热工测量及仪表基础知识.ppt

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1、电厂中常用仪表常规仪表现场的温度表，压力表液位表，流量计等控制仪表DCS（TPS）PLC（西门子）目录目录uu仪表的分类仪表的分类uu温度温度 uu流量流量 uu阀门阀门uu调节阀调节阀uu变送器变送器1 1 仪表的分类仪表的分类检测仪表检测仪表-将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表。将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表。一次仪表一次仪表-一般为将被测量转换为便于计量的物理量所使用的仪表，一般为将被测量转换为便于计量的物理量所使用的仪表，即为检测元件。一次测量仪表是与介质直接接触，是在室外就地安即为检测元件。一次测量仪表是与介质直接接触，是在室外就地安装的。装的。二次仪表二次仪表-

2、将测得的信号变送转换为可计量的标准电气信号并显示将测得的信号变送转换为可计量的标准电气信号并显示的仪表。即包括变送器和显示装置。的仪表。即包括变送器和显示装置。2 2 温度温度 按使用的测量范围分：按使用的测量范围分：常把测量常把测量600以上的测温仪表叫高温计；测量以上的测温仪表叫高温计；测量600以下的测以下的测温仪表叫温度计；温仪表叫温度计；按用途分：按用途分：标准仪表和实用仪表标准仪表和实用仪表 按工作原理分：按工作原理分：分为膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度分为膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计五类；计和辐射高温计五类；2 2 温度

3、温度 按测量方式分：按测量方式分：分为接触式与非接触式两大类。前者测温元件直接与被测介质接分为接触式与非接触式两大类。前者测温元件直接与被测介质接触，这样可以使被测介质与测温元件进行充分地热交换而达到测触，这样可以使被测介质与测温元件进行充分地热交换而达到测温目的；后者测温元件与被测介质不相接触，通过辐射或对流实温目的；后者测温元件与被测介质不相接触，通过辐射或对流实现热交换来达到测温的目的。现热交换来达到测温的目的。2.1 2.1 膨胀式温度计膨胀式温度计 膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。玻璃膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。玻璃管温度计属于液体膨胀式温

4、度计，双金属温度计属于固体膨胀式温管温度计属于液体膨胀式温度计，双金属温度计属于固体膨胀式温度计。度计。双金属温度计双金属温度计双双金金属属温温度度计计中中的的感感温温元元件件是是用用两两片片线线膨膨胀胀系系数数不不同同的的金金属属片片叠叠焊焊在在一一起起而而制制成成的的。双双金金属属片片受受热热后后，由由于于两两金金属属片片的的膨膨胀胀长长度度不不同同而而产产生生弯弯曲曲，温温度度越越高高产产生生的的线线膨膨胀胀长长度度差差就就越越大大，因因而而引引起起弯弯曲曲的的角角度度就就越越大大。双双金金属属温温度度计计就就是是基基于于这这一一原原理理而而制制成成的的，它它是是用用双双金金属属片片制制

5、成成螺螺旋旋形形感感温温元元件件，外外加加金金属属保保护护套套管管，当当温温度度变变化化时时，螺螺旋旋的的自自由由端端便便围围绕绕着着中中心心轴轴旋旋转转，同同时时带带动动指指针针在在刻度盘上指示出相应的温度数值。刻度盘上指示出相应的温度数值。2.12.1双金属温度计双金属温度计双双金金属属温温度度计计是是一一种种测测量量中中低低温温度度的的现现场场检检测测仪仪表表。可可以以直直接接测测量量各各种种生生产产过过程程中中的的-80+500范范围围内液体、蒸汽和气体介质温度。内液体、蒸汽和气体介质温度。特点特点：现场显示温度，直观方便；现场显示温度，直观方便；安全可靠，使用寿命长；安全可靠，使用寿

6、命长；多种结构形式，可满足不同要求。多种结构形式，可满足不同要求。2.12.1在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有着十分重要的意义。着十分重要的意义。2.12.1在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有着十分重要的意义。着十分重要的意义。2.2 2.2 热电阻热电阻热电阻是热电阻是中低温区（中低温区（-200500）最常用的一种温度检测器。它最常用的一种温度检测器。它的主要特点是的主要特点是测量精度高，性能稳定测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是。其中铂热电阻的测量精度

7、是最高的，它广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。最高的，它广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热热电电阻阻测测温温原原理理及及材材料料：热热电电阻阻测测温温是是基基于于金金属属导导体体的的电电阻阻值值随随温温度度的的增增加加而而增增加加这这一一特特性性来来进进行行温温度度测测量量的的。热热电电阻阻大大都都由由金金属属材材料料制制成成，目目前前应应用用最最多多的的是是铂铂和和铜铜，此此外外，现现在在已已开开始始采采用用铑、镍、锰等材料制造热电阻。铑、镍、锰等材料制造热电阻。热热电电阻阻测测温温系系统统的的组组成成：热热电电阻阻测测温温系系统统一一般般由由热热电电阻阻、连连接接导导

