1、热工仪表知识热工仪表知识一、测量基础一、测量基础l测量就是利用专用的设备，通过实验的方法，将被测量和与所选用的测量单位进行比较，求得被测量测量就是利用专用的设备，通过实验的方法，将被测量和与所选用的测量单位进行比较，求得被测量包含测量单位多少的数值，得到的数值和测量单位合称测量结果。包含测量单位多少的数值，得到的数值和测量单位合称测量结果。l测量结果由三部分组成，即数值、误差和单位。任何测量必然存在误差。测量结果由三部分组成，即数值、误差和单位。任何测量必然存在误差。l根据分类依据的不同，测量方法主要有以下几种分类方法：根据分类依据的不同，测量方法主要有以下几种分类方法：直接测量与间接测量直接
2、测量与间接测量 接触测量与非接触测量接触测量与非接触测量 静态测量与动态测量静态测量与动态测量l检定、校准的区别和联系检定、校准的区别和联系 检定：查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，包括检查、加标记和出具证书。检定：查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，包括检查、加标记和出具证书。检定主要内容：首次检定、后续检定、周期检定、仲裁检定、强制检定，其中强制检定主要涉及社会检定主要内容：首次检定、后续检定、周期检定、仲裁检定、强制检定，其中强制检定主要涉及社会公用计量标准、部门企事业单位的最高计量标准、用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测等公用计量标准、部门企事业单位的最高计量标准
3、、用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测等方面。方面。检定、校准的联系：测量仪器的评定形式，实现单位统一、量值准确可靠计量范畴，按照相同的测量检定、校准的联系：测量仪器的评定形式，实现单位统一、量值准确可靠计量范畴，按照相同的测量程序进行。程序进行。检定、校准的区别：法制性、符合性、溯源性、定性和定量、测量结果和出具报告的区别。检定、校准的区别：法制性、符合性、溯源性、定性和定量、测量结果和出具报告的区别。检定校准基础知识检定校准基础知识 仪表的检定：为评定仪表的计量性能（精确度、灵敏度等），并确定其性能是否仪表的检定：为评定仪表的计量性能（精确度、灵敏度等），并确定其性能是否合格所进行的
4、全部工作称为检定，又称校验。检定是计量工作的主要任务之一，仪表合格所进行的全部工作称为检定，又称校验。检定是计量工作的主要任务之一，仪表出厂、验收时要检定，使用过程中检定工作也要定期进行。检定工作应遵循国家法定出厂、验收时要检定，使用过程中检定工作也要定期进行。检定工作应遵循国家法定的检定技术文件进行。的检定技术文件进行。按产生被测量标准量值的方法不同，仪表的检定方法可归纳成示值比较法和标准按产生被测量标准量值的方法不同，仪表的检定方法可归纳成示值比较法和标准物质法两种。物质法两种。（一）标准物质检定法（一）标准物质检定法 标准物质是指能提供某一种参数的标准量值的物质。例如在某种标准条件下，纯
5、标准物质是指能提供某一种参数的标准量值的物质。例如在某种标准条件下，纯金属的固金属的固“液相平衡点（熔点）温度为恒定值而可作为温度检定的标准量值。一种标液相平衡点（熔点）温度为恒定值而可作为温度检定的标准量值。一种标准物质一般只能提供一个标准量值。用被检定仪表去测标准物质提供的标准量以确定准物质一般只能提供一个标准量值。用被检定仪表去测标准物质提供的标准量以确定其性能的方法就称为标准物质检定法。用这种方法检定的精确度较高，但操作复杂，其性能的方法就称为标准物质检定法。用这种方法检定的精确度较高，但操作复杂，而且只能检定一个点。它适于对精密仪器、标准器具的检定。而且只能检定一个点。它适于对精密仪
6、器、标准器具的检定。（二）示值比较检定法（二）示值比较检定法 这种方法是用标准表对被检定仪表进行检定。被检表和标准表同时测同一被测量，这种方法是用标准表对被检定仪表进行检定。被检表和标准表同时测同一被测量，把标准表的示值当成真值（约定真值），比较二者的示值以确定被检仪表有关性能指把标准表的示值当成真值（约定真值），比较二者的示值以确定被检仪表有关性能指标，这就是示值比较检定法。为保证检定工作的质量，一量要求标准表的精确度要足标，这就是示值比较检定法。为保证检定工作的质量，一量要求标准表的精确度要足够高，一般要求其允许误差应小于（够高，一般要求其允许误差应小于（1/31/10）被检表的允许误差；
