热工仪表测量与调节-项目四

任务１流量测量的基本知识一、流量的概念及单位在火力发电厂的热力生产过程中，流量是反映生产过程中物料、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。监视的目的是多方面的，例如：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；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；监测锅炉每小时的蒸发量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等。可见连续监视、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。下一页返回任务１流量测量的基本知识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，即按物质量的单位不同，流量有“质量流量ｑｍ”和“体积流量ｑｖ”之分，它们的单位分别为ｋｇ／ｓ或ｍ３／ｓ。上述两种流量之间的关系为上一页下一页返回任务１流量测量的基本知识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，所以流量监测主要在于监督瞬时流量。一般所说的流量就是指瞬时流量。从ｔ１至ｔ２这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２４ｈ内汽轮机消耗的主蒸汽量、热力网２４ｈ内对外供应的热汽（水）量等。检测流体总量可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。上一页下一页返回任务１流量测量的基本知识总量的单位是ｋｇ或ｍ３。流体总量除以得到总量的时间间隔就是该段时间内的平均流量。测量瞬时流量的仪表称作流量表（或流量计）；测量总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。上一页下一页返回任务１流量测量的基本知识二、流量测量的方法及流量计的分类测量流量的方法很多，各种方法的选用应考虑流体的种类（相态、参数、流动状态、物理化、性能）、测量范围、显示形式（指示、报警、记录、积算、控制等）、测量准确度、现场安装条件、使用条件、经济性等。目前工业上常用的流量测量方法大致可分为速度式、差压式、容积式和质量式４类。１速度式流量计以测量流体在管道内的流速ｖ作为测量依据，在已知管道截面积Ａ的条件下，流体的体积流量ｑｖ＝ｖＡ，而质量流量由体积流量乘以流体密度ρ得到，即质量流量ｑｍ＝ｑｖρ＝ρｖＡ。属于这一类的流量仪表很多，例如涡轮式流量计、涡街流量计、超声波流量计以及电磁流量计等。上一页下一页返回任务１流量测量的基本知识２差压式流量计其以测量流体通过安装在管道中的节流元件时所产生的差压来反映流量的大小，例如节流变压降（差压）式流量计、均速管式流量计以及转子流量计等。３容积式流量计其以单位时间内所排出流体的固定容积Ｖ作为测量依据。属于这一类的流量计有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计等。如果单位时间内排出次数为ｎ，则体积流量ｑｖ＝ｎＶ，而质量流量则是ｑｍ＝ｎＶρ。４质量式流量计其测量所流过的流体的质量ｍ。目前这类仪表有直接式和补偿式两种。上一页下一页返回任务１流量测量的基本知识这种质量流量计具有被测流量不受流体的温度、压力、密度、黏度等变化的影响的特点，是一种处在发展中的流量测量仪表。流量仪表的结构和原理是多种多样的，产品型号也较繁多，对其严格地给予分类比较困难。其大致分类见表４－１。在火电厂中，以速度式测量方法中的差压式流量计的使用最为广泛。本项目以差压式流量计为重点，另外再介绍一些常用的其他流量测量仪表。上一页返回任务２差压式流量计测量差压式流量计是工业生产过程中使用得最多的流量计，同时也是目前生产较为成熟的流量测量仪表。一、差压式流量测量原理差压式流量计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，流体产生局部收缩，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位随流量而变，两者之间有确定的关系。因此，可通过测量差压来测量流量。图４－１显示了流体流经孔板时的压力和流速变化情况。下一页返回任务２差压式流量计测量截面１处流体未受节流件影响，流束充满管道，流束直径为Ｄ，流体压力为ｐ′１，平均流速为ｖ１，流体密度为ρ１。