仪表工知识培训

仪表工知识培训

目录

1.仪表基础知识篇...............................................................1

1.1.性能指标..................................2

1.2.标准仪器.................................................................2

2.压力压差测量.................................................................2

2.1.基本知识.................................................................3

3.流量测量.....................................................................9

3.1.基本知识.................................................................9

3.2.基本原理.................................17

3.3.计算.....................................20

4.物位测量....................................................................22

4.1.基本知识................................................................22

4.2.测量原理.................................24

5.温度测量....................................................................28

5.1.基本知识..................................28

5.2.测量原理................................................................30

6.旋转机械状态监测...........................................................31

6.1.基本知识................................................................31

7.控制器......................................................................32

7.1.基本原理................................................................32

7.2.基本知识.................................34

8.调节阀......................................................................37

8.1.基本知识................................................................37

8.2.工作原理................................................................42

9.控制系统....................................................................44

9.1.基本知识..................................44

9.2.工作原理................................................................47

10.报警与联锁..................................................................48

10.1.基本知识...............................................................48

1.仪表基础知识篇

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LL性能指标

*1、什么是仪表的反应时间？

当用仪表对被测参数进行测量时，仪表指示值总要经过一段时间才能显示

出来，这段时间称为仪表的反应时间。

*2、按误差值的表示方法，误差可分为什么？

可分为绝对误差、相对误差、引用误差。

*3、选定的单位相同时，测量值小数点后位数越多，测量越精确吗？

是。

*4、什么叫回差?

回差也叫变差，是在正、反行程上，同一输入的两相应输出值之间的最大

差值。（若无其他规定，则指全范围行程）

*5、什么叫仪表的死区？

死区是输入量的变化不至于引起输出量有任何可察觉的变化的有限区间，

死区用输入量程的百分数表示。

1.2.标准仪器

1、如何使用兆欧表进行线路绝缘检查？

答：

1）首先检验兆欧表：兆欧表有两个引线接线柱“L”和“E”。“L”表示

线路，“E”表示接地。先将“L”和“E”短路，轻轻摇转兆欧表的手柄，此

时表针应指到签位。注意不得用力过猛，以免损坏表头。然后将“L”与“E”

接线柱开路，摇动手柄至额定转速，即达到每分钟120转，这时，表针应指到

8的位置。

2）线间检查：测试前应将被测线路或设备的电源切断，并进行放电。将被

测线路或电气设备用两条引线分别接至兆欧表的“L”和“E”接线柱。对地检

查：将被测线路及地端用两条引线分别接至兆欧表的“L”和“E”接线柱。

3）测试时以均匀、额定的转速转动兆欧表的手柄，则兆欧表的指针会指示

一定的刻度，待一分伊时，读取表针所指的电阻值＞0.5MC

2.压力压差测量

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2.1.基本知识

1、法兰变送器安装时，为什么一定要选择周围环境温度比较恒定的地方？

（答：

法兰变送器和普通变送器不同，它的毛细管、法兰膜盒是一个密闭系统，

相当于一个大温包。当周围环境发生变化时，系统内的填充液会发生膨胀收

缩，从而引起系统的压力变化，它作用到变送器的敏感元件，使仪表产生附加

误差。而在一般变送器中，引压导管不是密闭系统，它由温度变化而引起区力

变化，可以由介质扩散到工艺流程，因而不影响仪表输出。法兰变送器安装

时，一定不要使变送器和法兰膜盒系统暴露在阳光底下，以免太阳直晒，使环

境温度发生剧烈变化。另外，差压变送器的两根毛细管应处于同一环境温度

下，这样，一定范围内的温度变化可以互相抵消。

*2、高温高真空的法兰变送器为什么特别昂贵？（一）

答：

法兰变送器的法兰膜盒直接和介质接触，因此法兰变送器很容易遇到高真

空的操作条件。当法兰变送器在真空状态下工作时，隔离膜片受到一个向外的

吸力，于是膜片外鼓，使变送器密闭系统的体积增大，填充液内的压力降低，

处于真空状态。这时外部的气体有可能从焊缝处、连接处渗透到膜盒内部，使

填充液中含有气体，从而影响仪表性能。法兰变送器内的填充液，其沸点温度

是随着压力的降低而减低，若法兰变送器工作在负压状态，则密闭系统内会出

现真空，从而使填充液的沸点降低，出现汽化。如果介质温度比填充液的沸点

降低，出现汽化。如果介质温度比填充液的沸点高很多，则填充液的汽化区力

会是很大的，它不仅施加到变送器传感元件，使测量产生误差，而且使隔离膜

片外鼓，造成它永久变形。当变送器工作在既是高温又是高真空的条件时，填

充液处于极易汽化的条件。为此，制造厂要对这种变送器进行特殊处理，充灌

到膜盒中的填充液要用高温硅油，并要精确控制充灌量，既不能多，也不能

少，硅油中的气体，充灌前一定要彻底排尽，膜盒预先一定要抽成绝对真空，

不留残压，膜盒的焊接确保绝对牢固。所有这些，就增加了变送器的加工工作

量和成本，所以高温高真空的法兰变送器特别昂贵。

*3、罗斯蒙特3051C、霍尼韦尔ST3000、横河EJA、富士FCX-A/C的传

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感器有何区别？

答：

罗斯蒙特3051C智能变送器的传感器是硅电容式，它将被测参数转换为电

容变化，然后通过测电容的方法来得到被测的差压或压力。

霍尼韦尔ST3000系列智能变送器的传感器是复合半导体式，它将被测参

数转换成硅芯片电阻值的变化，然后通过测电阻的方法来得到被测差压或区

力。

横河EJA智能变送器的传感器是硅谐振式，它将被测参数转换为硅梁的振

动频率，然后通过测频率来得到被测差压或压力值。

富士FCX-A/C智能变送器的传感器是硅微电容式，它将被测参数转换为静

电容量，然后通过测盘电容来得到被测差压或压力值。

*4、有一法兰变送器的额定接液温度为-15〜250C,如果被测介质短时间

超过这个范围，则仪表会损坏吗？

答：

法兰变送器的接液温度主要由法兰膜盒内的填充液的性质来决定。当被测

介质的温度超过仪表额定接液温度上限时，则会产生两种情况。

1）填充液因受热而体积发生膨胀，甚至蒸发，如果膨胀过大，压力超过允

许值，则隔离膜会产生永久变形，填充液会从连接处、焊缝处挤出来.