7、二是在检定时，）被检表的允许误差；二是在检定时，应严格保证标准表与被检表测量的是同一参数值。应严格保证标准表与被检表测量的是同一参数值。量值传递是指通过检定，把国家基准所复现的测量单位量值通过标准逐级传递到量值传递是指通过检定，把国家基准所复现的测量单位量值通过标准逐级传递到工作测量器具。通俗地说，它是把测量单位量值由国家基准、高精确度的标准器具传工作测量器具。通俗地说，它是把测量单位量值由国家基准、高精确度的标准器具传递给低精确度测量器具的工作。递给低精确度测量器具的工作。我国的法定计量单位包括以下几个组成部分：我国的法定计量单位包括以下几个组成部分：（1）国际单位制的基本单位；）国际单位制
8、的基本单位；（2）国际单位制的辅助单位；）国际单位制的辅助单位；（3）国际单位制中具有专门名称的导出单位；）国际单位制中具有专门名称的导出单位；（4）国家选定的非国际单位制单位；）国家选定的非国际单位制单位；（5）由以上单位构成的组合形式的单位；）由以上单位构成的组合形式的单位；（6）由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位。）由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位。测量与误差测量与误差 从测量基本公式看，测量过程有三要素：一是测量单位，它必须预先被确定，从测量基本公式看，测量过程有三要素：一是测量单位，它必须预先被确定，并以实物加以复现；二是测量方法，它是将被测量与其单位进行比较的实验
9、方法；并以实物加以复现；二是测量方法，它是将被测量与其单位进行比较的实验方法；三是测量工具，它是测量过程的具体体现与实施者，是为求取比值而实际使用的一三是测量工具，它是测量过程的具体体现与实施者，是为求取比值而实际使用的一些仪器仪表与设备。些仪器仪表与设备。计量是测量技术的主要内容之一。它是为保证计量单位统一和量值准确可靠这计量是测量技术的主要内容之一。它是为保证计量单位统一和量值准确可靠这一特定目的而做的测量工作，因此是测量的一种特定形式。其方法是以公认的计量一特定目的而做的测量工作，因此是测量的一种特定形式。其方法是以公认的计量基准、标准为基础，依据计量法规和计量检定系统（表）进行量值传递
10、来保证单位基准、标准为基础，依据计量法规和计量检定系统（表）进行量值传递来保证单位的统一和测量的准确。的统一和测量的准确。l不同的条件下，产生误差的原因及影响误差的因素可能各不相同。但从总体看，误差不同的条件下，产生误差的原因及影响误差的因素可能各不相同。但从总体看，误差来源可概括成以下几个方面。来源可概括成以下几个方面。仪器装置误差、仪器装置误差、环境误差、方法误差、人员误差环境误差、方法误差、人员误差l按照性质不同，可把误差分成系统误差、随机误差和粗大误差三种。按照性质不同，可把误差分成系统误差、随机误差和粗大误差三种。l系统误差：在相同条件下用同一仪表多次测量同一个被测量时，误差的绝对值
11、和符号系统误差：在相同条件下用同一仪表多次测量同一个被测量时，误差的绝对值和符号保持不变，或者遵循着某种规律变化的误差称作系统误差。测量系统和测量环境不变保持不变，或者遵循着某种规律变化的误差称作系统误差。测量系统和测量环境不变时，增加测量次数并不能减少测量误差，因为系统误差的符号不变，多次测量等于误时，增加测量次数并不能减少测量误差，因为系统误差的符号不变，多次测量等于误差的多次累加，求平均值后误差大小没有变化。差的多次累加，求平均值后误差大小没有变化。l系统误差通常是由于仪表使用不当，以及测量外界条件变化等原因引起的。系统误差通常是由于仪表使用不当，以及测量外界条件变化等原因引起的。l另一
12、种情况是变动的系统误差。当仪表的实际使用环境温度和仪表校验时的温度显示另一种情况是变动的系统误差。当仪表的实际使用环境温度和仪表校验时的温度显示不相同且不断变化时，就会在测量值上带来一个变动的系统误差。变动误差的误差校不相同且不断变化时，就会在测量值上带来一个变动的系统误差。变动误差的误差校正不能通过简单运算来实现。这类误差可通过实验或理论计算，找出误差和造成误差正不能通过简单运算来实现。这类误差可通过实验或理论计算，找出误差和造成误差原因之间的确定关系式，然后在仪表附加补偿线路加以校正。原因之间的确定关系式，然后在仪表附加补偿线路加以校正。l系统误差是引起示值绝对误差增加的主要原因，而相对误
