傳感與檢測技術(shù)CH6

1、正版可修改PPT課件傳感與檢測技術(shù)CH6 傳感與檢測技術(shù)模塊六 流量傳感器的應(yīng)用項(xiàng)目一 渦輪流量計(jì)在天然氣計(jì)量電路中的應(yīng)用任務(wù)一 渦輪流量計(jì)的識別、檢測和選用任務(wù)二 渦輪流量計(jì)在天然氣計(jì)量電路中的應(yīng)用任務(wù)一 渦輪流量計(jì)的識別、檢測和選用 渦輪流量計(jì)類似于葉輪式水表，是一種速度式流量傳感器。它是以動(dòng)量矩守恒原理為基礎(chǔ)，利用置于流體中的渦輪的旋轉(zhuǎn)速度與流體速度成比例的關(guān)系來反映通過管道的體積流量的。 它在石油、化工、冶金、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)等行業(yè)中具有廣泛的使用價(jià)值。一、定義任務(wù)一 渦輪流量計(jì)的識別、檢測和選用 渦輪流量計(jì)按被測介質(zhì)分類分為液體渦輪流量計(jì)和氣體渦輪流量計(jì)。二、分類液體渦輪流量計(jì)氣體渦輪流

2、量計(jì)任務(wù)一 渦輪流量計(jì)的識別、檢測和選用三、結(jié)構(gòu)1-導(dǎo)向體；2-軸與軸承；3-渦輪（葉輪）；4-殼體（表體）；5-信號檢測器 渦輪流量計(jì)主要由渦輪及軸承、導(dǎo)向體、磁電轉(zhuǎn)換裝置、殼體和信號檢測器等部分組成，如圖6-3所示。 任務(wù)一 渦輪流量計(jì)的識別、檢測和選用四 、特點(diǎn)（1）精確度高，液體一般為（0.25-0.5）%R（R為讀數(shù)，或表顯示量）左右，高精度型可達(dá)0.15%R,氣體一般為（1-1.5）%R左右，特殊專用型為（0.5-1）%R。在所有流量計(jì)中渦輪流量計(jì)屬于最精確的。（2）重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)0.05%-0.2%。（3）輸出為脈沖頻率信號，適用于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接。（4）無零點(diǎn)漂

3、移，抗干擾能力強(qiáng)，頻率可高達(dá)4kHz,信號分辨力強(qiáng)。（5）量程比寬，中大口徑可達(dá)40:1至10:1，小口徑為6:1或5:1。（6）結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便，流通能力大。（7）適用于高壓測量，儀表殼體不必開孔，易制成高壓型儀表。（8）結(jié)構(gòu)類型多，可適應(yīng)各種測量對象的需要。任務(wù)一 渦輪流量計(jì)的識別、檢測和選用五 、氣體渦輪流量計(jì)的選用方法（1）精確度等級：對儀表精確度的選擇要慎重，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)角度考慮。對于大口徑輸氣管線的貿(mào)易結(jié)算儀表，在儀表上多投入是合算的，而對于輸送量不大的場合選用中等精度水平的即可。（2）流量范圍：使用時(shí)的最小流量不得低于儀表允許測量的最小流量，使用時(shí)的最大流量不得高于儀表允許

4、測量的最大流量。（3）氣體的密度：對氣體渦輪流量計(jì)，流體物性的影響主要是氣體密度，它對儀表系數(shù)的影響較大，且主要在低流量區(qū)域。若氣體密度變化頻繁，要對流量計(jì)的流量系數(shù)采取修正措施。（4）壓力損失：盡量選用壓力損失小的氣體渦輪流量計(jì)。任務(wù)一 渦輪流量計(jì)的識別、檢測和選用六、渦輪流量計(jì)的檢測檢測設(shè)備：萬用表。檢測步驟： （1）檢查儀表接線。渦輪流量計(jì)安裝完畢之后，先不要忙著使用。先要查看一下安裝盒接線是否有問題。 （2）儀表投入運(yùn)行前，渦輪流量計(jì)傳感器必須充滿實(shí)際測量介質(zhì)，通電后在靜止?fàn)顟B(tài)下作零點(diǎn)調(diào)整。投入運(yùn)行后亦要根據(jù)介質(zhì)及使用條件定期停流檢查零點(diǎn)，尤其對易沉淀、易污染電極、含有固體的非清潔介質(zhì)

