压力、流量、液位的选型

一、谈谈压力

1、这里的压力概念，事实上指的是物理学上的压强，即单位面积上所承受压力

的大小。

2、确定压力：介质（液体、气体或蒸汽）所处空间的全部压力。确定压力是相

对零压力而言的压力。

3、正压：以大气压力为基准，高于大气压力的压力。

4、负压（真空）：以大气压力为基准，低于大气压力的压力。

5、差压：两个压力之间的差值。

6、表压力（相对压力）：假如确定压力和大气压的差值是一个正值，那么这个

7、正值就是表压力，即表压力=确定压力-大气压＞0。

8、负压（真空表压力）：和“表压力”相对应，假如确定压力和大气压的差值

是一个负值，那么这个负值就是负压力，即负压力=确定压力•大气压＜0。也称

为真空度

9、压力表：以大气压力为基准，用于测量小于或大于大气压力的仪表。

静态压力：一般理解为“不随时间变更的压力，或者是随时间变更较缓慢的压

力，即在流体中不受流速影响而测得的表压力值”。

10、动态压力：和“静态压力”相对应，“随时间快速变更的压力，即动压是指

单位体积的流体所具有的动能大小。”通常用1/2Pv2计算。

式中P一流体密度；v一流体运动速度。”

11、大气压：地球表面上的空气柱因重力而产生的压力。它和所处的海拔高度、

纬度及气象状况有关。

12、常用压力换算表

13、而我们常用的压力单位用三个，分别是兆帕，巴和工程压力。

1pa=1N/mA2,表示1牛的物体压在1平方米上面的压强。仪表常用MPa。

1Bar=1巴=0.1兆帕（mpa）=1.02kgf/cm2,所以通常也可以说1bar=1.02公斤，

或者也可以说1Bar就等于1公斤。

14、1工程大气压即1kgf/cm2=（9.80665X104）Pa-（9.81X104）Pa,这

个就是我们平常说的压力是1公斤，意思是一公斤重的物体压在1平方厘米上

面的压强。

二、压力仪表的选型留意事项

1、基本原则

a.为了爱护压力表，一般在被测压力较稳定的状况下，其最高压力值不应超过

仪表量程的2/3；若被测压力波动较大，其最高压力值应低于仪表量程的1/2。

b.为了保证明际测量的精度，被测压力的最小值不应小于仪表量程的1/3。

还须要考虑以下状况：

2、被测介质兼容性

在选型时要考虑它的介质对压力接口及敏感元件，确定要考虑压力接口及敏感元

件材质，否则运用后很短时间就会将外膜片腐蚀坏，被腐蚀坏造成设备和人身事

故，所以材质选择特别重要。

3、介质温度和环境温度对产品的影响

在选型时要考虑被测介质的温度和环境温度，假如温度高于产品本身温度补偿，

简洁引起产品测量数据漂移，选择时确定要考虑变送器的的实际工作环境，避开

温度对压敏芯体造成测量不准。

4、压力气程的选型

在选型时要考虑设备工作压力等级，变送器的压力等级必需与应用场合相符合。

5、压力接口的选型

在选型过程中，严格落好用户所运用压力接口尺寸，选用合适正确螺纹连接形式,

并出产品外形图确认，或厂家供应样品也可以；

6、电气接口的选型

在选型时要一再确认用户信号采集方式及现场布线状况，传感器信号要与用户采

集接口对接；选用合适正确电气接口及信号方式的。

7、压力类型选型

测量确定压力的仪表称为绝压表。对于一般的工业压力表测量的都是表压值，也

就是确定压力与大气压的压差值。当确定压力大于大气压值时测得的表压值为正

值，称为正表压；当确定压力小于大气压值时测得的表压值为负值，称为负表压,

即真空度。测量真空度的仪表称为真空表。

8、压力表受振动的影响

压力表在振动的环境下也会出现指示不准的状况，猛烈的振动会干脆引起压力

表弹性元件的变形，影响压力表的灵敏度、精确度及运用者对压力表指示值的读

取。压力表防振动的措施主要是安装缓冲装置和减震装置

9、表盘直径

表盘直径就是我们可以默认为是压力表的外壳的直径，一般比较常用的是50

毫米,63毫米,100亳米和160毫米（我都是以欧洲的标准列出的，中国以及其他的

一些国家会有点不一样）

10、外壳材质

一般压力表的外壳的材质会有ABS（工程塑料），碳钢,304不锈钢以及铜合金，

这个我们要依据详细的环境来选择压力表的外壳材质.通常运用的是ABS和304

不锈钢两种.

11、连接方式

压力表的连接方式分为轴向（背部连接）和径向（底部连接）两种，但是在现实中,

客户可以依据详细的状况选一些选项，假如是面板安装的，轴向的可以选前法兰边

或后带固定支架,径向的可以选前法兰边或后固定边等等.

12、液体填充

我们在一些机械振动比较大的环境中发觉，有许多压力表表盘里面都填充了

液体，其实这些液体的主要作用就是增加阻力，有效的阻挡压力表的指针不停的振

动，这样我们就可以很精确的读取压力值.一般在泵旁边或振动比较厉害的环境中

比较常用.