8、线线和和数数码码温温度度控控制制显显示示表表等等组组成成。必必须须注注意意两两点点：“热热电电阻阻和和数数码码温温度度控控制制显显示示表表的的分分度度号号必必须须一一致致；为为了了消消除除连连接接导导线线电电阻阻变变化的影响，必须采取三线制接法。化的影响，必须采取三线制接法。”常用工业热电阻包括：铠装热电阻、装配热电阻、防爆热电阻常用工业热电阻包括：铠装热电阻、装配热电阻、防爆热电阻 2.2.1火电厂中热电阻测温的具体应用火电厂中热电阻测温的具体应用火电厂的锅炉给水、排烟、轴瓦回油、循环水等的温度就是用火电厂的锅炉给水、排烟、轴瓦回油、循环水等的温度就是用热电阻温度表测量的。热电阻温度表测量的

9、。热电阻温度表由热电阻温度表由热电阻温度传感器热电阻温度传感器和和显示仪表显示仪表组成。组成。2.2.2热电阻的测温原理热电阻的测温原理热电阻效应热电阻效应：物质的电阻值随物质本身的温度变化而变化，这种现场称为热物质的电阻值随物质本身的温度变化而变化，这种现场称为热电阻效应。电阻效应。在测量技术中，利用热电阻效应可以制成对温度敏感的热电阻在测量技术中，利用热电阻效应可以制成对温度敏感的热电阻元件元件。当热电阻元件与被测对象通过热交换达到热平衡时，就可以根当热电阻元件与被测对象通过热交换达到热平衡时，就可以根据热电阻元件的电阻值确定被测对象的温度。据热电阻元件的电阻值确定被测对象的温度。习惯上，

10、常把一个热电阻元件叫作热电阻。习惯上，常把一个热电阻元件叫作热电阻。2.2.3热电阻的种类与结构热电阻的种类与结构工业热电阻有工业热电阻有普通型普通型和和铠装型铠装型两种，他们都由感温元件、引出两种，他们都由感温元件、引出线、保护套管、接线盒、绝缘材料等组成。线、保护套管、接线盒、绝缘材料等组成。并不是所有的金属材料都可以制作热电阻，制造热电阻的材料并不是所有的金属材料都可以制作热电阻，制造热电阻的材料要满足如下要求：要满足如下要求：（1）电阻温度系数大，电阻和温度之间尽量接近线性关系：）电阻温度系数大，电阻和温度之间尽量接近线性关系：（2）电阻率高，以便把热电阻体积做得小些；）电阻率高，以便

11、把热电阻体积做得小些；（3）测温范围内物理、化学性质稳定；）测温范围内物理、化学性质稳定；（4）工艺性好、易于复制、价格便宜。）工艺性好、易于复制、价格便宜。综合上述要求，比较适合做热电阻丝的材料有铂、铜、铁、镍综合上述要求，比较适合做热电阻丝的材料有铂、铜、铁、镍等。而目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜，并且已经制等。而目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜，并且已经制成标准化热电阻。成标准化热电阻。2.2.4热电阻的选用原则热电阻的选用原则选用热电阻测温时，需要考虑以下几点：选用热电阻测温时，需要考虑以下几点：（1）测温范围测温范围。了解经常测定的温度值和温度变化范围，以。了解经常测定的温度值

12、和温度变化范围，以正确选用热电阻的测量范围。正确选用热电阻的测量范围。（2）温度准确度温度准确度。应明确要求测量准确度，不要盲目最求高。应明确要求测量准确度，不要盲目最求高准确度，因为准确度越高，热电阻的价格越高，应选择既满准确度，因为准确度越高，热电阻的价格越高，应选择既满足测量要求，准确度又适宜的热电阻。足测量要求，准确度又适宜的热电阻。（3）测温环境测温环境。应明确场所的化学因素、机械因素以及电磁。应明确场所的化学因素、机械因素以及电磁场的干扰等，这对正确合理选用保护管材料、形状及尺寸十场的干扰等，这对正确合理选用保护管材料、形状及尺寸十分有用。在分有用。在500以下一般采用金属保护管。

13、以下一般采用金属保护管。（4）成本成本。在满足测量准确和使用寿命的情况下，成本越低。在满足测量准确和使用寿命的情况下，成本越低越好。越好。2.3 2.3 热电偶热电偶热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。它的结构简单、热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。它的结构简单、测量范围宽、使用方便、测温准确可靠，信号便于远传、自动记录测量范围宽、使用方便、测温准确可靠，信号便于远传、自动记录和集中控制，因而在工业生产中应用极为普遍。和集中控制，因而在工业生产中应用极为普遍。热电偶温度计由三部分组成：热电偶热电偶温度计由三部分组成：热电偶(感温元件感温元件)；测量仪表（动；测量仪表（动圈仪表或电