5、，在運(yùn)行初期應(yīng)多檢查，以獲得經(jīng)驗(yàn)，確定正常檢查周期。任務(wù)一 渦輪流量計(jì)的識別、檢測和選用六、渦輪流量計(jì)的檢測 （3）利用萬用表檢測兩電極間的接觸電阻，如果兩電極的接觸電阻變化時(shí)，表明渦輪流量計(jì)電極很可能被沾污了；接觸電阻變大了，可能沾污物是絕緣性沉積物；接觸電阻變小了，可能沾污物是導(dǎo)電性的沉積物；兩電極接觸電阻不對稱了，表明兩電極受污染的程度不一；電極和勵(lì)磁線圈的絕緣電阻下降表明渦輪流量計(jì)傳感器受潮的程度；當(dāng)絕緣電阻下降到一定程度，將會(huì)影響儀表的正常工作。任務(wù)二 渦輪流量計(jì)在天然氣計(jì)量電路中的應(yīng)用一、氣體渦輪流量計(jì)的工作原理 氣體渦輪流量計(jì)是將渦輪置于天然氣中，當(dāng)天然氣流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，渦輪葉片在

6、天然氣體能動(dòng)的作用下開始旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線改變線圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動(dòng)的電勢信號，經(jīng)前置放大器放大、整形，產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號，脈沖信號經(jīng)流量積算電路換算后顯示累計(jì)流量值，同時(shí)經(jīng)頻率電流轉(zhuǎn)換成模擬電流量，進(jìn)而顯示瞬時(shí)流量值。 流量計(jì)算式為： （6-1）式中：Q-流經(jīng)傳感器的流量（L/s或m3/s） F-脈沖頻率（HZ） K-渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)(1/L或1/m3)任務(wù)二 渦輪流量計(jì)在天然氣計(jì)量電路中的應(yīng)用一、渦輪流量計(jì)的工作原理渦輪流量計(jì)原理框圖任務(wù)二 渦輪流量計(jì)在天然氣計(jì)量電路中的應(yīng)用一、渦輪流量計(jì)的工作原理 前置放大

7、器由磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與放大整形電路兩部分組成，一般線圈感應(yīng)得到的信號較小，需配上前置放大器放大、整形輸出幅值較大的電脈沖信號。 信號接收與顯示器由系數(shù)校正器、加法器和頻電轉(zhuǎn)換器等組成，其作用是將從前置放大器送來的脈沖信號變換成累積流量和瞬時(shí)流量并顯示。任務(wù)二 渦輪流量計(jì)在天然氣計(jì)量電路中的應(yīng)用二、渦輪流量計(jì)在天然氣計(jì)量電路中的安裝（1）燃?xì)獾那鍧崳簻u輪流量計(jì)要求在使用過程中保證被測介質(zhì)的清潔。（2）加裝油過濾器：由于燃?xì)庵泻谢覍?、煤焦油等雜志，所以裝入油過濾器，可以使這些雜質(zhì)溶于油中，然后過濾后的氣體再進(jìn)入渦輪流量計(jì)，這樣不但使渦輪流量計(jì)運(yùn)行，而且可以保證精度。（3）渦輪流量計(jì)在安裝的時(shí)候應(yīng)該

8、要保持水平，盡量不要垂直安裝，如果天然氣管道中含有水，則渦輪流量計(jì)要傾斜擺放，保證天然氣能夠從流量計(jì)中出來。天然氣的傳輸方向要與渦輪流量計(jì)上標(biāo)注的方向一致，不得反方向安裝。任務(wù)二 渦輪流量計(jì)在天然氣計(jì)量電路中的應(yīng)用三、注意事項(xiàng)（1）渦輪流量計(jì)要求在使用過程中保證被測介質(zhì)的清潔。（2）氣體渦輪流量計(jì)不宜用在流量頻繁中斷和有強(qiáng)烈脈動(dòng)流或壓力脈動(dòng)的場合；（3）氣體渦輪流量計(jì)室外安裝時(shí)，上部應(yīng)有遮蓋物，以防雨水浸入和烈日曝曬影響流量計(jì)使用壽命；（4）氣體渦輪流量計(jì)安裝時(shí)法蘭和管道法蘭中間要加密封墊圈。（5）法蘭盤連接處管道內(nèi)經(jīng)處不應(yīng)該有突起相連接。任務(wù)二 渦輪流量計(jì)在天然氣計(jì)量電路中的應(yīng)用三、注意事項(xiàng)

