过程变量检测及变送bak课件.ppt

1、温度检测与变送温度检测与变送压力、流量、液位检测与变送压力、流量、液位检测与变送成分分析仪表成分分析仪表过程参数的采集过程参数的采集 过程变量过程变量(或称过程参数或称过程参数)的检测：的检测：温度、压力、流量、液位和成分等参数的测量。温度、压力、流量、液位和成分等参数的测量。测量测量：利用一个已知的单位量利用一个已知的单位量(即标准量即标准量)与被测的同与被测的同类量进行比较，通过比较可知被测量是已知单位量类量进行比较，通过比较可知被测量是已知单位量若干倍的过程。若干倍的过程。过程变量检测与变送是实现过程变量显示和过程控过程变量检测与变送是实现过程变量显示和过程控制的前提，是过程控制工程的主

2、要组成部分。制的前提，是过程控制工程的主要组成部分。在进行过程变量检测时，一般由一测量体与被测介质在进行过程变量检测时，一般由一测量体与被测介质相接触（相接触（一次测量、一次仪表一次测量、一次仪表），测量体将被测参数），测量体将被测参数成比例地转换为另一便于计量的物理量，然后再用仪成比例地转换为另一便于计量的物理量，然后再用仪表加以显示（表加以显示（二次仪表，即计量显示仪表二次仪表，即计量显示仪表）。）。(一一)测量误差（略）测量误差（略）测量结果与被测变量的真值测量结果与被测变量的真值(实际值实际值)之差，反映之差，反映了测量结果的可靠程度。可分为：了测量结果的可靠程度。可分为：1绝对误差与

3、相对误差绝对误差与相对误差 2系统误差、随机误差和疏忽误差系统误差、随机误差和疏忽误差 3基本误差、附加误差和允许误差基本误差、附加误差和允许误差(二二)自动化仪表的性能指标自动化仪表的性能指标 1精度等级精度等级 测量范围中最大的绝对误差与该仪表的测量范围测量范围中最大的绝对误差与该仪表的测量范围之比的百分数，即为仪表的精度之比的百分数，即为仪表的精度 例如一台仪表的测温范围为例如一台仪表的测温范围为50550，绝对误，绝对误差的最大值为差的最大值为6，则这台仪表的精度为，则这台仪表的精度为 表明该仪表精度等级为表明该仪表精度等级为1.5级。（国家标准系列）级。（国家标准系列）自动化仪表的精

4、度等级常以一定符号形式标在仪表自动化仪表的精度等级常以一定符号形式标在仪表的面板上。例如的面板上。例如1级精度就用级精度就用或或 表示。表示。我国过程检测控制仪表的精度等级有我国过程检测控制仪表的精度等级有0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。等。一般工业用仪表为一般工业用仪表为0.54级精度。级精度。2灵敏度与灵敏限灵敏度与灵敏限 (1)灵敏度灵敏度：仪表指针的：仪表指针的线位移线位移或或角位移角位移与引与引起此位移的被测参数的变化量起此位移的被测参数的变化量x x之比，即之比，即 灵敏度灵敏度=/x x (2)灵敏限灵敏

5、限 指仪表能感受并发生动作的输入量指仪表能感受并发生动作的输入量的最小值。通常其值应不大于仪表允许误差的一半。的最小值。通常其值应不大于仪表允许误差的一半。3变差变差 在外界条件不变的情况下，用同一仪表对同一个在外界条件不变的情况下，用同一仪表对同一个量进行正、反行程量进行正、反行程(逐渐由小到大或由大到小逐渐由小到大或由大到小)测量时，测量时，所得两示值之差所得两示值之差与该仪表的测量范围之比的百分数与该仪表的测量范围之比的百分数称称为变差。即为变差。即 式中式中 x1 正行程测量的示值正行程测量的示值 x2 反行程测量的示值反行程测量的示值 产生原因：仪表中弹性元件、磁化元件、机械结产生原

6、因：仪表中弹性元件、磁化元件、机械结构中的间隙、摩擦等。构中的间隙、摩擦等。一般应从工程实际需要出发，结合生产过程特一般应从工程实际需要出发，结合生产过程特点，满足用户要求，根据工艺过程的实际需要来选用点，满足用户要求，根据工艺过程的实际需要来选用仪表的仪表的控制、报警、记录、指示、积算控制、报警、记录、指示、积算等功能。等功能。对工艺过程影响较大，需随时进行监控的变量，宜选对工艺过程影响较大，需随时进行监控的变量，宜选控制型仪表控制型仪表；对可能影响生产或安全的变量宜选用对可能影响生产或安全的变量宜选用报警型仪表报警型仪表；对需要经常了解变化趋势的变量宜选用对需要经常了解变化趋势的变量宜选用

