Process Control & Instrumentation Technology
主要内容
压力的基本概念
常用压力传感器、压力表的安装
流量的基本概念
差压流量计、旋涡式流量计、电磁流量计及安装要求
物位测量
成份自动分析仪表
Process Control & Instrumentation Technology
压力的基本概念及单位
压力指均匀、垂直地作用在单位面积上的力。
压力的表示方式有三种，即：绝对压力、表压力、负压或真空度。
绝对压力是物体所承受的实际压力，其零点为绝对真空。
表压力指高于大气压力时的绝对压力与大气压力之差。
真空度（负压）是大气压力与低于大气压力时的绝对压力之差。
压力的单位是帕斯卡（ Pascal），简称帕（ Pa）。
Process Control & Instrumentation Technology
常用压力传感器
压阻式压力传感器
基于单晶硅的压阻效应而工作
精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、
尺寸小、重量轻、结构简单
法兰式差压变送器
按其结构型式又分为两种：
单法兰
双法兰式
Process Control & Instrumentation Technology
压力表的安装
测点要选在前后有足够长的直管段上；取压管的端面与生产设备连接处的内壁保持平齐，不应有凸出物或毛刺。
安装地点应力求避免振动和高温的影响。
测点与压力计之间应加装切断阀门，以备检修压力计时使用。切断阀门应装在靠近测点的地方。
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压力表的安装
在测量蒸汽压力时，应加装凝汽管，以防止高温蒸汽与测压元件直接接触；
对于有腐蚀性的介质，应加装充有中性介质的隔离罐，针对被测介质的不同性质（高温、低温、腐蚀、脏污、结晶、粘稠等），采取相应的防高温、防腐蚀、防冻、防堵等措施。
引压导管不宜过长，以便减小压力指示的时延。
引压导管的长度一般不大于 50m。
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流量的基本概念及单位
单位时间内流过管道横截面的流体数量，称为瞬时流量。
当流体的数量以体积表示时，称“体积流量，
记作 qv。
当流体的数量以质量表示量，称“质量流量”，
记作 qm。
在某一段时间内流过管道横截面的流体总和称为总（流）量或累积流量，记为 qΣ。
通常指用来测量瞬时流量的仪表叫流量计，而用来计总量的仪表称为计量表。
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伯努利方程
流速为 υ，密度为 ρ，静压力为 p，则当流体充满水平管道流动时，其能量方程为
第一项为静压能，第二项为动压能（动能）。
在同一管道的任一横截面上，流体动能及其静压能的总和不变。
在一定条件下，这两种形式的能量可以在总能量不变的前提下相互转换。
常数 2
2vp
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差压流量计
节流现象：流体在有节流装置的管道中流动时，
在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象。
最常用的节流件：孔板、喷嘴及文丘利管。
差压式流量计：应用节流变压降原理测量流量的仪表。整套仪表由节流装置、导压管及差压检测仪表组成。
差压式流量计的流量基本方程式是根据流体力学中伯努力方程和流动连续性方程推导出来的。
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流量与差压之间的关系
流量与流体流过节流件前后所产生压差的平方根成正比例关系
pKq v
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差压流量计安装要求
节流件的安装
要求被测介质在节流前后保持稳定的流动状态
务必使节流装置前后保持足够的直管段
在节流装置附近不允许安装测温元件或开取样口
节流件的开孔与管道的轴线应同心，节流件的端面与管道的轴线垂直
节流件所在管道内流体必须充满管道且为单向流动
在测量具有腐蚀性或含有结晶粒以及粘度大、易凝固等液体流量时,在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器。
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引压导管和差压计的安装
测量液体流量：引压导管不宜过细，一般采用内径为 10～ 15mm的无缝钢管；两根引压导管内应充满同样的液体且无气泡，应注意：
取压点应该位于节流件下半部分并与水平线成 α =450
的夹角。
引压导管最好垂直向下，如果安装条件不允许，也应下倾一定坡度，使气泡易于排出。
在引压管路内应有放气装置，如果差压计只能装在节流件的上方，则需加装储气罐，使少量的气泡也能被放出。
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引压导管和差压计的安装
测量气体流量,必须使管内气体中不能夹带液体。
取压点应在节流件的上半部。
引压导管最好垂直向上，至少也应上倾一定的坡度。
如果差压计必须装在节流件也下，则必须加装储液罐和排放阀门。
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测量腐蚀性液体的流量
必须采取隔离措施
用某一种与管道内的介质不相溶、也不起化学反应的中性液体作为隔离液。
对具有腐蚀性、高粘度、易冻结、易析出固体物质的被测介质，常采用隔离器和隔离液，使被测介质不与仪表或变送器接触，以免破坏它们的正常工作性能。
工业上常用的隔离液有：水、苯、乙醇、乙二醇、甲基硅油、、四氯化碳、煤油等。
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测量腐蚀性液体的流量
对隔离液的技术要求有以下几点：
与被测介质不发生物理（如扩散）和化学作用，也不腐蚀仪表的感测元件；
隔离液应具有良好的流动性；
隔离液的密度应不同于被测介质的密度；
隔离液在意外的情况下混入被测介质时，应不影响被测介质的使用。
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旋涡式流量计
又称涡街流量计、卡曼涡街流量计。
利用流体自然振荡的原理制成的一种漩涡分离型流量计 。
测量原理：
当流体以足够大的流速流过垂直于流体流向的物体时，若该物体的几何尺寸适当，则在物体的后面，
沿两条平等直线上产生整体排列、转向相反的涡列。
涡列的个数，即涡街频率，和流体的速度成正比。
通过测旋涡频率，就可知道流体的流速，从而测出流体的流量。
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电磁流量计 原理
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的，是一种用来测量管道中导电性液体体积流量的仪表。
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电磁流量计 原理
电磁流量计的感应电势与流量成线性关系
vDQ 4
2?