13、差又和绝对误差成正比关系，系统误差是引起示值绝对误差增加的主要原因，而相对误差又和绝对误差成正比关系，所以仪表示值误差主要取决于系统误差。所以仪表示值误差主要取决于系统误差。l根据数值变化与否，系统误差分为恒值系统误差与变值系统误差两种。根据变化规律根据数值变化与否，系统误差分为恒值系统误差与变值系统误差两种。根据变化规律的差别，变值系统误差又分为线性系统误差、周期性系统误差以及其他规律的系统误的差别，变值系统误差又分为线性系统误差、周期性系统误差以及其他规律的系统误差。另外，根据对变化规律是否被掌握，又可把系统误差分为已定与未定系统误差两差。另外，根据对变化规律是否被掌握，又可把系统误差分为
14、已定与未定系统误差两类。未定系统误差的变化虽有规律，但由于未被掌握，因而显示出随机性，因此当其类。未定系统误差的变化虽有规律，但由于未被掌握，因而显示出随机性，因此当其值较小时经常被当成随机误差来处理。值较小时经常被当成随机误差来处理。消除恒值系统误差的方法：消除恒值系统误差的方法：1.抵消法，如果改变测量条件能改变恒值系统误差的符号，就可用抵消法消除此误差抵消法，如果改变测量条件能改变恒值系统误差的符号，就可用抵消法消除此误差 2.变换法，该方法是把某个测量条件（例如被测对象的位置）相互变换，以抵消系统变换法，该方法是把某个测量条件（例如被测对象的位置）相互变换，以抵消系统误差。误差。3.替
15、代法，对被测对象测量一次后，在不改变测量条件的情况下，用一个已知量代替替代法，对被测对象测量一次后，在不改变测量条件的情况下，用一个已知量代替被测对象再测一次，改变已知量使两次测量中测量器具处于相同状况，则被测量就等被测对象再测一次，改变已知量使两次测量中测量器具处于相同状况，则被测量就等于已知量，用此法可消除某个因素引起的系统误差。于已知量，用此法可消除某个因素引起的系统误差。消除线性变值系统误差的方法消除线性变值系统误差的方法对称法对称法消除周期性变化系统误差的方法消除周期性变化系统误差的方法半周期法半周期法l随机误差又称随机误差，当相同条件下用同一仪表多次测量同随机误差又称随机误差，当相
16、同条件下用同一仪表多次测量同个被测量时，误差的个被测量时，误差的大小和符号均无规律，也不能事前估计。这种误差称为偶然误差。所有测量系统都存大小和符号均无规律，也不能事前估计。这种误差称为偶然误差。所有测量系统都存在偶然误差，其示值表现为以某数值为中心上下变动。即使测量数值的上下变动由于在偶然误差，其示值表现为以某数值为中心上下变动。即使测量数值的上下变动由于被测对象本身输出变化而引起，只要其变化符合正态分布就一样可以按偶然误差规律被测对象本身输出变化而引起，只要其变化符合正态分布就一样可以按偶然误差规律来处理。来处理。l粗大误差：明显地歪曲了测量结果的误差称为粗大误差、疏失误差，疏失误差也称粗
17、粗大误差：明显地歪曲了测量结果的误差称为粗大误差、疏失误差，疏失误差也称粗大误差和疏忽误差。这种误差是由于测量者对设备性能和环境认识不足，或因疲劳、大误差和疏忽误差。这种误差是由于测量者对设备性能和环境认识不足，或因疲劳、思想不集中，甚至粗心大意导致不正确的行为而引起。测量条件的突然变化也会引起思想不集中，甚至粗心大意导致不正确的行为而引起。测量条件的突然变化也会引起疏失误差。对应疏失误差的测量值称为坏值。直接利用坏值的操作会导致事故发生的疏失误差。对应疏失误差的测量值称为坏值。直接利用坏值的操作会导致事故发生的严重后果。疏失误差是人为的误差，所以通过捉高运行人员本身的素质和平时加强有严重后果
18、。疏失误差是人为的误差，所以通过捉高运行人员本身的素质和平时加强有关仪表原理的技术训练，并使运行人员在运行操作时具有高度责任心可避免产生疏失关仪表原理的技术训练，并使运行人员在运行操作时具有高度责任心可避免产生疏失误差误差 l测量工作中，系统误差和偶然误差是同时存在的，系统误差主要影响仪表的准确度，而测量工作中，系统误差和偶然误差是同时存在的，系统误差主要影响仪表的准确度，而偶然误差影响仪表的精密度。偶然误差影响仪表的精密度。误差的表示误差的表示误差的合成误差的合成l在实际测量中，测量结果的误差一般都是由多个因素的影响引起的。由某个因素单独在实际测量中，测量结果的误差一般都是由多个因素的影响引
19、起的。由某个因素单独影响引起的误差可称为这个因素的单项误差，而测量的总误差则是各因素单项误差的影响引起的误差可称为这个因素的单项误差，而测量的总误差则是各因素单项误差的综合结果。由各单项误差求总误差称为误差的合成。例如，由若干个部分组成的仪表，综合结果。由各单项误差求总误差称为误差的合成。例如，由若干个部分组成的仪表，各部分的不完善都会单独引起测量误差，那么整个仪表的测量误差就是各部分单项误各部分的不完善都会单独引起测量误差，那么整个仪表的测量误差就是各部分单项误差的合成。差的合成。l误差的合成要遵循两个原则：应全面分析所有误差来源，力求无遗漏也不重复；应区误差的合成要遵循两个原则：应全面分析