7、记录型仪表记录型仪表；对于工艺过程影响不大，但需要经常监视的变量宜选对于工艺过程影响不大，但需要经常监视的变量宜选用用指示型仪表指示型仪表；对要求计量或经济核算的变量宜选用对要求计量或经济核算的变量宜选用积算型仪表积算型仪表。精度等级的选用：精度等级的选用：应根据工艺要求、产品质量指标、变量的重要应根据工艺要求、产品质量指标、变量的重要程度等要求来合理选用。因为仪表精度愈高，其误程度等要求来合理选用。因为仪表精度愈高，其误差愈小，但是仪表的使用维护要求亦愈高，价格亦差愈小，但是仪表的使用维护要求亦愈高，价格亦愈贵，所以不能片面追求其高精度。愈贵，所以不能片面追求其高精度。一般应该在满足上述要求

8、的前提下，同时考虑一般应该在满足上述要求的前提下，同时考虑经济性原则来合理选取。经济性原则来合理选取。通常构成控制回路的各种仪表的精度要相配。通常构成控制回路的各种仪表的精度要相配。记录仪表的精度不应低于记录仪表的精度不应低于1.0级。指示仪表精度级。指示仪表精度不应低于不应低于1.5级。级。（一）概述（一）概述 温度：工业上温度：工业上最常见、最基本最常见、最基本的参数之一，约占的参数之一，约占生产过程中全部过程参数的生产过程中全部过程参数的50左右。左右。测温方法：测温方法：接触式测温和非接触式测温接触式测温和非接触式测温。接触式测温接触式测温：测量体与被测介质相接触，进行热交换，：测量体

9、与被测介质相接触，进行热交换，最后达到热平衡，此时测量体的温度就是被测介质的最后达到热平衡，此时测量体的温度就是被测介质的温度。温度。主要特点主要特点：方法简单、可靠，测量精度高方法简单、可靠，测量精度高。但有。但有滞后滞后现象。同时测量体可能与被测介质产生化学反应；现象。同时测量体可能与被测介质产生化学反应；此外测量体还受到耐高温材料的限制，不能应用于很此外测量体还受到耐高温材料的限制，不能应用于很高温度的测量。高温度的测量。非接触式测温：非接触式测温：通过接收被测介质发出的辐射热来通过接收被测介质发出的辐射热来判断温度。判断温度。主要特点主要特点：测温上限原则上不受限制；测温速：测温上限原

10、则上不受限制；测温速度较快，可以对运动体进行测量。但是受到物体的度较快，可以对运动体进行测量。但是受到物体的辐射率、距离、烟尘和水汽等因素影响，测温误差辐射率、距离、烟尘和水汽等因素影响，测温误差较大。较大。表表26：工业上常用的温度计及其原理、使用场合。：工业上常用的温度计及其原理、使用场合。在表中所列的各种温度仪表中，机械式大多用于在表中所列的各种温度仪表中，机械式大多用于就地指示；辐射式的精度较差，就地指示；辐射式的精度较差，只有电的测温仪表精只有电的测温仪表精度较高，信号又便于传送。度较高，信号又便于传送。所以，热电偶和热敏电阻所以，热电偶和热敏电阻温度计在工业生产和科学研究领域中得到

11、广泛地应用。温度计在工业生产和科学研究领域中得到广泛地应用。(二二)热电偶温度计热电偶温度计 特点：测温精度高、在小特点：测温精度高、在小范围内热电动势与温度基本呈范围内热电动势与温度基本呈单值、线性关系，稳定性和复单值、线性关系，稳定性和复现性较好，测温范围宽，响应现性较好，测温范围宽，响应时间较快等。时间较快等。1测温原理测温原理（略）（略）在图在图223所示的热电偶回路所示的热电偶回路中，当接触点中，当接触点1、2的温度不同时，的温度不同时，便 产 生 两 个 不 同 的 接 触 电便 产 生 两 个 不 同 的 接 触 电 动 势动 势EAB(t)和和EAB(t0)，这时回路中的，这时

12、回路中的总电动势为总电动势为 热端热端(工作端工作端)t 冷端冷端(自由端自由端)t0 实际工程使用时，在热实际工程使用时，在热电偶回路中总要接入测电偶回路中总要接入测量 仪 表 及 导 线。如 图量 仪 表 及 导 线。如 图224。在热电偶回路中接在热电偶回路中接入第三种导体时，只要入第三种导体时，只要接入第三种导体的两个接入第三种导体的两个接点的温度相同，回路接点的温度相同，回路中总电动势值不变。中总电动势值不变。在使用热电偶测温时，冷端温度应使之相等。在使用热电偶测温时，冷端温度应使之相等。2补偿导线补偿导线 只有当热电偶冷端温度不变时，热电动势才是被只有当热电偶冷端温度不变时，热电动

13、势才是被测温度的单值函数测温度的单值函数。所以在测温过程中必须保持冷端。所以在测温过程中必须保持冷端温度恒定。可是，热电偶的长度有限，其冷端会受到温度恒定。可是，热电偶的长度有限，其冷端会受到环境温度的影响而不断变化，为了使热电偶冷端温度环境温度的影响而不断变化，为了使热电偶冷端温度保持恒定，在工程上常使用补偿导线，使之与热电偶保持恒定，在工程上常使用补偿导线，使之与热电偶冷端相连接。冷端相连接。补偿导线补偿导线是两根不同的金属丝，它在是两根不同的金属丝，它在0100C范围和所连接的热电偶具有相同的热电性能，但其材范围和所连接的热电偶具有相同的热电性能，但其材料是廉价金属，用它将热电偶的冷端延