截面２是节流件后流束收缩为最小的截面。对于孔板，它在流出孔以后的位置，对于喷管，在一般情况下，该截面的位置在喷管的圆筒部分之内。此处流束的中心压力为ｐ′２，平均速度为ｖ２，流体密度为ρ２，流束直径为ｄ′。进一步分析流体在节流装置前后的变化情况可知：（１）沿管道轴向连续向前流动的流体，由于遇到节流装置的阻挡，流体的一部分压头转化为静压头，节流装置入口端面近管壁处的流体静压ｐ１升高（即ｐ１＞ｐ′１），即比管道中心处的静压力大，形成节流装置入口端面处的径向压差。这一径向压差使流体产生径向附加速度ｖｒ，从而改变流体原来的流向。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量在ｖｒ的影响下，近管壁处流体质点的流向就与管中心轴线相倾斜，形成了流束的收缩运动。同时，由于流体运动有惯性，所以流束收缩最严重（即流束最小截面）的位置不在节流孔中，而位于节流孔之后，并且随流量大小而改变。（２）由于节流装置造成流束局部收缩，同时流体保持连续流动状态，因此在流束截面积最小处的流速最大。根据伯努利方程和位能、动能的互相转化原理，在流束收缩截面积最小处流体的静压力最低。流束最小的截面上各点的流动方向完全与管道中心线平行，流束经过最小截面后向外扩散，这时流速降低，静压升高，直到恢复到流束充满管道内壁。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量图４－１中的实线代表管壁处的静压力，点划线代表管道中心处的静压力。涡流区的存在导致流体能量损失，因此，在流束充分恢复后，静压力不能恢复到原来的数值ｐ′１，静压力下降的数值就是流体经节流件的压力损失δｐ。从上述可看出节流装置入口侧的静压力ｐ１比出口侧的静压力ｐ′１要大。前者称为正压，常以“＋”标记，后者称为负压，常以“－”标记。并且，流量ｑ越大，流束的局部收缩和位能、动能的转化也越显著，节流装置两端的差压Δｐ也越大，即Δｐ反映ｑ，这是节流式流量计的工作原理。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量二、差压－流量转换公式流量公式就是指差压和流量之间的关系式，可通过伯努利方程和流动连续性方程来推导。必须指出，要完全从理论上计算出差压和流量之间的关系，目前是不可能的，因为关系式中的各系数只能靠实验确定。设流经水平管道的流体为不可压缩性流体，并忽略流动阻力损失，对截面１和２可写出下列伯努利方程和流动连续性方程：上一页下一页返回任务２差压式流量计测量注意到质量流量ｑｍ＝ρπ/４ｄ′２ｖ２，将式（４－４）和式（４－５）代入该式可得经过简化推导，在节流装置、显示仪表以及流体性质确定以后，上述各项系数均为常数，因此式（４－６）可变成为上一页下一页返回任务２差压式流量计测量式（４－７）说明当Ｋ为定值时，流量与差压的平方根成正比关系，这就是差压与流量之间的定量关系。三、差压式流量计的组成和标准节流装置图４－２所示为差压式流量计的组成。节流装置产生的差压信号，通过压力传输管道被引至差压计，经差压计转换成电信号或气信号被送至显示仪表。１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，如图４－３所示。可以利用管道上的管件（弯头等）所产生的差压来测量流量，但由于差压值小，影响因素很多，很难测量准确。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量经过长期的研究和使用，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。这两种形式的节流件的外形、尺寸已标准化。同时还规定了它们的取压方式和前后直管段要求，包括节流件、取压装置、节流件前后直管道和法兰在内的整套装置总称为“标准节流装置”。所谓标准节流装置，是指符合国际建议和国家标准规定的节流装置。通过大量试验求得标准节流装置的流量与差压的关系，并据此制定“流量测量节流装置国家标准”。凡按照此标准设计、制作和安装的节流装置，不必经过个别标定即可应用，测量准确度一般为±（１％～２％），能满足工业生产的要求。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量标准节流装置只适用于测量直径大于５０ｍｍ的圆形截面管道中的单相、均质流体的流量。它要求流体充满管道，在节流件前后一定距离内不发生流体相变或析出杂质现象；流速小于音速；流动属于非脉动流；流体在流过节流件前，其流束与管道轴线平行，不得有旋转流。下面介绍标准节流件及其取压装置。