13、连接尺寸

现在由于各个国家的螺纹标准不一样,主要常用的有M（公制）,G（英

制）,NPT（美制）,R（日本和韩国用的比较多）

三、常用压力表介绍

1、一般压力表

一般场合一般压力表适用于测量无危急、不结晶、不凝固及铜及铜合金不起腐

蚀作用的液体、蒸气和气体等介质的压力。

2、膜盒压力表

低压场合膜盒压力表采纳膜盒作为测量微小压力的敏感元件。测量对铜合金不起

作用、无危急气体的微压和负压，广泛用于锅炉通风、气体管道、燃烧装置等及

其它类似设备上。

3、隔膜压力表

隔膜式压力表适用于测量具腐蚀性、高粘度、易结晶、易凝固，温度较高听液体、

气体或颗粒状固体介质的压力以及必需避开测量介质干脆进入压力仪表和防止

沉淀物积累且易清洗的场合。隔膜式压力表主要用于石油、化1、化纤、染化、

制药、制碱食品等工业部门

4、膜片压力表

膜片压力表适用于测量有确定腐蚀性、粘稠介质和非结晶及非凝固的各种流体介

质的压力或负压。可依据测量介质对腐蚀性能的不同要求而选用不同材料的膜

片。外壳用不锈钢材料的仪表，可在工作环境较恶劣的状况下运用。等等适用场

合有什么不同，压力表各自运用的范围，那些可以相互替代。

5、膜盒，膜片，隔膜的区分

膜盒是将两个膜片的外缘干脆焊接或膜片外缘与机体焊接而构成的盒，膜盒压力

表采纳膜盒作为测量微小压力的敏感元件。测量对铜合金不起腐蚀作用、无爆炸

危急气体的微压和负压。如上所说，也有运用耐腐蚀材质的膜盒。特点是可以测

量微压。

膜片压力表是以膜片为敏感元件的压力表，适用于测量具有确定腐蚀性、非凝固

或非结晶，而且温度又不是很高的各种流体介质的压力或负压（包括微压）

隔膜压力表是用隔离膜片将被测介质与敏感元件分开的压力表，适用于测量强腐

蚀、高温、高粘度、易结晶、易凝固、有固体浮游物的介质压力以及必需避开测

量介质干脆进入通用型压力仪表和防止沉淀物积聚且易清洗的场合。

隔膜压力表与膜片压力表原理是相同的，关系是：隔膜压力表和膜片压力表从本

质上来说都是通过隔离膜片来传导压力，但隔膜压力表是通过隔离液体为传导介

质，所以它不能测得很小的压力；而膜片压力表通过机械放大单元可以测得很小

的压力。另外隔膜压力表可以拆开，膜片压力表不能拆开。

压力表一般检定周期为半年

四、压力变送器

1、压力变送器从一般意义上往往指压力变送器和差压变送器，主要由测压元件

传感器、测量电路和过程连接件等组成。它能将接收的气体、液体等压力信号转

变成标准的电流电压信号(4〜20mADC),以供应指示报警仪、记录仪、调整器等二

次仪表进行测量、指示和过程调整。

压力变送器依据测压范围可分成一般压力变送器(-lOOPa〜120MPa)和微差压变

送器(0.1-1.5kPa)两种。

2、压力变送器的主要作用

把压力信号传到电子设备，进而在计算机显示压力，其原理大致是：

如将水压这种压力的力学信号转变成电压或电流(一般是0-5V或者4-20mA)