14、伸出来。料是廉价金属，用它将热电偶的冷端延伸出来。常用的热电偶补偿导线见表常用的热电偶补偿导线见表27。3冷端温度补偿冷端温度补偿 在工程应用时，热电偶冷端暴露在大气中，受环在工程应用时，热电偶冷端暴露在大气中，受环境温度波动的影响较大，使用补偿导线只是将其冷端境温度波动的影响较大，使用补偿导线只是将其冷端延伸到温度比较稳定的地方。由国家标准规定的分度延伸到温度比较稳定的地方。由国家标准规定的分度表表(热电动势与温度的关系热电动势与温度的关系)也是在冷端温度也是在冷端温度t00C时制定的。因此，若时制定的。因此，若t0 0C，则仍将产生测量误差。，则仍将产生测量误差。为了消除冷端温度变化对测量

15、精度的影响，可采用冷为了消除冷端温度变化对测量精度的影响，可采用冷端温度补偿。端温度补偿。(1)补偿电桥法补偿电桥法（略）（略）(2)计算校正法计算校正法（在使用微机测温时多用此法）（在使用微机测温时多用此法）E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)特殊新型热电偶：特殊新型热电偶：铠装热电偶铠装热电偶 镍铬镍铬金铁热电偶金铁热电偶 钨锌系列热电偶钨锌系列热电偶 非金属热电偶非金属热电偶 热电偶保护套管热电偶保护套管（三）常用热电偶的结构形式：（三）常用热电偶的结构形式：图图2-27、2-28（四）热电阻温度计（四）热电阻温度计 利用导体或半导体的电阻值随温度而变化的性利用导体或半导体的电阻

16、值随温度而变化的性质来测温。质来测温。当温度低于当温度低于150C的时，由于热电偶输出的热的时，由于热电偶输出的热电动势很小，故常用热电阻测量温度。电动势很小，故常用热电阻测量温度。最大特点最大特点：性能稳定、测量精度高、测温范围：性能稳定、测量精度高、测温范围宽、同时还不需要冷端温度补偿。一般可在宽、同时还不需要冷端温度补偿。一般可在-270 900C范围内使用。范围内使用。1铂电阻铂电阻 铂易于提纯，在氧化性介质中，甚至在高温时，铂易于提纯，在氧化性介质中，甚至在高温时，其物理、化学性质稳定，测量精度高。但在高温时易其物理、化学性质稳定，测量精度高。但在高温时易受还原性介质沾污。铂电阻还作

17、为复现温标的基准。受还原性介质沾污。铂电阻还作为复现温标的基准。在在-2000C范围内，铂电阻与温度的关系为范围内，铂电阻与温度的关系为 Rt=R01+At+Bt2+C(t-100)t2 在在0850C范围内，铂电阻与温度的关系为范围内，铂电阻与温度的关系为 Rt=R01+At+Bt2 2铜电阻铜电阻 铜易于加工提纯，价格便宜，而且电阻与温度几乎呈铜易于加工提纯，价格便宜，而且电阻与温度几乎呈线性关系。在线性关系。在-50150C测温范围内稳定性好，但是测温范围内稳定性好，但是当温度当温度超过超过100C时易被氧化时易被氧化。在测量精度要求不很高，。在测量精度要求不很高，且温度较低的场合得到了

18、广泛的应用。且温度较低的场合得到了广泛的应用。在在-50150C，铜电阻值与温度的关系，铜电阻值与温度的关系Rt=R0(1+t)铜电阻温度系数铜电阻温度系数 在使用热电阻测温时，为提高测量精度、常采用在使用热电阻测温时，为提高测量精度、常采用三线制接三线制接法法（如图（如图229）。使用平衡电桥由热电阻引出的三根导）。使用平衡电桥由热电阻引出的三根导线，要求其材料、粗细、长短相同。其中一根与电源线，要求其材料、粗细、长短相同。其中一根与电源E串串联，它不影响桥路的平衡，另两根分别与两个桥臂相连，联，它不影响桥路的平衡，另两根分别与两个桥臂相连，环境温度变化时引起导线电阻的变化，可以互相抵消，从

19、环境温度变化时引起导线电阻的变化，可以互相抵消，从而提高了测量精度。而提高了测量精度。热电阻热电阻Cu503半导体热敏电阻半导体热敏电阻 特点：灵敏度高、热响应时间短、结构简单、使特点：灵敏度高、热响应时间短、结构简单、使用方便。体积小，其热惯性小，适用于快速测温。用方便。体积小，其热惯性小，适用于快速测温。工业生产中常用的热敏电阻具有工业生产中常用的热敏电阻具有负的电阻温度系负的电阻温度系数数，温度与电阻间呈非线性关系，稳定性较差，测温，温度与电阻间呈非线性关系，稳定性较差，测温范围为范围为-50 300。常用于测量点温、表面温度与。常用于测量点温、表面温度与瞬变温度。瞬变温度。(五五)温度

