交交替替出出現(xiàn)現(xiàn)的的旋旋渦渦。因因?yàn)闉檫@這些些旋旋渦渦有有如如街街道道旁旁的的路路燈燈，故故有有“渦渦街街”之之稱稱，又又因因此此現(xiàn)現(xiàn)象象首首先先被卡曼（被卡曼（Karman）發(fā)現(xiàn)，也稱作發(fā)現(xiàn)，也稱作“卡曼渦街卡曼渦街”。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)表表明明，當(dāng)當(dāng)兩兩列列旋旋渦渦的的間間距距h和和同同列列相相鄰鄰兩兩個(gè)個(gè)旋旋渦渦之之間間的的距距離離 l 之之比比能能滿滿足足hl0.281時(shí)時(shí)，所所產(chǎn)產(chǎn)生的渦街是穩(wěn)定的。滿足如下關(guān)系：生的渦街是穩(wěn)定的。滿足如下關(guān)系：f 單側(cè)旋渦發(fā)生頻率單側(cè)旋渦發(fā)生頻率St 斯特勞哈爾系數(shù)斯特勞哈爾系數(shù)v 流體平均流速流體平均流速d 圓柱體直徑圓柱體直徑 v即即：St 為為常常數(shù)數(shù)時(shí)時(shí)，單單側(cè)側(cè)旋旋渦渦的的發(fā)發(fā)生生頻頻率率 f 與流體平均流速與流體平均流速v成正比成正比。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章v測得測得 f 便可算出體積流量便可算出體積流量Q A1管道中旋渦發(fā)生體處流通截面積。管道中旋渦發(fā)生體處流通截面積。A1 A1因?yàn)橐驗(yàn)樗运孕郎u頻率的檢測方法有多種。如：旋渦頻率的檢測方法有多種。如：熱敏檢測法熱敏檢測法、超聲波檢測法、電容檢、超聲波檢測法、電容檢測法、應(yīng)力檢測法等，都是利用旋渦測法、應(yīng)力檢測法等，都是利用旋渦的局部壓力、密度、流速等的變化作的局部壓力、密度、流速等的變化作用于敏感元件，產(chǎn)生電信號。用于敏感元件，產(chǎn)生電信號。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章例例1：熱敏檢測法熱敏檢測法在在阻流體阻流體內(nèi)腔設(shè)置熱敏元件。內(nèi)腔設(shè)置熱敏元件。如在圓柱形內(nèi)腔的中心安裝一個(gè)鉑電阻，通過如在圓柱形內(nèi)腔的中心安裝一個(gè)鉑電阻，通過電流時(shí)產(chǎn)生的熱量使內(nèi)腔溫度高于腔外。電流時(shí)產(chǎn)生的熱量使內(nèi)腔溫度高于腔外。當(dāng)流體產(chǎn)當(dāng)流體產(chǎn)生旋渦時(shí)，產(chǎn)生旋渦側(cè)的流體流速低、靜壓高，使生旋渦時(shí)，產(chǎn)生旋渦側(cè)的流體流速低、靜壓高，使部分流體由導(dǎo)壓孔進(jìn)入內(nèi)腔，向未產(chǎn)生旋渦的一側(cè)部分流體由導(dǎo)壓孔進(jìn)入內(nèi)腔，向未產(chǎn)生旋渦的一側(cè)流出，帶走部分熱量，鉑絲溫度降低，電阻減小。流出，帶走部分熱量，鉑絲溫度降低，電阻減小。每產(chǎn)生一個(gè)旋渦，鉑電阻就變小一次。每產(chǎn)生一個(gè)旋渦，鉑電阻就變小一次。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章鉑鉑電電阻阻值值的的變變化化可可用用不不平平衡衡電電橋橋進(jìn)進(jìn)行行轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換，經(jīng)經(jīng)放大和整形，再變換成直流電流信號輸出。放大和整形，再變換成直流電流信號輸出。鉑電阻鉑電阻電橋輸出信號頻率電橋輸出信號頻率fv=2ff單側(cè)旋渦的發(fā)生頻率單側(cè)旋渦的發(fā)生頻率 測測出出鉑鉑電電阻阻變變化化的的頻頻率率就就測測出出了了旋旋渦頻率，也就測得了流量。渦頻率，也就測得了流量。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章例例2：超聲波檢測法超聲波檢測法如如圖圖所所示示，A為為發(fā)發(fā)射射換換能能器器，發(fā)發(fā)射射出出超超聲聲波波。B為為接接收收換換能能器器，接接收收A發(fā)發(fā)射射的的超聲波。超聲波。由由于于旋旋渦渦的的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)方方向向、壓壓力力和和流流體體密密度度的的周周期期變變化化，使使流流體體對對超超聲聲波波的的折折射射、反反射射和和吸吸收收效效應(yīng)應(yīng)的的差差異異，形形成成了了對對超超聲聲波波束束的的調(diào)調(diào)制制作作用用。換換能能器器B接接收收到到的的不不是是一一個(gè)個(gè)等等幅幅波波信信號號，其其幅幅度度變變化化的的次次數(shù)數(shù)與與旋旋渦個(gè)數(shù)一致，從而測得流速的大小。渦個(gè)數(shù)一致，從而測得流速的大小。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章q旋旋渦渦流流量量計(jì)計(jì)的的特特點(diǎn)點(diǎn)是是精精確確度度高高、測測量量范范圍圍寬寬、沒有運(yùn)動(dòng)部件、壓力損失小。