化工仪表及自动化课件6.ppt

上节课内容,流量基本概念差压式流量计：节流原理、流量方程、标准节流件、节流式流量计误差产生的原因转子流量计：测量原理、流量方程椭圆齿轮流量计直接测量,差压变送器本身的安装,差压变送器通常必须安装切断阀1、2和平衡阀3，构成三阀组,防止差压计单向受很大的静压力，必须正确使用平衡阀。启用差压变送器停用检修零点校验。,四、电磁流量计,基本工作原理,导体切割磁力线，会产生电动势,电磁流量计的特点,测量导管内无可动或突出于管道内部的部件，因而压力损失极小；只要是导电的，被测流体可以是含有颗粒、悬浮物等，也可以是酸、碱、盐等腐蚀性物质；流量计的输出电流与体积流量成线性关系，并且不受液体的温度、压力、密度、粘度等参数的影响；,电磁流量计的量程比一般为10:1，精度较高的量程比可达100:1；测量口径范围大，可以从lmm到2m以上，特别适用于lm以上口径的水流量测量；测量精度一般优于0.5级电磁流量计反应迅速，可以测量脉动流量,主要缺点被测流体必须是导电的，不能小于水的电导率不能测量气体、蒸汽和石油制品等的流量由于衬里材料的限制，一般使用温度为0200；因电极嵌装在测量导管上的，使工作压力限制(一般0.25MPa）,电磁流量计的安装,可以水平安装，也可以垂直安装，但要求液体充满管道；直管段要求：前10D，后5D以上；远离磁场；变送器前后管道有时带有较大的杂散电流，一般要把变送器前后11.5m出和变送器外壳连接在一起，共同接地。,五、涡轮流量计,基本工作原理,流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，涡轮的旋转速度随流量的变化而变化,涡轮导流器外壳磁电感应转换器前置放大器,特点和要求,流量与涡轮转速之间成线性关系涡轮流量计的测量精度较高，可达到0.5级以上；反应迅速，可测脉动流量；主要用于中小口径的流量检测；仅适用洁净的被测介质，通常在涡轮前要安装过滤装置,特点和要求,流量计水平安装，前后需一定长度的直管段，一般上游侧和下游侧的直管段长度要求在10D和5D以上；常温下用水标定，当介质的密度和粘度发生变化时需重新标定或进行补偿,六、漩涡流量计,基本工作原理,把一个漩涡发生体（非流线型对称物体）垂直插在管道中，当流体绕过漩涡发生体时会在其左右两侧后方交替产生旋转方向相反的漩涡，称为卡曼涡街,六、漩涡流量计,基本工作原理,只有当两列漩涡的间距h与同列中相邻漩涡的间距l满足为hl0.281条件时，卡门涡列才是稳定的且单列漩涡产生的频率f与流体流速v成正比，与柱体的特征尺寸d（漩涡发生体的迎面最大宽度）成反比，即：,St称为斯特劳哈尔数（无因次数），St主要与漩涡发生体的形状和雷诺数有关在雷诺数为5000150000的范围内，St基本上为一常数St=0.2,检测漩涡频率方法热敏检测法,漩涡交替出现P流体流动热量带走R变化R交替变化010mA,特点和要求,涡街流量计输出信号（频率）不受流体物性和组分变化的影响，在一定的雷诺数范围内，几乎不受流体的温度、压力、密度、粘度等变化的影响，故用水或空气标定的漩涡流量计可用于其他液体和气体的流量测量而不需标定；管道内无可动部件，使用寿命长，压力损失小；测量精度高（约为士0.51）,特点和要求,流量计安装时要求有足够的直管段长度，上游和下游的直管段分别要求不少于2OD和5D，漩涡发生体的轴线应与管路轴线垂直。,第四节物位测量,一、概述,液位：在容器中液体介质的高低料位：容器中固体或颗粒状物质的堆积高度界面：两种密度不同液体介质的分界面液位计：测量液位的仪表料位计：测量料位的仪表界面计：测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表,在物位检测中，有时需要对物位进行连续检测，有时只需要测量物位是否达到某一特定位置，用于定点物位测量的仪表称为物位开关,物位检测的作用,控制、计量、报警等,检测方法分类,直读式物位仪表：玻璃管液位计、玻璃板液位计等差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作压力式、差压式浮力式物位仪表：利用浮子高度或浮力随液位高度而变化的原理工作浮子带钢丝绳或钢带、浮球带杠杆、沉筒式,电磁式物位仪表：物位的变化电量电阻式（电极式）、电容式、电感式、压磁效应核辐射物位仪表：利用射线透过物料时其强度随物质层的厚度而变化的原理声波式物位仪表：物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波反射距离的不同，测出这些变化就可测知物位声波遮断式、反射式和阻尼式光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作其它,二、差