第03章 检测变送仪表.ppt

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1、过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录qq3.1 3.1 概述概述概述概述qq3.2 3.2 差压变送器差压变送器差压变送器差压变送器qq3.3 3.3 温度变送器温度变送器温度变送器温度变送器qq3.4 3.4 流量变送器流量变送器流量变送器流量变送器qq3.5 3.5 液位变送器液位变送器液位变送器液位变送器qq3.6 3.6 成分分析仪成分分析仪成分分析仪成分分

2、析仪qq3.7 3.7 智能变送器智能变送器智能变送器智能变送器第第3章章 检测变送仪表检测变送仪表过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录调节器调节器(控制器控制器)被控对象被控对象测量变送环节测量变送环节(传感器、变送器传感器、变送器)+x执行器执行器zeuqyf“1 1”“1 1”过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制

3、系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.1 概述概述过程控制系统由检测变送器、调节器、执行器和被控过程组成。检测变送器将被控参数如温度、压力、流量、液位、PH值以及成分量、状态量等检测出来，并变换成相应的统一标准信号，供系统显示、记录或进行下一步的调整控制作用。在任何系统的自动控制中变送器都是首要环节和重要组成部分，只有获得精确和可靠的被控参数，才能进行准确的数据处理，进而才能获得高质量的控制效果。过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控

4、制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.1 概述概述检测变送单元实际上包括两部分内容，首先是将被控参数检测出来，然后变送器将其变换成统一标准信号。由于利用单元组合仪表能方便灵活地组成各种难易程度的过程控制系统，因此，它在过程控制系统中应用极为广泛。单元组合仪表有气动单元组合仪表和电动单元组合仪表两大系列。表3-1是DDZ-型和DDZ-型仪表的性能比较。过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系

5、统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录系列DDZ-DDZ-信号、传输方式、供电信号DC 010mADC 420mA、DC 15V传输方式串联制(电流传送电流接收)并联制(电流传送电压接收)现场变送器连接方式四线制三线制供电AC 220V单独供电DC 24V集中供电并有断电备用电源防爆型式和电气元件开关 防爆型式防爆型安全火花型安全栅无有电气元件分立元件集成组件结构、线路设计和功能差压变送器双杠杆机构矢量机构温度变送器无线性化电路有

6、线性化电路调节器偏差指示硬手动手动自动切换需先平衡无保持电路功能一般全刻度指示和偏差指示硬手动和软手动软手动自动切换可直接切换有保持电路功能多样系统构成一般灵活多样与计算机联用兼容性差兼容性好表表3-1 DDZ-型与型与DDZ-型仪表的性能比较型仪表的性能比较过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.1 概述概述本章主要介绍DDZ-型变送器及各种微型化、智能化变送器的

7、原理及主要工作特性。从使用的角度来说，变送器量程调整、零点调整和零点迁移的概念是很重要的。图3-1 变送器的量程调整量程调整或称满度调整，其目的是使变送器输出信号的上限值（或满度值）与输入测量信号上限值 相对应。量程调整相当于改变变送器的灵敏度，即输入输出特性的斜率，见图3-1。过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.1 概述概述变送器零点调整的目的是使其输出信号的

8、下限值与输入信号的下限值相对应，见图3-2a。将变送器的测量起始点由零点迁移到某一正值或负值，称为零点迁移。图3-2 变送器的零点调整与零点迁移a)零点调整 b)正零点迁移 c)负零点迁移零点迁移有正迁移和负迁移，见图3-2 b和图3-2 c。过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.2 差压（压力）变送器差压（压力）变送器差压（压力）变送器作为过程控制系统的检测变送

9、部分，将液体、气体或蒸汽的差压（压力）、流量、液位等工艺参数，转换成统一标准信号，作为显示记录仪、运算器和调节器的输入信号，以实现生产过程的连续的检测和自动控制。3.2.1 DDZ-差压变送器差压变送器图3-3 DDZ-型差压（压力）变送器工作原理示意图1-高压室 2-低压室 3-膜片或膜盒 4-密封膜片 5-主杠杆 6-过载保护簧片 7-静压调整螺钉 8-矢量机构 9-零点迁移弹簧 10-平衡锤 11-量程调整螺钉12-检测片 13-差动变压器 14-副杠杆 15-放大器 16-反馈线圈 17-永久磁钢 18-调零弹簧过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制

