計量儀表知識培訓第1頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四

現場儀表測量參數的分類：

現場儀表測量參數一般分為溫度、壓力、液位、流量四大參數。下面就著重介紹一下這四大參數的測量原理，以及測量這四大參數所運用的儀表。2第2頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四第一章、溫度的測量與變送

溫度是工廠生產中既普遍而又十分重要的參數之一。任何一個工廠生產過程，都伴隨著物質的物理或化學性質的改變，都必然有能量的轉化和交換，而熱交換則是這些能量轉換中最普遍的交換形式。因此，在很多生產過程中，溫度的測量和控制，常常是保證這些反應過程正常進行與安全運行的重要環節；它對產品產量和質量的提高都有很大的影響。3第3頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四一、溫度測量分類

溫度測量儀表種類繁多，若按測量方式的不同，測溫儀表可分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式：感溫元件與被測介質直接接觸，測溫元件簡單、可靠、測量精度較高；但是，由于測溫元件要與被測介質接觸進行充分的熱交換才能達到熱平衡，因而產生了滯后現象，而且可能與被測介質產生化學反應；另外高溫材料的限制，接觸式測溫儀表不能應用于很高溫度的測量。非接觸式：測溫儀表不與被測介質接觸，因而其測溫范圍很廣，其測溫上限原則上不受限限制；由于它是通過熱輻射來測量溫度的，所以不會破壞被測介質的溫度場，測溫速度也較快，但是這種方法受到被測介質至儀表之間的距離以及幅射通道上的水汽、煙霧、塵埃等其它介質的影響，因此測量精度較低。4第4頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四5

下表列出了常用測溫儀麥的測溫原理、測溫范圍和主要特點。表中所列的各種溫度計，機械式的大多只能就地指示，幅射式的精度較差，只有電的測溫儀表精度高，且測溫元件很容易與溫度變送器配用，轉換成統一標準信號進行遠傳，以實現對溫度的自動記錄和調節。因此，在生產過程控制中應用最多的是熱電偶和熱電阻溫度計。本節僅介紹這兩種溫度計。第5頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四6第6頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四二、熱電偶溫度計1、熱電偶原理

熱電偶是由兩根不同的導體或半導體材料(如上圖中的A和B)焊接或絞接而成。焊接的一端稱為熱電偶的熱端(測量端或工作端)，和導線連接的一端稱為熱電偶的冷端(自由端)。組成熱電偶的兩根導體或半導體稱作熱電極。把熱電偶的熱端插入需要測溫的生產設備中，冷端置于生產設備的外面，如果兩端所處的溫度不同(譬如，熱端溫度為t，冷瑞溫度為to)，則在熱電偶回路中便會產生熱電勢E。該熱電勢E與熱電偶兩端的溫度t和to均E有關。如果保持t。不變，則熱電勢E只是被測溫度t的函數。用電測儀表測得E的數值后，便知道被測溫度t的大小。7第7頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四

2、熱電偶溫度計組成8熱電偶溫度計由熱電偶、二次儀表及連接導線組成如圖所示。由于熱電偶的性能穩定、結構簡單、使用方便、測量范圍廣、有較高的準確度，且能方便地將溫度信號轉換為電勢信號，便于信號的遠傳和多點集中測量，因而在石油化工、熱工、建材生產中應用極為普遍。231熱電偶溫度計測量線路1、熱電偶2、連接導線3、二次儀表t0t0tAB第8頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四3、熱電偶分類由于熱電極的材料不同，所產生的接觸電勢亦不同，因此不同熱電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產生的熱電勢是不同的，這在各種熱電偶的分度表中可以查到。國際電工委員會（IEC）對其中已被國際公認，性能優良和產量最大的七種制定了標準，即IEC584-1和IEC584-2中所規定的：S分度(鉑銠10-鉑)；B分度號(鉑銠30-鉑銠6)；K分度號(鎳鉻-鎳硅)；E分度號(鎳鉻-康銅)；T分度號(銅-康銅)；J分度號（鐵-康銅）；R分度號(鉑銠13-鉑)等熱電偶。

9第9頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四3、熱電偶結構熱電偶根據測溫條件和安裝位置的不同，具有多種結構型式，有瓷套管的、不銹鋼套管的、鉑金套管的、鎧裝的等等。雖然它們的結構和外形不盡相同，但其基本結構通常均由熱電極、絕緣管、保護套管和接線盒等主要部分組成。10第10頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四三、溫度的測量與變送1、熱電阻的測溫原理熱電阻溫度計與熱電偶溫度計的測溫原理是不相同的。熱電偶溫度計把溫度的變化通過感溫元件——熱電偶轉換為熱電勢的變化值來測量溫度的；而熱電阻溫度計則是把溫度的變化通過感溫元件——熱電阻轉換為電阻的變化來測量溫度的。金屬導體的電阻值隨溫度的變比而變化的。一般說來，他們之間的關系為:Rt=R0[1+α(t-t0)]ΔRt=Rt-R0=αR0Δt

