傳感器應(yīng)用技術(shù)課件：流量測(cè)量

課題一渦輪流量計(jì)課題二超聲波流量計(jì)課題三電磁流量計(jì)課題四差壓式流量計(jì)¤了解渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)及應(yīng)用¤了解渦輪流量計(jì)的工作原理¤掌握渦輪流量計(jì)的選擇和使用方法課題一渦輪流量計(jì)任務(wù)提出：工業(yè)過程控制(PCS)是以溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)變化的工藝參數(shù)為控制對(duì)象的自動(dòng)控制,是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的重要分支。本課題的任務(wù)就是,為這套過程實(shí)驗(yàn)設(shè)備選擇合適的流量傳感器,并確定它與其他設(shè)備的連接和安裝方式。過程控制實(shí)驗(yàn)裝置示意圖任務(wù)分析：本課題任務(wù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于流量傳感器的選型及與相關(guān)設(shè)備的配套使用。要選擇合適的流量傳感器,需要了解過程控制對(duì)流量測(cè)量的要求和該實(shí)驗(yàn)裝置的使用條件,并熟悉常用流量傳感器的特點(diǎn)和使用場(chǎng)合.完成傳感器選型后,還要熟悉該傳感器的輸出接口和安裝要求等。相關(guān)知識(shí)一、渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)及應(yīng)用渦輪流量計(jì)是葉輪式流量傳感器的主要品種，這種傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.精度高.2.測(cè)量范圍寬3.重復(fù)性好4.數(shù)字信號(hào)輸出5.此外,這種傳感器還具有壓力損失小、安裝維修方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐腐蝕等特點(diǎn)但同時(shí),也存在一些使用局限性：1.不能長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性,需要定期校驗(yàn)。2.對(duì)被測(cè)介質(zhì)的清潔度要求較高,含有懸浮物或磨蝕性液體時(shí)容易造成軸承磨損或被卡住。3.普通型不適用于測(cè)量較高黏度的介質(zhì),會(huì)使傳感器的線性變差。4.流體的物理性質(zhì)(密度、黏度等)和環(huán)境條件(溫度、壓力等)對(duì)流量計(jì)量的影響較大。5.為保證測(cè)量精度,要求傳感器上下游的直管段較長(zhǎng),要求安裝空間較大。二、渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理渦輪流量計(jì)是通過測(cè)量放置在流體中的渦輪的旋轉(zhuǎn)速度,利用流體流速與渦輪轉(zhuǎn)速的近似線性關(guān)系工作的。這種傳感器的結(jié)構(gòu)如下圖所示,主要由渦輪、導(dǎo)流器、殼體和磁電式傳感器等組成。渦輪式流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖三、渦輪流量計(jì)組成的測(cè)量系統(tǒng)1.測(cè)量系統(tǒng)的組成2.流量積算顯示儀表四、流量?jī)x表的選型和使用1.渦輪流量計(jì)和管道的選型（1）明確測(cè)量的流體（2）渦輪流量計(jì)的口徑（3）主要部件的材質(zhì)2.渦輪流量計(jì)的安裝３．使用注意事項(xiàng)(１)使用時(shí)應(yīng)注意保持被測(cè)液體的清潔。(２)傳感器在開始使用時(shí),應(yīng)先將傳感器內(nèi)緩慢地充滿液體,然后再開啟出口閥門,嚴(yán)禁傳感器處于無液體狀態(tài)時(shí)受到高速流體的沖擊。(３)傳感器的維護(hù)周期一般為半年.檢修清洗時(shí)注意不要損傷測(cè)量腔內(nèi)的零件,特別是葉輪,裝配時(shí)注意導(dǎo)向件及葉輪的位置關(guān)系。(４)傳感器不用時(shí),應(yīng)清理內(nèi)部液體,在傳感器兩端加上防護(hù)套,置于干燥處保存。任務(wù)實(shí)施：一、控制方案設(shè)計(jì)課題設(shè)計(jì)的流量控制系統(tǒng)組成如下圖所示。過程控制系統(tǒng)組成框圖二、測(cè)量?jī)x表選型1.流量傳感器選型2.其他檢測(cè)儀表選型三、流量計(jì)的安裝與使用渦輪流量計(jì)的精確度在很大程度上取決于安裝情況,合理安裝可減低旋渦流對(duì)測(cè)量的影響。1.