１）标准孔板标准孔板是用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４个单测值的平均值，任意单测值与平均值之差不超过０.０５％。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量图４－４所示为标准孔板的结构。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，因而在工业上应用得最多，但其测量准确度较低，压力损失较大，而且只能用于清洁的流体。２）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４－５所示。孔径尺寸ｄ是喷管的关键尺寸。此外，如尺寸Ｅ、ｒ１、ｒ２，端面Ａ、Ｂ等均须符合“标准”规定。标准喷管的取压方式仅采用角接取压。对于标准孔板与标准喷管的选用，除了应考虑加工难易、静压损失（孔板比喷管大）外，尚须考虑使用条件满足与否。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量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，成本较高。由于喷管的坚固性，其一般用于高速蒸汽流量的测量。３）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４－３（ｃ）所示。它能使压力损失显著地减少，并有较高的测量准确度。但其加工困难，成本最高，一般用在有特殊要求，如低压损、高准确度测量的场合。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。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量２取压装置标准节流装置规定了由节流件前后引出差压信号的几种取压方式，有角接取压、法兰取压、径距取压等，如图４－６所示。３测量管段为了确保流体流动在节流件前达到充分发展的湍流速度分布，要求在节流件前后有一段足够长的直管段。最小直管段的长度与节流件前的局部阻力件的形式及直径比有关，可以阅手册。节流装置的测量管段通常取节流件前１０Ｄ，节流件后５Ｄ的长度，以保证节流件的正确安装和使用。整套装置事先装配好后整体安装在管道上。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量四、差压式流量计的安装标准节流装置的流量系数是在节流件上游侧１Ｄ处形成流体典型紊流流速分布的状态下取得的。如果节流件上游侧１Ｄ长度以内有漩涡或旋转流等情况，则会引起流量系数的变化，故安装节流装置时必须满足规定的直管段条件。１节流件上下游侧直管段长度的要求安装节流装置的管道上往往有拐弯、扩张、缩小、分岔及阀门等局部阻力出现，它们将严重扰乱流束状态，引起流量系数的变化，这是不允许的。因此在节流件的上下游侧必须设有足够长度的直管段。节流装置的安装管段如图４－７所示。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量２节流件的安装要求安装节流件时必须注意它的方向性，不能装反。例如孔板以直角入口为“＋”方向，以扩散的锥形出口为“－”方向，安装时必须使孔板的直角入口侧迎向流体的流向。将节流件安装在管道中时，要保证其前端面与管道轴线垂直，还要保证其开孔中心轴与管道同轴。夹紧节流件用的垫片，包括环室或法兰与节流件之间的垫片，夹紧后不允许凸出管道内壁。在安装之前，最好对管道系统进行冲洗和吹灰。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量３差压计信号管路的安装流量测量时使用的差压计与节流装置之间用差压信号管路连接，信号管路应按最短的距离敷设，一般总长度不超过６０ｃｍ。差压信号管路的敷设主要满足以下条件：①所传送的差压不因信号管路而发生额外误差；②信号管路应带有阀门等必要的附件，使使用者能在生产设备运行条件下冲洗信号管路、现场校验差压计以及在信号管路发生故障的情况下将其与主设备隔离；③信号管路与水平面之间应有不小于１∶１０的倾斜度，能随时排出气体（对于液体、蒸汽介质）或凝结水（对于气体介质）；④为了防止有害物质（如高温介质）进入差压计，在测量腐蚀性介质时应使用隔离容器，如信号管路中的介质有凝固或冻结的可能，应沿信号管路进行保温及蒸汽或电加热，此时应特别注意防止因两信号管路加热不均匀或局部汽化而造成误差。