式中Rt溫度為t℃時的電阻值;R。溫度為t0℃(通常為0℃)時的電阻值;

11第11頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四12α電阻溫度系數即溫度變化1℃時電阻值的相對變化量Δt溫度的變化量，即t-t。=ΔtΔRt溫度改變Δt時的電阻變化量。2、熱電阻溫度計組成熱電阻溫度計由熱電阻、二次儀表和連按導線所組成，其中熱電阻是感溫元件，有導體的和半導體兩種。熱電阻溫度計廣泛用來測量中、低溫(一般為500℃以下)。它的特點是準確度高，在測量中、低溫時，它的輸出信號比熱電偶要大得多，靈敏度高。第12頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四13

3、溫度測量分類及結構

目前應用較廣泛的熱電阻是鉑和銅，主要有Pt50、Pt100、Cu50、Cu100四種，最常用的是pt100。熱電阻是由電阻體、保護套管以及接線盒等主要部件所組成。除電阻體外，其余部分的結構形狀一般與熱電偶的相應部分相同。PT100：在0~300℃范圍內，公式為：電阻≈100+0.385t100Ω0℃，109.6Ω25℃

，

138.5Ω100℃，175.86Ω200℃

第13頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四144、熱電阻接線

從溫度傳感器熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過溫度傳感器熱電阻阻值的變化來測量的，因此，溫度傳感器熱電阻的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響一般采用三線制或四線制。第14頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四第二章、壓力的測量與變送

壓力測量中，通常有絕壓、表壓、負壓、或真空度等名詞。絕對壓力是指介質所受的實際壓力。表壓是指高于大氣壓的絕對壓力與大氣壓之差，即：

P表=P絕-P大負壓與真空度是指大氣壓力與低于大氣壓力的絕對壓力之差，即：

P真=P大-P絕絕對壓力、表壓力、大氣壓力、負壓力（真空度）之間的關系如下圖所示。因為各種工藝設備和測量儀表都處于大氣中，所以工程上都用表壓力或真空度來表示壓力的大小。我們用壓力表來測量壓力的數值，實際上也都是表壓或真空度（絕對壓力表的指示值除外）。因此，在工程上無特別說明時，所提的壓力均指表壓力或真空度。15第15頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四16表壓、絕壓、真空之間的關系圖P表壓P負壓P絕壓P絕壓大氣壓力線（100KPa)0壓力線第16頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四17

壓力測量儀表的品種，規格很多。常用的壓力測量方法和儀表有：通過液體產生或傳遞壓力來平衡被測壓力的平衡法。屬于應于這類方法的儀表有液柱式壓力計和活塞式壓力計；將被測壓力通過一些隔離元件（如彈性元件）轉換成一個集中力，并在測量過程中用一個外界力（如電磁力或氣動力）來平衡這個未知的集中力，然后通過對外界力的測量而得知被測壓力的機械力平衡法。力平衡式壓力變送器就是屬于應用此法的例子；根據彈性元件受壓后產生彈性變型的大小來測量彈性力平衡法。屬于這類應用方法的儀表很多，若根據所用彈性元件來分，可分為薄膜式，波紋管式，彈簧管式壓力表；能過機械和電子元件將被測壓力轉換在成各種電量（如電壓、電流、頻率等）來測量的電測法。例如電容式、電阻式、電感式、應變片式和霍爾片式等變送器應于此法的壓力測量儀表。第17頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四18

目前，石油化工生產中應用中廣泛的一種壓力測量儀表是彈性元件。根據測壓范圍不同，常用的測壓元件有單圈彈簧管、多圈彈簧管、膜片、膜盒、波紋管等。在被測介質壓力的作用下，彈性元件發生彈性變型，而產生相應的位移，能過轉換位置，可將位移轉換成相應的電信號或氣信號，以遠傳顯示，報警或調節用。（1）彈簧管壓力表彈簧管壓力表是壓力儀表的主要組成部份之一，它有著極為廣泛的應用價值，它具有結構簡單，品種規格齊全、測量范圍廣、便于制造和維修和價格低廉等特點。彈簧管壓力表是單圈彈簧壓力表的簡稱。它主要由彈簧管、齒輪傳動機構（包括拉桿、扇形齒輪、中心齒輪）、示數裝置（指針和分度盤）以及外殼等幾部份組成，如下圖所示。彈簧管是一端封閉并彎成270度圓孤形的空心管子。第18頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四2、壓力的測量與變送