压式液位计,基本工作原理,P-=P0P+=P0gHP=P+P-=gH,液位变化静压变化,HP差压计,敞口容器，负压室通大气不需要远传时（就地观察）,P=gHH=0P=0Io=4mAH=HmaxP=Pmax=5000PaIo=20mA量程：05000Pa零点无迁移0Pmax（5000Pa）输出能正确反应液位液位的零值与变送器的上、下限制相对应,P=P+P-=gHP-=P02gh2P+=P02gh11gH,P=P+P-=1gH（h2h1）2g压差减小了一个固定值：（h2h1）2g,P=1gH（h2h1）2g,H=0P=（h2h1）2g0Io4mAH=HmaxP=1gHmax（h2h1）2g4mAH=HmaxP=1gHmaxh2gPmaxIo20mAIo=20mA,输出不能正确反应液位液位的零值与变送器的上、下限制不相对应必须设法抵消固定压差h2g的作用加上一个弹簧迁移弹簧,量程为：20007000Pa原量程为：05000Pa零点向正的方向迁移了一个固定压差正迁移,怎样判断有无迁移？正迁移OR负迁移？,H=0P=0无迁移P0有迁移P0正迁移P0负迁移零点迁移的目的：使H0时，变送器输出为Iomin（如4mA）,P=1gH,P=1gH-2g（h2-h1）,P=1gH+1gh1,无迁移,负迁移,迁移量：,2g（h2-h1）,正迁移,迁移量：,1gh1,例,已知1=1200kg/m3，2=950kg/m3，h1=1m，h2=5m，液位变化范围02.5米，求：变送器的量程和迁移量。,解：Hmax1g=2.512009.8=29400Pa变送器量程可选为：40kPa当H=0时，-2g（h2-h1）=-49509.8=-37.24kPa变送器需要进行负迁移，迁移量为37.24kPa,法兰式差压变送器测量液位,腐蚀性、含有结晶颗粒、粘度大、易凝固的液体腐蚀、堵塞导压管法兰测量头,单法兰式双法兰式,结论：差压式液位变送器，事实上就是一个差压变送器因此，差压式液位变送器的安装与前面所述的差压变送器的安装是完全相同的,三、浮筒式液位计,基本工作原理四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和输出指示器,浮筒沉浸在液体中，受重力G、浮力F浮、弹簧弹力F弹弹簧的伸缩使其与刚性连接的磁钢产生位移，再通过输出指示器内磁感应元件和传动装置或变换输出装置，使其指示出液位或输出与液位对应的电信号。,特点和要求,通常有内置式和侧装外置式两种安装方式外置式安装更适用于温度较高的场合,四、电容式物位计,基本工作原理,由两个同轴圆柱极板组成的电容器，当两极板之间填充介电常数为1的介质时，两极板间的电容量为：,当极板之间一部分介质被介电常数为2的另一种介质填充时，可推导出电容变化量,当电容器的几何尺寸和介电常数保持不变时，电容变化量就与物位高度H成正比,21越大，仪表越灵敏D/d越小，仪表越灵敏,液位测量,双电极式测非导电介质改变结构，也可以测量导电介质,料位测量,容易“滞留”电极棒和容器壁组成电容的两极,特点和要求,电容式物位计可以用于液位的测量，也可以用于料位的测量，但要求介质的介电常数保持稳定。在实际使用过程中，当现场温度、被测液体的浓度、固体介质的湿度或成分等发生变化时，介质的介电常数也会发生变化，应及时对仪表进行调整才能达到预想的测量精度。,五、核辐射式物位计,基本工作原理,核辐射线（通常为射线）穿过一定厚度的被测介质时，射线的投射强度将随介质厚度的增加而呈指数规律衰减,I0表示进入物料之前的射线强度；表示物料的吸收系数；H为物料的厚度；I为穿过介质后的射线强度,特点和要求,核辐射式物位计属于非接触式物位测量仪表适用于高温、高压、强腐蚀、剧毒等条件苛刻的场合核射线还能够直接穿透钢板等介质，可用于高温熔融金属的液位测量使用时几乎不受温度、压力、电磁场的影响。但由于射线对人体有害，因此射线的剂量应严加控制，且须切实加强安全防护措施(工业现场一般不优先考虑使用核辐射式物位计),六、称重式液罐计量仪,有时候需要精确知道某物质的质量在石油、化工部门，有许多大型贮罐，由于高度与直径都很大，即使液位变化12毫米，就会有几百公斤到几吨的差别，所以测量液位达不到要求的精确同时液体(例如油晶)的密度会随温度发生较大的变化，而大型容器由于体积很大，各处温度很不均匀，因此即使液位(即体积)测得很准，也反映不了罐中真实的质量储量有多少怎么解决这个问题？利用称重式液罐汁量仪,天平原理杠杆平衡时，有,(P2P1)A1L1=MgL2由于：P2P1=gH有：,液罐截面均匀，截面积为A，液体储量为：L2与液罐内介质的总质量储量Mo成比例，而与介质密度无关如果储罐横截面积随高度而变化，一般是预先制好表格，根据砝码位移量L2就可以查得储存液体的质量。,由于砝码移动距离与丝杠转动圈数成比例