这样的电子信号，压力和电压或电流大小成线性关系，一般是正比关系，所以，

变送器输出的电压或电流随压力增大而增大。

3、压力变送器的类型：

以量程范围：微压变送器、压力变送器

以测量方式：差压变送器、压力变送器

以测量要求：绝压变送器、表压变送器、相对表压变送器。

4、压力变送器的定义

绝压=表压+大气压

表压：是指一般的压力变送器，用于常规的压力检测。

绝压：一般用于测量可能产生负压的工况。绝压表在没有投入运用时应当显示

102Kpa,也就是当地的大气压力。

差压：一般用于流量和液位检测，是两个压力之差。

5、压力变送器的区分

压力变送器也就是所说通用表压变送器，一侧通大气另一侧接被测压力。用于管

道、锅炉等压力的测量。压力变送器只有一个引压管，测量的是纯粹压力；

差压变送器有两个引压管，测量的是压力差，假如差压变送器只接正膜室或负

膜室，就相当于压力变送器测量了。差压变送器两侧分别接不同的压力，依据压

力差来测量液位的高度以及和孔板协作测量管道流量等。

绝压变送器其一侧抽真空，另一侧所受压力就为确定压力，适用于绝压场合。

微差压变送器选用2E膜盒（0.0-1.5KPA）,提高测量小压力的精度。

高静压差压变送器选用高静压膜盒，所谓静压就是当压力变送器两侧所加压力

相同时其输出电流应为4.00MA,但一般差压变送器当两侧压力同时增大到

25MPA以上其输出难以保证在4.00MA。故高静压差压变送器多用于流量、液

位测量且压力较高的场合。

6、压力变送器还能做什么

液位

压力变送器和差压变送器单从名称上讲测量的是压力和差压（两个压力的差），

但它们可以间接测量的量却许多。除可以测量压力外，还可以测量设备内的液位。

在常压容器内测量液位时，须要一台压力变送器即可。当测量受压容器的液位时，

可考虑用两台压力/差压变送器，即测量下限一台，测量上限一台，它们的输出

信号进行减法运算，即可测出液位。

密度

在容器内液位与压力值不变的状况下它还可以用来测量介质的密度。

流量

压力变送器的测量范围可以做的很宽，从绝压。起先可以到一百多兆帕（一般状

况）。差压变送滞除了测量两个被测量压力的差压值外，它还可以协作各种节流

元件来测量介质流体的流量

五、引压管

1、什么是引压管？

依据名字说明就是将压力引到其它的管路上面。

2、引压管方向

测量气体或者湿气体时，差压变送器一般位于取压点上方，便于冷凝液回流

测量液体和蒸汽时，差压变送器一般位于取压点下方，偏于排气。

对于节流装置取压口规定

测气体时，取压口方位在管道上半部

测蒸汽时，取压口方位在管道上半部与管道中心线0-45。夹角（HG/T2

21581-2010说均速管取压口在管道底部）

测液体时，取压口放在在管道下半部与管道中心线0-45°夹角

3、引压管长度

HG20512-2000仪表配管、配线设计规定中5.0.4规定测量点至现场仪表的测量

管线应尽量短，长度不宜大于15米。对于易冷凝的介质测量管线应实行伴热或

绝热的措施，详细按HG20514仪表及管线伴热和绝热保温设计规定执行。一般

气体分析取样管1OM,压力在50PA以内30M,其他压力导压管路50M。

4、修正值计算方法

当压力表的安装位置与取压管口不在同一水平位置时且被测介质为液体

时，压力表的示值必需进行修正，其值由确定位置的高度差与被测说明的密度确

定。看表的安装位置，假如位置与取压点同高不须要修正。假如不同高修正，就

是fgh,密度乘以重力加速度乘以高度差。表的高度高，加上修正值。表的高度

低，减去修正值。

5、引压管故障

(1)引压管堵塞

在实际生产运用维护中，由于排放不刚好或介质脏、粘或者带颗粒、粉末等

缘由，时间久了，有的还会固化，引起引压管堵塞，使测量无法正常进行。因此,

为保证变送器正常运行，要定期对引压管设法疏通。

(2)引压管漏气

由于差压变送器接点、截止阀等附件比较多，导致泄漏点增多，维护工作量

增大。因此，要合理做好引压管的防腐蚀而削减引压管出现沙眼；引压管的接口

处螺丝要上紧以防松动。

(3)引压管积液

由于气体流量取压方式不对或引压管安装不符合要求，经常造成引压管内部

积存液体的现象。这种现象的出现，往往会致使测量不准，假如在变送器量程很

小的状况下，甚至会造成变送器输出的一些波动。有文献指出引压管的正确安装

应当是与水平不小于1：12的斜度连续下降，测量点与安装饰之间存在高度差,

取压点应与被测设备壁垂直。为了使测量更精确，可以设置若干测压头，全部测

压头连接在一-起成为一条均压管，再通过引压管引出，在均压管的最低处安置有

放水阀。

另外，在现场实际生产运用过程中，还会出现引压管伴热、引压管接反等问

题。

六、流量和流量计

1、工业生产过程中另一个重要参数就是流量。流量就是单位时间内流经某一截

面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表示。其单位分别用m3/h、L/h

和kg/h等。

2、流量计是指测量流沐流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流体的流量值；计

量表(总量表)是指测量流体总量的仪表，它能累计某段时间间隔内流体的总量,

即各瞬时流量的累加和，如水表、煤气表等等。

3、依据测量的目的分为以下几种：

速度式流量计••一速度式流量仪表一以流体流量的流速为测量依据。

常用单位一m3/h、l/h等

常用仪表一叶轮式水表、涡轮番量计、靶式流量计、转子流量计、涡街流量计、

孔板流量计、超声波流量计、电磁流量计等。

容积式流量计---它以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据，

如椭圆齿轮番量计、腰轮番量计、刮板式流量计和活塞式流量计等等。