19

彈簧管壓力表1、彈簧管2拉桿3、扇型齒輪3、中心齒輪5、指針

6、面板7、游絲8、調整螺釘9、接頭第19頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四20

它的截面呈扁圓形或橢圓形，橢圓的長軸2a與圖面垂直的彈簧管的中心軸O相平行。管子封閉的一端B為自由端，即位移輸出端；而另一端A則是固定的，作為被測壓力的輸入端。當由它的固定端A通入被測壓力P后，由于呈橢圓形截面的管子在壓力P的作用下，將趨于圓形，彎成圓弧形的彈簧管隨之產生向外挺直的擴張變形，使自由端B發生位移。此時彈簧管的中心角γ要隨即減小Δγ，也就是自由端將由B移到B，處，如圖2-3(b)上虛線所示。此位移量就相應于某一壓力值。自由端B的彈性變形位移通過拉桿使扇形齒輪作逆時針偏轉，使固定在中心齒輪軸上的指針也作順時針偏轉，從而在面板的刻度標尺上顯示出被測壓力的數值。由于彈簧管自由端位移而引起彈簧管中心角相對變化值Δγ/γ與被測壓力P之間具有比例關系，因此彈簧管壓力表的刻度標尺是均勻的。第20頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四21

由上述可如，彈簧管自由端將隨壓力的增大而向外伸張。反之若管內壓力小于管外壓力，則自由端將隨負壓的增大而向內彎曲。所以，利用彈簧管不僅可以制成壓力表，而且還可制成真空表或壓力真空表。彈簧管壓力表除普通型外，還有一些是具有特殊用途的，例如耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧用壓力表等。為了能表明具體適用何種特殊介質的壓力測量，常在其表殼、襯圈或表盤上涂以規定的色標，并注有特殊介質的名稱，使用時應予以注意。第21頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四22（2）應變式壓力變送器應變式變送器以是以電為能源，它利用應變片作為轉換元件，將被測壓力轉換成應變片電阻值的變化，然后經過橋式電路得到毫伏級的電量輸出，供顯示儀表顯示被測壓力或經放大電路轉換成統一標準信號后，再傳送到記錄儀和調節器等儀表。應變片有金屬電阻絲應變片(金屬絲粘貼在襯底上組成的元件)和半導體應變片兩類。根據電阻應變原理，應變片在壓力作用下產生彈性變形dL/L(即應變e)，其電阻值隨之發生變化。如果已如應變片的電阻變化與其變形(即應變)的關系，那么，通過對應變片電阻變化的測量就可測知被測壓力。第22頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四23

第23頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四24（3）單晶硅諧振式傳感器

諧振式傳感器是采用超精細加工工藝在單晶硅材料上制成兩個完全一致的H型諧振梁，并以一定的頻率產生振動。其諧振頻率取決于梁的長度及張力，而張力隨壓力的變化而變化，實現了壓力變化轉換成頻率信號的變化，并采用了頻率差分技術，將兩個頻率信號直接輸出到脈沖計數器。從而使傳感器具有誤差小，重復性好、分解能力和反應靈敏度高、直接輸出數字信號等特點。由于傳感器良好的特性，可使變送器幾乎不受靜壓和溫度的影響，而且具有優良的過壓性能和范圍較寬的量程。第24頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四25

基礎振子引伸張力硅膜片過程壓力變送器工作原理圖第25頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四26（4）電容式傳感器ΔSS0S0S2S1圖2-19膜片位移原理圖4~20 mA放大電路原理：△P變化△C電流的變化第26頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四27

壓力表的選用應根據工藝生產過程對壓力測量的要求，被測介質的性質，現場環境條件等來考慮儀表的類型、量程和精度等級。并確定是否需要帶有遠傳、報警等附加裝置。這樣才能達到經濟、合理和有效的目的。

