热工测量及仪表基础知识ppt课件

目录 仪表的分类温度流量阀门调节阀变送器 1仪表的分类检测仪表 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 是在室外就地安装的 二次仪表 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 2温度按使用的测量范围分 常把测量600 以上的测温仪表叫高温计 测量600 以下的测温仪表叫温度计 按用途分 标准仪表和实用仪表按工作原理分 分为膨胀式温度计 压力式温度计 热电偶温度计 热电阻温度计和辐射高温计五类 2温度按测量方式分 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 通过辐射或对流实现热交换来达到测温的目的 2 1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 双金属温度计双金属温度计中的感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起而制成的 双金属片受热后 由于两金属片的膨胀长度不同而产生弯曲 温度越高产生的线膨胀长度差就越大 因而引起弯曲的角度就越大 双金属温度计就是基于这一原理而制成的 它是用双金属片制成螺旋形感温元件 外加金属保护套管 当温度变化时 螺旋的自由端便围绕着中心轴旋转 同时带动指针在刻度盘上指示出相应的温度数值 2 1双金属温度计双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表 可以直接测量各种生产过程中的 80 500 范围内液体 蒸汽和气体介质温度 特点 现场显示温度 直观方便 安全可靠 使用寿命长 多种结构形式 可满足不同要求 2 1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 2 1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 2 2热电阻热电阻是中低温区 200 500 最常用的一种温度检测器 它的主要特点是测量精度高 性能稳定 其中铂热电阻的测量精度是最高的 它广泛应用于工业测温 而且被制成标准的基准仪 热电阻测温原理及材料 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的 热电阻大都由金属材料制成 目前应用最多的是铂和铜 此外 现在已开始采用铑 镍 锰等材料制造热电阻 热电阻测温系统的组成 热电阻测温系统一般由热电阻 连接导线和数码温度控制显示表等组成 必须注意两点 热电阻和数码温度控制显示表的分度号必须一致 为了消除连接导线电阻变化的影响 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 2 2 1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热电阻温度表测量的 热电阻温度表由热电阻温度传感器和显示仪表组成 2 2 2热电阻的测温原理 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 就可以根据热电阻元件的电阻值确定被测对象的温度 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 工业热电阻有普通型和铠装型两种 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 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 1 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 3 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 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 并且已经制成标准化热电阻 2 2 4热电阻的选用原则 选用热电阻测温时 需要考虑以下几点 1 测温范围 了解经常测定的温度值和温度变化范围 以正确选用热电阻的测量范围 2 温度准确度 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 应选择既满足测量要求 准确度又适宜的热电阻 3 测温环境 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 形状及尺寸十分有用 在500 以下一般采用金属保护管 4 成本 在满足测量准确和使用寿命的情况下 成本越低越好 2 3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 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 