安裝及使用要求2.接線該渦輪流量計(jì)的接線端子在中繼箱內(nèi)。知識(shí)鏈接：一、流量傳感器類型1.流量的種類(１)體積流量：指單位時(shí)間內(nèi)流過管道或設(shè)備某橫截面積的流體體積。(２)質(zhì)量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過管道或設(shè)備某橫截面積的流體質(zhì)量。(３)能量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過管道或設(shè)備某橫截面積的流體能量。2.常用的流量傳感器(１)差壓式流量傳感器(２)速度式流量傳感器(３)容積式流量傳感器(４)質(zhì)量流量傳感器(５)其他流量傳感器二、流量計(jì)選型中考慮的因素合理選擇和使用流量傳感器,需要考慮傳感器技術(shù)參數(shù)、流體特性、安裝條件、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)性等因素。１．技術(shù)參數(shù)也稱為儀表的測(cè)量特性,包括靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)。２．流體特性即流體的物理性質(zhì),對(duì)流量測(cè)量的準(zhǔn)確度及流量傳感器選用有較大影響。３．安裝條件４．環(huán)境條件５．經(jīng)濟(jì)因素思考與練習(xí)：１．渦輪流量計(jì)通常用在什么場(chǎng)合?對(duì)測(cè)量介質(zhì)(流體)和工作性質(zhì)有什么要求?２．選型時(shí)如何確定渦輪流量計(jì)的公稱內(nèi)徑?３．簡(jiǎn)述渦輪流量計(jì)的安裝要求.常用的一體化流量計(jì)應(yīng)該如何接線?返回¤了解超聲波流量計(jì)的主要類型¤了解超聲波流量計(jì)的工作原理¤掌握超聲波流量計(jì)的選擇和使用方法

課題二超聲波流量計(jì)任務(wù)提出：管道運(yùn)輸因經(jīng)濟(jì)、便捷、安全,被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣等的運(yùn)輸中。但隨著管線的延長(zhǎng),發(fā)生管道泄漏事故的風(fēng)險(xiǎn)不斷加大,一旦發(fā)生泄漏事故會(huì)影響生產(chǎn)并導(dǎo)致環(huán)境的污染和人員的傷亡,因此管道泄漏監(jiān)測(cè)對(duì)維護(hù)管道運(yùn)輸安全有重要意義。本課題將演示如何完成輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部分設(shè)計(jì)任務(wù),弄清上述問題是完成設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。任務(wù)分析：超聲波流量計(jì)是隨著集成電路技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物,由于響應(yīng)速度快、可實(shí)現(xiàn)非接觸式檢測(cè)、對(duì)流體不產(chǎn)生擾動(dòng)和阻力,在大口徑管道計(jì)量中得到廣泛應(yīng)用。完成本任務(wù)的核心是弄清如何選擇并在現(xiàn)場(chǎng)安裝和使用超聲波流量計(jì)。相關(guān)知識(shí)：一、超聲波流量計(jì)的基本知識(shí)１．一般特點(diǎn)超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí),可以反映流體流速的變化。(１)解決了大管徑、大流量及各類明渠、暗渠測(cè)量困難的問題。(２)對(duì)介質(zhì)幾乎無要求。(３)超聲流量計(jì)的流量測(cè)量準(zhǔn)確度幾乎不受被測(cè)流體溫度、壓力、密度、黏度等參數(shù)的影響。(４)超聲流量計(jì)的測(cè)量范圍度寬,一般可達(dá)20:1。２．基本概念(１)多通道(２)多聲道二、超聲波流量計(jì)的分類１．按照測(cè)試原理分類超聲波流量計(jì)的測(cè)定原理多樣,如傳播速度差法、波速移動(dòng)法、多普勒法、流動(dòng)聽聲法等。(１)速度差式超聲波流量計(jì)(２)多普勒式超聲波流量計(jì)這種傳感器是利用多普勒效應(yīng)來測(cè)定流體的流量。２．按使用場(chǎng)合分類根據(jù)使用場(chǎng)合不同,可以分為固定式超聲波流量計(jì)和便攜式超聲波流量計(jì)。３．按照換能器供電方式不同分類按照換能器的供電方式分類,可以分為外貼式、插入式、管段式超聲波流量計(jì)。三、超聲波流量計(jì)的選用１．常用超聲波流量計(jì)特點(diǎn)(１)多普勒式超聲波流量計(jì)(２)便攜式超聲波流量計(jì)(３)時(shí)差式超聲波流量計(jì)(４)管道式超聲波流量計(jì)(５)固定式超聲波流量計(jì)２．