2）填充液是油性物质，里面或多或少含有气体。另外，充灌前的密闭系

统，也不可能抽成绝对真空，还有气体。它们虽然量很少，但因热膨胀系数

大，如温度过高，也会造成隔离膜片永久变形。

综上所述，被测介质温度如超过仪表额定范围上限，轻者使仪表的技术性

能变次，重者使仪表损坏，所以在选购仪表时，一定哟考虑它的接液温度不能

低于被测介质的最高温度。

如果被测介质的温度低于仪表额定温度下限，则填充液会冻凝而不能动。

这样当被测介质的压力变化时，仪表的输出变化将缓解，甚至不变。但一般仪

表不会损坏，当被测介质的温度恢复正常时，仪表又会正常工作。

*5、有一法兰变送器的技术指标上规定，仪表的最高接液温度为300℃,

静压下限为0.13kPa@abs。该表可否在被测介质的操作温度为300℃,操作压

力为0.13kPa@abs的条件下工作？（合成、尿素、水汽、芳闺

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答:

不可以，法兰变送器如在高温状态下工作，法兰膜盒内的填充液体积会膨

胀。如果填充液在充灌过程中混有空气，则由于空气的膨胀系数远大于填充

液，所以体积的膨胀会更加厉害，从而使隔离膜片外鼓，严重的甚至产生永久

变形。但若被测介质的压力很大，它们作用在隔离膜片上，使它无法外鼓，这

样被测介质的温度即使高一些，对仪表也不会造成影响。所以压力和温度这两

个参数是有联系的，既有高温，又是高真空，对仪表造成的危害最大，否则可

相互抵消一部分。本题中所说的0.13KPAabs和300℃两个参数不能同时存

在。如果要仪表工作在300℃,则工作压力不能是负的，必须在大气压力以

上，如果要仪表工作在0.13kPa@abs的高真空下，则温度必须远低于300℃

才行。

6、利用弹簧管压力表测压力，在大气中它的指示为P,如果把它移到真空

中，则压力表指示如何变化？为什么？（合成、尿素、水汽、芳煌）

答：

因为大气中P表=P绝一P0（大气压），如将压力表移至真空则测的是绝

压，那么P绝=P表+PO,因此该压力表指示增大。

7、测量蒸汽流量的差压变送器安装后初次启动的操作步骤？（―）

答：

应按下列步骤去操作：

1）检查各个伐门，导压管、活接头等是否已连接牢固；

2）检查二次伐和排污伐是否关闭，平衡伐是否打开；

3）稍开一次伐，然后检查导压管、伐门、活接头等，如果不漏就把一次伐

全开；

4）分别打开排污伐，进行排污后，关闭排污伐；

5）拧松差压室丝堵，排除其中的空气；

6）待导压管内充满凝结水后方可启动差压变送器；

7）启动差压变送器应按打开正压伐，关闭平衡伐，打开负压伐。

8、什么是压力或差压变送器的零点调整和零点迁移？（）

答：

零点调整：是指输入压力或差压为零时，而输出不为零时的零点调整；

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零点迁移：是指输入压力或差压不为零时输出调至零的调整。

9、压力有静压、动压和全压之分，它们的关系是什么？压变测的是什么

压力？

答：

全压=动压+静压，压变测的是静压。

10、叙述液体、气体、蒸汽压力测量仪表的正确取压位置？（—）

答：

测量气体时：为了使气体内的少量凝结液能顺利地流回工艺管道，而不流

入测量管路和仪表内部，取压口应在管道的上半部；

测量液体时：为了让液体内析出的少量气体能顺利的返回工艺管道，而不

进入测量管路和仪表内部，取压口最好在与管道水平中心线以下成0~45°夹

角内

测量蒸汽时：应保持测量管路内有稳定的冷凝液，同时也防止工艺管道底

部的固体介质进入测量管路和仪表内，取压口最好在与管道水平中心线以上成

。〜45°夹角内

11、说明绝对压力、大气压、表压及真空度的含义及相互关系。（—）

答：

绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对

压力。表压是以大气压为基准来表示的压力，所以它和绝对压力正好相差一个

大气压O.IMPa。如果被测流体的绝对压力低于大气压，则压力表所测得的压

力为负压，其值称为真空度。绝对压力=大气压+表压。

12、智能变送器有何特点？

答：

1）温度特性及静压特性大幅度改善；

2）精度高;

3）可调量程比大；

4）有遥控设定功能；

5）有自诊断功能。

13、用通讯器读出智能变送器的输入信号与变送器设定量程有无关系？利

用输入信号可以检测变送器的静压误差，是否可以观察测量范围以外的变化趋

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势？（―I

没有关系;

可以。

14、什么是HART通信协议？什么是DE通信协议？（.

HART协议：数字信号叠加在模拟信号上，两者可以同时传输的协议。

DE协议：数字信号和模拟信号分开传输，当传输数字信号时，模拟信号

需要中断的协议。

15、何谓变送港的阻尼？

即变送器的输出随被测参数变化的反应速度。

16、为什么法兰变送器的精度比普通变送器的精度低？（

因为法兰变送器比普通变送器多了一个远传法兰膜盒，多了一个转换环

节，因此误差在原有误差的基础上，增加了法兰膜盒的转换误差。

17、压力开关触点有哪两种形式？（—）

常开和常闭

18、法兰变送器与普通变送器的区别？（）

在普通的变送器中，被测介质通过导压管而进入变送器测量室，如果被测

介质是粘稠液体，则容易堵塞导压管。现在用毛细管代替导压管，堵塞现象便

不会存在。因为毛细管是密封的，它里面的填充液是经过挑选的，化学物理性

能稳定，不会像导压管内的介质那样，易凝冻，易汽化，因而不必象普通变送

器那样加灌隔离液，安装隔离器、冷凝浴等辅助设备。这样，测量精度便可提

高，维护工作量便可减少。

19、智能变送器构成及工作原理？（_）

智能变送器，它由复合传感器和微处理器两个主要部分构成。复合传感器

是将差压、温度、静压三个传感器采用集成电路的扩散工艺生成在一片单晶硅

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片上，三个传感器的检测信号周期的读入微处理器，经微处理器综合运算处