14、位差计）；连接热电偶和测量仪表的导线（补偿导线）。圈仪表或电位差计）；连接热电偶和测量仪表的导线（补偿导线）。热电偶是工业上最常用的一种测温元件。它是由两种不同材料热电偶是工业上最常用的一种测温元件。它是由两种不同材料的导体的导体A和和B焊接而成。焊接的一端插入被测介质中，感受到被测焊接而成。焊接的一端插入被测介质中，感受到被测温度，称为热电偶的工作端或热端，另一端与导线连接，称为冷端温度，称为热电偶的工作端或热端，另一端与导线连接，称为冷端或自由端（参比端）。或自由端（参比端）。2.3.1热电效应热电效应如把热电偶的两个冷端也连接起来则形成一个闭合回路，则当如把热电偶的两个冷端也连接起来则形

15、成一个闭合回路，则当热端温度热端温度和和冷端温度冷端温度不相等时，回路中有电流流过，这说明不相等时，回路中有电流流过，这说明在回路中产生了电动势。在回路中产生了电动势。由于热电偶两个接点处的温度不同而产生的电动势称为由于热电偶两个接点处的温度不同而产生的电动势称为热电热电（动）势（动）势，上述现象称为，上述现象称为热电效应热电效应，或称塞贝克效应。，或称塞贝克效应。热电偶就是利用热电效应来测量温度的。热电偶就是利用热电效应来测量温度的。更具体来说：更具体来说：热电势是由接触电势和温差电势组成的。（详见热电势是由接触电势和温差电势组成的。（详见P19）2.3.2热电偶的基本定律热电偶的基本定律1

16、.均质导体定律均质导体定律由一种均质导体组成的闭合回路，不论其集合尺寸和温度分布由一种均质导体组成的闭合回路，不论其集合尺寸和温度分布如何，都不会产生热电势。如何，都不会产生热电势。这条定律说明：这条定律说明：（1）热电偶必须由两种材料不同的均质）热电偶必须由两种材料不同的均质热电极热电极组成；组成；（2）热电势与热电极的几何尺寸（长度、截面积）无关；）热电势与热电极的几何尺寸（长度、截面积）无关；（3）由一种导体组成的闭合回路中存在温差时，如果回路中）由一种导体组成的闭合回路中存在温差时，如果回路中产生了热电势，那么该导体一定是不均匀的，由此可检查热产生了热电势，那么该导体一定是不均匀的，由

17、此可检查热电极材料的均匀性；电极材料的均匀性；（4）两种均质导体组成的热电偶，其电势只决定于两个接点）两种均质导体组成的热电偶，其电势只决定于两个接点的温度，与中间温度的分布无关。的温度，与中间温度的分布无关。对对热电极热电极材料的基本要求材料的基本要求：（1）物理性质稳定，在测温范围内，热电特性不随时间变化；）物理性质稳定，在测温范围内，热电特性不随时间变化；（2）化学性质稳定，不易被氧化和腐蚀；）化学性质稳定，不易被氧化和腐蚀；（3）组成的热电偶产生的热电势率大，热电势与被测温度成线性）组成的热电偶产生的热电势率大，热电势与被测温度成线性或近似线性关系；或近似线性关系；（4）电阻温度系数小

18、，这样，热电偶的内阻随温度变化就小；）电阻温度系数小，这样，热电偶的内阻随温度变化就小；（5）复制性好，即同样材料制成的热电偶，它们的热电特性基本）复制性好，即同样材料制成的热电偶，它们的热电特性基本相同；相同；（6）材料来源丰富，价格便宜。）材料来源丰富，价格便宜。2.3.2热电偶的基本定律热电偶的基本定律2.中间导体定律中间导体定律由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。同，则回路中热电势的总和等于零。由此定律可以得到如下结论：由此定律可以得到如下结论：在热电偶回路中，接入第三、第四种，或者

19、更多种均质导体，在热电偶回路中，接入第三、第四种，或者更多种均质导体，只要接入的导体两端温度相等，则他们对回路中的热电势没只要接入的导体两端温度相等，则他们对回路中的热电势没有影响。有影响。2.3.2热电偶的基本定律（详见热电偶的基本定律（详见P20-P22）3.中间温度定律中间温度定律两种不同材料组成的热电偶回路，其接点温度为两种不同材料组成的热电偶回路，其接点温度为t、t0的热电势，的热电势，等于该热电偶在接点温度分别为等于该热电偶在接点温度分别为t、tn和和tn、t0时的热电势的时的热电势的代数和（代数和（tn为中间温度）为中间温度）由此定律可以得到如下结论：由此定律可以得到如下结论：（