1．類型的選用儀表類型的選用必須滿足工蘭生產的要求。例如是否需要遠傳變送、自動記錄或報警；被測介質的物理化學性質(如腐蝕性、溫度高低、粘度大小、臟污程度、易燃易爆等)是否對儀表提出特殊要求；現場環境條件(如高溫、電磁場、振動等)對儀表有否特殊要求等。普通壓力表的彈簧管材料多采用銅合金，高壓的也有采用碳鋼，而氨用壓力表的彈簧管材料都采用碳鋼，不允許采用銅合金。因為氨氣對銅的腐蝕極強，所以普通壓力表用于氨氣壓力測量很快就要損壞。氧氣壓力表與普通壓力表在結構和材質上完全相同，只是氧用壓力表禁油。因為油進入氧氣系統會引起爆炸。第27頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四282．測量范圍的確定儀表的測量范圍是根據被測壓力的大小來確定的。對于彈性式壓力表，為保證彈性元件能在彈性變形的完全范圍內可靠地工作，量程的上限值應高于工藝生產中可能的最大壓力值。根據"化工自控設計技術規定"，在測量穩定壓力時，最大工作壓力不應超過量程的2/3；測量脈動壓力時，最大工作壓力不超過量程的1/2；測量高壓壓力時，最大工作壓力不應超過量程的3/5。為了保證測量的準確度，所測的壓力值不能太接近于儀表的下限值，亦即儀表的量程不能選得太大，一般被測壓力的最小值應不低于量程的1/3。按上述要求算出后，實取稍大的相鄰系列值，一般可在相應的產品目錄申查到。3．精度級的選取儀表的精度主妥是根據生產上允許的最大測量誤差來確定的。此外，在滿足工藝要求的前提下，還要考慮經濟性，即盡可能選用精度較低、價廉耐用的儀表。第28頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四第三章、流量的測量與變送

在生產過程中，為了有效地進行生產操作和控制，經常需要測量生產過程中各種介質(如液體、氣體和蒸汽等)的流量，以便為生產操作和控制提供依據。同時，為了進行經濟核算，也需要知道在一般時間(如一班、一天等)內流過的介質總量。所以，對管道內介質流量的測量和變送是實現生產過程的控制以及進行經濟核算所必需的。在工程上，流量是指單位時間內流過管道某一截面的流體的體積或質量，即瞬時流量。流量的計量單位如下:

表示體積流量的單位常用立方米每小時(m3/h)、升每分(I/min)、升每秒(l/s)等；表示質量流量的單位常用噸每小時(t/h)、千克每小時(kg/h)、千克每秒(kg/s)等。

若流體的密度是ρ，則體積流量Q與質量流量M的關系是:M=Q

×ρ或Q=M/ρ29第29頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四30

應當指出，流體的密度是隨工況參數而變化的。對于液體，由于壓力變化對密度的影響很小，一般可以忽略不計；但因溫度變化所產生的影響，則應引起注意。不過一般溫度每變化10℃時，液體的密度變化約在1%以內。所以，除溫度變化較大，測量準確度要求較高的場合外，往往也可以忽略不計。對于氣體，由于密度受溫度、壓力變化影響較大，因此，在測量氣體體積流量時，必須同時測量氣體的溫度和壓力，并將工作狀態下的體積流量換算成標準體積流量。所謂標準體積流量，在工業上是指20℃、0.10133MPa(稱標定狀態)或0℃、0.10133MPa(稱標準狀態)條件下的體積流量。在儀表計量上多數以標定狀態條件下的體積流量為標準體積流量。

流量測量的方法和儀表種類繁多，其測量原理和儀表的結構形式各不相同。下表中列出了幾種主要類型流量計的性能及適用場合。第30頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四31第31頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四

1、差壓流量計

1.1測量原理差壓式(也稱節流式)流量計是使用歷史最久，應用也最廣泛的一種流量測量儀表，同時也是目前生產中最成熟的流量測量儀表之一。它是基于流體流動的節流原理，利用流體流經節流裝置時產生的壓力差與其流量有關而實現流量測量的。下面以孔板為例說明節流原理。右圖表示在孔板前后流體的流速與壓力的分布情況：

32第32頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四33

沿管道軸向連續地向前流動的流體，由于遇到節流元件的阻擋，使靠近管壁處的流體受到的阻擋作用最強,于是就出現了節流元件入口端面靠近管壁處的流體靜壓力P1升高(即圖中P1＞P2)使靠近管壁處的流體質點的流向就與管道中心軸線相傾斜，形成了流束的收縮運動。同時，由于流體運動的慣性，使得流束收束最厲害(即流束最小截面)的位置不在節流孔處，而是位于節流孔之后(即圖中截面Ⅱ處)，并隨流量大小而變化。由于節流元件的阻擋造成了流束的局部收縮，同時，又因流體始終處于連續穩定的流動狀態，因此在流束截面最小處的流速達到最大。根據伯努利方程式和位能、動能的相互轉化原理，在流束截面最小處的流體靜壓力最低，同理，在孔板出口端面處，由于流速已比原來增大，因此靜壓力也就較原來為低(即圖中P2<P1)。故節流元件入口側的靜壓P1比其出口側的靜壓P2大，即在節流元件前后產生壓差ΔP。并且流量愈大，流束局部收縮愈顯著，即ΔP也愈大。所以只要測出元件前后的壓力差ΔP就可求得流經節流元件的流體流量。這就是節流裝置測量流量基本原理。第33頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四2、流量公式