20、检测仪表的选用原则温度检测仪表的选用原则 1仪表的选择原则仪表的选择原则 (1)必须满足生产工艺要求，正确选择仪表的量必须满足生产工艺要求，正确选择仪表的量程和精度程和精度 正常使用温度范围一般为量程的正常使用温度范围一般为量程的3090。对于一些重要的测温点，可选用自动记录式。对于一些重要的测温点，可选用自动记录式仪表。对于一般场合只要选择指示式仪表，如果要实仪表。对于一般场合只要选择指示式仪表，如果要实现温度自动控制，则需要配用温度变送器。现温度自动控制，则需要配用温度变送器。(2)必须注意使用现场的工作环境必须注意使用现场的工作环境 为了确保仪表工作的可靠性和提高仪表的使用为了确保仪表工

21、作的可靠性和提高仪表的使用寿命，必须注意生产现场的使用环境。如工艺现场的寿命，必须注意生产现场的使用环境。如工艺现场的气体性质气体性质(氧化性、还原性、腐蚀性等氧化性、还原性、腐蚀性等)、环境温度等，、环境温度等，并需采取相应的技术措施。并需采取相应的技术措施。2仪表的安装原则仪表的安装原则 (1)合理选择测温点位置合理选择测温点位置 一定要使测温点具有代表性。如保证测温仪表一定要使测温点具有代表性。如保证测温仪表与被测介质应充分接触，要求仪表与介质成与被测介质应充分接触，要求仪表与介质成逆流逆流状状态，至少是态，至少是正交正交，切勿与介质成顺流安装，测温点，切勿与介质成顺流安装，测温点应处于

22、管道中应处于管道中流速最大处。流速最大处。测量炉温一定要避免仪表测量炉温一定要避免仪表(热电偶或热电阻热电偶或热电阻)与与火焰直接接触，测量负压管道火焰直接接触，测量负压管道(如烟道如烟道)中的温度时，中的温度时，应保证安装孔处必须密封，以防冷空气渗入影响测应保证安装孔处必须密封，以防冷空气渗入影响测量示值等等。量示值等等。(2)防止干扰信号引入防止干扰信号引入 在工程上安装热电偶或热电在工程上安装热电偶或热电阻时，其接线盒的出线孔应朝下，以免积水及灰尘等造成阻时，其接线盒的出线孔应朝下，以免积水及灰尘等造成接触不良；在有强烈电磁场干扰源的场合，仪表应从绝缘接触不良；在有强烈电磁场干扰源的场合

23、，仪表应从绝缘孔插入至被测介质。孔插入至被测介质。(3)保证仪表正常工作保证仪表正常工作 仪表在安装和使用中要避免仪表在安装和使用中要避免机械损伤、化学腐蚀及高温变形，在有强烈振动的环境工机械损伤、化学腐蚀及高温变形，在有强烈振动的环境工作时，必须有防振措施等。作时，必须有防振措施等。3正确使用仪表正确使用仪表 当选用热电偶测温时，必须注意正确使用补偿导线的当选用热电偶测温时，必须注意正确使用补偿导线的类型及其与热电偶的配套连接和极性。同时一定要进行冷类型及其与热电偶的配套连接和极性。同时一定要进行冷端温度补偿。用热电阻测温时必须注意三线制接法。端温度补偿。用热电阻测温时必须注意三线制接法。具

24、体选用温度检测仪表时可参见表具体选用温度检测仪表时可参见表210和表和表211。1.概述概述 1)DDZIII型变送器是型变送器是DDZIII型型电动单元电动单元组合仪表组合仪表的一个主要品种之一，是一种将被测的各种的一个主要品种之一，是一种将被测的各种参数参数(温度、压力等温度、压力等)变换成变换成统一标准信号统一标准信号(DC 420mA或或DC 15V)的仪表。其输出送显示仪表的仪表。其输出送显示仪表或调节器实现对温度的显示或自动控制。或调节器实现对温度的显示或自动控制。DDZ-III型温度变送器有型温度变送器有热电偶温度变送器、热热电偶温度变送器、热电阻温度变送器、直流毫伏变送器电阻温

25、度变送器、直流毫伏变送器三种，其线路结构三种，其线路结构基本相同。基本相同。有热电偶冷端温度补偿、零点调整、零点迁移、有热电偶冷端温度补偿、零点调整、零点迁移、量程调节以及线性化等重要功能。量程调节以及线性化等重要功能。量程调节量程调节(满度调整满度调整)：使变：使变送 器 的 输 出 信 号 的 上 限 值送 器 的 输 出 信 号 的 上 限 值ymax(DC 20mA)与测量范与测量范围的上限值围的上限值xmax相对应相对应(如图如图2-30)。相当于改变变送器。相当于改变变送器的输入的输入输出特性的斜率输出特性的斜率。零点调整零点调整和和零点迁移零点迁移：使变送器输出信号的下限值：使变