20、1）已知热电偶在某一给定冷端温度下进行的分度，只要引）已知热电偶在某一给定冷端温度下进行的分度，只要引入适当的修正，就可在另外的冷端温度下使用。这就为制定入适当的修正，就可在另外的冷端温度下使用。这就为制定和使用热电偶分度表奠定了理论基础。和使用热电偶分度表奠定了理论基础。（2）为使用补偿导线提供了理论依据。一般把在）为使用补偿导线提供了理论依据。一般把在0100的范的范围内和所配套使用的热电偶具有同样热电特性的两根廉价金围内和所配套使用的热电偶具有同样热电特性的两根廉价金属导线称为属导线称为补偿导线补偿导线。2.3.3热电偶的种类热电偶的种类（1）标准化热电偶标准化热电偶标准化热电偶是指国家

21、标准规定了其热电势与温度的关系、允许标准化热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差，并有统一的标准分度表的热电偶，且有与其配套的显示误差，并有统一的标准分度表的热电偶，且有与其配套的显示仪表可供选用。标准化热电偶使用特性（详见仪表可供选用。标准化热电偶使用特性（详见P23表表2-3）（2）非标准化热电偶非标准化热电偶非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。非标准热电偶使用概况（详见非标准热电偶使用概况（详见P2

22、4表表2-4）2.3.4热电偶的结构形式（了解）热电偶的结构形式（了解）为保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：为保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：（1）组成热电偶的两个电极的焊接必须牢固；）组成热电偶的两个电极的焊接必须牢固；（2）两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；）两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；（3）补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；）补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；（4）保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。）保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。按热电偶的按热电偶的用途用途不同，常制成以下几种形式：不同，常制成以下几种形

23、式：（1）普通型热电偶（详见）普通型热电偶（详见P24图图2-7）；）；（2）铠装热电偶（详见）铠装热电偶（详见P25图图2-8）；）；（3）热套式热电偶（详见）热套式热电偶（详见P25图图2-9）；）；（4）薄膜式热电偶（详见图）薄膜式热电偶（详见图2-10）；）；（5）快速消耗型热电偶（详见图）快速消耗型热电偶（详见图2-11）。）。2.3.5热电偶的冷端温度补偿热电偶的冷端温度补偿由热电偶测温原理已经知道，只有当热电偶的冷端温度保持不变由热电偶测温原理已经知道，只有当热电偶的冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数。在实际应用时，由于热时，热电势才是被测温度的单值函数。在实际应用

24、时，由于热电偶的热端与冷端离得很近，冷端又暴露在空间，容易受到周电偶的热端与冷端离得很近，冷端又暴露在空间，容易受到周围环境温度波动的影响，因而冷端温度难以保持恒定。围环境温度波动的影响，因而冷端温度难以保持恒定。为消除冷端温度变化对测量的影响，可采用下述几种冷端温度补为消除冷端温度变化对测量的影响，可采用下述几种冷端温度补偿方法。（详见偿方法。（详见P26-P28）（了解）（了解）1.恒温法恒温法2.公式修正法公式修正法3.显示仪表的机械零点调整法显示仪表的机械零点调整法4.补偿导线法补偿导线法5.补偿装置法补偿装置法6.辅助热电偶法辅助热电偶法2.3.6 2.3.6 热电偶的材料（了解）热

25、电偶的材料（了解）材料分四类材料分四类廉金属廉金属-铁铁-康铜，镍铬康铜，镍铬-考铜，镍铬考铜，镍铬-镍硅；镍硅；贵金属贵金属-铂铑铂铑-铂，铂铑铂，铂铑30-铂铑铂铑6；难溶金属难溶金属-钨铼系等钨铼系等非金属非金属-二碳化钨二碳化钨2.3.72.3.7热电偶的产品（了解）热电偶的产品（了解）产品有产品有8种种名称名称分度号分度号测量范围测量范围/镍铬镍铬-考铜考铜E-200900铁铁-康铜康铜J-200750铜铜-康铜康铜T-200350镍铬硅镍铬硅-镍铬镍铬N-2001300镍铬镍铬-镍硅镍硅K-2001300铂铑铂铑10-铂铂S01300铂铑铂铑13-铂铂1R01300铂铑铂铑30-铂

26、铂6B018002.3.8 2.3.8 热电偶的补偿导线（了解）热电偶的补偿导线（了解）补偿导线是用来将热电偶冷端（参比端）延补偿导线是用来将热电偶冷端（参比端）延伸到温度恒定的地方与显示仪表相连的一种导伸到温度恒定的地方与显示仪表相连的一种导线。线。热电偶类型热电偶类型补偿导线类型补偿导线类型合金材料合金材料+-镍铬镍铬-考铜考铜镍铬镍铬-考铜考铜镍铬镍铬考考铜铜铁铁-康铜康铜铁铁-康铜康铜铁铁康康铜铜铜铜-康铜康铜铜铜-康铜康铜铜铜康康铜铜镍铬镍铬-镍硅镍硅铜铜-康铜康铜铜铜康康铜铜2.3.9 2.3.9 热电偶热电偶厂商介绍厂商介绍 （了解）（了解）国内：国内：上海自动化仪表厂、西安仪表