质量式流量仪表一以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目为测量依据。

常用单位一t/h、Kg/h等

4、依据流量计的原理和特点分以下几种：

容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮番量计、电磁流量计、流体振

荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计、探针式流量计

七、流量计选型问题

1、依据被测流体的性质及流淌状况，来确定流量仪表的型式和规格

流体的性质及流淌状况确定流量计的形式和规格。首先选型要考虑流体的几

个关键物理和化学性质：流体的状态（固态气态还是液态）、流体的导电性、流

体的化学腐蚀性、流体的粘度。其次要充分了解各种形式的流量仪表的应用范

围。在选型时应综合考虑流体的理化特性。处于固态的流体一般为粉尘或块状,

流量计选型只有冲量式流量计、皮带称和轨道衡三种。处于液态和气态的流体的

流量仪表形式比较多，一般流量仪表有专用于气体测量的系列和型号，例如我们

用的科氏力质量流量计就有专用与气体测量的系列型号。液体工况比较差的状况

不外乎腐蚀、导电、带固体颗粒，这种状况下最好选择电磁流量计。适应高粘度

度的流量计主要有椭圆齿轮番量计、腰轮番量计、刮板流量计、靶式流量计、楔

形流量计等，详细还要依据精度、经济性要求和其他实际工况确定。最终对于具

有腐蚀的流体在选型时确定要留意流量计接液材质的选择，例如在电磁流量计用

于测量盐酸液体时电极确定要采纳留电极否则电吸很简洁就被腐蚀掉了。

2、流量计的选择要充分考虑工艺供应的表条件。

首先要考虑介质的静压和温度，流量计的静压和耐温也是保证仪表运用寿命

和精确度的重要一环，仪表的静压即耐压程度，它应稍大于被测介质的工作压力，

一般取1.25倍，以保证不发生泄漏或意外。

其次是量程范围的选择，主要是仪表刻度上限的选择。选小了，易过载，损

坏仪表；选大了，有碍于测量的精确性。国家标准规定最大流量不超过满刻度的

95%；正常流量为满刻度的70%〜85%：最小流量不小于满刻度的30%。最终

比较重要的仪表条件是工艺管径，有些流量计没有特殊大口径的，有些大口径的

流量计价格特别昂贵，目前比较适合大管径的流量仪表有笛形匀速管、插入式旋

涡、插入式涡轮、电磁流量计、文丘里管、超声波流量计。

3、考虑流量计的精度等级和经济性

流量计的精度等级要符合国家经委[1983]244号文件《能源计量器具精确

度的要求》上的规定。一般对精度要求比较高的地方主要有进厂和进生产装置的

原料计量、出装置和出厂销售的成品计量、工艺配方原料的计量、价格昂贵的物

质计量等。对于生产装置中只做一般参考的流量通常选用价格比较低的玻璃转子

和金属转子等价格便宜的流量计。生产中公用工程上的气体（空气、氮气、蒸气）

通常采纳涡节流量计，各种水主要用电磁流量计，这两种选择是即经济又能满意

精度要求的。

4、考虑测量的平安性

流量测量的平安牢靠，首先是测量方式牢靠，即取样装置在运行中不会发朝气

械强度或电气回路故障而引起事故；二是测量仪表无论在正常生产或故障状况下

都不致影响生产系统的平安。例如，对发电厂高温高压主蒸汽流量的测量，其安

装于管道中的一次测量元件必需坚固，以确保在高速汽流冲刷下不发朝气构损

坏。因此，一般都优先选用标准节流装置，而不选用悬臂梁式双重喇叭管或插入

式流量计等非标准测速装置，以及结构强度低的靶式、涡轮番量计等。燃油电厂

和有可燃性气体的场合，应选用防爆型仪表。

5、雷诺数和卡曼旋涡

1）流体力学中，雷诺数是流体惯性力与黏性力比值的量度，它是一个无量纲数。

事实上是一个比值。

2）如雷诺数小，粘性力占主要地位，粘性对整个流场的影响都是重要的。如雷

诺数很大，则惯性力是主要的，粘性对流淌的影响只有在附面层内或速度梯度较

大的区域才是重要的。

低雷诺数的流量不适合用涡街流量计。

3）雷诺数物理意义：惯性力与粘性力之比。

层流：流体质点始终沿流线运动，彼此平行，不发生相互混杂的流淌。

紊流：流体质点在运动过程中，相互混杂、穿插的流淌。（紊流包含，主体流淌

+各种大小强弱不同的旋涡）

雷诺经过大量试验，并采纳量纲分析和相像原理方法，找出了流体出现层流或紊

流的临界流速

圆管内流体的流态Re<2000层流

Re>4000紊流

2000<Re<4000过渡流态

层流流态

过渡流态

未流流态

4）计算方法:

Re=VI/u

式中：V——流体的平均速度，m/s；

i——流速的特征长度，如在圆管中取管内径值，m；

u——流体的运动粘度，m2/So

5）在特定的流淌条件下，一部分流体动能转化为流体振动，其振动频率与流速

（流量）有确定的比例关系，依据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。

目前流体振动流量计有三类：涡街流量计、旋进（旋涡进动）流量计和射流流量

计。

涡街流量计的原理是卡曼旋涡。流体横向流过圆柱体时，在圆柱体背面的两侧

交替产生旋涡，且在脱离后形成旋涡尾流的现象。又称“卡曼旋涡”。

管壁

流动方向

6匹旋涡

旋涡发生体。

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6）综上可以看到为什么雷诺数小无法用于泯街流量计上了。漩涡强度越强，对

信号检测越有利。而漩涡强度与流量平方成正比的，所以，在量程下限的低速区,

漩涡强度很微弱，能否有效地检测出漩涡信号，取决于检测元件的灵敏度。

受以上两方面因素的制约，涡街流量计的下限流速不能太低。一般状况下，

测量液体流量时，下限流速为0.3~0.5m/s;测量气体时下限流速为3〜5m/s.