被測(cè)流體性質(zhì)３．流道條件及其對(duì)測(cè)量精度的要求４．流量計(jì)的使用目的和功能要求四、超聲波流量計(jì)的使用１．超聲波流量計(jì)的構(gòu)成２．換能器(探頭)３．超聲波流量計(jì)的安裝４．換能器的安裝任務(wù)實(shí)施一、流量傳感器選型根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管道特點(diǎn)和測(cè)量要求,可以選擇兩種方案。方案一:采用外貼式超聲波流量計(jì)組建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。方案二:采用插入式超聲波流量計(jì)組建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。二、管道泄漏監(jiān)測(cè)１．監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)２．監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成思考與練習(xí)：１．超聲波流量計(jì)的主要類型有哪些?各類超聲波流量計(jì)的使用場(chǎng)合有哪些?２．在管道泄漏監(jiān)測(cè)中為什么要使用超聲波流量計(jì)?超聲波流量計(jì)在管道泄漏監(jiān)測(cè)中能發(fā)揮怎樣的作用?¤了解電磁流量計(jì)的工作原理¤了解電磁流量計(jì)的特點(diǎn)及應(yīng)用¤掌握電磁流量計(jì)的安裝和使用方法

課題三電磁流量計(jì)任務(wù)提出：自來水公司進(jìn)、出廠水流量的計(jì)量既是水資源管理的重要環(huán)節(jié),也是供水行業(yè)生存發(fā)展的關(guān)鍵。我國(guó)城鎮(zhèn)供水行業(yè)主要使用以電磁流量計(jì)為主的流量計(jì)進(jìn)行流量計(jì)量，這類流量計(jì)有一系列優(yōu)良特性,可以解決其他流量計(jì)不易應(yīng)用的臟污流、腐蝕流的測(cè)量,因此各地自來水公司大量使用電磁流量計(jì),且大量更新為智能化、高精度、多功能的流量?jī)x表。任務(wù)分析：要完成自來水公司進(jìn)、出廠水流量的計(jì)量,應(yīng)首先掌握電磁流量計(jì)的基本概念和主要參數(shù)等知識(shí),然后在對(duì)自來水公司進(jìn)、出廠水流量計(jì)量的特點(diǎn)和要求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,選擇合適的電磁流量計(jì)類型。相關(guān)知識(shí)：一、電磁流量計(jì)的特點(diǎn)和應(yīng)用１．電磁流量計(jì)的特點(diǎn)(１)無可動(dòng)部件,可靠性高,長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。(２)無附加阻力,壓力損失小,節(jié)能效果顯著,對(duì)于大管徑供水管道尤為適合。(３)測(cè)量精確度高(４)測(cè)量范圍度大(５)測(cè)量管道是一段無阻流檢測(cè)件的光滑直管,不易阻塞,適用于測(cè)量含有固體顆粒或纖維的流體。(６)電磁流量計(jì)所測(cè)得的是體積流量,受流體密度、黏度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響不顯著。(７)對(duì)直管段要求低。(８)很多產(chǎn)品為雙向測(cè)量系統(tǒng),可進(jìn)行正、反向總量和差值總量的測(cè)量。(９)可應(yīng)用于腐蝕性流體的測(cè)量。這類流量計(jì)的主要缺點(diǎn)有:(１)不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品和有機(jī)溶劑等。(２)通用型電磁流量計(jì)由于襯里材料和電氣絕緣材料限制,不能用于對(duì)較高溫度的液體測(cè)量。２．電磁流量計(jì)的應(yīng)用電磁流量計(jì)在多個(gè)行業(yè)都獲得廣泛應(yīng)用,主要用于對(duì)封閉管道中的導(dǎo)電液體和漿液的體積流量的測(cè)量。二、電磁流量計(jì)工作原理和結(jié)構(gòu)１．基本原理電磁流量計(jì)是根據(jù)電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體的儀表,即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。２．