9、（6）氣體渦輪流量計(jì)安裝時(shí)，嚴(yán)禁在其進(jìn)出口法蘭處直接進(jìn)行電焊，以免燒壞流量計(jì)內(nèi)部零件。（7）在管道施工時(shí)，應(yīng)考慮安裝伸縮管或波紋管，以免對流量計(jì)造成嚴(yán)重的拉伸或斷裂；（8）管道安裝完畢進(jìn)行密封性試壓時(shí)，應(yīng)注意流量計(jì)壓力傳感器所能承受的最高壓力（即檢定證書上介質(zhì)最大壓力），以免損壞壓力傳感器。項(xiàng)目二 電磁流量計(jì)在自來水廠水量監(jiān)控電路中的應(yīng)用任務(wù)一 電磁流量計(jì)的識別、檢測與選用一、分類 電磁流量計(jì)由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。按流量傳感器的型式分為：插入式和管段式電磁流量計(jì)。管段式電磁流量計(jì) 插入式電磁流量計(jì)任務(wù)一 電磁流量計(jì)的識別、檢測與選用二、結(jié)構(gòu) 電磁流量計(jì)由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分

10、組成。測量管上下裝有激磁線圈，通激磁電流后產(chǎn)生磁場穿過測量管，一對電極裝在測量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢，送到轉(zhuǎn)換器。激磁電流則由轉(zhuǎn)換器提供。下圖為電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)圖。電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)圖任務(wù)一 電磁流量計(jì)的識別、檢測與選用二、結(jié)構(gòu)（1）外殼：應(yīng)用鐵磁材料制成，保護(hù)激磁線圈，隔離外磁場的干擾。（2）激磁線圈：其作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場。（3）測量管：流體被測流體，兩端設(shè)有法蘭，用做連接管道。（4）襯里：在測量導(dǎo)管內(nèi)壁的一層耐磨、耐腐蝕、耐高溫的絕緣材料。它能增加測量導(dǎo)管的耐磨性和腐蝕性，防止感應(yīng)電勢被金屬測量導(dǎo)管壁短路。（5）電極：其作用是引出和被測量成正比的感應(yīng)電勢信號。（6）轉(zhuǎn)換

11、器：轉(zhuǎn)換器的作用就是將感應(yīng)電勢信號放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號并抑制主要的干擾信號。其任務(wù)是把電極檢測到的感應(yīng)電勢信號E經(jīng)放大轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)直流信號。任務(wù)一 電磁流量計(jì)的識別、檢測與選用三、特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):（1）測量通道是段光滑直管，不會(huì)阻塞，用于測量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿、污水等；（2）不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失，節(jié)能效果好；（3）所測得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響；（4）流量范圍大,口徑范圍寬；（5）可應(yīng)用腐蝕性流體；（6）能連續(xù)測量，測量精確度高； (7)穩(wěn)定性好，輸出為標(biāo)準(zhǔn)化信號，可方便地進(jìn)入自控系統(tǒng)。任務(wù)一 電磁流量計(jì)的識別、檢測與

12、選用三、特點(diǎn)缺點(diǎn):（1）不能測量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品；（2）不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；（3）不能用于較高溫度。任務(wù)一 電磁流量計(jì)的識別、檢測與選用四、電磁流量計(jì)的選型（1）根據(jù)了解到的被測介質(zhì)的名稱和性質(zhì)，確定是否采用電磁流量計(jì) 電磁流量計(jì)只能測量導(dǎo)電液體流量，而氣體、油類和絕大多數(shù)有機(jī)物液體不在一般導(dǎo)電液體之例。（2）根據(jù)了解到的被介質(zhì)性質(zhì)，確定電極材料 一般提供不銹鋼、哈氏、鈦和鉭等四種電極，選用哪種電極應(yīng)根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)查相關(guān)資料手冊。（3）根據(jù)了解到的介質(zhì)溫度確定采用橡膠還是四氟內(nèi)襯 橡膠耐溫不得超過80C；四氟耐溫150C，瞬間可耐180C；城市自來水一般可采用橡膠

13、內(nèi)襯和不銹鋼電極。 任務(wù)一 電磁流量計(jì)的識別、檢測與選用四、電磁流量計(jì)的選型 （4）根據(jù)了解到的介質(zhì)壓力，選擇表體法蘭規(guī)格 電磁法蘭規(guī)格通常為當(dāng)口徑由DN10250時(shí)，法蘭額定壓力1.6Mpa；當(dāng)口徑由DN2501000時(shí)，法蘭額定壓力1.0Mpa；當(dāng)介質(zhì)實(shí)際壓力高于上述管徑壓力對應(yīng)范圍時(shí)，為特殊訂貨，但最高壓力不得超過6.4Mpa。 （5）確定介質(zhì)的電導(dǎo)率1）電磁流量計(jì)的電導(dǎo)率不得低于5uS/cm；2）自來水的電導(dǎo)率約為幾十到上百個(gè)uS/cm，一般鍋爐軟水（去離子水）導(dǎo)電，純水（高度蒸餾水）不導(dǎo)電；3）氣體、油和絕大多數(shù)有機(jī)物液體的電導(dǎo)率遠(yuǎn)低于5uS/cm，不導(dǎo)電。 任務(wù)一 電磁流量計(jì)的識別