20、所有误差来源，力求无遗漏也不重复；应区分误差的种类和不同的概率分布，不同的情况应采用不同的合成方法分误差的种类和不同的概率分布，不同的情况应采用不同的合成方法l随机误差的合成随机误差的合成l系统误差的合成系统误差的合成l不同性质误差的合成不同性质误差的合成不确定度不确定度工业自动化仪表的主要质量指标工业自动化仪表的主要质量指标（一）仪表的基本误差：仪表的基本误差是指在规定的技术条件下（所有影响示值的因素（一）仪表的基本误差：仪表的基本误差是指在规定的技术条件下（所有影响示值的因素都考虑在内），仪表全量程示值中的最大引用相对误差。都考虑在内），仪表全量程示值中的最大引用相对误差。（二）允许误差是
21、指生产厂家对出厂的仪表规定丁其基本误差不得超过某一允许数值，这（二）允许误差是指生产厂家对出厂的仪表规定丁其基本误差不得超过某一允许数值，这一人为规定的允许数值称为该仪表的允许误差。一人为规定的允许数值称为该仪表的允许误差。（三）仪表精度等级：工业仪表为了传递误差参数的方便，在仪表的表盘上刻写允许误差（三）仪表精度等级：工业仪表为了传递误差参数的方便，在仪表的表盘上刻写允许误差时将时将“+/-”号以及号以及“%”去掉，仅将中间的有效数值刻写在一个圆形记号内，这个圆形去掉，仅将中间的有效数值刻写在一个圆形记号内，这个圆形记号内的数值，称为仪表的精度等级。可见精度等级就是允许误差，只是表达形式稍记
22、号内的数值，称为仪表的精度等级。可见精度等级就是允许误差，只是表达形式稍有差别而已。有差别而已。（四）仪表的变差：对某一测量点所得到的正、反行程两次示值之差称为该测量点的示值（四）仪表的变差：对某一测量点所得到的正、反行程两次示值之差称为该测量点的示值变差变差（五）仪表的灵敏度：单位输入信号作用下仪表输出变化的数值称为仪表的灵敏度。（五）仪表的灵敏度：单位输入信号作用下仪表输出变化的数值称为仪表的灵敏度。（六）仪表的分辨率：仪表分辨率描述仪表对微小信号的感知能力，即能引起仪表输出变（六）仪表的分辨率：仪表分辨率描述仪表对微小信号的感知能力，即能引起仪表输出变化的最小输入信号为仪表的分辨率化的最
23、小输入信号为仪表的分辨率测量仪表的校验知识测量仪表的校验知识l仪表在使用一段时间后，都要对它的质量进行检查，看它的准确度是否还合乎仪表标仪表在使用一段时间后，都要对它的质量进行检查，看它的准确度是否还合乎仪表标度盘上所标明的准确度，这个过程就叫对仪表的校验。度盘上所标明的准确度，这个过程就叫对仪表的校验。l仪表的校验一般都采用被校表与标准表的示值直接比较的方法，称为直接比较法。标仪表的校验一般都采用被校表与标准表的示值直接比较的方法，称为直接比较法。标准表的测量上限不应超过被校表上限的准表的测量上限不应超过被校表上限的25%.l仪表的误差是否符合规定的指标，要通过对仪表校验来判断。在现场一般采
24、用示值比仪表的误差是否符合规定的指标，要通过对仪表校验来判断。在现场一般采用示值比较法，即被校验仪表和作为标准的仪表同时去测量同一被测量，然后比较两表的示值，较法，即被校验仪表和作为标准的仪表同时去测量同一被测量，然后比较两表的示值，以确定被校验表的误差。在这里认为标准表的示值就是被测量的实际值（即约定真以确定被校验表的误差。在这里认为标准表的示值就是被测量的实际值（即约定真值）。值）。l问题在于标准表也有误差，它的误差应该比被校验仪表的允许误差小多少呢？通常为问题在于标准表也有误差，它的误差应该比被校验仪表的允许误差小多少呢？通常为允许误差的允许误差的1/3、1/4、1/5、1/10。标准表
25、的测量范围应等于或稍大于被校验表的测量。标准表的测量范围应等于或稍大于被校验表的测量范围，校验几个示值点和哪几个示值，对于校验工作的工作量和能否正确反映仪表误范围，校验几个示值点和哪几个示值，对于校验工作的工作量和能否正确反映仪表误差有很大影响，通常是选择整数刻度值（包括上限值和下限值）。差有很大影响，通常是选择整数刻度值（包括上限值和下限值）。l仪表的准确性用准确度表示，它被定义为仪表的准确性用准确度表示，它被定义为“相对于被测变量真实值的正确量度相对于被测变量真实值的正确量度”。准。准确度通常用满刻度读数来表示。确度通常用满刻度读数来表示。仪表的防护等级仪表的防护等级l“量程调整量程调整”