理，完成精确的压力、差压计算；再经D/A转换输出4〜20mADC直流信号

20、何为变送器量程比？（_）

变送器量程比：最大测量范围/最小测量范围

21、变送器膜盒内的填充液应具有哪些性能？硅油氟油有什么区别？

答：

膜盒内部需要充灌填充液以传递压力，变送器对填充液的要求是：热膨胀

系数小，低温时不冻凝，高温时不挥发，不汽化，其粘度不因温度的变化而有

较大的改变，这样仪表的性能才能稳定。通常膜盒内充灌硅油或氟油。硅油有

低温硅油和高温硅油之分，低温硅油最低温度可达-40C,高温硅油最高温度

可达315C。根据变送器的使用温度不同，选用不同牌号的硅油。氟油为惰性

液体，化学性质不活泼，所以使用在测氧或测氯的变送器内，其使用温度在-

45〜250C之间，粘度较低，价格较硅油高。

22、脱脂处理是怎么回事？（—）

变送器的零部件在加工过程中，膜盒在充灌过程中，免不了要碰到油脂之

类的物质。脱脂处理就是将膜盒部件和高、低压测量室中的油腻去掉，不使它

们污染被测介质。脱脂处理常用于测氧、测氯或测食品饮料的变送器中，因为

氧遇油会发生爆炸，氯也是活泼的化学元素，饮料等不能污染，所以要把膜盒

处理干净。

23、碳钢法兰的法兰变送器可否用于测量腐蚀性介质？为什么？（）

法兰变送器的法兰盘和介质是不接触的，只有隔离膜片才是接液面，因此

只要周围环境中没有腐蚀性气体，碳钢法兰也可以用来测腐蚀性介质。

24、法兰变送器的静压指标中，工作压力的上下限是否都有限制？为什

么？（法兰变送器工作压力，上下限都是有限制的。但一般人们只注意它的上

限使用压力，而忽视它的下限压力，以为多少都可以，其实这是不对的。法兰

变送器的下限使用压力也是有规定的，通常不能工作在负压状态，特别是在高

真空状态。高真空时，隔离膜片外鼓，极易损坏，所以不能没有限制。

25、绝压变送器与表压变送器的区别。（—）

绝压变送器测的是设备内介质的绝对压力，它和大气压力没有关系，而表

压力变送器测的是以大气压为基准的压力，它和大气压力有关。在结构上：绝

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压变送器通压力的测压元件的另一边是绝对真空，而表压力变送器通压力测压

元件的另一边是大气。

3.流量测量

3.1.基本知识

1、节流装置的作用？(—)

在于造成流速的局部收缩，从而产生压差。并且流过的流量愈大，在节流

装置前后所产生的压差愈大，因此可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。

2、用孔板测量流量，孔板装在调节阀前为什么是合理的？()

在节流装置测量流量的理论推导中，理论上有两个假设，即流体流动是连

续的，并且流体流动过程中遵守能量守恒定律，这就告诉我们，孔板不能安装

在气液两项并存的地方，以免增大测量误差。有的流体(如液化氢)经调节伐降

压后，有时会有部分汽化，形成两项共存，因此，流量孔板应尽量安装在调节

伐前，这种安装方式是合理的。

3、孔板安装的直管段要求？(_)

孔板安装的直管段要求：标准孔板工作在紊流状态下，孔板前的直管段一

般要求10D,孔板后的直管段一般要求5D,为了正确测量，孔板前的直管段

最好为30〜50D,特别是孔板前有泵或调节阀时更应如此。

4、孔板安装有什么要求？(_)

(1)节流件的前端面应与管道轴线垂直，不垂直度不超过1°;

(2)节流件的开孔应与管道同心；

(3)夹紧节流件用的密封垫片不得突入管道内壁；

(4)新装管道必须在“吹扫”后再进行节流件的安装；

(5)节流装置的各管段和管件的连接处不得有任何管径突变。

5、什么叫流量？有哪两种分类？

流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量。分为体积流量和质量

流量。

6、说出孔板有哪五种取压方式？(_)

1)角接取压法2)法兰取压法3)理论取压法4)径距取压法5)管接取压法

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7、在管道上安装孔板时，如果将方向安装反了，差压计指示会有什么变

化？为什么？

差压计指示会变小。因为装反后，入口阻力减少，因而流量系数增大，仪

表的指示变小。

8、在孔板、喷嘴和文丘里这几种节流装置中，当差压相同时，哪一种压

力损失最大？当管径和差压相同时，哪一种流量最大？（—）

当差压相同时，压力损失最大的是孔板。当管径和差压相同时，文丘里管

的流量最大。

9、差压式流量计测得的差压4P是什么压差?流量与差压的关系是什么？

（是正、负压室的静压差，流量和差压的平方根成正比。

10、标准节流装置有哪些？（_）

标准节流装置：孔板、喷嘴和文丘里管

11、差压式流量计在满量程的30%以下一般不宜使用，为什么？如果出

现这种情况，该如何史理？（合成、尿素、水汽、芳燃）

流量测量中，国家标准规定：节流装置适用的流量比为30%（最小流量：

最大流量=1：3）。这是因为差压与流量的平方成比例，流量比低于30%,精

度就不能保证。另外，流量小于30%时，雷诺数往往低于界限雷诺数，流量系

数a不是常数，造成流量测量不准.