14、、檢測與選用五、電磁流量計(jì)的檢測檢測設(shè)備：500M絕緣電阻測試儀一臺(tái)，萬用表一只。檢測步驟：（1）在管道充滿介質(zhì)的情況下，如圖6-9所示用萬用表測量接線端子A、B與C之間的電阻值，A-C、B-C之間的阻值應(yīng)大至相等。若差異在1倍以上，可能是電極出現(xiàn)滲漏、測量管外壁或接線盒內(nèi)有冷凝水吸附。（2）在襯里干燥情況下，用M表測A-C、B-C之間的絕緣電阻（應(yīng)大于200M）。再用萬用表測量端子A、B與測量管內(nèi)二只電極的電阻（應(yīng)呈短路連通狀態(tài)）。若絕緣電阻很小，說明電極滲漏，應(yīng)將整套流量計(jì)返廠維修。若絕緣有所下降但仍有50M以上且步驟（1）的檢查結(jié)果正常，則可能是測量管外壁受潮，可用熱風(fēng)機(jī)對外殼內(nèi)部進(jìn)行烘

15、干。 任務(wù)一 電磁流量計(jì)的識別、檢測與選用五、電磁流量計(jì)的檢測（3）用萬用表測量X、Y之間的電阻，若超過200，則勵(lì)磁線圈及其引出線可能開路或接觸不良。拆下端子板檢查。（4）檢查X、Y與C之間的絕緣電阻，應(yīng)在200M以上，若有所下降，用熱風(fēng)對外殼內(nèi)部進(jìn)行烘干處理。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，線圈絕緣性下降將導(dǎo)致測量誤差增大、儀表輸出信號不穩(wěn)定。 任務(wù)二 電磁流量計(jì)在自來水廠水量監(jiān)控電路中的應(yīng)用一、工作原理 電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量計(jì)中，測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測量產(chǎn)

16、生的感應(yīng)電壓。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯實(shí)現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。 任務(wù)二 電磁流量計(jì)在自來水廠水量監(jiān)控電路中的應(yīng)用一、工作原理 導(dǎo)電液體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在垂直于流速向量和磁場向量的方向上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其感應(yīng)電動(dòng)勢為： 式中：B-磁感應(yīng)強(qiáng)度（T） D-電極間距（m） V-流體平均流速（m/s）流量：任務(wù)二 電磁流量計(jì)在自來水廠水量監(jiān)控電路中的應(yīng)用一、工作原理電磁流量計(jì)的測量電路任務(wù)二 電磁流量計(jì)在自來水廠水量監(jiān)控電路中的應(yīng)用一、工作原理由于電磁流量計(jì)的電極輸出信號非常微弱，一般只010mV數(shù)量級，而且工業(yè)環(huán)境干擾非常大。因此，為了保證測量精度，送入 A/D 轉(zhuǎn)換的輸入信號

17、應(yīng)達(dá)到- 215+ 215V 的范圍，其模擬部分電壓增益應(yīng)該在60dB以上。其中，前置放大器采用差分輸入方式，高通濾波和低通濾波采用二階有源濾波器形成帶通濾波器濾除工頻干擾及雜波，放大器采用運(yùn)放LM358完成。A/D 轉(zhuǎn)換單元實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，與單片機(jī)相連。輸入輸出接口采用液晶顯示，并可以輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號，既可就地顯示也可以遠(yuǎn)傳實(shí)現(xiàn)HART通信，從而實(shí)現(xiàn)自來水廠水量的監(jiān)控。任務(wù)二 電磁流量計(jì)在自來水廠水量監(jiān)控電路中的應(yīng)用二、電磁流量計(jì)的安裝（1）直管段長度要求： 為獲得正常測量精確度，電磁流量計(jì)的上游應(yīng)有不小于5DN的直管段長度，若上游有非全開的閘門或調(diào)節(jié)閥，則連接閘閥與傳感器的直管段長度應(yīng)增加10DN，下游直管段長度一般不小于3DN即可。（2）安裝位置傳感器最好垂直安裝（流體自下而上流動(dòng)）。（3）接地 為了儀表可靠的工作，提高測量精度，電磁流量計(jì)必須單獨(dú)接地（接地電阻100以下）。在連接傳感器的管道內(nèi)若涂有絕緣層或是非金屬管道時(shí)