26、与与“上限调整上限调整”l零点调整和零点迁移零点调整和零点迁移二、流量检测与变送二、流量检测与变送l工业上的工业上的“流量流量”，通常是指单位时间内通过管道横截面的流体数量，也称瞬时流量。，通常是指单位时间内通过管道横截面的流体数量，也称瞬时流量。流体的几个概念 （一）粘性 在在流体的内部相互接触的部分在其切线方向的速度有差别时会产生流体的内部相互接触的部分在其切线方向的速度有差别时会产生减小其速度差的作用。这是因为流速快的部分要加速与其相接触的流速减小其速度差的作用。这是因为流速快的部分要加速与其相接触的流速慢的部分，而流速慢的部分要减小与其相接触的流速快的部分，流体的慢的部分，而流速慢的部
27、分要减小与其相接触的流速快的部分，流体的这种性质，称为这种性质，称为粘性。衡衡量流体粘性大小的物理量称为量流体粘性大小的物理量称为粘度粘度 ：设设有两块面积很大距离很近的平板，两平板中间是流体。令底下的平板有两块面积很大距离很近的平板，两平板中间是流体。令底下的平板保持不动，而以一恒定力推动上面平板，使其以速度保持不动，而以一恒定力推动上面平板，使其以速度v v沿沿x x方向活动。由于流方向活动。由于流体粘性的作用，附在上板底面的一薄层液体以速度体粘性的作用，附在上板底面的一薄层液体以速度v v随上板运动。而下板不随上板运动。而下板不动故附在其上的流体不动，所以两板间的液体就分成无数薄层而运动
28、，如图动故附在其上的流体不动，所以两板间的液体就分成无数薄层而运动，如图所示。所示。作用力作用力F F与受力面平行，称为剪力，剪力与板的速度与受力面平行，称为剪力，剪力与板的速度v v、板的面积、板的面积S S成成正比，而与两板间的距离正比，而与两板间的距离y y成反此，即成反此，即dvdy称为粘度，或动力粘度，单位是：泊（P）(Pa.s),/s2称为运动粘度，单位是：m/FS vyFySvvy层 流 和 紊 流 流体在细管中的流动形式可分为层流和紊流两种。流体在细管中的流动形式可分为层流和紊流两种。所谓层流所谓层流(laminar flowlaminar flow)就是流体在细管中流动的就是
29、流体在细管中流动的流线平流线平行于管轴行于管轴时的流动。时的流动。所谓紊流所谓紊流(turbulent flowturbulent flow)就是流体在细管中流动的就是流体在细管中流动的流线流线相对混乱相对混乱的流动。的流动。利用雷诺数可以判断流动的形式。如果雷诺数小于某一值利用雷诺数可以判断流动的形式。如果雷诺数小于某一值时，可判断为层流，而大于此值时则判断为紊流。时，可判断为层流，而大于此值时则判断为紊流。管管内流体流动时存在着两种状态：一为层流状面一为紊流状内流体流动时存在着两种状态：一为层流状面一为紊流状态在不同的流动状态下，流体有不同的流动特性。在层流流动态在不同的流动状态下，流体有
30、不同的流动特性。在层流流动状态时，流量与压力降成正比；在紊流流动状态时，流量与压力状态时，流量与压力降成正比；在紊流流动状态时，流量与压力降的平方根成正比，而且在层流与紊流两种不同的流动状态时，降的平方根成正比，而且在层流与紊流两种不同的流动状态时，其管内的速度分布也大不相同。这些对于许多采用测量流速来得其管内的速度分布也大不相同。这些对于许多采用测量流速来得到流量的测量方法是很重要的。到流量的测量方法是很重要的。在层流流动状态下，流速分布是以管轴为中心线的轴对称抛物线分布。在紊流流动状态下，管内流速同样是以管中心线轴对称的分布，但是其分布呈指数曲线形式。l 雷诺数是表征流体流动时惯性力与粘性
31、力之比。利用细管直径。利用细管直径d，可，可求出雷诺数求出雷诺数Rd：dvdvdR为细管中的平均流速；为流体的运动粘度,d为管径。Rd2320时为层流，Rd2320时为紊流；v（三）雷（三）雷 诺诺 数数所谓平均流速，一般是指流过管路的体积流量除以管路截面积所得到的数值。所谓平均流速，一般是指流过管路的体积流量除以管路截面积所得到的数值。（四）流体流动的连续性方程流体在管道内作稳定流动的情况：1 11222v Sv S12常数，v为某截面上流体的平均速度若流体是不可压缩的，即：则：vS=常数 即流体在稳定流动，且不可压缩时，流过各截面流体的体积为流体在稳定流动，且不可压缩时，流过各截面流体的体