流量基本方程式是用來闡明流量與壓差之間的定量關系。它是根據流體力學中的伯努利方程式利連續性方程式推導而得的，即式

式中α一流量系數。它與節流元件的結構形式、取壓方式、孔口截面積之比m；雷諾數Re、孔口邊緣尖銳度、管壁粗糙度等因素有關。可從有關手冊查得

ε——膨脹校正系數。它與孔板前后壓力的相對變化量、介質的等熵指數m等有關。也可從有關手冊查得。但對不可壓縮的液體來說，常取ε=1;A。——節流元件的開孔截面積;ΔP——節流元件前后實際測得的靜壓差;ρ1——節流元件前流體密度34Q=αεA02ΔPρ1

M=αεA0√2ρ1ΔP第34頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四35

在計算時，如果把Ao用π/4d2表示，d為工作溫度下孔板孔口直徑，單位為mm，而ΔP以Mpa為單位，則上述基本流量方程式可換算為實用流量計算公式，即：式中0.3998=3600×10-6×π/4×√2。以上流量公式表明，當αερd等均為常數時，流量與壓差的平方根成正比。因此，由理論推導得來的流量基本方程式，應用到測量實際生產中的流體流量時，公式中各系數應能滿足在測量條件下的相對穩定，這是采用這種流量計能否達到準確測量的前提。因為流量與壓差的平方根成正比，故在差壓變送器里要開平方，且被測流量值不應接近于儀表刻度的下限值，否則誤差將會很大。一般不要讓流量計運行在量程的30%以下。

Q=0.003998αεd2ΔPρ1

M=0.003998αεd2

√ρ1ΔP第35頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四3、差壓流量計組成差壓式流量計通常由節流裝置(包括節流元件和取壓裝置)、導壓管和差壓變送器及其顯示儀表三部分所組成。在單元組合儀表中，由節流裝置所產生的差壓信號，常通過差壓變送器轉換成相應的電信號。4、差壓流量計常見故障、原因及排除方法（見下表）。

36第36頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四37現象原因處理方法指示零或移動很小平衡閥未全部關閉或泄漏關閉平衡閥，修理或換新節流裝置根部高低壓閥未打開打開節流裝置至差壓計間閥門、管路堵塞沖洗管路，修復或換閥蒸氣導壓管未完全冷凝待完全冷凝后開表節流裝置和工藝管道間襯墊不嚴密擰緊螺栓或換墊差壓計內部故障。檢查、修復指示在零下高低壓管路反接檢查并正確連接好信號線路反接檢查并正確連接好高壓側管路嚴重泄漏或破裂換件或換管道指示偏低高壓側管路不嚴密檢查、排除泄漏高壓側管路中空氣未排凈排凈空氣平衡閥不嚴或未關緊檢查、關閉或修理差壓計或二次儀表零位失調或變位檢查、調整節流裝置和差壓計不配套，不符合設計規定按設計規定更換配套的差壓計流量變化時指示變化遲鈍連接管路及閥門有堵塞沖洗管路、疏通閥門差壓計內部有故障檢查排除指示波動大。其原因為流量參數本身波動太大高低壓閥適當關小測壓元件對參數波動較敏感適當調整阻尼作用指示不動防凍設施失效，差壓計及導壓管內液壓凍住加強防凍設施的效果高低壓閥未打開打開高低壓閥第37頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四3.1渦輪流量計渦輪流量計是一種速度式流量儀表，由于具有測量精度高、反應速度快、測量范圍廣、價格低廉、安裝方便等優點，被廣泛應用于化工生產中。3.1.1渦輪流量計的工作原理

渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成。

被測流體沖擊渦輪流量計渦輪葉片并使之轉，渦輪的轉速隨流量的成正比變化，再經磁電轉換裝置把渦輪的轉速轉換為相應頻率的電脈沖，經前置放大器放大后，送入渦輪流量計流量積算儀進行計數和顯示，根據單位時間內的脈沖和累計脈沖數即可求出瞬時流量和累積流量。38第38頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四3.1.2渦輪流量計的安裝及使用