八、涡街流量计的特点

1、涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体，流体在发生体两侧交

替地分别释放出两串规则地交织排列的游涡的仪表。

2、涡街流量计按频率检出方式可分为：应力式、应变式、电容式、热敏式、振

动体式、光电式及超声式等。

涡街流量计是属于最年轻的一类流量计，但其发展快速，目前已成为通用的一类

流量计。

3、优点一：

⑴结构简洁坚固；

（2）适用流体种类多；

⑶精度较高；

⑷范围度宽；

（5）压损小。

优点二：

⑴高精度，在全部流量计中，属于最精确的流量计；

(2)重复性好；

(3)无零点扰实力好；

⑷范围度宽；

(5)结构紧凑。

4^缺点一：

⑴不适用于低雷诺数测量；

(2)需较长直管段；

(3)仪表系数较低(与涡轮番量计相比)；

(4)仪表在脉动流、多相流中尚缺乏应用阅历。

缺点二：

(1)不能长期保持校准特性；

(2)流体物性对流量特性有较大影响。

5、涡轮番量计，是速度式流量计中的主要种类，它采纳多叶片的转子(涡轮)感

受流体平均流速，从而且推导出流量或总量的仪表。一般它由传感器和显示仪两

部分组成，也可做成整体式。

九、差压流量计特点

1、差压式流量计是依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。

2、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。

二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计，差压变送器及流量显示仪表。

它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类

仪表，它既可测量流量参数，也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)。

3、差压式流量计的检测件按其作用原理可分为：节流装置、水力阻力式、离心

式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。

检测件又可按其标准化程度分为二大类：标准的和非标准的。

所谓标准检测件是只要依据标准文件设计、制造、安装和运用，无须经实流标定

即可确定其流量值和估算测量误差。

非标准检测件是成熟程度较差的，尚未列入国际标准中的检测件。

差压式流量计是一类应用最广泛的流量计，在各类流量仪表中其运用量占居首

位。近年来，由于各种新型流量计的问世，它的运用量百分数渐渐下降，但目前

仍是最重要的一类流量计。

4、优点：

⑴应用最多的孔板式流量，计结构坚固，性能稳定牢靠，运用寿命长：

(2)应用范围广泛，至今尚无任何一类流量计可与之相比拟；

(3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产，便于规模经济生产。

5、缺点：

⑴测量精度普遍偏低；

(2)范围度窄，一般仅3：1~4：1；

⑶现场安装条件要求高；

(4)压损大(指孔板、喷嘴等)。

6、测量原理：当充溢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确定的函数关系，

流量越大，压力差就越大c通过导压管将差压信号传递绐差压变送器，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。

计算公式：依据能量守恒定律及流体连续原理，节流装置的流量公式可以写成：

Q=kVAP

节流元件：孔板也称为节流元件，当流体流经节流元件时静压能回转化成动压能,

即流速增加，压力降低，降低的压力(差压)与流量的平方成正比，所以通过测

量孔板前后的差压便可测量流量。

株修■，文丘利管发・文丘利■,

这些都属于差压流量计。他们具有测量精度高，安装便利，运用范围广、造价低

等特点。广泛应用于各种介质的流量测量。公称通径DN15~DN3000（mm）适

用介质，为各种液体，气体，饱和蒸汽，过热蒸汽。

结论是这些装置测量流量时雷诺数都是有要求的，假如流速过低的话无法得到精

确的数据，可以采纳降低管径或者其它方式来提高雷诺数。

十、质量流量计

（科里奥利质量流量计）

1、结构

结构主体采纳两根并排的U形管，让两根管的回弯部分相向微微振动起来，

则两侧的直管会跟着振动，即它们会同时靠拢或同时张开，即两根管的振动是同

步的，对称的。

假如在管子同步振动的同时，将流体导入管内，使之沿管内向前流淌，则管子

将强迫流体与之一起上下振动。

2、原理

房量流量计指基于希腊人科里奥利力原理制成的流量计，由传感器和一台用

于信号处理的变送器（核心处理器）组成，再配用流量积算器组成流量测量系统。

干脆或间接测量在旋转管中流淌流体的科里奥利力就可以测得质量流量。

（热式质量流量计）

1、结构

热式质最流量计（以下简称TME）是利用传热原理.即流淌中的流体与热源（流体中

加热的物体或测量管外加热体）之间热量交换关系来测量流量的仪表，过去我国习称量

热式流量计。当前主要用于测量气体

2、原理

通过测量气体流经流量计内加热元件时的冷却效应来计量气体流量的。气体通过的测量

段内有两个热阻元件，其中一个作为温度检测，另一个作为加热器。温度传感元件用于

检测气体温度，加热器则通过变更电流来保持其温度与被测气体的温度之间有一个恒定

的温度差。当气体流速增加，冷却效应越大，使须保持热电阻间恒温的电流也越大。此

热传递正比于气体质量流量，即供应电流与气体质量流量有一对应的函数关系来反映气

体的流量。

流速"