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量下面介绍几种不同情况下信号管路安装的一般原则：（１）测量液体流量的信号管路。主要是防止被测液体中存在的气体进入并存积在信号管路内，造成两信号管路中介质密度不等而引起误差。因此取出口最好在节流装置取压室的中心线下方４５°的范围内，以防止气体和固体沉积物进入。为了能随时从信号管路中排出气体，管路最好向下斜向差压计。如差压计比节流件高，则在取压口处最好设置一个Ｕ形水封。在信号管路的最高点要装设气体收集器，并装有阀门，以便定期排出气体。（２）测量蒸汽流量的信号管路。主要是保持两信号管路中凝结水的液位在同样高度，以防止高温蒸汽直接进入差压计。因此在取压口处一定要加装凝结容器，容器截面要稍大一些（直径约７５ｍｍ）。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量取压室到凝结容器的管道应保持水平或向取压室倾斜，凝结容器上方两个管口的下缘必须在同一水平高度上，以使凝结水液面等高。其他如排气等要求与测量液体时相同。（３）测量气体流量的信号管路。测量气体流量时，主要防止被测气体中存在的凝结水进入并存积在信号管路中，因此取压口应在节流装置取压室的上方，并希望信号管路向上斜向差压计。如差压计低于节流装置，则要在信号管路的最低处装设集水器，并装设阀门，以便定期排水。差压计一般都装有５只阀门，其中两只作隔离阀，一只作平衡阀，打开平衡阀可检差压计的零点，另两只用于冲洗信号管路和现场校验差压计。操作阀门时应特别注意防止差压计因单向受压而被损坏。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量五、差压式流量计的使用差压式流量计包括标准节流装置、差压变送器和流量显示仪表。对于差压变送器已作过介绍，目前使用最多的是弹性式差压计，其形式很多。此处所说的差压计是用来测量流量的，因此工业上测量流量用的差压计标尺一般都是以流量分度的，并刻有最大流量处的差压值。如前所述，流量标尺与节流件是配套的。改变节流件的形式和尺寸或者改变被测介质的种类和参数，都必须重新分度标尺。由于流量与差压之间为开方关系，因此差压计标尺上的流量分度是不均匀的，越接近标尺上限，分格越大，这造成读数困难。对于要进行流量计算求得累计流量或者要将流量信号输入调节系统的流量计，必须对流量标尺进行线性化，即实现开方运算，然后通过差压计累计装置或电子积算线路进行流量累计。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量目前在火电厂中对主蒸汽流量的测量都采用差压式流量计。差压式流量计的节流装置是在额定压力和温度以及正常流量下设计计算的。因此，差压式流量计只有在额定压力工况下，流量公式中的系数Ｋ才为定值，其流量和差压之间才有确定的对应关系。但是，在实际运行中，蒸汽压力是经常变化的，因此流量公式中的系数Ｋ也要发生变化，其中蒸汽密度ρ的变化对系数Ｋ的影响最大，所引起的测量误差也大，尤其在机组的滑参数运行、变工况下运行以及启停过程中所引起的测量误差更大，有时蒸汽流量指示值会比给水流量指示值大１倍。因此，必须对蒸汽的密度，即对蒸汽的压力和温度参数进行校正。对中小型电厂采用组合仪表自动予以校正；对大型电厂，可通过组装仪表中的运算组件、计算机的准确运算功能等进行校正，也可采用带压力、温度自动补偿的智能流量表，以确保流量测量的准确性。上一页下一页返回任务２差压式流量计测量测量蒸汽流量时，为保证两根信号管内的凝结水的高度相等和防止高温蒸汽直接进入差压变送器，在取压孔处一定要装设凝结容器。容器截面要大一些，直径约为７５ｍｍ。两个容器应位于同一水平面上，容器至取压孔两连接管孔的下沿必须在同一水平高度上。容器与节流装置之间不应设切断阀。差压变送器应装设在节流装置下方，如果不得不装在其上方时，信号管路应先向下，然后再弯向上方，同时在信号管路的最高点处应加装集气器。应用差压变送器远传流量信号时，差压变送器的启停操作必须遵守一定顺序：启动时，应先打开平衡门，使正负压室相通，再打开正压门，然后关闭平衡门，最后打开负压门，使仪表投入运行。停止时，则先关闭正压门，然后打开平衡门，最后关闭负压门，以防止仪表损坏。上一页返回任务３其他流量计测量一、超声波流量计１超声波及其在检测中的工作原理声波是一种机械波，２０ｋＨｚ以上频率的机械波称为超声波。超声波的波长较短，近似直线传播，在固体和液体介质内的衰减比电磁波小，能量容易集中，可形成较大强度，产生剧烈振动，并能产生很多特殊作用。超声检测技术是利用较弱的超声波来进行各种检验和测量。介质的许多非声学特性和介质的某些状态参量都可用超声方法来加以测定。