26、送器输出信号的下限值ymin(DC 4mA)与测量范围的下限值与测量范围的下限值xmin相对应。相对应。当当xmin0时，时，ymin4mA，则需进行，则需进行零点调整零点调整使之为使之为DC 4mA；当当xmin0时，时，yymin(DC 4mA)，则需把测，则需把测量起始点由零迁移到某一正值或负值量起始点由零迁移到某一正值或负值(图图231)。正迁移：正迁移：把测量起点由零迁至某一正值。把测量起点由零迁至某一正值。负迁移：负迁移：把测量起点由零迁至某一负值。把测量起点由零迁至某一负值。变送器零点迁移之后，其量程不变，则斜率不变。变送器零点迁移之后，其量程不变，则斜率不变。DDZIII型温度

27、变送器的主要特点：型温度变送器的主要特点：1)采用了采用了线性集成电路线性集成电路，提高了仪表的可靠性、，提高了仪表的可靠性、稳定性及各项技术性能。稳定性及各项技术性能。2)采用了采用了线性化电路线性化电路，使变送器的输出电流或，使变送器的输出电流或电压信号和被测温度电压信号和被测温度(输入信号输入信号)成线性关系。成线性关系。3)采用了采用了安全火花防爆措施安全火花防爆措施，故可用于危险场，故可用于危险场所中的温度测量变送。所中的温度测量变送。如图如图232，DDZIII型温度变送器均由型温度变送器均由量量程单元程单元和和放大单元放大单元组成。组成。2变送器的工作原理变送器的工作原理 热电偶

28、的热电动势热电偶的热电动势Ei与调零调量程回路的信号与调零调量程回路的信号Uz和非线性反馈回路的信号和非线性反馈回路的信号Uf进行综合后，输入放大单进行综合后，输入放大单元进行元进行电压和功率放大、整流电压和功率放大、整流输出电流信号输出电流信号DC 420mA或电压信号或电压信号DC 15V。3量程单元的工作原理量程单元的工作原理（图（图233）由输入回路、由输入回路、冷端温度补偿回路、调零调量程回路冷端温度补偿回路、调零调量程回路和和非线性反馈回路等部分组成。非线性反馈回路等部分组成。(1)输入回路输入回路 1)安全火花电路安全火花电路 由稳压管由稳压管VST1、VST2和电和电阻阻R1、

29、R2等组成，起限流和限压作用，限制流入危等组成，起限流和限压作用，限制流入危险场所的电能量在安全值以下。险场所的电能量在安全值以下。2)热电偶断线报警电路热电偶断线报警电路 由由R9、R10、R组组成，并由集成稳压器供电。当热电偶损坏、成，并由集成稳压器供电。当热电偶损坏、R接在接在“向上向上”位置时，位置时，R10上的压降上的压降(0.3v)经经R加到加到A1的同相输入端，此时变送器输出突然增至的同相输入端，此时变送器输出突然增至20mA作 为 报 警 信 号；在 正 常 工 作 时，热 电 偶 与作 为 报 警 信 号；在 正 常 工 作 时，热 电 偶 与R(7.5M)并联，可视为并联，

30、可视为R被断开，不影响热被断开，不影响热电偶的正常工作；电偶的正常工作；R接在接在“向下向下”位置时，由于位置时，由于A1同相端接地，变送器输出为同相端接地，变送器输出为4mA，不起报警作用。，不起报警作用。(2)热电偶冷端温度补偿及调零调量程电路热电偶冷端温度补偿及调零调量程电路(3)线性化电路线性化电路(非线性反馈电路非线性反馈电路)1)线性化原理线性化原理 由于热电偶的热电动势由于热电偶的热电动势Et与被测与被测温度温度t之间呈非线性关系，为使变送器的输出信号与被之间呈非线性关系，为使变送器的输出信号与被测温度间成线性关系，需采取线性化措施，运用非线测温度间成线性关系，需采取线性化措施，

31、运用非线性负反馈方法实现。性负反馈方法实现。4放大单元放大单元 热电偶温度变送器的放大单元由集成运算放大热电偶温度变送器的放大单元由集成运算放大器、功率放大器、直流器、功率放大器、直流交流交流直流变换器、输出直流变换器、输出电路等部分组成。其作用是将量程单元输出电压信电路等部分组成。其作用是将量程单元输出电压信号进行号进行电压和功率放大电压和功率放大，输出，输出I0(DC 420mA)和和U0(DC 15v)。同时，输出电流同时，输出电流I0又经隔离反又经隔离反馈部分转换成反馈电压馈部分转换成反馈电压Uf送至量程单元。送至量程单元。(一一)压力检测压力检测 压力压力(压强压强)：垂直均匀作用于