KQQDBke4
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电磁流量计的特点
电磁流量变送器的测量管道内无运动部件，
具有如下特点：
使用可靠；
维护方便；
寿命长；
压力损失小；
没有测量滞后现象。
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电磁流量计的安装要求
必须保证被测液体完全充满测量导管，因此在水平安装变送器时，应低于管道；垂直安装时，
液体流动方向应从下往上。
一般要求在变送器之前有长度为 5～ 10倍管道直径的直管段，并要求安装地点远离强磁场和振动源。
变送器引出的信号线和电源线分开敷设并避免两者平行，更不能把两条线穿在同一根铁管中。
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物位测量
机械式 ；
超声波式，不与介质接触，适用于固体和液体。
电容式物位计，不适用于在电极上可能粘附的粘稠介质及介电常数变化大的介质。
压力式 。
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成份自动分析仪表
工厂中常用的成份自动分析仪表：气体分析器、湿度计、酸度计等。
氧化锆式氧量分析仪,分析烟气中的含氧量。
红外线气体分析仪,吸收红外线的辐射能，
气体温度升高，利用这种转换关系，确定某气体吸收了多少红外线辐射能，从而确定混合物中某气体的含量。
工业酸度计,原理是测定位于被测溶液中的两电极间的电位差 。
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在线成份分析仪使用注意事项
取样及预处理
在取样时要保证取出的样品有代表性，为减小测量时滞，取样管线应尽量短。
测量滞后问题
力求选用响应速度快的分析仪表和滞后小的取样及预处理系统。
分析仪的标定
必须定期标定仪表 。
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压力的基本概念
常用压力传感器、压力表的安装
流量的基本概念
差压流量计、旋涡式流量计、电磁流量计及安装要求
物位测量
成份自动分析仪表
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压力的基本概念及单位
压力指均匀、垂直地作用在单位面积上的力。
压力的表示方式有三种，即：绝对压力、表压力、负压或真空度。
绝对压力是物体所承受的实际压力，其零点为绝对真空。
表压力指高于大气压力时的绝对压力与大气压力之差。
真空度（负压）是大气压力与低于大气压力时的绝对压力之差。
压力的单位是帕斯卡（ Pascal），简称帕（ Pa）。
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常用压力传感器
压阻式压力传感器
基于单晶硅的压阻效应而工作
精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、
尺寸小、重量轻、结构简单
法兰式差压变送器
按其结构型式又分为两种：
单法兰
双法兰式
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压力表的安装
测点要选在前后有足够长的直管段上；取压管的端面与生产设备连接处的内壁保持平齐，不应有凸出物或毛刺。
安装地点应力求避免振动和高温的影响。
测点与压力计之间应加装切断阀门，以备检修压力计时使用。切断阀门应装在靠近测点的地方。
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压力表的安装
在测量蒸汽压力时，应加装凝汽管，以防止高温蒸汽与测压元件直接接触；
对于有腐蚀性的介质，应加装充有中性介质的隔离罐，针对被测介质的不同性质（高温、低温、腐蚀、脏污、结晶、粘稠等），采取相应的防高温、防腐蚀、防冻、防堵等措施。
引压导管不宜过长，以便减小压力指示的时延。
引压导管的长度一般不大于 50m。
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流量的基本概念及单位
单位时间内流过管道横截面的流体数量，称为瞬时流量。
当流体的数量以体积表示时，称“体积流量，
记作 qv。
当流体的数量以质量表示量，称“质量流量”，
记作 qm。
在某一段时间内流过管道横截面的流体总和称为总（流）量或累积流量，记为 qΣ。
通常指用来测量瞬时流量的仪表叫流量计，而用来计总量的仪表称为计量表。
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伯努利方程
流速为 υ，密度为 ρ，静压力为 p，则当流体充满水平管道流动时，其能量方程为
第一项为静压能，第二项为动压能（动能）。
在同一管道的任一横截面上，流体动能及其静压能的总和不变。
在一定条件下，这两种形式的能量可以在总能量不变的前提下相互转换。
常数 2
2vp
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差压流量计
节流现象：流体在有节流装置的管道中流动时，
在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象。
最常用的节流件：孔板、喷嘴及文丘利管。
差压式流量计：应用节流变压降原理测量流量的仪表。整套仪表由节流装置、导压管及差压检测仪表组成。
差压式流量计的流量基本方程式是根据流体力学中伯努力方程和流动连续性方程推导出来的。