27、厂、重庆川仪、常州热工等上海自动化仪表厂、西安仪表厂、重庆川仪、常州热工等国外：国外：德国德国WIKA、美国、美国Raytek等等3流量的测量及仪表流量的测量及仪表在火力发电厂的热力生产过程中，流量是反映过程中物料、工质或在火力发电厂的热力生产过程中，流量是反映过程中物料、工质或能量的产生和传输的量。由于流体（水、蒸汽、煤、油等）的流能量的产生和传输的量。由于流体（水、蒸汽、煤、油等）的流量直接反映设备效率、负荷高低等运行情况，因此，要连续监视量直接反映设备效率、负荷高低等运行情况，因此，要连续监视水、汽和煤、油等的流量或总量。水、汽和煤、油等的流量或总量。监视的目的监视的目的包括：包括：（1

28、）为了进行经济核算，需测量锅炉原煤消耗量及汽轮机蒸汽消）为了进行经济核算，需测量锅炉原煤消耗量及汽轮机蒸汽消耗量；耗量；（2）锅炉汽包水位的调节，应以给水流量和蒸汽流量的平衡为依）锅炉汽包水位的调节，应以给水流量和蒸汽流量的平衡为依据；据；（3）监视锅炉每小时的蒸发量以及给水泵在额定压力下的给水流）监视锅炉每小时的蒸发量以及给水泵在额定压力下的给水流量，能判断该设备是否在最经济和安全的状况下运行。量，能判断该设备是否在最经济和安全的状况下运行。可见连续监测、测量流体的流量对于热力设备的安全、经济运行有可见连续监测、测量流体的流量对于热力设备的安全、经济运行有着重要意义。着重要意义。3.1流量的

29、概念流量的概念单位时间内通过管道横截面的流体数量，称为单位时间内通过管道横截面的流体数量，称为瞬时流量瞬时流量q,简称简称流量流量。按物质量得单位不同，流量有按物质量得单位不同，流量有“质量流量质量流量qm”和和“体积流量体积流量qv”之分。之分。瞬时流量瞬时流量是判断设备工作能力的依据，它反映了设备当时是在是判断设备工作能力的依据，它反映了设备当时是在什么负荷下运行的，所以流量监测的内容主要在于监督瞬时什么负荷下运行的，所以流量监测的内容主要在于监督瞬时流量。一般我们所说的流量就是指瞬时流量。流量。一般我们所说的流量就是指瞬时流量。3.1流量的概念流量的概念一段时间间隔内通过管道横截面的流体

30、数量称为流过的一段时间间隔内通过管道横截面的流体数量称为流过的流体总流体总量量。例如：在例如：在24小时内汽轮机消耗的主蒸汽量，热力网小时内汽轮机消耗的主蒸汽量，热力网24小时内对小时内对外供应的热汽（水）量。外供应的热汽（水）量。监测流体总量，是为热效率计算和成本核算提供必要的数据。监测流体总量，是为热效率计算和成本核算提供必要的数据。显然流体流过的总量可以通过在该段时间内瞬时流量对时间显然流体流过的总量可以通过在该段时间内瞬时流量对时间的积分得到，所以的积分得到，所以流体总量流体总量又称为又称为积分流量积分流量或或累计流量累计流量。流体总量除以得到总量的时间间隔就称为该段时间内的流体总量除

31、以得到总量的时间间隔就称为该段时间内的平均流平均流量量。测量测量瞬时流量瞬时流量的仪表称作的仪表称作流量表流量表（流量计流量计）；测量）；测量总流量总流量的仪的仪表称为表称为计量表计量表，它通常由流量计再加积分装置组合而成。，它通常由流量计再加积分装置组合而成。流量仪表流量仪表按原理分：按原理分：力学：差压式、浮子式、涡街式等；力学：差压式、浮子式、涡街式等；声学：超声波声学：超声波电学：电磁流量计等电学：电磁流量计等选型步骤：选型步骤：1。依据流体种类及仪表性能、流体特性、安装条件、环境。依据流体种类及仪表性能、流体特性、安装条件、环境条件、经济因素五个方面初选可用仪表类型；条件、经济因素五

32、个方面初选可用仪表类型；2。依据用户要求逐步淘汰，余下仪表类型排出次序；。依据用户要求逐步淘汰，余下仪表类型排出次序；3。按五个方面因素再次仔细评比，最后淘汰至一种仪表类。按五个方面因素再次仔细评比，最后淘汰至一种仪表类型。型。3.1差压流量计差压流量计差压流量计差压流量计是工业生产过程中使用最多的流量计，同时也是目是工业生产过程中使用最多的流量计，同时也是目前生产较为成熟的流量测量仪表之一。前生产较为成熟的流量测量仪表之一。它是基于流体流动的它是基于流体流动的节流节流原理，利用流体流经节流装置时产生原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差与其流量有关而实现流量测量的。的压力差与其流量有关而实