10、仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.2.1 DDZ-差压变送器差压变送器图3-4 杠杆、矢量机构受力图差动变压器副杠杆的位移检测片的微小位移，利用低频位移检测放大器检测，并转换成DC 420mA输出。低频位移检测放大器的组成框图见图3-5。图3-5 位移检测放大器组成框图过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自

11、动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.2.1 DDZ-差压变送器差压变送器图3-6 型变送器二线制示意图其次是尽可能少用L、C储能元件，如确实需要采用储能元件，断电时给储能元件一个放电的通路，并限制储能元件两端的电压；第三，采取限压限流措施，以限制打火能量，以免超过安全火花的能量。因此，DDZ-变送器与安全栅配合，可用于任何易燃易爆场所，扩大了变送器的适用范围。二线制系统见图3-6。安全火花防爆也是DDZ-变送器的主要特点之一。实现安全火花性能主要是采取了如下措施，首先是采用低压24V直流集中供电，限制了打火能量；过程控制仪表

12、及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.2.2 差动电容差压变送器差动电容差压变送器图3-7 差动电容结构示意图图3-7示出了差动电容差压变送器差动电容结构示意图。基于力矩平衡原理的差压（压力）变送器，由于有力矩传动机构，其体积和重量均较大，且零点和量程调整相互干扰。而基于差动电容式差压（压力）变送器，由于没有机械传动机构，仅由差动电容和电子放大电路两部分组成，因此其体积小，重

13、量轻，零点和量程调整互不干扰，其性能较为优越，应用广泛。过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.2.2 差动电容差压变送器差动电容差压变送器图3-8 转换电路原理框图差动电容差压变送器的转换放大电路的作用就是将电容比提取出来，并转变成DC 420mA输出。1151型电容式差压变送器是该类变送器的典型产品，转换电路的方框图见图3-8。过程控制仪表及控制系统过程控制仪表

14、及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.2.3 微型化压力变送器微型化压力变送器 图3-9 扩散硅压力变送器结构图 1扩散硅差压变送器扩散硅差压变送器 图3-10 扩散硅压力变送器电原理图过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控

15、系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.2.3 微型化压力变送器微型化压力变送器 图3-11 X型检测元件结构及接线2MPX7000系列压力变送器系列压力变送器 图3-12 MPX7000系列压力变送器原理图过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.2.3 微型化压力变送器微型化压力变送器 图3-13 数字式变送器结构框图3数字式变送器数字式变送器图

16、3-14 变送器内部组成原理框图过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.2.3 微型化压力变送器微型化压力变送器 图3-15 传感器芯片横截面结构图3数字式变送器数字式变送器图3-16 C/f转换电路的原理过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大

17、学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.2 温度变送器温度变送器温度变送器将温度、温差以及与温度有关的工艺参数和直流毫伏信号变换成DC 420mA 或DC 15V的统一标准信号。3.2.1 DDZ-温度变送器温度变送器图3-17 型温度变送器原理框图过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度

18、变送器温度变送器DDZ-变送器有三种品种：1）直流毫伏变送器 其输入信号是直流毫伏信号。2）热电偶温度变送器。3）热电阻温度变送器。3.3.1 DDZ-温度变送器温度变送器 三种变送器在线路结构上都由量程单元和放大单元两部分组成。其中放大单元是通用的，而量程单元则随品种、测量范围的不同而异。过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度变送器温度变送器3.3.1.

19、1 直流毫伏变送器的量程单元 直流毫伏变送器的量程单元由信号输入电路，零点调整桥路和反馈电路等部分组成。3.3.1 DDZ-温度变送器温度变送器图3-18 直流毫伏变送器量程单元 过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度变送器温度变送器3.3.1.2 热电偶温度变送器的量程单元 3.3.1 DDZ-温度变送器温度变送器图3-19 热电偶温度变送器量程单元原理

20、图 过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度变送器温度变送器3.3.1.2 热电偶温度变送器的量程单元 3.3.1 DDZ-温度变送器温度变送器图3-20 折线逼近法线性化原理a)折线逼近原理 b)电路原理图过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系

21、广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度变送器温度变送器3.3.1.3 热电阻温度变送器的量程单元 3.3.1 DDZ-温度变送器温度变送器图3-21 热电阻温度变送器量程单元原理图过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度变送器温度变送器3.3.1.3 热电阻温度变送器的