热电偶温度计由三部分组成 热电偶 感温元件 测量仪表 动圈仪表或电位差计 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的导体A和B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 称为冷端或自由端 参比端 2 3 1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 则当热端温度和冷端温度不相等时 回路中有电流流过 这说明在回路中产生了电动势 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 动 势 上述现象称为热电效应 或称塞贝克效应 热电偶就是利用热电效应来测量温度的 更具体来说 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 1 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如何 都不会产生热电势 这条定律说明 1 热电偶必须由两种材料不同的均质热电极组成 2 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 如果回路中产生了热电势 那么该导体一定是不均匀的 由此可检查热电极材料的均匀性 4 两种均质导体组成的热电偶 其电势只决定于两个接点的温度 与中间温度的分布无关 对热电极材料的基本要求 1 物理性质稳定 在测温范围内 热电特性不随时间变化 2 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或近似线性关系 4 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相同 6 材料来源丰富 价格便宜 2 3 2热电偶的基本定律 2 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 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有影响 2 3 2热电偶的基本定律 详见P20 P22 3 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t t0的热电势 等于该热电偶在接点温度分别为t tn和tn t0时的热电势的代数和 tn为中间温度 由此定律可以得到如下结论 1 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0 100 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属导线称为补偿导线 2 3 3热电偶的种类 1 标准化热电偶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仪表可供选用 标准化热电偶使用特性 详见P23表2 3 2 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P24表2 4 2 3 4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 1 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 3 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 按热电偶的用途不同 常制成以下几种形式 1 普通型热电偶 详见P24图2 7 2 铠装热电偶 详见P25图2 8 3 热套式热电偶 详见P25图2 9 4 薄膜式热电偶 详见图2 10 5 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 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 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P26 P28 了解 1 恒温法2 公式修正法3 显示仪表的机械零点调整法4 补偿导线法5 补偿装置法6 辅助热电偶法 2 3 6热电偶的材料 了解 材料分四类廉金属 铁 康铜 镍铬 考铜 镍铬 镍硅 贵金属 铂铑 铂 铂铑30 铂铑6 难溶金属 钨铼系等非金属 二碳化钨 2 3 7热电偶的产品 了解 产品有8种名称分度号测量范围 镍铬 考铜E 200 900铁 康铜J 200 750铜 康铜T 200 350镍铬硅 镍铬N 200 1300镍铬 镍硅K 200 1300铂铑10 铂S0 1300铂铑13 铂1R0 1300铂铑30 铂6B0 1800 2 3 8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 