33、现流量测量的。它由它由节流装置节流装置、导压管路导压管路和和差压计或差压变送器及其显示仪表差压计或差压变送器及其显示仪表三部分组成。三部分组成。差压式流量计的特点是：方法简单，仪表无可动部件，工作可差压式流量计的特点是：方法简单，仪表无可动部件，工作可靠，寿命长，量程比大约为靠，寿命长，量程比大约为3:1,管道内径在管道内径在501000mm范围范围内均能应用，几乎可测各种工况下的单相流体流量；内均能应用，几乎可测各种工况下的单相流体流量；缺点：缺点：对小口径管的流量测量有困难，压力损失较大，仪表刻度为非对小口径管的流量测量有困难，压力损失较大，仪表刻度为非线性，测量准确度不很高，维护工作量也

34、较大，且感测组件线性，测量准确度不很高，维护工作量也较大，且感测组件与显示仪表必须配套使用。与显示仪表必须配套使用。3.1.1差压流量计的测量原理差压流量计的测量原理差压式流量计的工作是基于流体流动的差压式流量计的工作是基于流体流动的节流原理节流原理。在流体管道内，加一个孔径较小的阻挡件，当流体通过阻挡件时，在流体管道内，加一个孔径较小的阻挡件，当流体通过阻挡件时，流体差生局部收缩，部分位能转化为动能，收缩截面处流体的平流体差生局部收缩，部分位能转化为动能，收缩截面处流体的平均流速增加，静压力减小，在阻挡件前后产生静压差，这种现象均流速增加，静压力减小，在阻挡件前后产生静压差，这种现象称为称为

35、节流节流，阻挡件称为，阻挡件称为节流件节流件。对于一定形状和尺寸的节流件，在一定的测压位置和前后直管段对于一定形状和尺寸的节流件，在一定的测压位置和前后直管段情况，以及一定参数的流体和其他条件下，节流件前后产生的差情况，以及一定参数的流体和其他条件下，节流件前后产生的差压值随流量而变，两者之间并有确定的关系。压值随流量而变，两者之间并有确定的关系。因此可以通过测量因此可以通过测量差压来测量流量差压来测量流量。差压与流量之间的定量关系：差压与流量之间的定量关系：流量流量与与差压的平方根差压的平方根成成正比正比关系关系(额定压力工况下额定压力工况下)流体流经节流件时的流动情况示意（详见流体流经节流

36、件时的流动情况示意（详见P88图图4-1）3.1 3.1 差压式流量计差压式流量计差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。差压式流量计由一次装置差压式流量计由一次装置(检测件检测件)和二次装置和二次装置(差压转换和流量显差压转换和流量显示仪表示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流量计分类组成。通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。计、文丘里流量计、均速管流量计等。分类：

37、分类：1。按。按产生差压的作用原理产生差压的作用原理分：节流式、水力阻力式、离心式、动压头分：节流式、水力阻力式、离心式、动压头式、动压增益式等；式、动压增益式等；2。按。按结构形式结构形式分：分：标准孔板标准孔板、标准喷嘴标准喷嘴、经典、经典文丘里管文丘里管、文丘里喷嘴、文丘里喷嘴、1/4园孔板、锥形孔板等；园孔板、锥形孔板等；3。按。按用途用途分：分：标准节流装置标准节流装置、小管径装置等。、小管径装置等。3.1.2差压式流量计的组成和标准节流装置差压式流量计的组成和标准节流装置如图（如图（p90图图4-2）为差压式流量计的组成示意图。节流装置产）为差压式流量计的组成示意图。节流装置产生的

38、差压信号，通过压力传输管道引至差压计，经差压计换生的差压信号，通过压力传输管道引至差压计，经差压计换成电信号或气信号送至显示仪表。成电信号或气信号送至显示仪表。标准节流件标准节流件标准节流装置包括标准节流件、取压装置和前后直管道。节流标准节流装置包括标准节流件、取压装置和前后直管道。节流件的形式有很多，有件的形式有很多，有标准孔板标准孔板、标准喷管标准喷管、文丘里管文丘里管、1/4圆圆喷管等。喷管等。经长期研究和使用，资料比较齐全的是目前使用最广泛的经长期研究和使用，资料比较齐全的是目前使用最广泛的标准标准孔板孔板和和标准喷管标准喷管节流件。这两种形式节流件的外形、尺寸已节流件。这两种形式节流