流量低于满量程30%以下时可作如下处理：

1）和工艺协商降低最大流量，如雷诺数足够大，则可以改孔板或差压解

决；2）改用其他类型流量计，如涡轮流量计等。

12、管道内的流体速度，在什么位置最大？在什么位置等于零？（_）

管道内的流体速度，一般情况下，在管道中心线处的流速最大，在管壁处

的流速等于零。

13、说明气体的密度与温度和压力的关系。（—）

气体的密度随温度的升高而减小，随压力增大而增大。

14、说明液体的密度与温度和压力的关系。（_）

液体的密度随温度升高而减小，与压力的关系不大。

15、在节流装置中流体流动的情况不符合标准时，则在下列情况下，哪几

种显示仪表的指示流量比实际大？哪几种比实际小？

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①节流件上游直管段长度不足，只大于3D,且在同一平面内有90°弯

头；

②节流件上、下游侧直管段有管径突变；

③环室或夹紧环内径超出规定；

④节流件安装偏心率超出规定。

只有①仪表指示流量比实际流量大，其他均无一定的倾向。

16、用标准节流装置进行流量测量时，流体必须满足那些条件？（）

用标准节流装置进行流量测量时，流体必须满足以下几点：

1）流体必须充满同管和节流装置，并连续地流经管道；

2）流体必须是牛顿流体，在物理学上和热力学上是均匀的、单相的或者

可以认为是单相的；

3）流体流经节流;牛时不发生相变；

4）流体流量不随时间变化或变化非常缓慢；

5）流体在流经节流件以前，其流束必须与管道轴线平行，不得有旋转

流；

6）流体流动工况应是素流，雷诺数需在一定范围，无旋涡。

此外，标准节流装置不适用于脉动流和临界流的流量测量。

如果节流装置的绢构不符合标准要求时，则基本流量公式中的流量系数会

发生变化。试指出下列情况下，17、哪几种流量系数变大？哪几种变小？

①孔板直角入口边缘不锐利；

②孔板厚度超过规定值；

③孔板开孔圆筒部分长度太大；

④角接取压法正取压孔离孔板端面距离偏大；

⑤负取压孔离孔板端面距离偏大；

⑥孔板弯曲。

流量系数变小的有②、③、⑤3种情况；变大的有①、④两种情况；可能

变大，也可能变小的有情况⑥。

18、为什么用标准节流件测量气体流量时，下游绝对压力和上游绝对压力

之比应大于0.75?用标准节流件测量压缩气体的流量时，上游压力和下游压力

是有规定的。当设计节流件的差压时，最后一定要验算其下、上游压力之匕是

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否小于0.75,因为对标准节流件来说，小于这个范围已经没有实验数据。另外