延伸到温度恒定的地方与显示仪表相连的一种导线 热电偶类型补偿导线类型合金材料 镍铬 考铜镍铬 考铜镍铬考铜铁 康铜铁 康铜铁康铜铜 康铜铜 康铜铜康铜镍铬 镍硅铜 康铜铜康铜 2 3 9热电偶厂商介绍 了解 国内 上海自动化仪表厂 西安仪表厂 重庆川仪 常州热工等国外 德国WIKA 美国Raytek等 3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 要连续监视水 汽和煤 油等的流量或总量 监视的目的包括 1 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 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 经济运行有着重要意义 3 1流量的概念 单位时间内通过管道横截面的流体数量 称为瞬时流量q 简称流量 按物质量得单位不同 流量有 质量流量qm 和 体积流量qv 之分 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 3 1流量的概念 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量 例如 在24小时内汽轮机消耗的主蒸汽量 热力网24小时内对外供应的热汽 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 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 所以流体总量又称为积分流量或累计流量 流体总量除以得到总量的时间间隔就称为该段时间内的平均流量 测量瞬时流量的仪表称作流量表 流量计 测量总流量的仪表称为计量表 它通常由流量计再加积分装置组合而成 流量仪表按原理分 力学 差压式 浮子式 涡街式等 声学 超声波电学 电磁流量计等选型步骤 1 依据流体种类及仪表性能 流体特性 安装条件 环境条件 经济因素五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 3 按五个方面因素再次仔细评比 最后淘汰至一种仪表类型 3 1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节流原理 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 它由节流装置 导压管路和差压计或差压变送器及其显示仪表三部分组成 差压式流量计的特点是 方法简单 仪表无可动部件 工作可靠 寿命长 量程比大约为3 1 管道内径在50 1000mm范围内均能应用 几乎可测各种工况下的单相流体流量 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 3 1 1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 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 这种现象称为节流 阻挡件称为节流件 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 因此可以通过测量差压来测量流量 差压与流量之间的定量关系 流量与差压的平方根成正比关系 额定压力工况下 流体流经节流件时的流动情况示意 详见P88图4 1 3 1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 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 差压式流量计由一次装置 检测件 和二次装置 差压转换和流量显示仪表 组成 通常以检测件形式对差压式流量计分类 如孔板流量计 文丘里流量计 均速管流量计等 分类 1 按产生差压的作用原理分 节流式 水力阻力式 离心式 动压头式 动压增益式等 2 按结构形式分 标准孔板 标准喷嘴 经典文丘里管 文丘里喷嘴 1 4园孔板 锥形孔板等 3 按用途分 标准节流装置 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 如图 p90图4 2 为差压式流量计的组成示意图 节流装置产生的差压信号 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 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 节流件的形式有很多 有标准孔板 标准喷管 文丘里管 1 4圆喷管等 经长期研究和使用 资料比较齐全的是目前使用最广泛的标准孔板和标准喷管节流件 这两种形式节流件的外形 尺寸已标准化 3 1 3标准孔板 标准孔板是不锈钢或其他金属材料制造 具有圆形开孔 开孔入口边缘尖锐的薄板 孔板开孔直径d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差不超过0 