H^一、电磁流量计

1、原理

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。

依据该原理，可测量管内流淌的导电流体的体积，导电流体流淌的方向与电

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。

2、特点

测量不受液体密度、粘度、温度、压力导电率变更的影响

测量管内无活动及回流部件，无压损、不堵塞，可测量含有纤维、固体颗粒

和悬浮物的液体。

仪表反映灵敏，测量范围宽，流速0.3—导电率＞5us/cm的导电液

体都可测量，量程范围可以随意选定。

仪表采纳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、稳定牢靠。

仪表不受液体流淌方向的影响，正反向安装均可测量，并安装便利，对直管

段要求不高。

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。

仪表的耐冲击、耐振性良好。

仪表不能测量气体及不导电液体。

转换器

流动方向

十二、超声流量计的特点

1、超声流量计是通过检测流体流淌对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。

2、依据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(干脆时差法、时

差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、相互关法、空间滤法及

噪声法等。

超声流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无

阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特殊在大口径流

量测量方面有较突出的优点，近年来它是发展快速的一类流量计之一。

3、优点：

(1)可做非接触式测量；(2)为无流淌阻挠测量，无压力损失；(3)可测量非导

电性液体，对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。

4、缺点；

(1)传播时间法只能用于清洁液体和气体；而多普勒法只能用于测量含有确定

量悬浮颗粒和气泡的液体；(2)多普勒法测量精度不高。

5、应用概况：

(1)传播时间法应用于清洁、单相液体和气体。典型应用有工厂排放液、：怪

液、液化自然气等；

(2)气体应用方面在高压自然气领域已有运用良好的阅历；

(3)多普勒法适用于异相含量不太高的双相流体，例如：未处理污水、工厂排

放液、脏流程液；通常不适用于特别清洁的液体。

十三、容积式流量计

1、又称定排量流景计，简称PD流量计，在流量仪表中是精度最高的一类。

它利用机械测量元件把流体连绵不断地分割成单个已知的体积部分，依据测

量室逐次重复地充溢和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。

2、容积式流量计按其测量元件分类，可分为椭圆齿轮番量计、刮板流量计、

双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒

式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。

3、优点：

(1)计量精度高；

(2)安装管道条件对计量精度没有影响；

(3)可用于高粘度液体的测量；

(4)范围度宽；

(5)直读式仪表无需外部能源可干脆获得累计，总量，清楚明白，操作简便。

4、缺点：

(1)结果困难，体积浩大；

(2)被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大；

(3)不适用于高、低温场合；

(4)大部分仪表只适用于干净单相流体；

(5)产生噪声及振动。

十四、流量检测中的开方和温压补偿

1、伯努利效应

1726年，伯努利通过多数次试验，发觉了“边界层表面效应”：流体速度加快时,

物体与流体接触的界面上的压力会减小，反之压力会增加。为纪念这位科学家的

贡献，这一发觉被称为“伯努利效应”。伯努利效应适用于包括气体在内的一切流

体，是流体作稳定流淌时的基本现象之一，反映出流体的压强与流速的关系，流

速与压强的关系：流体的流速越大，压强越小；流体的流速越小，压强越大。

管道内有一稳定流动的流体，在管道不同截面处的竖直开口细管内的液柱的

高度不同，表明在稳定流动中，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大

2、节流装置测量原理

在管道中流淌的流体具有动能和位能，在确定条件下这两种能量可以相互转

换，但参与转换的能量总和是不变的。利用节流元件测量流量就是利用这个原理

来实现的。

族肉遑节流装置前后,玉差节流装置前流体电度

节流装置流量公式

流量匕%=

差压（AP）

体程流星可流装置前后，玉差节流装置前流像空度

节流装置流量公式

从上述公式可以看出，在其他不变的状况下，流体的流量与流体的密度成正比关系，而

大多数流体（尤其是气体）的密度会随着工况条件（不同的温度和压力）的变更而变更,

所以流体的密度要进行温度、压力补偿。也就是实际的流量与设计的流量不一样了，须

要补偿修正。

P买标T设计

P设计T实际

以下是常用流量计的选择依据，。

（1）一般流体，液体，蒸汽流量测量：差压式流量计，转子流量计，速度式流

量计（靶式，涡轮，烟街），超声波，科氏，热导式，旋进漩涡。

（2）腐蚀，导电或带固体颗粒流体流量测量：电磁流量计，非标准孔板（圆缺

等）

（3）高黏度流体流量测量：容积式（椭圆此轮，腰轮，刮板，靶式，契形）

（4）大管径：笛形均速管等

（5）粉状，块状固体流量测量：冲量式，皮带秤等

十五、物位检测仪表

物位测量仪表的种类许多，按液位、料位和界位来可分：

（1）液位仪表：浮力式（浮筒、浮球、浮标、沉筒）、静压式（压力式、差压

式）、电容式、电感式、电阻式、超声波式、微波式等。

（2）界位仪表：浮力式、差压式、电极式、超声波式等。

（3）料位仪表：重锤探测式、音叉式、超声波式、激光式、放射性式等。

十六、接近开关

1、性能特点

在各类开关中，有一种对接近它的物体有感知实力的元件一一位移传感器。利用

位移传感器对■接近物体的敏感特性达到限制开关通或断的目的，这就是接近开

关。当有物体移向接近开关，并接近到确定距离时，位移传感器才有“感知”，

开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。不同的接近开关检出距离也不

同。有时被检测验物体是按确定的时间间隔，一个接一个地移向接近开关，又一

个一个地离开，这样不断地重复。不同的接近开关，对检测对象的响应实力是不

同的。这种响应特性被称为“响应频率”。

2、种类

因为位移传感器可以依据不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移传感器对

物体的“感知”方法也不同，所以常见的接近开关有以下几种：

（1）涡流式接近开关

这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场

接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电

路参数发生变更，由此识别出有无导电物体移近，进而限制开关的通或断。这种

接近开关所能检测的物体必需是导电体。

(2)电容式接近开关