如果压差变大，流量的计算公式也不成立。

19、用某节流装置测量湿气体中干气部分的体积流量（标准状态下），如果

工作状态下的相对湿度比设计值增加了，这时仪表的指示值将如何变化？为什

么？

大于真实值，因为这种情况下湿气体中干气体部分的分压力将减少。

20、写出用孔板流量计测量气体流量的温压补偿修正公式。

用流量计测量气体流量时，由于气体是可以压缩的，即同一质量的气体在

不同压力、不同温度下的体积是不同的，所以计量气体时都以标准状态下，即

温度t=0℃,压力p=101.33kPa@abs时体积来计算。但计算孔板时，却要在

操作条件下才可进行。因此操作状态下所得的体积还需换成标准状态，其换算

公式是Q=Qo（TPoZ）/[ToP）。

21、什么是标准的节流装置？在GB/T2624—93中规定的标准节流装置

有哪些？

标准的截流装置就是有关计算数据都经过系统试验而有统一的图表和计算

公式。按照统一标准规定进行设计、制作和安装的标准截流装置不必经过个别

标定就可以使用。GB/T2624—93中规定的标准截流装置有孔板、喷嘴和文丘

里管c

22、角接取压和法兰取压只是方式不同，但标准孔板的本体结构是一样

的，对么？

对。

23、为什么在质量流量计的传感器中要有测温热电阻？

安装测温热电阻，是为了补偿测量管因为温度变化而引起的刚性变化。

24、若漩泯流量计和与它配接的管道内径不同，则它对仪表会产生什么影

响？

当漩涡流量计和与它配接的管道内径不同时，则流体在变径处会产生二次

流，从而使流体的流速分布受到影响，发生畸变。轻者使仪表产生附加误差，

重者甚至使仪表无法工作。

25、电磁流量计的输出电流与介质流量是何关系？（_）线性关系。

26、涡轮流量变送器应水平安装，变送器前后应有适当的直管段，一般为

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多少？（一）

前15D,后5D

27、涡轮流量变送器输出的是什么信号？与流量是何关系？（_）

频率信号，与流量成正比。

28、涡轮流量变送器的仪表常数是在什么状态下标定的？（__）常温下用水

标定的。

29、转子流量计中转子上下的差压由什么决定？转子的重量。

30、转子流量计属于恒压降流量计，制造厂标定转子流量计时，测液体或

测气体的流量计通常用什么进行标定刻度？

测液体用水，测气体用空气、氮气、介质空气

31、转子流量计中的流体流动方向？）自下而上。

32、转子流量计流量标尺上的刻度值代表的是什么流量值？

对于测量液体的，代表20℃水的流量值，市于测量气体的，代表20℃、

latm空气的流量值。

33、安装远传转子流量计时应注意什么?（

1）远传转子流量计应垂直安装。

2）为使转子导杆能有上下活动余地，应保证有一定的直管段。

2）考虑到拆装方便，在流量计上装短节，拆卸时应连同短节一起拆下，以

免损坏转子导杆。

34、差压式流量变送器小信号切除的目的？

变送器输出小信号切除的原因，不是因为信号太小，可以忽路略不计，而

是在小信号时会引起较大的误差。因为小信号切除只有当变送器输出和差E的

平方根成比例时才需要，即变送器流量输出时才需要。这样当在小信号时，例

如当差压等于1%上四，流量为10%,也就是说，差压变送器零点的微小变化

会引起流量的很大波助。如果仪表的零点不稳，有误差，则会引起输出忽上忽

下地跳动，并放大误差。为此差压变送器在开方输出时，需要进行小信号切

除。

另外，当节流孔板测流体流量时，若流体的流速很小，流动工况会出现层

流状态。此时，流量不是和差压的开方成正比，而是和差压成正比。所以变送

器在小信号时，需要将流量输出也改成差压成比例的线性输出。

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35、为什么电磁流量计的接地特别重要？应该如何接地？

电磁流量计的信号比较微弱，在满量程时只有2.5-8mV,流量很小时，输

出只有几微伏，外界略有干扰，就会影响仪表精度，因此电磁流量计的接地特

别重要。

电磁流量计接地时，应注意如下几点：

1）检测器的测量管、外壳、屏蔽线，以及转换器、二次仪表都要接地；

2）检测器、转换器应单独接地，绝对不要连在电机、工艺管道上，接地电

阻应小于10欧姆；

3）检测器、转换器的接地现场，去二次表的屏蔽层接地在控制室一侧，切

勿多端接地，以免因电位不同而引入干扰；

4）检测器如安装在金属管上，金属管内部又没有绝缘涂层，则可在检测器

接地端子上接地，如检测器安装在塑料管上，或在有绝缘涂层、衬里的管道上

安装，则检测器的两端应安装接地环（或带有接地电极的短管），使管内流动的

介质与大地短路，具有零电位。

36、安装质量流量计时，应注意些什么？（）

1）质量流量计是通过传感器的振动来实现测量的，为了防止外界干扰，仪

表安装地点不能有大的振动源，并应采取加固措施来稳定仪表附近的管道。

2）质量流量计T作时要利用激励磁场，因此它不能安装在大型变压器、电

动机、机泵等产生较大磁场的设备附近，至少要和它们保持0.6〜1.0m以上的

距离，以免受到干扰。

3）质量流量计的传感器和管道连接时不应有应力存在，为此要将传感器在

自由状态下焊接在已经支撑好的管道上。

4）直管质量流量计最好垂直安装，这样，仪表停用时可以使测量管道排

空，以免结垢，如果水平安装，则需将两根测量管处于同一水平面上。

5）弯管流量计水平安装时，如果测量液体，则应外壳朝下，以免测量管内

积聚气体，如果测量气体，则应外壳朝上，以免测量管积聚冷凝液。

6）传感器和变送器的连接电缆应按说明书规定，因为变送器接受的是低电

平信号，所以不能太长，并应使用厂家的专用电缆。

37、安装电磁流量计时有哪些要求？

1）变送器可垂直、水平、倾斜安装，但应保证满管条件，即应安装在任何

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时候测量导管内都能充满液体的地方，以防止由于测量导管内煤油液体而指针

不在零位造成的错觉。最好垂直安装，使液体自下而上流经仪表，如不能垂直

安装时，也可水平安装，但要使两电极在同一水平面上。当被测介质中固体颗

粒多时，应垂直安装，使衬里不受磨损。

2）电磁流量计信号较弱，满量程时仅2.5-8mV,流量很小时，仅几微伏，

外界略有干扰就会影响测量精度。因此，变送器外壳、屏蔽线、测量导管以及

变送器两端的管道都要接地，并要单独设置接地点，决不能连接在电机、电器

等公用地线或上下水管道上。转换器部分已通过电缆线接地，故勿再行接地，

以免因地电位不同而引入干扰。

3）变送器安装地点要远离一切磁源，不能有振动。

4）信号电缆要用说明书中规定的屏蔽电缆，不得用其他电缆代用，信号线

和励磁线要分开敷设，并避免两平排，尤其要注意远离动力电缆，信号电缆两

端接头的外露不满要保持最短，屏蔽层剥除到只要能与接线端子相连就够了，

信号线越短越好，转换器应尽量接近变送器。

5）变送器和转换器必须使用同一相电源，否则由于检测信号和反馈信号相

差・120°相位，致使仪表不能正常工作。

6）变送器上游侧应有不小于5D的直管段，当有阀门、扩大管时应力口长至U

100,上游的截止阀应全开，不能全开时，阀应按截流方向和电极轴成4S。角

设置。调节阀应装在下游侧。为防止流体扰动，扩大管的圆锥角应小于15,。

38、试写出转子流量计的流量基本方程式，并说明流量和转子高度的关

系。（水汽）

流量基本方程式是:Q=QfV（2gV（P1-P0）/（AfP0））,

式中

Q体积流量，rrP/s,

a■流量系数，

A-转子最大横截面和椎管之间的环隙面积，n?,

g-重力加速度，m/s2

v-转子体积，m3

Pl•转子材料密度，kg/m3

P0■流体密度，kg/m3

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Fl-转子最大横截面，m2

当转子的形状确定后，上式平方根内的值为一定值。当雷诺数大于一定的

界限值时，。也可视为常数。这样，Q和A成正比。转子流量计的圆管是椎形

的，转子越上升，它们间的环隙面积A越大，基本上呈线性关系。所以流量Q

和转子高度的关系也是近似线性的。

39、转子流量计出厂时,测气体的流量计刻度一般是用空气标定的，测液

体的流量计刻度，用水标定。但如果实际测量介质不是空气或水，则该如何修

正？(水汽］

转子流量计的基本流量公式为Q=QfJ(2gv(Pf-P0))/POFfo

式中Q为流量系数；P0为标定介质(水或空气)密度；g为重力加速度；P

f为转子密度；Ff为转子最大截面积；f为转子和锥管间的流通截面积。

如果实际测量介质和标定介质不同，当密度相差不大时，则有Q实/Q刻

=(QfV(2gv(Pf-P介))/P介FQ/(QfV(2gv(Pf-P0))/POFQ：Q实=(2刻J

((Pf-P介)P0)/((Pf-P0)P介)a

式中，

Q实-实际流量，

Q刻一刻度流量；

。介•被测介质密度c

其中J((Pf-P介)P0)/((Pf-P0)P介)称流量校正系数K,于是得出Q实

=Q亥UK。

40、什么是流体的气穴现象，它对涡街流量计有什么影响？

气穴现象是指由于流体的压力损失而造成涡街流量计下游侧压力降低，当

低到被测液体使用温度下的饱和蒸汽压以下时，则会产生气泡。气穴现象会影

响仪表精度，严重的甚至使仪表不能工作，所以当测量容易汽化的液体或工作

条件接近临界状态的液体时，应予特别注意。

为防止气穴现象，管道内的最低压力可由下式算出：p=2.7AP+1.3pO；

△P=1.1X10(-3次期Pv2.