05 P91图4 4为标准孔板的结构 图中所注的尺寸在 标准 中均有具体规定 标准孔板的结构最简单 体积小 加工方便 成本低 因而在工业上应用最多 它的不足之处 1 测量准确度较低 2 压力损失较大 3 只能用于测清洁的流体 3 1 4孔板流量计具有测量精度高 安装方便 使用范围广 造价低等特点 广泛应用于各种介质的流量测量 可测量管径范围15 3000 mm 适用介质各种液体 气体 饱和蒸汽 过热蒸汽 3 1 4孔板流量计孔板流量计测量原理 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 通过导压管将差压信号传递给差压变送器 转换成4 20mA DC标准信号 经流量显示仪 便显示出管道内的瞬时和累积流量 3 1 5标准喷管 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圆柱形喉部组成的 如图 P914 5所示 孔径尺寸d是喷管的关键尺寸 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 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 5长颈喷嘴主要应用于电力行业高压或高温高压的场合 装机容量在50MW以上的主蒸汽 主给水或减温水等均采用此典型设计型式 它具有压力损小 寿命长等特点 3 1 6文丘里管 文丘里管具有圆锥形的入口收缩段和喇叭形的出口扩散段 如图 P90图4 3 c 所示 它能使压力损失显著地减少 并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 如低压损 高准确度的测量场合 它的流道连续变化 所以可以用于脏污流体的流量测量 并在大管径流量测量方面应用较多 3 1 6文丘里喷嘴文丘里喷嘴的压力损失比较小 它的长度比文丘里管短 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流量测量 3 1 7其他流量计 了解 阿牛巴流量计阿牛巴流量计 又称笛形均速管流量计 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元件 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 可以准确地测量矩形管道中的多种液体 气体和蒸汽 过热蒸汽和饱和蒸汽 被测管道的尺寸范围从20mm 3000mm 它适用于 1 气体输送和液体输送2 过程控制 输入输出 比率 平衡 冷却水或空气 蒸汽加热 3 1 7其他流量计 了解 锥形流量计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 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独一无二的设计结构 因而性能更优 3 1 7其他流量计 了解 锥形流量计是在管道中心处悬挂一锥形节流件 锥形件阻碍介质的流动 重塑流速曲线 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间有一差压 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压 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 因此测量精度高 对仪表上 下游的直管段要求低 可测量各种工况 温度和压力 条件下的气相 混合气相 液相 多相液体 气液两相 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 流体的条件可从深低温到超临界状态 工作温度最高850 最大压力42mpa 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500万 最底雷诺数8000甚至更低 产生满刻度差压信号从最低小于0 1千帕到最高几十千帕 3 1 7其他流量计 了解 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 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 3 1 8选用注意事项1 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糙度等限制值 2 孔板制造简单 价格便宜 是首选类型 3 在同样差压下 经典文丘里管比孔板和喷嘴的压力损失要低4 6倍4 经典文丘里管要求的上游侧最短直管段长度比孔板 喷嘴和文丘里喷嘴少得多 5 对腐蚀性流体或高速流体 如电厂的高压蒸汽 孔板入口边缘很快变钝 流出系数发生偏移 采用有廓形节流件 如喷嘴 文丘里管 比较适宜 3 1 8选用注意事项2 正确选择节流装置类型1 