1、渦輪流量計的電源線最好采用蔽線電纜，并進行良好接地。電源為直流24V，650Ω阻抗。

2、渦輪流量計應水平安裝，避免垂直安裝，并保證其前后有適應的直管段，一般前10D，后5D。

3、保證流體的流動方向與渦輪流量計外殼的箭頭方向一致，不得裝反。

4、被測介質對渦輪不能有腐蝕，特別是軸承處，否則應采取措施。

5、渦輪流量計磁感應部分不能碰撞。

6、安裝渦輪流量計前，管道要清掃。被測介質不潔凈時，要加過濾器。否則導致渦輪、軸承被卡住。

7、投運前先進行儀表系數的設定。仔細檢查，確定儀表接線無誤，接地良好，方可送電。

8、安裝渦輪流量計時，前后管道法蘭要水平，否則管道應力對流量計影響很大。39第39頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四3.1.3渦輪流量計常見故障處理3.1.3.1液體正常流動無顯示，累積量數不增加1）供電電路或信號電路斷路或接觸不良；故障排除方法：用萬用表檢查，排除故障點2）顯示儀的印刷線路板，接插件故障或接觸不良故障；排除方法：更換印刷線路板3）前置放大器故障；故障排除方法：用鐵條在檢測頭下快速移動，無信號輸出，則應檢查線圈有無斷線和焊點脫焊4）供給前置放大器的電壓太低；故障排除方法：發將電源電壓提高至規定要求5）葉輪卡住不轉；故障排除方法：去除異物，并清洗或更換損壞零件，更換零件后應重新標定40第40頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四3.1.3.2流量顯示逐漸減小1）過濾器堵塞，壓損逐漸增大，使流量減小；故障排除方法：清除過濾器內雜物2）管道上閥芯松動，閥門開度自動減少；故障排除方法：修理或更換閥門3）葉輪受雜物阻礙或軸承間隙內進入異物，阻力增大使轉速減慢故障；排除方法：清洗流量計，必要時重新標定3.1.3.3流量為零時，流量顯示不為零，顯示值不穩1）傳輸線屏蔽接地不良，外界電磁場的干擾；故障排除方法：檢查接地，排除干擾2）管道振動，引起葉輪抖動；故障排除方法：加固管線或在流量計前后加裝支架3）截止閥泄漏；故障排除方法：檢修或更換閥門4）顯示儀內部線路板之間或電子元件變質損壞，產生干擾；故障排除方法：采取“短路法"或逐一檢查，找出故障點41第41頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四3、流量的測量與變送3.1.3.4顯示流量與實際流量不符1）葉輪被腐蝕，葉片變形；故障排除方法：修理葉輪或更換后重新標定2）雜物阻礙葉輪旋轉；故障排除方法清除雜物3)檢測線圈輸出信號失常；故障排除方法檢查線圈絕緣電阻和導通電阻4）旁通閥泄漏；故障排除方法關嚴旁通閥，必要時更換5）流量計上游流速分布發生畸變或出現脈動流；故障排除方法找出產生畸變或脈動流的原因，采取措施予以消除6）顯示儀表故障；故障排除方法修復顯示儀表7）顯示儀表接線不正確；故障排除方法更正接線8）顯示儀表設定錯誤；故障排除方法更正設定9）實際流量超出規定的流量范圍；故障排除方法更換合適口徑的流量計42第42頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四2、渦街流量計2.1工作原理

在流體中設置旋渦發生體（阻流體），從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖1所示。旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。設旋渦的發生頻率為f，被測介質來流的平均速度為U，旋渦發生體迎面寬度為d，表體通徑為D，根據卡曼渦街原理，有如下關系式

f=SrU1/d=SrU/md

（1）

式中U1--旋渦發生體兩側平均流速，m/s；

Sr--斯特勞哈爾數；

m--旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比

43第43頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四442.2

結構

渦街流量計由傳感器和轉換器兩部分組成。傳感器包括旋渦發生體（阻流體）、檢測元件、儀表表體等；轉換器包括信號處理板、通訊模塊、支架和防護罩等。第44頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四2.3、渦街流量計的安裝2.3.1安裝方式

普通型：傳感器和轉換器一起安裝在官道上。

高溫型：傳感器和轉換器分開安裝。

測常溫的液體、氣體時（如壓空、水）選用一體式安裝即可。測高溫的液體或氣體時（如：熱煤、蒸汽）要采用高溫型分體式安裝。

2.3.2安裝位置

渦街流量計可安裝在室內或室外。如果安裝在地井里，有水淹的可能，要選用防水型傳感器。傳感器在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝，但測量液體和氣體時為防止氣泡和液滴的干擾，安裝位置要注意，如圖16所示。45圖16混相流體的安裝