式中：p-管道内最低压力，kPa

△P•流量计的压力损失，kPa

p0-使用温度下被测液体的饱和蒸汽压力，kPa

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P■被测流体的密度，kg/m3

v-被测流体的流速，m/So

*41、涡街流量计有何特点？

主要优点：

1）仪表的标定系数不受流体压力、温度、密度、粘度及成分变化的影响，

更换检测元件时，不需重新标定，

2）量程比大，液体达1：15,气体达1：30,

3）管道口径几乎不受限制，为25〜2700mm.

4）压力损失相当小，

5）直接输出与流量成线性关系的电信号，精度较高，可达±1%,6安装简

便，维护量小，故障极少。

其缺点是：

1）流速分布变动及脉动流将影响测量精度，仪表上下游有直管段要求，必

要时应在上游侧加装整流片。

2）检测元件被沾污后将影响测量精度，应定期用汽油、煤油、酒精等对流

量元件及其检测小孔进行清洗。

3.2.基本原理

1、筒述孔板的测量原理。

连续流动的流体，在流经孔板时，由于孔板的截面积比管道的截面积小，

形成流体流通面积的突然缩小，在压力作用下，流体的流速增大，当挤过节流

孔后，流速又由于流通面积的变化而降低，与此同时，在节流装置前后的管壁

处的流体静压力就产生了差异，形成了静压力差，流量越大，静压力差越大，

因此可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。

2、简述质量流量计测量原理。

是直接测定单位时间内所流过的介质的质量。直管流量计由两根完全对称

的钛管焊接在连接器上构成，管中间加电磁激励，使其震荡，当管中流体不流

时，AB两端电检测系统测得的管子震荡的相位是相同的，当流体流动时，根

据科里奥力原理，克氏力在测量管的前半段与震荡方向相反，所以测量管的震

荡角速度减少。而在管子的后半段，克氏力和震荡方向相同，所以管子的震荡

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角速度增大，震动加大。于是光电检测系统AB测量的相位不同，流体的质量

流量越大，相位越大。

3、简述威力巴的测量原理。

当液体流过探头时，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，根据佰努力方程原理，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。压力略低于管道静压，流体从探头流过后在探头后部

产生部分真空，并且在探头的内侧出现涡，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，能精确的检测到由流体的平均速度所产生的

平均差压。

4、简述涡街旋涡流量计的测量原理。

涡街旋涡流量计通常称它为旋涡流量计，又称为卡门旋涡流量计，它是利

用流体自然振荡的原理制成的一种旋涡分离型流量计。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，

沿两条平行直线上产生整齐排列、转向相反的涡列。涡列的个数，既涡街频

率，和流体的流速成正比。因而通过测量旋涡频率，就可知道流体的流速，从

而测出流体的流量。

5、简述文丘里管的测量原理。

连续流动的流体，在流经文丘里管时，由于流体流通面积的突然缩小，造

成流束的局部收缩，在压力作用下，流体的流速增大，当挤过节流孔后，流速

又由于流通面积的变化而降低，与此同时，在节流装置前后的管壁处的流体静

压力就产生了差异，形成了静压力差，流量越大，静压力差越大，因此可以通

过测量压差来衡量流体流量的大小。

6、简述热质式气体流量计的测量原理。

气体热质流量计是建立在气体介质与传感器间的热传导基础上的流量计，

其工作原理如下：测量回路中的惠斯顿电桥分别由两个热敏电阻和两个校准电

阻组成，称速度元件、温度元件。当有流体流过时，速度元件的热量便被气体

带走，于是温度下降，两热敏元件的温差减少。但由于电流的反馈作用，加热

电流会自动增加，以使两热敏电阻的温差保持不变。由于加热电功率与气体的

质量有单值的函数关系，所以只要测出了加热电流，就可知道气体的质量流

Mo

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7、简述文丘里・皮托管测量原理。

文丘里一皮托管又称双重小文丘里管，它是由文丘里管和皮托管两个元件

组合而成。高压侧接一般的脉冲孔，低压侧接小文丘里管的喉口。文丘里一皮

托管的特点是在低的压力损失下可以得到高的压差，大约为皮托管所产生的压

差的10倍，这样可以用较大量程的差压计测量，而大差压计的精度和稳定性

容易保证，文丘里一皮托管主要用来测量干净气体的流量。

8、简述电子皮带秤的测量原理。

电子皮带秤是一种固物料流量计，它用于测量用皮带输送的粉粒的流量。

电子皮带秤的秤体一般可分为单组托辑式、多组托辑式和悬臂式3种。当测出

了单位皮带长度上的固体重量和皮带的速度后，流量便是这两者的乘积。

9、简述阿牛巴的测量原理。

在垂直于流向的圆管或菱形管外壁的迎流面上，按一定规律开若干个小

孔，以测量流体的全压（动压+静压）；在背流面上开一个小孔，以测量流体的静

压。全压和静压分别引到差压变送器的高低压室，差压变送器的输出就表示流

体流量。

10、简述电磁流量计的工作原理。

电磁流量计由变送器和转换器两部分组成。

变送密是基于电磁感应定律I.作的，当被测介质垂直于磁力线方向流动，

因而在与介质流动和磁力线的垂直的方向上产生一感应电动势。

转换器是一个高输入阻抗，且能抑制各种干扰成分的交流豪伏转换器。

11、简述超声波流量计的测量原理。

超声波流量计的传感器是由两部分组成：一部分为发射部分，它将电能转

变成声能以一定的频率发送出去，另一部分是接收部分，它将声能转变成电能

并接收；声音的转播速度与流体的流速成正比，通过声音的传播速度能计算出

流体的流速，进而求出流体的流量。

12、简述转子流量计的测量原理。

转子流量计是属于恒压降流量计，它的环形流通截面与流量的大小成正

比，通过环形流通截面的大小，求出其流量。

13、简述涡轮流量计的测量原理。

涡轮流量计是应用流体的动量矩原理来实现流星测量的。当被测流体通过

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泯轮流量计传感器时，冲击叶轮叶片，使叶轮转动。在一定的流量范围内及一