被测流体的类型 被测流体是液体 气体还是蒸汽 是洁净还是脏污的 是否有腐蚀性 2 被测流体的压力 温度界限 物性参数 密度 粘度等 的情况 流动是稳定的还是脉动的 3 检测件的安装条件 管道内径 有足够长的直管段 4 仪表性能方面的要求 用于计量还是自动控制 准确度 重复性 范围度的要求等 5 仪表安装和运行费用考虑 3 1 8选用注意事项3 正确选择检测件类型节流式差压流量计检测件类型很多 选用时首先考虑采用标准节流装置 当它不能满足时再选用其它类型 如脏污流体用圆缺孔板或偏心孔板 要求低压损 采用文丘里和均速管 低雷诺数用1 4圆孔板或锥形入口孔板 4 注意防止测量误差以标准节流装置为检测件的差压式流量计是一类从设计 制造到安装使用整个过程要求严格的仪表 任何一个环节不符合标准文件的要求 都会带来较大的测量的测量误差 3 2 电磁流量计电磁流量计所依据的基本理论是法拉第电磁感应定律 当导体切割磁力线运动时 导体内将产生感应电动势 根据该原理 可测量管内流动的导电流体的体积 导电流体流动的方向与电磁场的方向垂直 在导管垂直方向施加一个交变的磁场 并在有绝缘衬里的导管内壁两侧安装一对电极 两电极的连线既与导管轴线垂直 又与磁场方向垂直 当导电液体流经导管时 因切割磁力线 两个电极上就产生感应电动势 详见P98图4 12电磁流量计原理示意 智能电磁流量计 3 2 1电磁流量计的基本结构 电磁流量计主要由电磁流量变送器 电磁流量转换器两部分组成 电磁流量变送器将被测介质的流量转换为感应电动势 经电磁流量转换器放大为电流信号输出 然后由二次仪表进行流量显示 记录 积算和调节 电磁流量变送器结构图详见P98图4 13 3 2 2电磁流量计特点1 测量不受液体密度 粘度 温度 压力导电率变化的影响 2 测量管内无活动及阻流部件 无压损 不堵塞 可测量含有纤维 固体颗粒和悬浮物的液体 3 仪表反映灵敏 测量范围宽 流速0 3 10m s的导电液体都可测量 量程范围可以任意选定4 仪表采用了低频三态方波励磁技术 先进的小信号处理技术和软件技术 故抗干扰性强 精度高 稳定可靠5 仪表不受液体流动方向的影响 正反向安装均可测量 并安装方便 对直管段要求不高 6 电磁流量计的电极及内衬材料耐腐性和耐磨性极好 寿命长 可按用户特殊工况要求生产电磁流量计 7 仪表的耐冲击 耐振性良好 8 仪表不能测量气体及不导电液体 3 3威力巴体流量计 了解 威力巴体流量计适用于蒸汽的高精度流量测量 它采用了完全符合空气动力学原理的工程结构设计 是一种在精度 功效及可靠方面达到了无比卓越程度的传感元件 适用于气体 液体和蒸汽的高精度流量测量 威力巴是一种差压式 速率平均式流量传感器 通过传感器在流体中所产生的差压进行流量测量 威力巴的突出优点是 输出一个非常稳定 无脉动的差压信号 智能电磁流量计 3 3威力巴流量计 了解 威力巴工作原理简介当流体流过探头时 在其前部产生一个高压分布区 高压分布区的压力略高于管道的静压 根据伯努利方程原理 流体流过探头时速度加快 在探头后部产生一个低压分布区 低压分布区的压力略低于管道的静压 流体从探头流过后在探头后部产生部分真空 并在探头的两侧出现旋涡 均速流量探头的截面形状 表面粗糙状况和低压取压孔的位置是决定探头性能的关键因素 低压信号的稳定和准确对均速探头的精度和性能起决定性作用 威力巴均速流量探头能精确地检测到由流体的平均速度所产生的平均差压 威力巴均速流量探头在高 低压区有按一定准则排布的多对取压孔 使准确测平均流速成为可能 3 3威力巴体流量计 了解 探头的设计特点子弹头截面形状的探头能产生精确的压力分布 固定的流体分离点 位于探头侧后两边 流体分离点之前的低压取压孔 可以生成稳定的差压信号 并且有效防堵 内部一体化结构能避免信号渗漏 提高探头结构强度 保持长期高精度 威力巴探头防堵塞设计威力巴流量探头以其卓越的防堵设计 彻底摆脱了阿牛巴等插入式流量探头易堵塞的弊端 使均速管流量探头的防堵水平达到了空前的高度 探头高压取压孔不会被堵探头的前部形成高压区 压力略高于管道静压 阻止了颗粒进入 请注意 在探头的高压取压孔处流体的速度是零 没有物体会进入取压孔 开机时 流体在管道静压作用下 进入弯管 很快形成了压力平衡的状态 当压力平衡状态形成以后 流体在弯管进口处遇到高压 绕道而行 不再进入弯管中 3 4转子流量计 了解 转子流量计的检测件是一根由下向上扩大的垂直椎管和一只随着流体流量变化沿着椎管上下移动的浮子 流体自下而上流过浮子时 在浮子上作用有差压 流体动压及摩擦力等 它与浮子向下的重量相平衡 流量增大 向上的力加大 浮子上升 浮子与椎管环隙面积增大 流速降低 因而向上的力减少 直至与浮子重量再次平衡为止 3 4转子流量计 了解 玻璃转子流量计的选用可从以下几个方面考虑 1 测量的对象 即测量介质种类 压力大小 化学性质 如液体介质 气体介质 对具腐蚀性的介质则应选择耐腐流量计 2 流量计本身性能 上述条件确定后一般讲 若价格没有大的变化 可优先选用针阀置于流量计上部的 有较大流通孔的 是直接流量刻度的 结构简单的 外部尺寸较小的等等 