Process Control & Instrumentation Technology
流量与差压之间的关系
流量与流体流过节流件前后所产生压差的平方根成正比例关系
pKq v
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差压流量计安装要求
节流件的安装
要求被测介质在节流前后保持稳定的流动状态
务必使节流装置前后保持足够的直管段
在节流装置附近不允许安装测温元件或开取样口
节流件的开孔与管道的轴线应同心，节流件的端面与管道的轴线垂直
节流件所在管道内流体必须充满管道且为单向流动
在测量具有腐蚀性或含有结晶粒以及粘度大、易凝固等液体流量时,在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器。
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引压导管和差压计的安装
测量液体流量：引压导管不宜过细，一般采用内径为 10～ 15mm的无缝钢管；两根引压导管内应充满同样的液体且无气泡，应注意：
取压点应该位于节流件下半部分并与水平线成 α =450
的夹角。
引压导管最好垂直向下，如果安装条件不允许，也应下倾一定坡度，使气泡易于排出。
在引压管路内应有放气装置，如果差压计只能装在节流件的上方，则需加装储气罐，使少量的气泡也能被放出。
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引压导管和差压计的安装
测量气体流量,必须使管内气体中不能夹带液体。
取压点应在节流件的上半部。
引压导管最好垂直向上，至少也应上倾一定的坡度。
如果差压计必须装在节流件也下，则必须加装储液罐和排放阀门。
Process Control & Instrumentation Technology
测量腐蚀性液体的流量
必须采取隔离措施
用某一种与管道内的介质不相溶、也不起化学反应的中性液体作为隔离液。
对具有腐蚀性、高粘度、易冻结、易析出固体物质的被测介质，常采用隔离器和隔离液，使被测介质不与仪表或变送器接触，以免破坏它们的正常工作性能。
工业上常用的隔离液有：水、苯、乙醇、乙二醇、甲基硅油、、四氯化碳、煤油等。
Process Control & Instrumentation Technology
测量腐蚀性液体的流量
对隔离液的技术要求有以下几点：
与被测介质不发生物理（如扩散）和化学作用，也不腐蚀仪表的感测元件；
隔离液应具有良好的流动性；
隔离液的密度应不同于被测介质的密度；
隔离液在意外的情况下混入被测介质时，应不影响被测介质的使用。
Process Control & Instrumentation Technology
旋涡式流量计
又称涡街流量计、卡曼涡街流量计。
利用流体自然振荡的原理制成的一种漩涡分离型流量计 。
测量原理：
当流体以足够大的流速流过垂直于流体流向的物体时，若该物体的几何尺寸适当，则在物体的后面，
沿两条平等直线上产生整体排列、转向相反的涡列。
涡列的个数，即涡街频率，和流体的速度成正比。
通过测旋涡频率，就可知道流体的流速，从而测出流体的流量。
Process Control & Instrumentation Technology
电磁流量计 原理
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的，是一种用来测量管道中导电性液体体积流量的仪表。
Process Control & Instrumentation Technology
电磁流量计 原理
电磁流量计的感应电势与流量成线性关系
vDQ 4
2?
KQQDBke4
kBDve?
Process Control & Instrumentation Technology
电磁流量计的特点
电磁流量变送器的测量管道内无运动部件，
具有如下特点：
使用可靠；
维护方便；
寿命长；
压力损失小；
没有测量滞后现象。
Process Control & Instrumentation Technology
电磁流量计的安装要求
必须保证被测液体完全充满测量导管，因此在水平安装变送器时，应低于管道；垂直安装时，
液体流动方向应从下往上。
一般要求在变送器之前有长度为 5～ 10倍管道直径的直管段，并要求安装地点远离强磁场和振动源。
变送器引出的信号线和电源线分开敷设并避免两者平行，更不能把两条线穿在同一根铁管中。
Process Control & Instrumentation Technology
物位测量
机械式 ；
超声波式，不与介质接触，适用于固体和液体。
电容式物位计，不适用于在电极上可能粘附的粘稠介质及介电常数变化大的介质。
压力式 。
Process Control & Instrumentation Technology
成份自动分析仪表
工厂中常用的成份自动分析仪表：气体分析器、湿度计、酸度计等。
氧化锆式氧量分析仪,分析烟气中的含氧量。
红外线气体分析仪,吸收红外线的辐射能，
气体温度升高，利用这种转换关系，确定某气体吸收了多少红外线辐射能，从而确定混合物中某气体的含量。
工业酸度计,原理是测定位于被测溶液中的两电极间的电位差 。
Process Control & Instrumentation Technology
在线成份分析仪使用注意事项
取样及预处理
在取样时要保证取出的样品有代表性，为减小测量时滞，取样管线应尽量短。
测量滞后问题
力求选用响应速度快的分析仪表和滞后小的取样及预处理系统。
分析仪的标定
必须定期标定仪表 。