32、积为常量。常量。因此利用上式，很方便的求出流体流过管道不同截面时的流速。（五）流体伯努力方程2211221212221122122222vpvpgZgZvpvpgZgZ对 不 可 压 缩 的 流 体二、流量仪表的分类（一）计量表1.容积式计量表容积式计量表 这类仪表用仪表内的一个固定容这类仪表用仪表内的一个固定容量的容积连续地测量被测介质，量的容积连续地测量被测介质，最后根据定量容积称量的次数最后根据定量容积称量的次数来决定流过的总量。习惯上人来决定流过的总量。习惯上人们把计量表也称为流量计。根们把计量表也称为流量计。根据它的结构不同，这类仪表主据它的结构不同，这类仪表主要有椭圆齿轮流量计、腰
33、轮流要有椭圆齿轮流量计、腰轮流量汁、活塞式流量计等。量汁、活塞式流量计等。括 板 式 流量 计椭 圆 齿 轮流 量 计腰 轮 流 量计活 塞 式流 量 计容 积 式 计 量 表2.速度式计量表速度式计量表 在仪表中装一旋转叶轮，流体流过时，推动叶轮旋转，叶轮的转动正在仪表中装一旋转叶轮，流体流过时，推动叶轮旋转，叶轮的转动正比于流过介质的总量，叶轮转动带动计数器的齿轮机构，计数器即显比于流过介质的总量，叶轮转动带动计数器的齿轮机构，计数器即显示读数。这类计量表机构简单，但精度低。一般在示读数。这类计量表机构简单，但精度低。一般在2左右，大多的左右，大多的水表即采用此结构表。水表即采用此结构表。
34、（二）流量计流体振动式流量计差压式流量计流体阻力式流量计测速式流量计流量计第二节第二节 总量测量仪表总量测量仪表（一）椭圆齿轮流量计（一）椭圆齿轮流量计每转一周，两个齿轮共送出四个标准体积的流体。二、腰轮流量计（罗茨流量计）二、腰轮流量计（罗茨流量计）腰轮流量计除可测液体外，还可测量气体，精度可达0.1，并可做标准表使用；最大流量可达1000m3/h。腰轮上没有齿，它们不是直接相互啮合转动，而是通过按装在完体外的传动齿轮组进行传动l 上述两种转子型式的容积流显计，可用于各种上述两种转子型式的容积流显计，可用于各种液体流量的测量，尤其是用于油流量的准确测液体流量的测量，尤其是用于油流量的准确测量
35、，在高压力、大流量的气体流量测量中，这量，在高压力、大流量的气体流量测量中，这类流量计也有应用由于椭圆齿轮容积流量计类流量计也有应用由于椭圆齿轮容积流量计直接依靠测量轮啮合，因此对介质的清洁要求直接依靠测量轮啮合，因此对介质的清洁要求较高，不允许有固体颗粒杂质流过流量计较高，不允许有固体颗粒杂质流过流量计l 差压式流量计差压式流量计：主要利用管内流体通过节流装置时，其流量与节：主要利用管内流体通过节流装置时，其流量与节流装置前后的压差有一定的关系。属于这类流量计的有标准节流流装置前后的压差有一定的关系。属于这类流量计的有标准节流装置等装置等.l 当当充满圆管的流体流经在管道内部安装的节流装置时
36、，流束充满圆管的流体流经在管道内部安装的节流装置时，流束将在节流件处形成将在节流件处形成局部收缩，使流速增大，静压力降低局部收缩，使流速增大，静压力降低，于是在，于是在节流件前后产生压力差该压力差通过差压计检出流体的体积节流件前后产生压力差该压力差通过差压计检出流体的体积流量或质量流量与差压计所测得的差压值有确定的数值关系。流量或质量流量与差压计所测得的差压值有确定的数值关系。差 压 式 流 量 计（节流式流量计）l节流变压降式流量计节流变压降式流量计 节流是流体力学中的一种普遍现象，当流体流体管道中急剧收缩的局面断面时，会节流是流体力学中的一种普遍现象，当流体流体管道中急剧收缩的局面断面时，
37、会产生降压增速现象，这就是节流现象。所谓降压是指节流端面的前后压力大小不等面产生降压增速现象，这就是节流现象。所谓降压是指节流端面的前后压力大小不等面出现的压差，而增速是指流过节流端面的流体速度增加。流体的速度越大即流量越大，出现的压差，而增速是指流过节流端面的流体速度增加。流体的速度越大即流量越大，节流降压也就越大，测量了节流端面前后的压差就等于测量了流体流量。利用这种原节流降压也就越大，测量了节流端面前后的压差就等于测量了流体流量。利用这种原理制作成的流量计称为节流式流量计或差压式流量计。理制作成的流量计称为节流式流量计或差压式流量计。选选定两个截面，定两个截面，II是节流装置前流体开始是
38、节流装置前流体开始受节流装置影响的截面；受节流装置影响的截面；II-II是流束经过节流装置是流束经过节流装置后收缩最厉害的流束截面，由伯努利方程式得后收缩最厉害的流束截面，由伯努利方程式得2211221 12222vpvpggS vS v由连续性方程：由于流束在节流装置后的最小收缩面积S2，实际上很难确切地知道它的数值，因此用节流装置开孔的截面积S0来表示,20SS其中称为流束的收缩系数，其大小与节流装置的类型有关。p1、p2流体在截面II和IIII处的静压力v1、v2流体在截面II和IIII处的平均流速01221SvvmvS2122212()1gvppm上面得到的流速是理论值，因为理想的不可