如是小流量范围 则可选用球浮子式 因它测量时稳定 不易积尘 精度较高 互换性好 3 根据价格选用 一般讲 精度高的价格高 要根据测量目的选用仪表精度等级 如只须控制测量介质通过量 经试运行调整 以后需始终稳定这个通过量 那么精度就是次要的 3 4转子流量计选用注意事项 了解 1 转子流量计为低 中等精确度流量计 通用型精确度约为 1 5 4 远传型比就地指示型精确度要低些 它主要是解决小 微流量测量 范围度宽 压损低 价格便宜 玻璃管 2 该流量计受被测介质物性 密度 粘度 参数影响较大 选用时首先根据被测介质实际使用状态的密度 粘度 把流量计示值换算到刻度流量 再选择仪表的流量范围 3 仪表类型较低 其价格差异亦大 要根据实际使用需要进行选型 玻璃管流量计价格低廉 主要用于现场指示 若温度高于70 应选防罩型以保证安全 3 5涡街流量计 了解 涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量 如气体 液体 蒸气等多种介质 其特点是压力损失小 量程范围大 精度高 在测量工况体积流量时几乎不受流体密度 压力 温度 粘度等参数的影响 无可动机械零件 因此可靠性高 维护量小 仪表参数能长期稳定 本仪表采用压电应力式传感器 可靠性高 可在 20 250 的工作温度范围内工作 有模拟标准信号 也有数字脉冲信号输出 容易与计算机等数字系统配套使用 是一种比较先进 理想的流量仪表 3 5涡街流量计 了解 选用注意事项1 涡街流量计适用的流体种类较多 液体 气体 蒸汽 部分混相流体皆可应用 高粘度可能影响涡街的形成 口径一般为25 300mm 2 涡街流量计在混相流中仪表系数会发生变化 一般可用场合为含分散均匀的固体颗粒 3 涡街流量计是对于流场畸变 旋转流等敏感的流量计 应有足够长度的直管段才能保证测量精度 4 在各种新型流量计中涡街流量计是比较经济实惠的 3 6超声波流量计 声波是一种机械波 是机械振动在介质中的传播过程 当振动频率在十余赫兹到万余赫兹时可以引起听觉 也称为可闻声波 更低频率的机械波称为次声波 20kHz以上频率的机械波称为超声波 这是人耳听不见的 超声波的波长较短 近似作直线传播 在固体和液体介质内衰减比电磁波小 能量容易集中 可形成较大强度 产生剧烈振动 并能引起很多特殊作用 3 6超声波流量计超声波流量计的测量原理超声波在流动的流体中传播时 其传播速度与在静止介质中的传播速度不同 其变化量与介质流速有关 测得这一变化量就能求得介质的流速 进而求出流量 近年来超声波流量测量技术已获得了迅速的发展 它已经成为流量测量技术中的一个重要分支 在火电厂中采用气动方式输送煤粉燃料 需要测得煤粉的质量流量 采用一般方法难以获得满意的结果 而超声波法可以单独测量粉状物质的点速度 也可以测量煤粉气流的流速 然后根据粉状材料颗粒大小计算颗粒物质的流速 或者配合以气粉体密度测量 获得气粉体质量流量 3 6超声波流量计非接触式仪表 适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量 众所周知 目前的工业流量测量普遍存在着大管径 大流量测量困难的问题 这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难 造价提高 能损加大 安装不易这些缺点 超声波流量计均可避免 因为各类超声波流量计均可管外安装 非接触测流 仪表造价基本上与被测管道口径大小无关 而其它类型的流量计随着口径增加 造价大幅度增加 故口径越大超声波流量计比相同功能其它类型流量计的功能价格比越优越 被认为是较好的大管径流量测量仪表 多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量 故可用于下水道及排污水等脏污流的测量 在发电厂中 用便携式超声波流量计测量水轮机进水量 汽轮机循环水量等大管径流量 比过去的皮脱管流速计方便得多 超声被流量汁也可用于气体测量 管径的适用范围从2cm到5m 从几米宽的明渠 暗渠到500m宽的河流都可适用 3 6超声波流量计另外 超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度 压力 粘度 密度等参数的影响 又可制成非接触及便携式测量仪表 故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性 非导电性 放射性及易燃易爆介质的流量测量问题 超声波流量计目前所存在的缺点主要是可测流体的温度范围受超声波换能器及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制 以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全 目前我国只能用于测量200 以下的流体 3 6 1超声波流量计的特点总结 1 由于超声波流量计采用非接触测量的方法 因此可以在特殊条件下 如高温高压 防爆 强腐蚀等 进行测量 2 安装方便 只要将管外壁打磨光 