32、单位面积上的力。垂直均匀作用于单位面积上的力。绝对压力绝对压力pabs：指介质所：指介质所受的实际压力，以绝对压力零受的实际压力，以绝对压力零线作起点计算的压力。线作起点计算的压力。表压力表压力：大于大气压的绝：大于大气压的绝对压力与大气压力之差，即对压力与大气压力之差，即 pg pabs-patm。负压负压(真空度真空度)：大气压力：大气压力与低于大气压的绝对压力之差，与低于大气压的绝对压力之差，即即 pvpatm-pabs。压力的单位：压力的单位：帕斯卡帕斯卡，简称，简称帕帕，符号，符号Pa，表示，表示1牛顿牛顿（N）的力垂直均匀地作用在）的力垂直均匀地作用在1m2面积上形成的压力。面积上

33、形成的压力。即即1Pa=1Nm2。其它一些压力单位其它一些压力单位(表表2-12)压力表的分类：压力表的分类：表表2-13 (1)弹性式压力表弹性式压力表 根据弹性元件受力变形的原理，根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移来测量。如弹簧管式压力表、膜将被测压力转换成位移来测量。如弹簧管式压力表、膜片片(或膜盒式或膜盒式)压力表、波纹管式压力表等。压力表、波纹管式压力表等。(2)液柱式压力表液柱式压力表 根据流体静力学原理，把被测根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度来测量。如单管压力计、压力转换成液柱高度来测量。如单管压力计、U形管压形管压力计及斜管压力计等。力计及斜管压力计等

34、。(3)电气式压力表电气式压力表 将被测压力转换成电势、电容、将被测压力转换成电势、电容、电阻等电量的变化来间接测压力。如应变片式压力计、电阻等电量的变化来间接测压力。如应变片式压力计、霍耳片式压力计、热电式真空计等。霍耳片式压力计、热电式真空计等。(4)活塞式压力表活塞式压力表 根据液压机传递压力的原理，根据液压机传递压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重量进行测量。将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重量进行测量。通常作为标准仪器对弹性压力表进行校验与刻度。通常作为标准仪器对弹性压力表进行校验与刻度。由于弹性式压力表具有结构牢固可靠、价格便宜、由于弹性式压力表具有结构牢固可靠、

35、价格便宜、使用方便、测压范围宽，可从高真空到使用方便、测压范围宽，可从高真空到1000MPa的的超高压超高压)、测量精度较高、测量精度较高(可达可达0.05级以上级以上)等特点，等特点，在上业生产过程中获得了最广泛的应用。在上业生产过程中获得了最广泛的应用。2弹性式压力表弹性式压力表 利用各种弹性元件在被测介质压力作用下产生弹利用各种弹性元件在被测介质压力作用下产生弹性变形性变形(服从虎克定律服从虎克定律)的原理来测量压力。工业上常的原理来测量压力。工业上常用的弹性元件如图用的弹性元件如图238。弹簧管弹簧管：一种弯成弧形的金属管子，其截面为：一种弯成弧形的金属管子，其截面为扁圆形或椭圆形。当

36、被测压力从固定端输入后，扁圆形或椭圆形。当被测压力从固定端输入后，其自由端就会产生位移。单圈弹簧管自由端位其自由端就会产生位移。单圈弹簧管自由端位移较小，可以测量较高的压力。若要增加自由移较小，可以测量较高的压力。若要增加自由端的位移，则可制成多圈弹簧管。端的位移，则可制成多圈弹簧管。波纹管：波纹管：由金属薄管折皱而成。当输入被测压由金属薄管折皱而成。当输入被测压力时，其自由端产生伸缩变形，它比弹簧管有力时，其自由端产生伸缩变形，它比弹簧管有较大的直线位移。但是，压力较大的直线位移。但是，压力-位移特性的线位移特性的线性度不如弹簧管好。性度不如弹簧管好。单膜片：单膜片：主要用来制作测量主要用来

37、制作测量低压低压的测压元件。的测压元件。膜片可用金属薄片或橡皮膜制成，可用来测量膜片可用金属薄片或橡皮膜制成，可用来测量微压微压与粘滞性介质的压力。与粘滞性介质的压力。单圈弹簧单圈弹簧管压力表管压力表3电气式压力表电气式压力表 一种将压力转换成电量一种将压力转换成电量(电阻、电感、电势等电阻、电感、电势等)进行测量的仪表，适用于测量压力变化快、脉动压进行测量的仪表，适用于测量压力变化快、脉动压力、高真空和超高压场合。力、高真空和超高压场合。应变片式压力表应变片式压力表 电阻应变片由金属导体或半导体材料制成，其电阻应变片由金属导体或半导体材料制成，其阻值随被测压力产生的应变而变化。当其产生压缩阻

38、值随被测压力产生的应变而变化。当其产生压缩应变时，阻值减小；当产生拉伸应变时，阻值增加。应变时，阻值减小；当产生拉伸应变时，阻值增加。4压力检测仪表的选用与安装压力检测仪表的选用与安装 (1)压力检测仪表的选择原则压力检测仪表的选择原则 1)仪表类型的选择仪表类型的选择 必须根据生产工艺要求、被测介必须根据生产工艺要求、被测介质的性质和使用环境条件等而定。例如生产工艺是否要质的性质和使用环境条件等而定。例如生产工艺是否要求压力信号现场指示、远传、报警、自动记录；被测介求压力信号现场指示、远传、报警、自动记录；被测介质有无腐蚀性，粘度大小，温度与压力高低，易燃易爆质有无腐蚀性，粘度大小，温度与压