（a）測量含液體的氣體流量儀表安裝；

（b）測量含氣液體流量儀表安裝

第45頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四462.3.3直管段要求渦街流量計屬于對管道流速分布畸變、旋轉流和流動脈動等敏感的流量計，安裝時必須保證上、下游直管段有必要的長度，如圖17所示。第46頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四472.3.4預防振動的干擾

減小振動對渦街流量計的影響應該作為渦街流量計現場安裝的一個突出問題來關注。首先在選擇傳感器安裝場所時盡量注意避開振動源。其次采用彈性軟管連接在小口徑中可以考慮。第三，加裝管道支撐物是有效的減振方法，一種管道支撐方法如圖20所示。第47頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四2.4常見故障處理482.4.1通電后無流量時有輸出信號1)輸入屏蔽或接地不良，引入電磁干擾；處理方法：改善屏蔽與接地，排除電磁干擾2)儀表靠近強電設備或高頻脈沖干擾源；處理方法：遠離干擾源安裝，采取隔離措施加強電源濾波3)管道有較強振動；處理方法：采取減震措施，加強信號濾波降低放大器靈敏度4)轉換器靈敏度過高；處理方法：降低靈敏度，提高觸發電平

第48頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四492.4.2通電通流后無輸出信號1)電源出故障。排除方法：檢查電源與接地2)輸入信號線斷線。排除方法：檢查信號線與接線端子3)放大器某級有。排除方法：檢測工作點，檢查元器件4)檢測元件損壞。排除方法：檢查傳感元件及引線，檢查閥門，增大流量或縮小管徑5)管道堵塞或傳感器被卡死。排除方法：檢查清理管道，清洗傳感器。第49頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四502.4.3輸出信號不規則不穩定1)有較強電干擾信號；處理方法：加強屏蔽和接地2)傳感器被沾污或受潮，靈敏度降低；處理方法：清洗或更換傳感器，提高放大器增益

3)傳感器靈敏度過高；處理方法：降低增益，提高觸發電平

4)傳感器受損或引線接觸不良；處理方法：檢查傳感器及引線5)出現兩相流或脈動流。處理方法：加強工藝流程管理，消除兩相流或脈動流現象6)管道震動的影響。處理方法：采取減震措施7)工藝流程不穩定。處理方法：調整安裝位置8)傳感器安裝不同心或密封墊凸入管內。處理方法：檢查安裝情況，改正密封墊內徑9)上下游閥門擾動。處理方法：加長直管段或加裝流動調整器10)流體未充滿管道。處理方法：更換裝流量傳感器地點和方式11)發生體有纏繞物。處理方法：消除纏繞物12)存在氣穴現象。處理方法：降低流速，增加管內壓力第50頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四512.4.4測量誤差大1)直管段長度不足；處理方法：加長直管段或加裝流動調整器2)模擬轉換電路零漂或滿量程調整不對；處理方法：校正零點和量程刻度

3)供電電壓變化過大；處理方法：檢查電源4)儀表超過檢定周期；處理方法：及時送檢5)傳感器與配管內徑差異較大；處理方法：檢查配管內徑，修正儀表系數6)安裝不同心或密封墊凸入管內；處理方法：調整安裝，修整密封墊

7)傳感器沾污或損傷；處理方法：清洗更換傳感器8)有兩相流或脈動流；處理方法：排除兩相流或脈動流9)管道泄漏；處理方法：排除泄漏第51頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四522.4.5測量管泄漏1)管內壓力過高；處理方法：調整管壓，更改安裝位置2)公稱壓力選擇不對；處理方法：選用高一檔公稱壓力傳感器3)密封件損壞；處理方法：更換密封件4)傳感器被腐蝕；處理方法：采取防腐和保護措施

2.4.6傳感器發出異常嘯叫聲1)流速過高，引起強烈顫動；處理方法：調整流量或更換通徑大的儀表2)產生氣穴現象；處理方法：調整流量和增加液流壓力3)發生體松動；處理方法：緊固發生體第52頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四3、電磁流量計3.1工作原理電磁流量計的基本原理是法拉第電磁感應定律，即導體在磁場中切割磁力線運動時在其兩端產生感應電動勢。如圖1所示，導電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內流動，與流動方向垂直的方向上產生與流量成比例的感應電勢，電動勢的方向按“右手規則”53第53頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四543.2結構