抹上硅油 使其接触良好即可 3 超声波流量计受介质物理性质的限制比较少 适应性较强 4 输出信号为线性的 3 6 2超声波流量计的缺点总结 1 当液体中有气泡或有噪声时 会影响声波传播 2 超声波流量计实际测定的是流体速度 它将受速度分布不均匀的影响 虽可以校正 但不十分准确 故要求超声波流量计前后分别有10D和5D的直管道长度 D为管径 3 超声波流量计结构较复杂 成本较高 4 1概述阀门是管路流体输送系统中控制部件 它是用来改变通路断面和介质流动方向 具有导流 截止 调节 节流 止回 分流或溢流卸压等功能 阀门的公称通径从极微小的仪表阀大至通径达10m的工业管路用阀 阀门可用于控制水 蒸汽 油品 气体 泥浆 各种腐蚀性介质 液态金属和放射性流体等各种类型流体的流动阀门的工作压力可从1 3 10MPa到1000MPa的超高压工作温度从 269 的超低温到1430 的高温阀门的控制可采用多种传动方式 如手动 电动 液动 气动 蜗轮 电磁动 电磁 液动 电 液动 气 液动 正齿轮 伞齿轮驱动等 阀门也可以在压力 温度或其它形式传感信号的作用下 按预定的要求动作 或者不依赖传感信号而进行简单的开启或关闭 阀门依据驱动或自动机构使启闭件作升降 滑移 旋摆或回转运动 从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能 基本概念 公称直径 是指阀门与管道连接处通道名义直径 DN表示 公称压力 是指阀门的机械强度有关的设计压力 用PN表示 4 2阀门的用途阀门是一种管路附件 它是用来改变通路断面和介质流动方向 控制输送介质运动的一种装置 具有导流 截止 调节 节流 止回 分流或溢流卸压等功能 截断阀类 接通或截断管路中各段中的介质 如闸阀 截止阀 球阀 旋塞阀 隔膜阀 蝶阀等 调节阀类 调节管路中介质的流量和压力 如节流阀 调节阀 减压阀 安全阀等 分流阀类 改变管路中介质的流动方向 用于分配 分离或混合介质 如分配阀 三通旋塞阀 三通或四通球阀 疏水阀等 4 3阀门的分类自动阀门 依据介质 液体 气体 蒸汽等 本身的能力而自行动作的阀门 如安全阀 止回阀 减压阀 疏水阀 水力控制阀 紧急切断阀 排气阀等 调节阀类 调节管路中介质的流量和压力 如节流阀 调节阀 减压阀 安全阀等 驱动阀门 借助手动 电动 液动和气动来操纵的阀门 如闸阀 截止阀 节流阀 蝶阀 球阀 平衡阀 柱塞阀 旋塞阀等 4 3阀门的分类按结构特征分根据闭启件相对于阀座的移动方向可分为 截门形 闭启件沿着阀座的中心线移动 闸门形 闭启件沿着垂直于阀座中心线的方向移动 旋塞和球形 启闭件是柱塞或球体 围绕本身的轴线旋转 旋启形 启闭件围绕阀座外的轴线旋转 蝶形 启闭件的圆盘 围绕阀内的轴线旋转 中线式 或阀座外的轴线旋转 偏心式 滑阀形 启闭件在垂直于通道的方向上向上滑动 1 3阀门的分类按操纵方法分 手动阀门 借助手轮 手柄 扳手 杠杆或链轮等 由人力来操纵的阀门 当需要传较大的力矩时 可装蜗轮 齿轮等减速装置电动阀门 借助于电动机 电磁或其他电气来操纵的阀门 液动或气动阀门 借助于液体 水 油等液体介质 或气体操纵的阀门 自动阀门 依据介质 液体 气体 蒸汽 本身的能力而自行动作的阀门 第1章阀门 4 3阀门的分类按主要参数 压力分类真空阀 工作压力低于标准大气压的阀门 绝对压力小于0 1MPa 即760mm汞柱高 的阀门 通常用毫米水柱 mmH2O 或毫米汞柱 mmHg 表示压力 低压阀门 公称压力PN 1 6MPa的阀门 中压阀门 公称压力PN2 5 6 4MPa的阀门 25 64kg 高压阀门 公称压力PN10 0 80 0MPa的阀门 100 800kg 超高压阀门 公称压力 100MPa的阀门 1000 1万kg 4 3阀门的分类按主要参数 介质工作温度分类常温阀 40 t 120 的阀门 中温阀 120 t 450 的阀门 高温阀 t 450 的阀门 低温阀 100 t 40 的阀门 超低温阀 t 100 的阀门 4 3阀门的分类按主要参数 阀体材料分类阀体材料 材质 非金属材料陶瓷玻璃钢塑料金属材料铜合金铝合金铅合金钛合金蒙乃尔合金铸铁炭钢低合金钢高合金钢阀体衬里材料 金属材料铜合金合金钢硬质合金非金属材料橡胶衬胶氟塑料尼龙橡胶 4 3阀门的分类按主要参数 阀体材料分类阀体材料 材质 非金属材料陶瓷玻璃钢塑料金属材料铜合金铝合金铅合金钛合金蒙乃尔合金铸铁炭钢低合金钢高合金钢阀体衬里材料 金属材料铜合金合金钢硬质合金非金属材料橡胶衬胶氟塑料尼龙橡胶 4 3阀门的分类按主要参数 公称通径分类小口径阀门 公称通径DN1200mm的阀门 4 3阀门的分类按主要参数 与管道连接的方式分类螺纹连接阀门 阀体上带有内螺纹或外螺纹 与管道采用螺纹连接 法兰连接阀门 阀体上带有法兰 与管道采用法兰连接 焊接连接阀门 阀体上带有焊口 与管道采用焊接 对夹连接阀门 用双头螺栓将阀门连接在管道上的法兰之间 夹箍连接阀门 阀体上带有夹口纹 与管道采用夹箍连接 卡套连接阀门 采用卡套与管道连接 4 4阀门介绍 闸阀闸阀 用来接通或截断管路中的介质 