39、力高低，易燃易爆情况，是否易结晶等；现场环境条件诸如振动、电磁场、情况，是否易结晶等；现场环境条件诸如振动、电磁场、腐蚀性、高低温等。腐蚀性、高低温等。2)仪表量程的确定仪表量程的确定 以弹性式压力表为例，为了保证以弹性式压力表为例，为了保证弹性元件在弹性变形的范围内可靠工作，在确定量程时应弹性元件在弹性变形的范围内可靠工作，在确定量程时应留有余地：留有余地：在测量较平稳的压力时，在测量较平稳的压力时，压力表的上限值应为压力表的上限值应为被测压力最大值的被测压力最大值的43倍；倍；测量波动较大的压力时，测量波动较大的压力时，压力压力表的上限值应为被测压力最大值的表的上限值应为被测压力最大值的3

40、2倍；为了保证测量倍；为了保证测量精度，被测压力的最小值精度，被测压力的最小值般应不低于仪表量程的般应不低于仪表量程的13。3)仪表精度等级的选择仪表精度等级的选择 仪表量程确定后，仪表仪表量程确定后，仪表精度等级应根据生产工艺对压力测量所允许的最大误精度等级应根据生产工艺对压力测量所允许的最大误差来决定。精度等级愈高、价格愈贵，维护要求也愈差来决定。精度等级愈高、价格愈贵，维护要求也愈高。所以，工程上应在满足工艺要求的前提下，选用高。所以，工程上应在满足工艺要求的前提下，选用精度较低的仪表。对于上业用压力表一般选精度较低的仪表。对于上业用压力表一般选14级。级。对于精密测量或校验用的压力表应

41、在对于精密测量或校验用的压力表应在0.4级以上。级以上。1)取压点应能如实反映被测压力的真实情况。取压点应能如实反映被测压力的真实情况。例如例如取压点应在直线流动的管段；取压点应与流向垂直；取压点应在直线流动的管段；取压点应与流向垂直；测量液体压力的取压点应在管道下部，导压管内应无测量液体压力的取压点应在管道下部，导压管内应无气体；测量气体压力的取压点应在管道的上部，导压气体；测量气体压力的取压点应在管道的上部，导压管内应无液体等。管内应无液体等。2)当被测介质易冷凝或冻结时，导压管必须保温；在当被测介质易冷凝或冻结时，导压管必须保温；在靠近取压口处应装切断阀等。靠近取压口处应装切断阀等。3)

42、安装压力表时要避免高温与振动的影响；要便于观安装压力表时要避免高温与振动的影响；要便于观察和维修；仪表高度应与取压点相近；当测蒸汽压力时，察和维修；仪表高度应与取压点相近；当测蒸汽压力时，为防止高温蒸汽同测压元件直接接触，应装图为防止高温蒸汽同测压元件直接接触，应装图241a所所示凝液管。在测量腐蚀性介质的压力时，应采用装有中性示凝液管。在测量腐蚀性介质的压力时，应采用装有中性介质的隔离罐，如图介质的隔离罐，如图241b、c所示。所示。1概述概述 流量流量：单位时间内通过管道某一截面的物料数量，：单位时间内通过管道某一截面的物料数量，即瞬时流量。常用的计量单位有三种：即瞬时流量。常用的计量单位

43、有三种：(1)体积流量体积流量qv 即单位时间内通过管道某一截面即单位时间内通过管道某一截面的物料体积。用立方米每小时的物料体积。用立方米每小时(m3/h)，升每小时，升每小时(l/h)等单位表示。等单位表示。(2)重量流量重量流量qG 即单位时间内通过管道某一截面即单位时间内通过管道某一截面的物料重量。一般用牛顿每小时的物料重量。一般用牛顿每小时(N/h)表示。表示。(3)质量流量质量流量qm 即单位时间内通过管道某一截面即单位时间内通过管道某一截面的物料质量。可用千克每小时的物料质量。可用千克每小时(kg/h)表示。表示。以上三种流量之间的关系为以上三种流量之间的关系为 qm=qv qG=

44、qv=gqv=gqm -流体密度流体密度 -流体重度流体重度 g 重力加速度重力加速度 测量流体流量的仪表叫测量流体流量的仪表叫流量计流量计。测量流体总量的仪表叫测量流体总量的仪表叫计量表计量表。(积算积算)流量测量方法及其常用仪表：流量测量方法及其常用仪表：(1)容积式流量计容积式流量计 以单位时间内所排出流体的固以单位时间内所排出流体的固定容积的数目来计算流体总量。包括椭圆齿轮流量汁、定容积的数目来计算流体总量。包括椭圆齿轮流量汁、括板式流量计、腰轮流量计、旋转活塞式流量计等，括板式流量计、腰轮流量计、旋转活塞式流量计等，特点是特点是测量精度较高测量精度较高。(2)速度式流量计速度式流量计