22、量程单元 3.3.1 DDZ-温度变送器温度变送器图3-22 热电阻的特性及其线性化曲线a)热电阻的特性 b)线性化曲线过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度变送器温度变送器3.3.1.4 温度变送器的放大单元温度变送器的放大单元 3.3.1 DDZ-温度变送器温度变送器图3-23 电压放大器图3-24 功率放大器过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系

23、统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度变送器温度变送器3.3.1.4 温度变送器的放大单元温度变送器的放大单元 3.3.1 DDZ-温度变送器温度变送器图3-25 隔离输出与隔离反馈电路 过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测

24、控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度变送器温度变送器1.AD590构成的温度变送器构成的温度变送器 3.3.2 微型化温度变送器微型化温度变送器 图3-26 微型温度变送器原理图a)温度检测元件 b)变送器原理电路 过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度变送器温度变送器2.TMP17构成温度变送器构成温度变送器 3.3.2

25、微型化温度变送器微型化温度变送器 图3-27 TMP17构成微型温度变送器a)TMP17引脚功能 b)原理电路过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度变送器温度变送器3.TMP35系列构成微型温度变送器系列构成微型温度变送器 3.3.2 微型化温度变送器微型化温度变送器 图3-28 TMP35构成微型温度变送器a)TO-92封装 b)原理电路过程控制仪表及控

26、制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度变送器温度变送器3.TMP35系列构成微型温度变送器系列构成微型温度变送器 3.3.2 微型化温度变送器微型化温度变送器 图3-29 频率输出型微型温度变送器过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气

27、测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.3 温度变送器温度变送器4TMP01系列构成温度变送器系列构成温度变送器3.3.2 微型化温度变送器微型化温度变送器 图3-30 TMP01构成温度变送器a)引脚功能 b)原理电路过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.4 流量检测与变送流量检测与变送3.4.1 概述概述流

28、流流流量量量量通通通通常常常常是是是是指指指指单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内流流流流经经经经管管管管道道道道某某某某截截截截面面面面的的的的流流流流体体体体的的的的数数数数量量量量，也也也也就就就就是是是是所所所所谓谓谓谓的的的的瞬瞬瞬瞬时时时时流流流流量量量量；在某一段时间内流过流体的总和，称为在某一段时间内流过流体的总和，称为在某一段时间内流过流体的总和，称为在某一段时间内流过流体的总和，称为总量总量总量总量或或或或累积流量累积流量累积流量累积流量。体积流量体积流量体积流量体积流量以体积表示的瞬时流量用以体积表示的瞬时流量用以体积表示的瞬时流量用以体积表示的瞬时流量用 q q q

29、 qv v v v 表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为 m m m m3 3 3 3/s/s/s/s 以体积表示的累积流量用以体积表示的累积流量用以体积表示的累积流量用以体积表示的累积流量用 Q Q Q Qv v v v 表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为 m m m m3 3 3 3质量流量质量流量质量流量质量流量以质量表示的瞬时流量用以质量表示的瞬时流量用以质量表示的瞬时流量用以质量表示的瞬时流量用 q q q qm m m m 表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为 kg/skg/skg/skg/s以质量表示的累积流量用以质量表示的累积流量用以质量表

30、示的累积流量用以质量表示的累积流量用 Q Q Q Qm m m m 表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为 kg kg kg kg 标态下的体积流量标态下的体积流量标态下的体积流量标态下的体积流量由由由由于于于于气气气气体体体体是是是是可可可可压压压压缩缩缩缩的的的的，流流流流体体体体的的的的体体体体积积积积会会会会受受受受工工工工况况况况的的的的影影影影响响响响，为为为为了了了了便便便便于于于于比比比比较较较较，工工工工程程程程上上上上通通通通常常常常把把把把工工工工作作作作状状状状态态态态下下下下测测测测得得得得的的的的体体体体积积积积流流流流量量量量换换换换算算算算成成成成标标

31、标标准准准准状状状状态（温度为态（温度为态（温度为态（温度为2020，压力为一个标准大气压）下的体积流量。，压力为一个标准大气压）下的体积流量。，压力为一个标准大气压）下的体积流量。，压力为一个标准大气压）下的体积流量。标准状态下的体积流量用标准状态下的体积流量用标准状态下的体积流量用标准状态下的体积流量用q qvnvn表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为NmNm3 3/s/s。过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院