这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这

个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关

时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变更，从而

使电容量发生变更，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变更，由此便可限

制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体

或粉状物等。

工作流程方框图

述应电极府板W

F/V信号

->->

变换处理喻HI

HH被渊电容置

(3)霍尔接近开关

霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物

件移近霍尔开关时，开关检测面.上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路

状态发生变更，由此识别旁边有磁性物体存在，进而限制开关的通或断。这种接

近开关的检测对象必需是磁性物体。

反映了学也机子在戏场中的迨动情况，是一个箸工

的也段现象,在一个通商电流的导体中，如果珑加一小

费丸于之成方向的才带，也子的追劲姚迷杵产生依归，

从而在干电淡加4场分的种导体曲靖产生电注。

（4）光电式接近开关

利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按确定方向装在同

一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便

在信号输出，由此便可“感知”有物体接近。

（5）热释电式接近开关

用能感知温度变更的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电

器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的

输出便变更，由此便可检测出有物体接近。

（6）其它型式的接近开关

当视察者或系统对波源的距离发生变更时，接近到的波的频率会发生偏移，这种

现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒

效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收

到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。

十七、常用液位计工作原理

1、磁翻板液位计

磁翻板液位计：又叫磁浮子液位计，磁翻柱液位计。

原理：连通器原理，依据浮力原理和磁性耦合作用研发而成，当被测容器中的液位升降时，

浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示面板，使红白翻柱翻转180。，当液位上升

时翻柱由白色转为红色，当液位下降时翻柱由红色转为白色，面板上红向交界处为容器内液

位的实际高度，从而实现液位显示。

2、浮球液位计

原理：浮球液位计结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球（简

称浮球）在被测介质中的位置受浮力作用影响：液位的变更导致磁性浮子位置的变更。

浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，使串连人电路的元件（如定值电阻）的数量

发生变更，进而使仪表电路系统的电学量发生变更。也就是使磁性浮子位置的变更引起

电学量的变更。通过检测电学量的变更来反映容器内液位的状况。

3、钢带液位计

原理：它是利用力学平衡原理设计制作的。当液位变更时，原有的力学平衡在浮子受浮

力的扰动下，将通过钢带的移动达到新的平衡。液位检测装置（浮子）依据液位的状况

带动钢带移动，位移传动系统通过钢带的移动策动传动销转动，进而作用于计数器来显

示液位的状况。

4、雷达液位计

原理：雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以

通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲并沿缆式探头传播，当脉冲遇到物

料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。

原理：磁致伸缩液位计的传感器工作时，传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电

流，该电流沿波导丝传播时会在波导丝的四周产生版冲电流磁场。在磁致伸缩液位计的

传感器测杆外配有一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的变更而上下移动。在浮子内部有

一组永久磁环。当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子四周的磁场发生变

更从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，这个

脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。通过测量脉冲电流与扭转波的时间

差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。

6、射频导纳液位计

原理：射频导纳料位仪由传感器和限制仪表组成，传感器可采纳棒式、同轴或缆式探极

安装F仓顶。传感器中的脉冲卡可以把物位变更转换为脉冲信号送给限制仪表，限制仪

表经运算处理后转换为工程量显示出来，从而实现了物位的连续测量。

7、音叉物位计

原理：音叉式物位限制器的工作原理是通过安装在音叉基座上的一耐压电晶体使音叉在

确定共振频率下振动。当音叉与被测介质相接触时，音叉的频率和振幅将变更，这些变

更由智能电路来进行检测，处理并将之转换为一个开关信号。

8、玻璃板液位计（玻璃管液位计）

原理：玻璃板式液位计是通过法兰与容器连接构成连通器，透过玻璃板可干脆读得容器

内液位的高度。

9、压力液位变送器

原理：压力式液位计来纳静压测量原理，当液位变送器投入到被测液体中某一深度时，

传感器迎液面受到的压力的同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压

腔，再将液面上的大气压Po与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的Po,使传感

器测得压力为：p.g.H,通过测取压力P,可以得到液位深度。

10、电容式液位计

原理：电容式液位计是采纳测量电容的变更来测量液面的凹凸的。它是一根金属棒插入

盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即

为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数£1和液面上的介电常数£2不同，比如：

E1>E2,则当液位上升时，电容式液位计两电极间怠的介电常数值随之加大因而电容量

增大。反之当液位下降，E值减小，电容吊也减小。所以，电容式液位计可通过两电极

间的电容量的变更来测量液位的凹凸。

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11>智能电浮筒液位计