電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)電磁流量計(jì)由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。三、電磁流量計(jì)的安裝和使用１．使用和安裝要求通常電磁流量傳感器對(duì)安裝場(chǎng)所有以下要求:(１)測(cè)量混合流體時(shí),選擇不會(huì)引起流體分離的場(chǎng)所；測(cè)量雙組分液體時(shí),避免裝在混合尚未均勻的下游。(２)盡可能避免測(cè)量管內(nèi)變成負(fù)壓。(３)選擇震動(dòng)小的場(chǎng)所,特別是對(duì)一體型的儀表。(４)避免附近有大電動(dòng)機(jī)、大變壓器等,以免引起電磁場(chǎng)干擾。(５)選擇易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)接地的場(chǎng)所。(６)盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體。２．直管段長(zhǎng)度要求３．安裝位置和流動(dòng)方向４．接地任務(wù)實(shí)施一、供水計(jì)量對(duì)流量計(jì)的要求二、供水行業(yè)電磁流量計(jì)的選型１．流量計(jì)口徑的確定２．一體型或分離型的選擇思考與練習(xí)：１．電磁流量計(jì)的是基于什么物理規(guī)律工作的?其工作原理是什么?２．電磁流量計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)合有哪些?什么情況下不能使用這類流量計(jì)測(cè)流量?３．供水測(cè)量中,對(duì)電磁流量計(jì)安裝位置的要求有哪些?¤了解差壓式流量計(jì)的主要類型¤了解差壓式流量計(jì)的工作原理¤掌握差壓式流量計(jì)的選擇和使用方法課題四差壓式流量計(jì)任務(wù)提出：焦?fàn)t煤氣是焦炭生產(chǎn)的副產(chǎn)物,在瑞典SSAB公司被用作軋鋼廠窯爐煤氣燃燒器(見下圖)的燃料.焦?fàn)t煤氣中含有的萘、銨水合物和焦油等組分在傳輸過程中會(huì)從氣體中分離出來,在管道內(nèi)壁和其他構(gòu)件上凝結(jié),使焦?fàn)t煤氣的流量監(jiān)測(cè)變得困難。這就需要學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)、了解常用差壓式流量計(jì)后進(jìn)行分析。窯爐煤氣燃燒器任務(wù)分析：實(shí)現(xiàn)在高爐煤氣流量計(jì)量中選擇差壓式流量計(jì)的任務(wù),與前面做過的任務(wù)類似,也應(yīng)首先了解差壓式流量計(jì)的典型形式和應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用效果等基本知識(shí),然后分析高爐煤氣流量計(jì)量的特點(diǎn),從而選擇和安裝符合要求的流量計(jì)。相關(guān)知識(shí)：一、差壓式流量計(jì)概述差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件兩端產(chǎn)生的壓力差、已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來測(cè)量流量的儀表,如右圖所示。差壓式流量計(jì)二、差壓式流量計(jì)工作原理１．基本原理當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí),流速將在節(jié)流件處形成局部收縮,因而流速增加,靜壓力降低,于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生差壓,流體流量越大,產(chǎn)生的差壓越大.找到流量和差壓的關(guān)系式,就可以用壓差衡量流量的大小。２．主要特點(diǎn)(１)差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍廣泛。(２)該流量計(jì)的檢測(cè)件與差壓顯示儀表可分開由不同生產(chǎn)廠生產(chǎn),便于專業(yè)化形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。三、差壓式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)類型差壓式流量計(jì)的分類見表8-2四、差壓式流量計(jì)的選型要點(diǎn)差壓式流量計(jì)選用時(shí)考慮的因素主要有五個(gè)方面,即儀表性能、流體特性、安裝條件、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)因素。１．儀表性能方面主要性能指標(biāo)有:精確度、重復(fù)性、線性度、流量范圍和范圍度。２．壓力損