超声检测技术涉及超声波的产生和接收，即超声波换能器技术，超声波换能器的材料和结构即超声换能器的主要问题。下一页返回任务３其他流量计测量超声波换能器的作用是使其他形式的能量转换成超声波的能量（发射换能器）和使超声波的能量转换成其他形式易于检测的能量（接收换能器）。电能的应用最为方便，因此一般应用电能和超声波能量相互转换的电声换能器。用适当的发射电路把电能加到发射换能器上可使其作超声振动，并在周围的介质中产生超声波。接收换能器把接收到的超声波信号转换成电信号，采用相应的接收电路获得适当的电信号输出。在超声波检测中往往一个超声波换能器既作发射换能器又作接收换能器。在超声波检测中最常用的是压电换能器。压电材料可以分为两大类，第一类是天然或人工制造的压电单晶体，如石英；第二类是人工烧制的多晶压电陶瓷，如锆钛酸铅压电陶瓷。上一页下一页返回任务３其他流量计测量压电片的振动方式很多，如薄片的厚度振动、纵片的长度振动、横片的长度振动等。当同一换能器既用来发射脉冲波又用来接收回波时，为了缩短无法辨别接收信号和发射信号的区域，往往要求脉冲的持续时间越短越好，有的甚至是单个脉冲。为了改善效果，除了在电路中采取措施外，也可在压电片的背后加上吸声块，使得向背后发射的能量被吸声块所吸收，吸声块的底部可做成楔形以进一步减小回波。２超声波检测技术在流量测量中的应用对于大管道流量测量，采用差压式流量计时，标准节流装置的制作很困难，测量也很难做到准确。而采用超声波流量计则不然，具体地说超声波流量计具有以下特点：上一页下一页返回任务３其他流量计测量（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。即使在一般条件下，接触式流量计（如差压式、流量计等）会对流体的流动产生一定的阻力，而且在黏性比较大的流体中使用时，准确度会显著降低。而超声波流量计不会产生附加阻力，也很少受流体黏性的影响。可见超声波流量计属于非接触式测量，对流体场无干扰，无阻力件，不产生压力损失。（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的物理性质的限制比较少，适应性较强。例如电磁流量计和激光流量计对不导电和不透明的流体就难以应用，而超声波流量计则不受影响，可测量各种介质，适合于腐蚀性、黏性、混浊度大的流体，而且测量准确度高。上一页下一页返回任务３其他流量计测量（４）输出信号为线性。超声波流量计的测量原理是：超声波在流动介质中传播时，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。例如超声波在顺流和逆流中的传播情况，如图４－８所示。图４－９所示为超声波在管壁间的传播轨迹。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。除了液体流量的测量，在气体和气粉体（双相流体）流速测量方面，超声波方法也有其可取之处，其在气体介质方面可测出瞬时和脉动流速，它还能同时测出气体温度。上一页下一页返回任务３其他流量计测量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，而用超声波法可以单独测量粉状物质的点速度（如超声多普勒法），也可以测量煤粉气流的流速（如相差法等），然后根据粉状材料的颗粒大小计算颗粒物质的流速，或者配合气粉体密度测量，获得气粉体的质量流量。超声波流量计虽然具有许多优点，但也存在一些缺点：当液体中有气泡或噪声时，会影响声波传播；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。另外从以上的分析可知，超声波流量计的结构较复杂，成本较高。上一页下一页返回任务３其他流量计测量二、电磁式流量计１测量原理电磁流量计的原理是法拉第电磁感应定律。图４－１０所示是其原理示意，在工作管道的两侧有一对磁极，另有一对电极安装在与磁力线和管道垂直的平面上。当导电流体以平均速度ｖ流过直径为Ｄ的测量管道段时切割磁力线，于是在电极上产生感应电动势Ｅ，电动势的方向可由右手定则判断。如磁场的磁感应强度为Ｂ，则感应电动势为上一页下一页返回任务３其他流量计测量因为流过仪表的容积流量为：合并式（４－８）和式（４－９），得上一页下一页返回任务３其他流量计测量当仪表口径Ｄ和磁感应强度Ｂ一定时，Ｋ为定值，感应电动势与流体容积流量存在线性关系。为了避免极化作用和接触电位差的影响，工业用电磁流量计通常采用交变磁场，其缺点是干扰较大。采用直流磁场对于真实地反映流量的急剧变化有利，故其适用于实验室等特殊场合或被用来测量不致引起极化现象的非电解性液体，如液态金属之类。