原理：智能电浮筒液位计是依据阿基米德定律和磁藕合原理设计而成的液位测量仪表,

仪表可用来测量液位、界位和密度，负责上下限位报警信号输出。

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12.浮标液位计

原理：它是利用力学平衡原理设计制作的。当液位变更时，原有的力学平衡在浮子受浮

力的扰动下，将通过钢带（绳）的移动达到新的平衡。液位检测装置（浮子）依据液位

的状况带动钢带（绳）移动，位移传动系统通过钢带（绳）的移动带动现场指示装置，

进而在显示装置上显示液位的状况。

13、浮筒液位变送器

原理：浮筒浸没在浮筒室内的液体中，与扭力管系统刚性连接，扭力管系统承受的力是

浮筒自重减去浮筒所受的浮力的净值，在这种合力作用下的扭力管扭转确定角度。浮筒

室内液体的位置、密度或界位凹凸的变更引起浸没在液体中的浮筒受到的浮力变更，从

而使扭管转角也随之变更。该变更被传递到与扭力管刚性连接的传感器，使传感器输出

电压变更，继而被电子部件放大并转换为4--20mA电流输出.浮筒液位变送器采纳微

限制器与相关的电子线路测量过程变量，供应电流输出，驱动LCD显示及供应HART

通信实力。

工4、电接点液位计

原理：电接点水位计依据水与汽电阻率不同而设计。测量筒的电极在水中对筒体的阻抗

小。在汽中对筒体的阻抗大。随着水位的变更，电极在水中的数量产生变更。转换成电

阻值的变更。传送到二次仪表，从而实现水位的显示、报警、爱护联锁等功能。

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15、磁敏双色电子液位计

原理：磁敏电子双色液位计是选用优质不锈钢及进口电子元件制造，显示部位采纳高亮

度LED双色发光管，组成柱状显示屏，通过LED光柱的红绿变更，可实现液位上、下

限报警和限制。

16、外测液位计

原理：外测液位计是一种利用声纳测距原理，''微振动分析〃技术从容器外测量液位的仪

表。将两个小巧的外测液位计超声波传感器一个安装在罐体的底部，另一个安装在罐体

的侧壁来进行密度变更的补偿。外测液位计传感器的信号经过微处理器转变，输出到本

地显示或用户限制系统。可以计算出罐内液体的高度和罐内液体的容积。

24VDC

420mA

17、静压式液位计

原理：静压式液位变送器，将扩散硅充油芯体封装在不锈钢壳体内，前端防护帽起爱护

传感器膜片的作用，乜能使液体流畅地接触到膜片，防水导线与外壳密封连接，通气管

在电缆内与外界相连，内部结构防结露设计。

18、超声波液位计I

原理：超声波液位计/物位计是由一个完整的超声波传感器和限制电路组成。通过超声

波传感器放射的超声波经液体表面反射，返回须要的时间用与计算，通过温度传感器对

超声波传输过程中的温度影响进行修正，换算成液面距超声波传感器的距离，通过液晶

显示并输出4mA-20mADC模拟信号，实现现场仪表远程读取。

19＞差压式液位计（双法兰液位计）

原理：差压液位变送器就是通过测量凹凸压力差，再由转换部件转换成电流信号传送到

限制室的电器元件。差压式液位计主要用于密闭有压容器的液位测量。差压的大小同样

代表了液位高度的大小。用差压计测量气、液两相之间的差压值来得知液位凹凸。

十八、常用物位计工作原理

1.阻旋式料位计

原理:该限制器采纳机电位控原理，接触测量料位。当料仓内叶片部位无料时，料位器

通电，指示灯亮，叶片逆时针旋转;当料仓内叶片部位有料时，叶片旋转受阻，限制信号转

换，随之断开料位器电机电源，此状态始终维持到叶片部位无料，料位器自动复位，电机电

源接通，指示灯亮，叶片起先旋转，限制信号切换。

2.电容式料位计

原理：插入料仓中的电极与料仓壁之间构成电容器，当仓内物料料位变更引起电容量的

变更时，通过转换电路得到相应的限制信号。因为电容量是连续变更的，因此该料位计可以

用作连续式料位测量，也可用作料位开关，作为报警或隈料、卸料设备的输入信号。

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3.永磁式料位计

原理:永磁式料位器是利用电磁铁通电即电生磁与永磁体摆杆产生推斥力，断电即”磁生

电”而采集到永磁体摆杆回敲信号，并依据所采集回敲信号的有无推断出永磁体摆杆摇摆与

否，进而推断出物料的有无。

4.超声波物位计

原理：物位测量过程中，超声波信号由超声波探头发出，经液体或固体物料表面反射后

折回，由同一个探头接收，测量超声波的整个运行时间，从而实现物位的测量。

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5.雷达料位计

原理：雷达料位计是基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以

通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲并沿缆绳传播，当脉冲遇到物料表面时

反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。

7.激光物位计

原理：由半导体激光器放射连续或高速脉冲激光束，激光束遇到被测物体表面进

行测量原理反射，光线返回由激光接收港接收。井精确记录精光自放射到接收之

间的时间差，从而确定从激光雷达到被测物之间的距离。

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接收模块

8.射频导纳料位计（电容式料位计）

原理：射频导纳料位计产品的结构分为主电极和补偿电极两部分。在主电极与补

偿电极间分别施加一组RF射频信号，因而具有很好的抗粘料、挂料特性，是取

代电容料位开关的新型物/液位测量产品

测量筒安装

底就安整

9.重锤式料位计:分缆式及带式两种

原理：重锤式料位计的智能电机传动系统限制着系在不锈钢钢缆上的重锤向卜

降，重锤接触介质表面的瞬间停止下降，而后重铤式料位计变更电机的转动方向

将重锤收回。测量过程中，重锤式料位计通过专利的双光学传感器的精确计量,

获得料位信号，并将料位信号变送为4~20mA模拟量信号、RS485信号或脉冲

信号输出。

10.射线式料位计

原理：依据放射性同位素放出的射线通过物料后被汲取减弱程度的不同，对各种

形态的物料位置进行非接触监控

11.称重式料位计

确定容积的容器内，物料重量与料位高度应当是成比例的，因此可用称重传感器

或压力传感潜测算出料位凹凸。

1-支承；2-弥重传感器

12、超声波液位计和雷达液位计的应用场合区分

雷达液位计超声波液位计

超声波液位计和雷达液位计测量原理的不同，而导致他们的运用场合不同。

雷达是鉴于被测物质的介电常数的，而超声波是鉴于被测物质的密度的。所以介电常数很低的物质雷达的

测量效果就要打折扣，对于固体物质一般也举荐用超声波。同时雷达放射的是电磁波，不须要传播媒介，

而超声波是声波，是一种机械波，是须要传播媒介的。

另外波的放射方式元件不同，如超声波是通过压电物质的振动来放射的，所以它不行能用在压力较高或负

压的场合，一般只用在常压容器。而雷达可以用在高压的过程罐.雷达的放射角度比超声波大，在小容器

或瘦长的容器不举荐用非接触式宙达，一股举荐导波宙达。

地终就是精度的问题，当然了，雷达的精度确定是比超声波高，在储罐上确定是用高精度雷1A的，而不会

选超声波。至于价格方面，一般状况下超声波比雷达低，当然一些大量程的超声波价格也是很高的，如6〜

70米的量程，这时雷达也达不到，只能选超声波！

声波的传输是须要媒介的，所以在真空中就不能传播。所以超声波在现实应用中的局限性还是很大的，与

雷达比起来多有不足。

首先，超声波物位计有温度限制，一般探头处温度不能超过8