32、电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.4 流量检测与变送流量检测与变送3.4.1 概述概述表表3-2 流量仪表的分类流量仪表的分类类别仪表名称体积流量计容积式流量计椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、皮膜式流量计等差压式流量计节流式流量计、均速管流量计、弯管流量计、靶式流量计、浮子流量计等速度式流量计涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等质量流量计推导式质量流量计体积流量经密度补偿或温度、压力补偿求得质量流量等直接式质量流量计科里奥利流量计、热式流量计、冲量式流量计等流量测量仪表也称为流量计。它通常由一次仪表和二次仪表组成。一次仪表流量测量仪表也称为流量计。它通

33、常由一次仪表和二次仪表组成。一次仪表亦称为传感器，二次仪表称为显示装置或变送器。亦称为传感器，二次仪表称为显示装置或变送器。流量测量仪表的种类繁多，各适用于不同场合，其分类见表流量测量仪表的种类繁多，各适用于不同场合，其分类见表3-2。过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.4 流量检测与变送流量检测与变送3.4.2 差压式流量计差压式流量计 图图3-31 节流式流

34、量计的组成节流式流量计的组成差压式流量计基于在流通管道上设置差压式流量计基于在流通管道上设置流动阻力件，流体通过阻力件时将产流动阻力件，流体通过阻力件时将产生差压，此差压与流体流量之间有确生差压，此差压与流体流量之间有确定的数值关系，通过测量差压值便可定的数值关系，通过测量差压值便可求得流体流量，并转换成电信号输出，求得流体流量，并转换成电信号输出，因此，差压式流量计由产生差压的装因此，差压式流量计由产生差压的装置和差压计两部分组成，其结构简单，置和差压计两部分组成，其结构简单，可靠。见图可靠。见图3-31。过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系

35、统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录3.4.2 3.4.2 节流式流量计节流式流量计节流式流量计节流式流量计 节流式流量计也称为差压式流量计，它是目前工业生产过程中流量测量最成熟、最常用的方法之一。节流式流量计也称为差压式流量计，它是目前工业生产过程中流量测量最成熟、最常用的方法之一。节流式流量计也称为差压式流量计，它是目前工业生产过程中流量测量最成熟、最常用的方法之一。节流式流量计也称为差压式流量计，它是目前工业生产过程中流量测量最成熟、最常用的方

36、法之一。如如如如果果果果在在在在管管管管道道道道中中中中安安安安置置置置一一一一个个个个固固固固定定定定的的的的阻阻阻阻力力力力件件件件，它它它它的的的的中中中中间间间间开开开开一一一一个个个个比比比比管管管管道道道道截截截截面面面面小小小小的的的的孔孔孔孔，当当当当流流流流体体体体流流流流过过过过该该该该阻阻阻阻力力力力件件件件时时时时，由由由由于流体流束的收缩而使流速加快、静压力降低，其结果是在阻力件前后产生一个较大的压差。于流体流束的收缩而使流速加快、静压力降低，其结果是在阻力件前后产生一个较大的压差。于流体流束的收缩而使流速加快、静压力降低，其结果是在阻力件前后产生一个较大的压差。于流

37、体流束的收缩而使流速加快、静压力降低，其结果是在阻力件前后产生一个较大的压差。压压压压差差差差的的的的大大大大小小小小与与与与流流流流体体体体流流流流速速速速的的的的大大大大小小小小有有有有关关关关，流流流流速速速速愈愈愈愈大大大大，差差差差压压压压也也也也愈愈愈愈大大大大，因因因因此此此此只只只只要要要要测测测测出出出出差差差差压压压压就就就就可可可可以以以以推推推推算算算算出出出出流流流流速速速速，进进进进而可以计算出流体的流量。而可以计算出流体的流量。而可以计算出流体的流量。而可以计算出流体的流量。(a)标准孔板(b)喷嘴(c)文丘里管把流体流过阻力件使流束收缩造成压力变化的过程称节流过