定的流体条件下，叶轮转速与流体流量成正比，故通过测叶轮的转速便可获得

流体的流量。

3.3.计算

1、电动差压变送器测流量，变送器量程为25000Pa,对应的最大流量为

50t/h,工艺要求40t/h时报警。若变送器组态为线性特性，输出电流报警值

应设定在多少？若变送器组态为开方特性，输出电流报警值应设定在多少？

解：

1)变送器组态为线性特性时：对应40t/h流量的输出电流=(40/50)义

(40/50)X16+4=14.24mA报警值=14.24mA

2)变送器组态为开方特性时：对应于40t/h的输出电流==(40/50)X

1614=16.8mA报瞥值=16.8mA

2、水的质量流量为20t/h,温度为90℃,90C时水的密度为965.3kg/m

3。则体积流量为多少？

V=M/P

20*1000/965.3=20.72(m3/h)

3、用差压变送器测管道内的流体流量，当流量为零时，差压变送器因零

位误差，差压指示为2%,则流量的指示误差为多少？

因为流量和差压的平方根成正比，所以差压为2%时，流量为△Q：

SQRT(0.02)=14.14%,所以当流量很小时，由于差压表的误差而引起的流量

指示误差是很大的，故一般都规定流量表应用在其刻度30%以上。

4、与节流装置配套的差压变送器的测量范围0〜40kPa,二次表刻度为

。〜10t/h,差变特性设为线性。

1)若二次表指示50%,变送器输入差压4P为多少？变送器输出电流10

为多少？

2)若二次表刻度改为0〜8t/h,应如何调整？

解：

1)流量与差压的关系式为：M=KJaP(K为一般常数)，

△P=(5^10)X(54-10)X40=10kPao

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变送器输出电流范围为4〜20mA,10=10+40X(20—4)+4=8mA。

2)因节流装置及流量特性不变，K仍为原来的常数。将二次表刻度改为

0〜8t/h,只需将差压变送器的量程压缩即可。

△P'=(8+10)义(8+10)X40=25.6kPa。

将变送器测量范围改为0〜25.6kPa,二次表刻度即为0〜8t/h。

5、用差压变送器测量天然气流量，已知孔板的量程为30000Nm3/h,差

变的量程为0〜lOOkPa,Pd=0.8MPa(绝压)，td=20℃,差变设定为开方形式，

实际使用的工作条件为Pa=0.5MPa(表压)，ta=30℃,若差变输入差压

50kPa,求实际流量是多少？

差变输入50kPa时的流量：30000XV50/100=21313.4Nm3/h

考虑温度、压力变化带来的影响，补偿后的实际流量：

Qa=Qd*VTdPa/TaPd(a实际d设计)

Q实=21313.4XJ(0.5+0.1)(20+273.15)/0.8(30+273.15)

=18035Nm3/h

6、孔板和差压变送器配套测流体流量，变送器的测量范围为0〜80kPa,

对应的流量为0〜100”h。仪表投用后发现，管道内的实际流量很小，变送器

的输出只有5.5mA左右。如果希望变送器输出在8mA左右，则如何更改差压

变送器的测量范围，更改后测得的最大流量是多少？

解：

1)变送器输出5.5mA时的差压4P按公式△P=Z\Pmax*(I0-4)/16

已知变送器的量程差压△Pmax=80kPa,输出电流I0=5.5mA。

故△P=80(5.5-4)/16=7.5kPa。

2)变送器更改后的量程AP更改为：

因为要求变送器输入7.5kPa时的输出为8mA,

所以4P改=7.5/((8-4)/16)=30kPa

3)变送器4P改=30kPa时的流量：

因为流量和差压的关系为M=KJAPIK-比例常数)

所以Mmax/M=VAPmax/JAP改

已知：Mmax=100t/h,APmax=80kPa,AP改=30kPa,所以得变送器

星程更改后测得的最大流量为100/M=780/V30,M=61.23t/ho

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7、一转子流量计用标准状态的水进行标定，量程范围为100〜1000L/h,

转子材质为不锈钢（密度为7.90g/cm3）o现用来测量密度为0.791g/cm3的171

醇，问：

1）体积流量密度校正系数KQP是多少？

2）流量计测甲醇的量程范围是多少？（水汽）

1）因为甲醇的粘度与水的粘度相差不大，因比可以用下式计算

密度校正系数KQP,KQP=J（Pf-P测）P水/（Pf-P水）P测。

式中Pf、P测、。水•分别为转子密度、被测液体密度和标定液体的密

KQP=V(7.90-0.791)/(7.90-1.0)X1.0/0.791=1.14

2)量程范围用下式计算

Q测=KQPXQ水，Q测min=1.14X100=114L/h

Q测max=1.14X1000=1140L/ho

所以，量程范围为114〜1140L/h甲醇。

4.物位测量

4.1.基本知识

1、用双法兰液位计测量容器内的液位，液位计的零点和量程均己经校正

好，后因维护需要仪表的安装位置上移了一段距离，则液面计的零点和量程是

否发生变化？为什么？

零点和量程都不变；

因为液面计的量程为hPg（H液面最大变化范围，P为被测介质密度，g为

重力加速度）它和仪表的安装位置无关，所以仪表上移，其量程不会变化，因

为它的迁移量不变，所以零点也不变化。

2、差压式液位计量程如何计算？正负迁移如何确定？

P=hPg;当最低液位时变送器输入P+・Pr如果为负值即为负迁移；为正

值即为正迁移。

3、雷达液位计是一种不接触测量介质的物位仪表，因此它可以用于测量

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高温、高压、易燃、易爆、易凝等介质的液位。雷达液位计按精度可分为工业

级和计量级两类：工业级、计量级雷达液位计的分辨率分别能达到多少？

I：业级：10〜20mm；

计量级：1mm。

4、浮力式液位计包括哪两种?各举一应用实例。

恒浮力式、变浮力式。浮子开关，浮筒。

5、什么是扭力管？它的作用是什么？

扭力管是一根由弹性合金制成的管子，在它的一端焊一根芯轴，另一端固

定在仪表的外壳上。

作用：将浮筒测得的直线位移转换成扭管心轴的转角位移，并将被测容器

内的高压部分和外界的低压部分隔开。

6、浮筒液面计的浮筒破裂时仪表指示状态？

输出最小。

7、浮筒液面计的浮子脱落时仪表指示状态？

输出最大。

8、浮筒式液面计的校验方法？

灌液法和挂重法两种。现场一般使用液校的方法，检修可采用挂重校验。

9、同一型号的扭力管液面计测量范围与浮筒直径有何关系.