45、 应用流体力学测量流体在管道应用流体力学测量流体在管道内的流速来计算流量。包括差压流量计、转子流量计、内的流速来计算流量。包括差压流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、靶式流量汁、超声波流量涡轮流量计、电磁流量计、靶式流量汁、超声波流量计等。计等。差压流量计和转子流量计应用最广。差压流量计和转子流量计应用最广。(3)质量流量计质量流量计2差压流量计差压流量计 历史最久、最常用历史最久、最常用。根据。根据节流原理节流原理，利用流体流经，利用流体流经节节流装置流装置(如孔板如孔板)时产生的压力差来测量流量时产生的压力差来测量流量(图图242)。由节流装置、引压导管、差压变送器或差压计组成。由

46、节流装置、引压导管、差压变送器或差压计组成。流体流过孔板后会产生静压差。流体流过孔板的流流体流过孔板后会产生静压差。流体流过孔板的流量愈大，则孔板前后产生的静压差也愈大。测出这个量愈大，则孔板前后产生的静压差也愈大。测出这个压差就可知道此时流量的大小。压差就可知道此时流量的大小。节流装置测量流量的基本原理节流装置测量流量的基本原理 体积流量体积流量 -流量系数流量系数 A0 -孔板开孔面积孔板开孔面积 流体的流量与节流装置前后压差的平方根成正流体的流量与节流装置前后压差的平方根成正比。比。所以，使用带有开方器的差压变送器可直接与所以，使用带有开方器的差压变送器可直接与节流装置配合来测量流量。节

47、流装置配合来测量流量。流量系数流量系数与节流装置的型式尺寸、取压方式、与节流装置的型式尺寸、取压方式、流体流动状态和管道内壁粗糙度等因素有关，是一流体流动状态和管道内壁粗糙度等因素有关，是一个受许多因素影响的综合系数，由实验方法确定。个受许多因素影响的综合系数，由实验方法确定。可查阅有关设计手册。可查阅有关设计手册。对于对于可压缩流体可压缩流体(加空气、蒸汽、煤气等加空气、蒸汽、煤气等)还必还必须引入一个须引入一个校正系数校正系数，所以，可压缩流体的流量，所以，可压缩流体的流量基本方程为基本方程为(4)差压流量计的选用原则差压流量计的选用原则 1)差压流量计的选择差压流量计的选择 差压流量计结

48、构简单、差压流量计结构简单、使用方便、寿命长、适应性广，对于各种工况下的使用方便、寿命长、适应性广，对于各种工况下的单体流体、管径在单体流体、管径在501000mm范围内几乎均可范围内几乎均可使用。但对于使用。但对于差压流量计达不到所需精度、流体非差压流量计达不到所需精度、流体非单向流动、流量变化幅度大、高粘度或强腐蚀流体单向流动、流量变化幅度大、高粘度或强腐蚀流体介质介质等情况，应考虑选用其它方法。等情况，应考虑选用其它方法。差压流量计使用历史悠久，已经积累了丰富的差压流量计使用历史悠久，已经积累了丰富的实践经验，形成了一套完整的实验标准、设计资料。实践经验，形成了一套完整的实验标准、设计资

49、料。在工程上设计选择时只要根据不同的被测介质与要在工程上设计选择时只要根据不同的被测介质与要求，查阅有关设计手册和资料即可。求，查阅有关设计手册和资料即可。2)节流装置节流装置(孔板孔板)的安装的安装 根据国家标准的规定，根据国家标准的规定，安装节流装置应该是直接圆形管道、内壁洁净，其表面安装节流装置应该是直接圆形管道、内壁洁净，其表面粗糙应应符合标准规定；在节流装置前要求有管道直径粗糙应应符合标准规定；在节流装置前要求有管道直径D的的1520倍的直管段，其后应有倍的直管段，其后应有5D的直管段；节流件的直管段；节流件开孔与管道的轴线应同心。节流件的端面与管道轴线垂开孔与管道的轴线应同心。节流

50、件的端面与管道轴线垂直；孔板不可反装，尖锐的一侧应迎着流向为入口侧，直；孔板不可反装，尖锐的一侧应迎着流向为入口侧，喇叭形一侧为出口侧；流体应充满管道并连续、稳定地喇叭形一侧为出口侧；流体应充满管道并连续、稳定地流动等。总之节流装置的安装必须符合国家标准规定的流动等。总之节流装置的安装必须符合国家标准规定的要求。要求。3)节流装置、导压管和差压变送器之间的安装原则节流装置、导压管和差压变送器之间的安装原则 当测量液体、蒸汽流量时，导压管内应充满同一液体，当测量液体、蒸汽流量时，导压管内应充满同一液体，并排净气体；当测量气体流量时，导压管内应充满同一并排净气体；当测量气体流量时，导压管内应充满同