２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。上一页下一页返回任务３其他流量计测量电磁流量变送器的结构如图４－１１所示，为了避免磁力线被管道壁所短路和降低涡流损耗，测量导管应由非导磁的高阻材料制成，一般为不锈钢、玻璃或某些具有高电阻率的铝合金。在用不锈钢等导电材料做导管时，测量导管内壁及内壁与电极之间必须有绝缘衬里，以防止感应电动势被短路。衬里材料视工作温度而异，常用耐酸搪瓷、橡胶、聚四氟乙烯等。电极与管内衬平齐，电极材料常用非导磁不锈钢制成，也有用铂、金或镀铂、镀金的不锈钢制成的。产生交变磁场的激磁线圈的结构根据导管口径的不同而有所不同，图４－１１所示的适合大口径导管（１００ｍｍ以上），将激磁线圈分成多段，每段匝数的分配按余弦分布，并弯成马鞍形驮伏在导管上下两边，在导管和线圈外边再放一个磁轭，以得到较大的磁通量并提高导管中磁场的均匀性。上一页下一页返回任务３其他流量计测量３基本特点电磁流量计无可动部件和插入管道的阻流件，所以压力损失极小。其流速测量范围很宽（０.５～１０ｍ／ｓ），口径从１ｍｍ到２ｍ以上，反应迅速，可用于测量脉动流、双相流以及灰浆等含固体颗粒的液体流量。如果截面上的流速分布是轴对称的，则层流、紊流等流动状态不影响测量的准确性；如果截面上的流速分布是不对称的，而在电极附近及两电极之间的流量分配较多，则仪表指示的流量将大于实际流量；相反，如果在与电极成９０°方向的区域里流量分配得多，则指示值将偏小。一般要求在电磁流量计之前有长度为５～１０倍管道直径的直管段，这时仪表的准确度可达±１％以上。被测流体必须是导电的，电导率一般要求在（２０～５０）×１０－８Ｓ／ｍ以上，不能用于测量气体、蒸汽、石油制品等。上一页下一页返回任务３其他流量计测量另外，仪表的使用温度、压力不能过高，目前使用温度不应超过２００℃，安装地点要远离强磁场和振动源。使用中还应注意，测量的准确度会受测量导管内壁，特别是电极附近积垢的影响。由于电磁流量计价格昂贵，这影响了它的推广使用。三、容积式流量计通过计量流体的体积来测量流量是一种古老的方法，如翻斗式流量测量设备就是用一个容器接受液体，等该容器内液体达到一定量时，容器自动翻转而排空容器内的液体，然后重新接受液体而开始一个新循环，通过计量单位时间内容器的翻转次数来测量流量。上一页下一页返回任务３其他流量计测量概括地说，这种方法是用一个固定容积的容器周期性地吸入、排出等量体积的流体，来测量流体流量的。由此发展起来的连续计量流体体积的容积流量计，由于直接测量流体的体积，所测流量理论上与流体的黏性、密度和流态无关。另外，测量流体体积是一种常用来标定一般流量计的方法，因此设计、制造精良的容积流量计具有准确度高的特点，一般可达到０.１％～０.５％的准确度。由于这些特点，容积式流量计常用于流体性质变化大而测量准确度要求高的石油、食品和化工行业。上一页下一页返回任务３其他流量计测量１腰轮流量计腰轮流量计又叫罗茨流量计，其工作原理如图４－１２所示。在进出流量计流体的压力差的推动下，两个相同尺寸的腰轮分别绕各自的固定轴反向旋转，它们的相位差为９０°。它们之间的相位差是由一对相互啮合的齿轮保证的，而两个腰轮不直接接触。具体的工作过程如图４－１２所示。流体由流量计的入口进入，压力为ｐ１，再由出口流出，压力为ｐ２。上一页下一页返回任务３其他流量计测量２刮板流量计除了腰轮流量计外，在实际工程中还常用一种被称作刮板流量计的容积流量计。其工作原理更直观。如图４－１３所示，流体在流量计进、出口压差的作用下，推动流量计的刮板和转子一起转动。刮板在一个固定的凸轮的作用下，可以沿径向运动而伸出和收回。当某一刮板转到流量计壳体的计量空间的起始点Ｂ时，处于计量空间内的流体随着前一刮板正好转过计量空间的终止点Ｃ，而开始排出到流量计出口；与此同时，流量计入口处的流体开始再次充满计量空间。在流量计转子旋转一周之后，有６倍计量空间容积的流体经过流量计。同样，通过测量转子的转速，可知流体的体积流量。上一页下一页返回任务３其他流量计测量可以看到，上述容积流量计都有转动部件，而且转子之间和转子与壳体之间都有严格的间隙要求，因此它们只能应用于清洁流体的流量测量。为使容积流量计可被用于常含杂质，特别是含固体颗粒的工业流体，刮板可以做得有弹性的，这种流量计叫做弹性刮板流量计。弹性刮板流量计现在广泛应用于石油、能源工业领域。四、差压变送器为适应集中检测、热工保护、自动调节等热工测量和自动化的需要，通常希望将测压弹性元件输出的位移或力变换成统一的电信号，为此产生了差压变送器。下面介绍电厂常用的电容式变送器。上一页下一页返回