39、压缩的流体是不存在的。流体有粘度，故有摩擦，因此实际的流速应修正。其次，考虑到使用方便，实际上经常在节流装置前后两个固定位置上测取压力p1、p2，代替p1、p2，在计算v2的公式中亦应修正。考虑这两方面的因素，在IIII截面上的流速2212222()1gvvppm流过截面IIII的体积流量为0222012220122()12()vSgQv SvSppmgSppm称为流量系数，和节流装置的面积比、流体的粘度、密度、取压方式有关，是用实验方法确定的系数。实际流体在流动过程中不会没有能量损失，当管道存在摩擦不是理想光滑管道时，实际流体在流动过程中不会没有能量损失，当管道存在摩擦不是理想光滑管道时，在
40、同一截面上速度分布不为常数。靠近管道边沿由于受到管壁的摩擦，流体速度变小。在同一截面上速度分布不为常数。靠近管道边沿由于受到管壁的摩擦，流体速度变小。越靠近管道中心流体的速度就越大，这就是说在同一截面的流线上越靠近管道中心流体的速度就越大，这就是说在同一截面的流线上“流体微团流体微团”的状态的状态是不同的，例如速度大小就不相同。建立在两个截面上的伯努里方程，其中速度是截面是不同的，例如速度大小就不相同。建立在两个截面上的伯努里方程，其中速度是截面上上“流体微团流体微团”的速度，压力是的速度，压力是“流体微团流体微团”的压力，由于在原来的假设条件下，流通的压力，由于在原来的假设条件下，流通截面上
41、各处的速度、压力都相等，所以件努里方程中表示了所有流线的截面上各处的速度、压力都相等，所以件努里方程中表示了所有流线的“流体微团流体微团”的的流动状态。原来的假设条件不存在时，伯努里方程就不能成立。为了能描述实际流体的流动状态。原来的假设条件不存在时，伯努里方程就不能成立。为了能描述实际流体的流动状态，在截面上取其平均速度来代表此截面所有流线上流动状态，在截面上取其平均速度来代表此截面所有流线上“流体微团流体微团”的速度。原来的速度。原来截面上各处的速度是不相同的，为了能用伯努里方程进行理论分析和研究，就假定在截截面上各处的速度是不相同的，为了能用伯努里方程进行理论分析和研究，就假定在截面上的
42、面上的“流体微团流体微团”速度都一样，数值就等于截面上速度都一样，数值就等于截面上“流体微团流体微团”的平均速度。考虑以的平均速度。考虑以上压力损失和截面上速度不相等两个原因后，流体流动的伯努里方程为上压力损失和截面上速度不相等两个原因后，流体流动的伯努里方程为标准节流装置标准节流装置l流体流量的测量实质上是测量节流器件的前后压差。所以压差的测量就显得非常重要。流体流量的测量实质上是测量节流器件的前后压差。所以压差的测量就显得非常重要。影响测量压差的因素主要是测量压差的位置，不同的测量位置会得到不同的压差数值，影响测量压差的因素主要是测量压差的位置，不同的测量位置会得到不同的压差数值，为了能得
43、到准确的测量结果，必须限定测量压差的位置。为了能得到准确的测量结果，必须限定测量压差的位置。l节流器件、取压部件、节流前后的直管段长度共同构成了流量测量的标准节流装置。节流器件、取压部件、节流前后的直管段长度共同构成了流量测量的标准节流装置。1取压方式 差压式流量计是通过测量节流件前后压力差p来实现流量测量的，而压力差 p的值与取压孔位置和取压方式紧密相关。节流装置的取压方式有以下5种，各种取压方式及取压孔位置如图37所示(1)角接取压:上下游取压管位于孔板(或喷嘴)的前后端面处。角接取压包括单独钻孔和环室取压。如图37中ll位置。(2)法兰取压：上下游侧取压孔的轴线至孔板上、下游侧端面之间的
44、距离均为25.40.8mm（1inch)。取压孔开在孔板上下游侧的法兰上如图37中22位置（3)径距取压：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为1Dm0.1Dm，下游侧取压孔的轴线至孔极下游端面的距离为0.5Dm。如图37中的3.3位置（Dm管道直径）。(4)理论取压：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为l Dm0.1Dm，下游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离因 值不同而异。该距离理论上就是流束收缩到最小截面的距离。如图37中的44位置。(5)管接取压：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为2.5Dm，下游侧取压孔的轴线至孔板下游端面的距离为8Dm如图37中的55位置该方法使用很少标