沒有運(yùn)動(dòng)部件、壓力損失小。q如如果果設(shè)設(shè)置置流流體體溫溫度度傳傳感感器器，進(jìn)進(jìn)行行溫溫度度補(bǔ)補(bǔ)償償計(jì)計(jì)算，則能消除流體溫度變化對測量的影響。算，則能消除流體溫度變化對測量的影響。溫度補(bǔ)償型溫度補(bǔ)償型渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章2.4.9 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)超聲波流量測量屬于非接觸式測量。它通過發(fā)射超聲波流量測量屬于非接觸式測量。它通過發(fā)射超聲波穿過流動(dòng)的流體，接收后經(jīng)過信號處理反映出超聲波穿過流動(dòng)的流體，接收后經(jīng)過信號處理反映出流體的流速，根據(jù)流速算出流量。流體的流速，根據(jù)流速算出流量。超聲波的測量有多種不同的方式。如：傳播時(shí)間超聲波的測量有多種不同的方式。如：傳播時(shí)間法、旋渦法、多普勒效應(yīng)法等。法、旋渦法、多普勒效應(yīng)法等。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章傳播時(shí)間法傳播時(shí)間法 根據(jù)聲波在流體中的傳播速度順流時(shí)會(huì)增大、根據(jù)聲波在流體中的傳播速度順流時(shí)會(huì)增大、逆流時(shí)會(huì)減小的原理測流速。檢測方法有：逆流時(shí)會(huì)減小的原理測流速。檢測方法有：時(shí)差法時(shí)差法測超聲波在順流、逆流時(shí)的傳播時(shí)間差測超聲波在順流、逆流時(shí)的傳播時(shí)間差 相位差法相位差法測超聲脈沖在順流、逆流時(shí)的相位差測超聲脈沖在順流、逆流時(shí)的相位差 頻差法頻差法測超聲脈沖在順流、逆流時(shí)的頻率差測超聲脈沖在順流、逆流時(shí)的頻率差v vv v過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章頻差法原理頻差法原理根據(jù)超聲脈沖在順流、逆流時(shí)的重復(fù)頻率差測根據(jù)超聲脈沖在順流、逆流時(shí)的重復(fù)頻率差測量流速。量流速。順流發(fā)射的一組換能器和逆流發(fā)射的一組換能順流發(fā)射的一組換能器和逆流發(fā)射的一組換能器各自組成發(fā)射器各自組成發(fā)射接收的閉路循環(huán)系統(tǒng)。接收的閉路循環(huán)系統(tǒng)。v v 因頻差法可以不受聲速變化影響，使用較多。因頻差法可以不受聲速變化影響，使用較多。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章測量時(shí)由發(fā)射換能器發(fā)射一個(gè)脈沖，經(jīng)過流體傳測量時(shí)由發(fā)射換能器發(fā)射一個(gè)脈沖，經(jīng)過流體傳播，被接收換能器接收放大后，再送至發(fā)射換能器發(fā)播，被接收換能器接收放大后，再送至發(fā)射換能器發(fā)射第二個(gè)脈沖。如此循環(huán)，兩組發(fā)射射第二個(gè)脈沖。如此循環(huán)，兩組發(fā)射接收的循環(huán)頻接收的循環(huán)頻率分別為：率分別為：v vv 流體的流速流體的流速c超聲波在靜止流體中的傳播速度超聲波在靜止流體中的傳播速度L發(fā)射器、接收器間的距離發(fā)射器、接收器間的距離順流：順流：逆流：逆流：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 可見，只要測出一定時(shí)間內(nèi)兩組閉路循環(huán)系統(tǒng)可見，只要測出一定時(shí)間內(nèi)兩組閉路循環(huán)系統(tǒng)的脈沖循環(huán)頻率之差，就可測得流速。而流速乘以的脈沖循環(huán)頻率之差，就可測得流速。而流速乘以管道截面積就得到流量。管道截面積就得到流量。兩組頻率差兩組頻率差過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章特點(diǎn)：特點(diǎn)：v超超聲聲波波流流量量計(jì)計(jì)屬屬于于非非接接觸觸式式測測量量，不不會(huì)會(huì)影影響響被被測測流流體體的的流流動(dòng)動(dòng)狀狀況況。測測量量液液體體流流量量時(shí)時(shí)精精度度可可達(dá)達(dá)0.2級級，測測量量氣氣體體流流量量時(shí)時(shí)精精度度可可達(dá)達(dá)0.5級級。量量程程范范圍圍可可達(dá)達(dá)201。v要求流體清潔，以要求流體清潔，以避免對超聲波束的干擾。避免對超聲波束的干擾。測量管前后要有足夠長測量管前后要有足夠長的直管段，以保證流速的直管段，以保證流速均勻。均勻。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章小結(jié)小結(jié)作業(yè)（作業(yè)（P71）：）：2-18、2-22 題題流量測量流量測量質(zhì)質(zhì)量量流流量量體體積積流流量量 總總量量 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)