39、件的外形、尺寸已标准化。标准化。3.1.3标准孔板标准孔板标准孔板是不锈钢或其他金属材料制造，具有标准孔板是不锈钢或其他金属材料制造，具有圆形开孔圆形开孔、开孔开孔入口边缘尖锐的薄板入口边缘尖锐的薄板。孔板开孔直径。孔板开孔直径d是一个重要的尺寸，其是一个重要的尺寸，其值应取不少于四个单测值的平均值，任意单测值与平均值之值应取不少于四个单测值的平均值，任意单测值与平均值之差不超过差不超过0.05%。P91图图4-4为标准孔板的结构。图中所注的尺寸在为标准孔板的结构。图中所注的尺寸在“标准标准”中中均有具体规定。标准孔板的结构最简单，体积小，加工方便，均有具体规定。标准孔板的结构最简单，体积小，

40、加工方便，成本低，因而在工业上应用最多。成本低，因而在工业上应用最多。它的不足之处它的不足之处:（1）测量准确度较低；）测量准确度较低；（2）压力损失较大；）压力损失较大；（3）只能用于测清洁的流体。）只能用于测清洁的流体。3.1.43.1.4孔板流量计孔板流量计具具有有测测量量精精度度高高，安安装装方方便便，使使用用范范围围广广、造造价价低低等等特特点点。广广泛泛应应用用于于各各种种介介质质的的流流量量测测量。量。可可测测量量管管径径范范围围153000（mm）适适用用介介质质各各种种液液体体,气气体体,饱饱和和蒸蒸汽汽,过过热热蒸汽蒸汽3.1.43.1.4孔板流量计孔板流量计孔板流量计测量

41、原理：孔板流量计测量原理：当充满管道的流体流经孔板时，当充满管道的流体流经孔板时，将产生局部收缩，流束集中，流速将产生局部收缩，流束集中，流速增加，静压力降低，于是在孔板前增加，静压力降低，于是在孔板前后产生一个静压力差，该压力差与后产生一个静压力差，该压力差与流量存在着一定的函数关系，流量流量存在着一定的函数关系，流量越大，压力差就越大。通过导压管越大，压力差就越大。通过导压管将差压信号传递给差压变送器，转将差压信号传递给差压变送器，转换成换成420mA.DC标准信号，经流标准信号，经流量显示仪，便显示出管道内的瞬时量显示仪，便显示出管道内的瞬时和累积流量。和累积流量。3.1.5标准喷管标准

42、喷管标准喷管是由两个圆弧曲面构成的入口收缩部分和与之相接的标准喷管是由两个圆弧曲面构成的入口收缩部分和与之相接的圆柱形喉部组成的，如图（圆柱形喉部组成的，如图（P914-5所示）。孔径尺寸所示）。孔径尺寸d是喷是喷管的关键尺寸。管的关键尺寸。标准喷管的形状适应流体收缩的流型，所以压力损失较小，测标准喷管的形状适应流体收缩的流型，所以压力损失较小，测量准确度较高。但它的结构比较复杂，体积大，加工困难，量准确度较高。但它的结构比较复杂，体积大，加工困难，成本高。成本高。由于喷管的坚固性，一般选择喷管用于高速的蒸汽流量测量。由于喷管的坚固性，一般选择喷管用于高速的蒸汽流量测量。3.1.53.1.5长

43、颈喷嘴长颈喷嘴主要应用于电力行业高压或高温主要应用于电力行业高压或高温高压的场合，装机容量在高压的场合，装机容量在50MW以以上的主蒸汽、主给水或减温水等均上的主蒸汽、主给水或减温水等均采用此典型设计型式，它具有压力采用此典型设计型式，它具有压力损小、寿命长等特点。损小、寿命长等特点。3.1.6文丘里管文丘里管文丘里管具有文丘里管具有圆锥形的入口收缩段圆锥形的入口收缩段和和喇叭形的出口扩散段喇叭形的出口扩散段，如，如图（图（P90图图4-3（c）所示。它能使压力损失显著地减少，并）所示。它能使压力损失显著地减少，并有较高的测量精确度。有较高的测量精确度。但加工困难，成本高，一般用在有特殊要求，

44、如低压损、高准但加工困难，成本高，一般用在有特殊要求，如低压损、高准确度的测量场合。确度的测量场合。它的流道连续变化，所以可以用于脏污流体的流量测量，并在它的流道连续变化，所以可以用于脏污流体的流量测量，并在大管径流量测量方面应用较多。大管径流量测量方面应用较多。3.1.63.1.6文丘里文丘里喷嘴喷嘴文丘里喷嘴文丘里喷嘴的压力损失比较小，的压力损失比较小，它的长度比它的长度比文丘里管文丘里管短。短。文丘里喷嘴主要用于大口径、低文丘里喷嘴主要用于大口径、低静压，现场直管段距离很短的气体静压，现场直管段距离很短的气体流量测量。流量测量。3.1.7其他流量计（了解）其他流量计（了解）阿牛巴流量计阿