38、程，其中的阻力件称为节流件。把流体流过阻力件使流束收缩造成压力变化的过程称节流过程，其中的阻力件称为节流件。把流体流过阻力件使流束收缩造成压力变化的过程称节流过程，其中的阻力件称为节流件。把流体流过阻力件使流束收缩造成压力变化的过程称节流过程，其中的阻力件称为节流件。作为流量检测用的节流件有标准的和特殊的两种。作为流量检测用的节流件有标准的和特殊的两种。作为流量检测用的节流件有标准的和特殊的两种。作为流量检测用的节流件有标准的和特殊的两种。标准节流件包括标准节流件包括标准节流件包括标准节流件包括标准孔板标准孔板标准孔板标准孔板、标准喷嘴标准喷嘴标准喷嘴标准喷嘴和和和和标准文丘里管标准文丘里管标

39、准文丘里管标准文丘里管。对对对对于于于于标标标标准准准准化化化化的的的的节节节节流流流流件件件件，在在在在设设设设计计计计计计计计算算算算时时时时都都都都有有有有统统统统一一一一标标标标准准准准的的的的规规规规定定定定、要要要要求求求求和和和和计计计计算算算算所所所所需需需需的的的的有有有有关关关关数数数数据据据据及及及及程程程程序序序序，可可可可直直直直接接接接按照标准制造；安装和使用时不必进行标定。按照标准制造；安装和使用时不必进行标定。按照标准制造；安装和使用时不必进行标定。按照标准制造；安装和使用时不必进行标定。特殊节流件主要用于特殊介质或特殊工况条件的流量检测，它必须用实验方法单独标

40、定。特殊节流件主要用于特殊介质或特殊工况条件的流量检测，它必须用实验方法单独标定。特殊节流件主要用于特殊介质或特殊工况条件的流量检测，它必须用实验方法单独标定。特殊节流件主要用于特殊介质或特殊工况条件的流量检测，它必须用实验方法单独标定。相比而言，标准孔板制作最简单，使用也最广泛，以下只介绍标准孔板，相比而言，标准孔板制作最简单，使用也最广泛，以下只介绍标准孔板，相比而言，标准孔板制作最简单，使用也最广泛，以下只介绍标准孔板，相比而言，标准孔板制作最简单，使用也最广泛，以下只介绍标准孔板，过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化

41、学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录123节流原理节流原理节流原理节流原理 流流流流动动动动流流流流体体体体的的的的能能能能量量量量有有有有两两两两种种种种形形形形式式式式：静静静静压压压压能能能能和和和和动动动动能能能能。流流流流体体体体由由由由于于于于有有有有压压压压力力力力而而而而具具具具有有有有静静静静压压压压能能能能，又又又又由由由由于有流动速度而具有动能，这两种形式的能量在一定条件下是可以相互转化的。于有流动速度而具有动能，这两种形式的能量在一定条件下是可以

42、相互转化的。于有流动速度而具有动能，这两种形式的能量在一定条件下是可以相互转化的。于有流动速度而具有动能，这两种形式的能量在一定条件下是可以相互转化的。流速静压过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录流量方程流量方程流量方程流量方程 123流速静压根根根根据据据据流流流流体体体体力力力力学学学学中中中中的的的的伯伯伯伯努努努努利利利利方方方方程程程程，可可可可以以以以推

43、推推推导导导导得得得得出出出出节节节节流流流流式式式式流流流流量量量量计计计计的的的的流流流流量量量量方方方方程程程程，也也也也就就就就是是是是差差差差压压压压和和和和流量之间的定量关系式：流量之间的定量关系式：流量之间的定量关系式：流量之间的定量关系式：为流量系数为流量系数为流量系数为流量系数 为可膨胀性系数为可膨胀性系数为可膨胀性系数为可膨胀性系数A A A A0 0 0 0为节流件的开孔面积为节流件的开孔面积为节流件的开孔面积为节流件的开孔面积 为节流装置前的流体密度为节流装置前的流体密度为节流装置前的流体密度为节流装置前的流体密度PPPP节流装置前后实际测得的压差节流装置前后实际测得的

44、压差节流装置前后实际测得的压差节流装置前后实际测得的压差 主主主主要要要要与与与与节节节节流流流流装装装装置置置置的的的的型型型型式式式式、取取取取压压压压方方方方式式式式、流流流流体体体体的的的的流流流流动动动动状状状状态态态态（如如如如雷雷雷雷诺诺诺诺数数数数）和和和和管管管管道道道道条条条条件件件件等等等等因因因因素素素素有有有有关关关关。因因因因此此此此，是是是是一一一一个个个个影影影影响响响响因因因因素素素素复复复复杂杂杂杂的的的的综综综综合合合合性性性性参参参参数数数数，也也也也是是是是节节节节流流流流式式式式流流流流量量量量计计计计能能能能否否否否准准准准确确确确测测测测量量量量