45、准取压装置是国家标准中规定的两种取压装置，即角接取压装置和法兰取压装置。其中角接取压适用于孔板和喷嘴，而法兰取压仅用于孔板。(1)角接取压装置角接取压装置可以采用环室或夹紧环(单独钻孔)取得节流件前后的差压。（2）法兰取压装置法兰取压装置由两个带取压孔的取压法兰组成。标标 准准 取取 压压 装装 置置一、浮子流量计（转子流量计）一、浮子流量计（转子流量计）转子流量计又名浮子流量计或面积流量计。浮子流量计具有结构简单，使用维护方便，对仪表前后直管段长度要求不高，压力损失小且恒定，测量范围比较宽，工作可靠且线性刻度，可测气体、蒸汽(电、气远传金属浮子流量计)和液体的流量，适用性广等特点浮子流量计的
46、测量本体由一根自下向上扩大的垂直锥管和一只可以沿着锥管的轴向自由移动的浮子组成如图4-1所示第四节第四节 流体阻力式流量计流体阻力式流量计 当被测流体自锥管下端流入流量计时，由于流体的作用，浮子上下端面产生一差压，该差压即为浮子的上升力。当差压值大于浸在流体中浮子的重量时，浮子开始上升。随着浮子的上升浮子最大外径与锥管之间的环形面积逐渐增大，流体的流速则相应下降，作用在浮子上的上升力逐渐减小，直至上升力等于浸在流体中的浮子的重量时，浮子便稳定在某一高度上。这时浮子在锥管中的高度与所通过的流量有对应的关系。作用在浮子上的力有：流体自下而上运动时，作用在浮子上的阻力F;浮子本身的垂直向下的重力W；
47、流体对浮子所产生的垂直向上的浮力B。当浮子处于平衡状态时，可列出平衡方程式转子流量计的测量原理转子流量计的测量原理2012dfWBFFv c A式中，cd为浮子的阻力系数；o为流体密度；v为环形流通面积的平均流速：Af为浮子的最大迎流面积。0020000000122(,2()1ffffffdfffdfffvdfWVVgVv c AVvc AVqA vAcA0f0 f0为浮子材料的重度；为浮子的体积。浮子在流体中所受的浮力为：B=V为流体的重度。V）该环形流通面积为A 则体积流量为：000222200220001/,2()()(2ta nta n)2()(2ta nta n)2()(2ta n)
48、dfffffvfffvfcVgAAARrh rhVgqh rhAg VqrhA ff0v00f0设称 为 流 量 系 数，则2 V(-)q=A v=AA只要保持流量系数a为常数，则流量与浮子高度h之间就存在一一对应的近似线性关系我们可以将这种对应关系直接刻度在流量计的锥管上显然，对于不同的流体，由于密度发生变化，所以qv与h之间的对应关系也将发生变化，原来的流量刻度将不再适用所以原则上，转子流量计应该用实际介质进行标定 靶式流量计由靶式流量变送器和显示仪表两部分组成，其测量元件是一个在测量管中心并垂直于流向的被称为“靶”的圆板。通过测量流体作用在靶上的力而实现流量测量 靶式流量计是60年代随着
49、工业生产迫切需要解决高粘度、低雷诺数流体，的流量测量而发展起来的一种新型流量测量仪表可用于低雷诺数、含固体颗粒的浆液及腐蚀介质流量测量。它具有结构简单，安装维修方便，成本低。靶靶 式式 流流 量量 计计靶式流量计的结构如图所示，在被测管道中心迎着流速方向安装一个靶，当介质流过时，靶受到流体的作用力。这个力由两部分组成，一部分是流体和靶表面的摩擦力，另一部分是由于流束在靶后分离，产生压差阻力，后者是主要的。当流体的雷诺数达到一定数值时，阻力系数不随雷诺数变化，而保持常数，这时阻力为212vFA式中，F为靶受到流体的阻力；为阻力系数；A1为靶迎流面积，d为靶直径；v为靶和管壁间环面积中的平均流速；
50、为介质密度。2114Ad2122()21vvFADdFqd式中：为流量系数，D为管道内径。流量与靶输出力F的平方根成正比测量靶所受的力F，就可以测定被测介质的流量 速度式流量计是从直接测量管道内流体流速v作为流量测量依据的。若测得的是管道截面上的平均流速v，则流体的体积流量qvAv；(A为测量管道横截面积)。若测得的是管道横截面上的某一点流速v，则流体的体积流量qvK.A.v(K为截面上的平均流速与被测点流速的比值，它与管道内流速分布有关)测测速式流量计速式流量计一、电磁流量计电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。可以测量各种腐蚀性介质：酸、