不适用于调节介质流量 它适用的压力 温度及口径范围很大 尤其适用于大 中口径的管道 优点 A流体阻力小 B启闭较省力 C介质的流动方向一般不受限制 缺点 高度大 启闭时间长 密封面易产生擦伤 闸阀按阀杆结构和运动方式 明杆和暗杆 楔式和平行式 闸板 刚性单闸板 弹性单闸板 双闸板等 4 4阀门介绍 闸阀闸阀 用来接通或截断管路中的介质 不适用于调节介质流量 它适用的压力 温度及口径范围很大 尤其适用于大 中口径的管道 优点 A流体阻力小 B启闭较省力 C介质的流动方向一般不受限制 缺点 高度大 启闭时间长 密封面易产生擦伤 闸阀按阀杆结构和运动方式 明杆和暗杆 楔式和平行式 闸板 刚性单闸板 弹性单闸板 双闸板等 4 4阀门介绍 截止阀 4 4阀门介绍 截止阀截止阀的启闭件是塞形的阀瓣 密封面呈平面或锥面 阀瓣沿流体的中心线作直线运动 阀杆的运动形式 有升降杆式 阀杆升降 手轮不升降 也有升降旋转杆式 手轮与阀杆一起旋转升降 螺母设在阀体上 截止阀只适用于全开和全关 不允许作调节和节流 截止阀具有以下优点 1 结构简单 制造和维修比较方便 2 工作行程小 启闭时间短 3 密封性好 密封面间磨擦力小 寿命较长 截止阀的缺点如下 1 流体阻力大 开启和关闭时所需力较大 2 不适用于带颗粒 粘度较大 易结焦的介质 3 调节性能较差 截止阀的种类按阀杆螺纹的位置分有外螺纹式 内螺纹式 按介质的流向分 有直通式 直流式和角式 截止阀按密封形式分 有填料密封截止阀和波纹管密封截止阀 4 4阀门介绍 截止阀 4 4阀门介绍 止回阀其作用是只允许介质向一个方向流动 通常这种阀门是自动工作的 在一个方向流动的流体压力作用下 阀瓣打开 流体反方向流动时 由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座 从而切断流动 4 4阀门介绍 蝶阀蝶阀 是用随阀杆转动的圆形蝶板作启闭件 以实现启闭动作的阀门 它主要做截断阀使用 也可以设计成具有调节或截断兼调节的功能 优点 A结构简单 体积小 重量轻 B 流体阻力小 中大口径的蝶阀 全开时的有效流通面积较大 C启用方便迅速而且比较省力 D低压下可实现良好的密封 E调节性能好 缺点 受密封材料的限制 蝶阀的使用压力和工作温度范围较小 大部分蝶阀采用橡胶密封圈 工作温度受到橡胶材料的限制 4 4阀门介绍 球阀球阀 球阀是用带有圆形通道的球体作启闭件 球体随阀杆转动实现启闭动作的阀门 球阀的启闭件是一个有孔的球体 绕垂直于通道的轴线旋转 从而达到启闭通道的目的 球阀主要用于切断 分配和改变介质流动方向 其中V形开口球阀还可用于流量调节 其性能为 A适用于经常操作 启闭迅速 轻便 B流体阻力小 C结构简单 相对体积小 重量轻 便于维修 D密封性能好E不受安装方向的限制 介质的流向可任意F无振动 噪声小 4 4阀门介绍 旋塞阀旋塞阀是关闭件成柱塞形的旋转阀 通过旋转90o使阀塞上的通道口与阀体上的通道口相通或切断 实现开启或关闭的一种阀门 该类阀门的流阻比截止阀 蝶阀 柱塞阀小得多 只比全通径球阀略大 阀塞的形状可制成圆柱形或圆锥形 旋塞阀最适于作为切断和接通介质以及分流适用 但是依据适用的性质和密封面的耐冲蚀性 有时也可用于节流 由于旋塞阀密封面之间运动带有擦拭作用 而在全开时可完全防止与流动介质的接触 故它通常也能用于带悬浮颗粒的介质 4 4阀门介绍 安全阀安全阀是一种由进口静压开启的自动泄压防护装置 它是为了防止设备和容器内异常状况下压力过高引起爆炸而设置的安全装置 是压力容器最为重要的安全附件之一 安全阀的作用是 当容器内压力超过某一定值时 依靠介质自身的压力自动开启阀门 迅速排出一定数量的介质 当容器内的压力降到允许值时 阀又自动关闭 使容器内压力始终低于允许压力的上限 自动防止因超压而可能出现的事故 所以安全阀又被称为压力容器的最终保护装置 一般安全阀定压为操作压力的l 05 1 10倍 安全阀按其结构和作用原理分为重力式 杠杆式 弹簧式等等 工作温度高而压力不太高时选用杠杆式较合适 高压设备宜选用弹簧式 一般常用的是弹簧式安全阀 4 4阀门介绍 疏水阀疏水阀其主要功能是自动排除蒸汽设备或管道中产生的冷凝水 空气及其他不可凝性气体 同时又防止蒸汽泄漏 通常又称为疏水器或阻气排放阀 其动作原则上是全开或全关 根据种类不同 还可能有连续排放和间隙排放两种类型 它是保证各种加热工艺管线和设备所需温度和热量使之正确工作的一种节能产品 疏水阀要能 识别 蒸汽和凝结水 才能起到阻汽排水作用 识别 蒸汽和凝结水基于三个原理 密度差 温度差和相变 于是就根据三个原理制造出三种类型的疏水阀 分类为机械型 热静力型 热动力型 4 4阀门介绍 针形阀任何阀门的作用都是为了切断流体 根据阀芯的不同 可以分为截止阀 闸板阀 旋塞阀 球阀 碟形阀 针形阀等等 针形阀的阀芯就是一个很尖的圆锥体 好象针一样插入阀座 由此得名 针阀形比其他类型的阀门能够耐受更大的压力 密封性能好 所以一般用于较小流量 较高压力的气体或者液体介质的密封 针阀形与压力表配合使用是最合适的了 一般的针阀形都做成螺