45、流流流流量量量量的的的的关关关关键键键键所所所所在在在在，雷雷雷雷诺诺诺诺数数数数大大大大于于于于某某某某一一一一数数数数值值值值（界界界界限限限限雷雷雷雷诺诺诺诺数数数数）时时时时，值可认为是一常数。对于标准节流装置，可以从有关手册中查出；对于非标准节流装置，其值要由实验方法确定。值可认为是一常数。对于标准节流装置，可以从有关手册中查出；对于非标准节流装置，其值要由实验方法确定。值可认为是一常数。对于标准节流装置，可以从有关手册中查出；对于非标准节流装置，其值要由实验方法确定。值可认为是一常数。对于标准节流装置，可以从有关手册中查出；对于非标准节流装置，其值要由实验方法确定。可可可可膨膨膨膨

46、胀胀胀胀性性性性系系系系数数数数用用用用来来来来校校校校正正正正流流流流体体体体的的的的可可可可压压压压缩缩缩缩性性性性，它它它它与与与与节节节节流流流流件件件件前前前前后后后后压压压压力力力力的的的的相相相相对对对对变变变变化化化化量量量量、流流流流体体体体的的的的等等等等熵熵熵熵指指指指数数数数等等等等因因因因素素素素有有有有关关关关，其其其其取取取取值范围小于等于值范围小于等于值范围小于等于值范围小于等于1 1 1 1。对于不可压缩性流体，。对于不可压缩性流体，。对于不可压缩性流体，。对于不可压缩性流体，1 1 1 1；对于可压缩性流体，则对于可压缩性流体，则对于可压缩性流体，则对于可压

47、缩性流体，则1 1 1 1。应用时可以查阅有关手册而得应用时可以查阅有关手册而得应用时可以查阅有关手册而得应用时可以查阅有关手册而得过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录标准节流件标准节流件标准节流件标准节流件(孔板孔板孔板孔板)节流装置包括节流装置包括节流装置包括节流装置包括节流件节流件节流件节流件、取压装置取压装置取压装置取压装置和和和和符合要求的前后直管段符合要

48、求的前后直管段符合要求的前后直管段符合要求的前后直管段标标标标准准准准节节节节流流流流装装装装置置置置是是是是指指指指节节节节流流流流件件件件、取取取取压压压压装装装装置置置置都都都都标标标标准准准准化化化化，前前前前后后后后直直直直管管管管段段段段符合规定要求，可以直接投入使用符合规定要求，可以直接投入使用符合规定要求，可以直接投入使用符合规定要求，可以直接投入使用 标准孔板，要求：标准孔板，要求：标准孔板，要求：标准孔板，要求：d/D d/D d/D d/D 应在应在应在应在0.20.20.20.20.750.750.750.75之间之间之间之间 d d d d不小于不小于不小于不小于12

49、.5mm12.5mm12.5mm12.5mm 直孔厚度直孔厚度直孔厚度直孔厚度h h h h应在应在应在应在0.005D0.005D0.005D0.005D到到到到0.02D0.02D0.02D0.02D之间之间之间之间 孔板的总厚度孔板的总厚度孔板的总厚度孔板的总厚度H H H H应在应在应在应在h h h h和和和和0.05D0.05D0.05D0.05D之间之间之间之间 圆锥面的斜角圆锥面的斜角圆锥面的斜角圆锥面的斜角应在应在应在应在3030303045454545之间之间之间之间 标标标标准准准准喷喷喷喷嘴嘴嘴嘴和和和和标标标标准准准准文文文文丘丘丘丘里里里里管管管管的的的的结结结结构

50、构构构参参参参数数数数的的的的规规规规定定定定也也也也可可可可以以以以查查查查阅相关的设计手册。阅相关的设计手册。阅相关的设计手册。阅相关的设计手册。有有有有手册可手册可手册可手册可查，不要查，不要查，不要查，不要求记求记求记求记过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统过程控制仪表及控制系统广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系广东工业大学自动化学院电气测控系上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录标准取压方式标准取压方式标准取压方式标准取压方式 国家规定标准的取压方式有国家规定标准的取压方式有国家