测量范围愈大，浮筒直径愈小。

10、雷达液位计适用于什么场合？

适用于高温、高压罐，腐蚀性强的介质；且测量精度高，便于安装、维

护。

*11、什么是微波？为什么用它来测量液位？

微波是一种电磁波，它介于无线电波和光波之间，频率为f=l~l000GHz,

波长入二0.3〜300mm。微波的特点是发射方向性强，定向性好，传输过程中几

乎不受火焰、灰尘、烟雾及强光的影响。它遇到障碍物以后，即有吸收，又有

发射、折射。在雷达、导航、通讯和电视等技术中，就是利用微波的反射特性

来进行信息的传递、加工和变换的。在雷达液位计中，使用的微波波长约为

5〜10cm。

12浮筒式液位计的连接方式？

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有五种，侧一侧、顶一侧、底一侧、顶一底，内置。

13、放射性的半衰期定义是什么？

它是放射线强度衰减一半所经历的时间。

14、尿素装置哪些设备的液位测量使用的是核辐射式物位计？放射源是什

么？剂量为多少？（尿素）

合成塔和汽提塔；放射源为C060；合成塔剂量为115mci,汽提塔为

45mcio

15、放射性的半衰期定义是什么？（）

它是放射线强度衰减一半所经历的时间。

16、简述r射线料位计基本结构及各部分的作用？

放射源：放出射线，穿过被测介质。

探测器：接收射线并转换成电信号。

信号转换器：将电信号转换成标准信号输出，通常还向探测器提供电源。

显示记录仪：显示或记录料位标准信号。

17、核射线的危害特性？

1）辐射时间积累

2）与射源的距离的平方成反比

2）有无屏蔽保护C

18、同种射线的能量与穿透能力之间的关系？

同种射线的能量越高，穿透能力就越强。

19、声波在气体、液体、固体中的传播速度分别是多少？

在气体中的传播速度最慢，约为340m/s,在液体中的传播速度次之，约

为1500m/s,在固体中的传播速度最快，约为6000m/s。

*20、声波穿过气体、液体、固体时的衰减特性。

气体的吸收最强，衰减最大；液体的吸收次之，衰减次之；固体的吸收最

少，衰减最少。

4.2.测量原理

1、简述浮筒液位计的测量原理？

根据浮筒所受的浮力随液位的变化而变化来进行液位测量的，用浮筒式液

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位计测量液位时的最大测量范围就是浮筒长度，液位处于最高时，浮筒液位计

的浮筒全部被液体浸没，浮筒所受的浮力最大，扭力管所产生的扭力距最小，

输出信号最大。

2、简述雷达液位计的测量原理？

雷达液位计采用高频振荡器作为微波发生器，发生器产生的微波用波导管

将它引到辐射天线，并向下射出。当微波遇到障碍物，部分被吸收，部分被反

射回来。通过测量发射波与液位反射波之间某种参数关系来实现液位测量。

3、简述电极式液面计的测量原理？

电极式水位计是利用水和蒸汽或空气的电导率不同，将水位变成相应电量

的仪表。它主要用于锅炉汽包水位的测量。

4、简述核辐射液位计的测量原理？

r射线自放射源射出后，穿过设备壁和其内的被测物料到达探测器。射线

同物料相互作用的规律是射线强度随穿过物料厚度增加而呈指数规律减弱。

5、简述投入式液位计的测量原理？

是将压力传感器投到容器底部，测容器底部压力，然后通过电缆将信号传

到容器上部，经放大转换而得到容器液位的一种仪表。

计算

(1)如图所示，用差压变送器测量闭口容器的液位.已知h1=S0cm,

h2=200cm,h3=140cm,被测液体的密度为P1=0.85g/cn?,负压管内的隔

离液为水。求出变送器的调校范围和迁移量？

解：

仪表的量程为

△P=h2P1g

=2X850X9.807

=16671.9Pa

当液位最低时

p+=h3Plg

=1.4X850X9.807

=11670.3Pa

p-=(hl+h2+h3)n0g

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=(0.5+2+1.4)X1000X9.807

=38247.3Pa(P0为水的密度)

迁移量为(p+)・(p・)=11670.3・38247.3=・26577Pa

因(P+)〈(P)故为负迁移；

仪表的调校范围为-26577〜-9905.1Pa(-26577+16671.9)

(2)如图所示用差压变送器测量闭口容器。已知hl=500mm,h2=

33

2000mm,h3=1000mm,P^=0.85g/cm,P®=0.95g/cm0计算变送器

迁移量和量程范围。

P迁=P介gh3-P硅g(hl+h2+h3)

=850X9.807X1-950X9.807X(0.5+2+l)=-24272.275Pa

量程4P=P介gh2=850X9.807X2=16671.9Pa

故此变送器的测量范围为-24272.275Pa〜-7600.375Pa

(3)用单法兰液位计测量开口容器的液位，其最低液位和最高液位到仪表的

距离分别是hl=lm,h2=3m.若被测介质的密度为P=980kg/m3.求变送器的量

程是多少？是否需要迁移？迁移量是多少？如果液面的高度h=2.5m,则仪表

的输出为多少毫安？

1)量程为最高液位与最低液位的差值，所以△P=(h2-hl)Pg=2X980X

9.807=19221.7Pa„

2)液位最低时，仪表正负压室受力分别为：P+=hlPg=9610.9Pa；p-=0

迁移量p+-p-=9610.9Pa,且p+>p-,所以为正迁移。

3)若h=2.5m,I=(h-hl)/(h2-hl)X(20-4)+4=16mA