45、牛巴流量计阿牛巴流量计（又称阿牛巴流量计（又称笛形均速笛形均速管流量计管流量计）是根据皮托管测速原理）是根据皮托管测速原理发展起来的一种新型差压流量检测发展起来的一种新型差压流量检测元件。元件。阿牛巴流量计输出为差压信号，阿牛巴流量计输出为差压信号，与测量差压的仪器仪表配套使用，与测量差压的仪器仪表配套使用，可以准确地测量矩形管道中的多种可以准确地测量矩形管道中的多种液体、气体和蒸汽（过热蒸汽和饱液体、气体和蒸汽（过热蒸汽和饱和蒸汽）。被测管道的尺寸范围从和蒸汽）。被测管道的尺寸范围从20mm-3000mm。它适用于：它适用于：1、气体输送和液体输送、气体输送和液体输送2、过程控制：输入输出、

46、比率、过程控制：输入输出、比率、平衡；冷却水或空气，蒸汽加热。平衡；冷却水或空气，蒸汽加热。3.1.73.1.7其他流量计（了解）其他流量计（了解）锥形流量计锥形流量计锥形流量计是一种新型的可精锥形流量计是一种新型的可精确测量各种雷诺数的高精度流量计，确测量各种雷诺数的高精度流量计，可满足各种介质的应用条件要求其可满足各种介质的应用条件要求其操作原理同其它各种类型的差压原操作原理同其它各种类型的差压原理相同，都是基于密封管道中的能理相同，都是基于密封管道中的能量守恒定理，锥形流量计由于具有量守恒定理，锥形流量计由于具有独一无二的设计结构，因而性能更独一无二的设计结构，因而性能更优。优。3.1.

47、73.1.7其他流量计（了解）其他流量计（了解）锥形流量计锥形流量计是在管道中心处悬挂一锥形节流件，锥形件阻碍介质是在管道中心处悬挂一锥形节流件，锥形件阻碍介质的流动，重塑流速曲线的流动，重塑流速曲线,在锥形性的下游可立即形成低压在锥形性的下游可立即形成低压区，管道上游的正压同经节流件节流后的下游的负压之区，管道上游的正压同经节流件节流后的下游的负压之间有一差压间有一差压,将正、负压用取压口取出，正压口位于管道将正、负压用取压口取出，正压口位于管道的上游，负压口位于锥体的末端，通过测量两者之间差的上游，负压口位于锥体的末端，通过测量两者之间差压压,根据伯努力方程即可计算出管道中的流量，锥体位于

48、根据伯努力方程即可计算出管道中的流量，锥体位于管线中心，可对所测介质的流速曲线进行优化管线中心，可对所测介质的流速曲线进行优化,因此测量因此测量精度高，对仪表上、下游的直管段要求低。精度高，对仪表上、下游的直管段要求低。可测量各种工况可测量各种工况(温度和压力温度和压力)条件下的气相、混合气条件下的气相、混合气相、液相、多相液体、气液两相相、液相、多相液体、气液两相(湿气、液相质量比湿气、液相质量比5%)、粉末、高粘度、高流速、脏污、含有固体悬浮颗、粉末、高粘度、高流速、脏污、含有固体悬浮颗粒的液相、溶液振动、电磁干扰等介质的流量。流体的粒的液相、溶液振动、电磁干扰等介质的流量。流体的条件可从

49、条件可从深低温深低温到到超临界状态超临界状态。工作温度最高。工作温度最高850，最大压力最大压力42mpa。若用特殊结构材质，温度压力还可以。若用特殊结构材质，温度压力还可以更高。可测量最高雷诺数更高。可测量最高雷诺数500万，最底雷诺数万，最底雷诺数8000甚至甚至更低。产生满刻度差压信号从最低小于更低。产生满刻度差压信号从最低小于0.1千帕到最高千帕到最高几十千帕。几十千帕。3.1.73.1.7其他流量计（了解）其他流量计（了解）锥形流量计锥形流量计法兰取压型锥形流量计采用实心锥体截流体，并在管壁用法兰取压，法兰取压型锥形流量计采用实心锥体截流体，并在管壁用法兰取压，配上远传差压变送器，可

50、有效防止取压口的堵塞，适合于含有固体配上远传差压变送器，可有效防止取压口的堵塞，适合于含有固体颗粒粉尘介质、高粘度液体及脏污介质。颗粒粉尘介质、高粘度液体及脏污介质。3.1.83.1.8选用注意事项选用注意事项1。选用标准节流装置。选用标准节流装置1）要注意每一种节流件皆有管道直径、直径比、雷诺数和管道内壁粗）要注意每一种节流件皆有管道直径、直径比、雷诺数和管道内壁粗糙度等限制值。糙度等限制值。2）孔板孔板制造简单，价格便宜，是首选类型。制造简单，价格便宜，是首选类型。3）在同样差压下，）在同样差压下，经典文丘里管经典文丘里管比比孔板孔板和和喷嘴喷嘴的压力损失要低的压力损失要低46倍倍4）经典