電磁流量傳感器和轉換器兩大部分組成。傳感器典型結構示意如圖2，測量管上下裝有激磁線圈，通激磁電流后產生磁場穿過測量管，一對電極裝在測量管內壁與液體相接觸，引出感應電勢，送到轉換器。激磁電流則由轉換器提供。第54頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四553.3流量傳感器安裝

3.3.1介質、管道要求

液體應具有測量所需的電導率（5μs/cm以上)，并要求電導率分布大體上均勻。液體應與地同電位，必須接地，管道不能用塑料管要用金屬管道。3.3.2直管段長度要求

為獲得正常測量精確度，電磁流量傳感器上游也要有一定長度直管段，但其長度與大部分其它流量儀表相比要求較低。90o彎頭、T形管、同心異徑管、全開閘閥后通常認為只要離電極中心線（不是傳感器進口端連接面）5倍直徑（5D）長度的直管段，不同開度的閥則需10D；下游直管段為（2～3）D或無要求。第55頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四563.3.3安裝位置和流動方向

傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限制。但測量固液兩相流體最好垂直安裝，自下而上流動。這樣能避免水平安裝時襯里下半部局部磨損嚴重，低流速時固相沉淀等缺點。

圖5所示管系中，c、d為適宜位置；a、b、e為不宜位置，b處可能液體不充滿，a、e處易積聚氣體，且e處傳感器后管段短也有可能不充滿，排放口最好如f形狀所示。對于固液兩相流c處亦是不宜位置。第56頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四573.4電磁流量計常見故障及處理方法1、無流量信號；2、輸出晃動；3、零點不穩；4、流量測量值與實際值不符；5、輸山信號超滿度值5類。

第57頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四4橢圓齒輪流量計4.1工作原理橢圓齒輪流量計屬容積式流量計，主要部分是計量箱和裝在計量箱內的一對橢圓齒輪，它們與蓋板構成一密封的初月形空腔，作為量具。流量計進出口處的壓力差推動橢圓齒輪旋轉。流體經初月形空腔計量后而排出，所以橢圓齒輪每旋轉一周可輸出4倍初月形空腔的容積。因此，橢圓齒輪轉數與流體的流量成正比。

58第58頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四594.2結構：

流量計主要由本體、一對橢圓齒輪、磁性聯軸器、調整齒輪、計數器及發訊裝置組成（流量計內部結構參見附流量計整機解體圖和零部件名稱表）。

橢圓齒輪的轉數，通過磁性聯軸器和一系列齒輪組成的減速機構，傳到表頭計數器。磁性聯軸器主要由主動磁鋼和從動磁鋼組成。采用磁性聯軸器可以提高流量計的工作壓力和工作溫度，操作安全，減輕維修工作。第59頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四604.3安裝要求

安裝流量計，應盡量選擇灰塵少、腐蝕性氣體少、無強烈振動、距熱源較遠的地方。安裝流量計外環境溫度不能高于60℃。

流量計必須水平安裝（指橢圓齒輪轉軸水平位置），即流量計的刻度盤垂直地面。為了防止雜物進入流量計內，在安裝流量計前，管道必須清洗干凈。此外，在流量計前還應安裝過濾器。對雜物較多的場合，可采用串聯或并聯過濾器安裝。

第60頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四614.4橢圓齒輪流量計常見故障及處理方法4.4.1橢圓齒輪不轉原因：1、管道中有雜物

2、過濾器損壞

3、由于流量過大，軸承磨損處理方法：1、清洗流量計及管道，過濾器

2、更換軸承4.4.2橢圓齒輪轉動，指針不動或時走時停原因：1、轉動部分松動

2、磁聯軸器滑動

3、齒輪部件卡住處理方法：1、重新緊定緊固件

2、磁聯軸器是否靈活

3、排除齒輪部件的故障第61頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四624.4.3流量計負誤差大原因：1、旁路閥門滲漏

2、計量室內壁、軸承遭磨損或腐蝕

3、流量低于下限

4、磁聯軸滑動處理方法：1、檢查旁路閥門

2、更換軸承，檢查齒輪

3、增大流量

4、更換磁聯軸器或齒輪系統

5、檢驗介持作粘度修正4.4.4流量計正誤差大原因：1、流量有大的脈動或含有氣體

2、檢驗介質粘度不符處理方法：1、減少流量脈動或增加氣體分離器

2、檢驗介質作粘度修正第62頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四634.4.5二次表指示值多于一次表原因：1、指示值發訊葉片振動處理方法：1、適當調整阻尼片對葉片的壓力4.4.6二次表指示值小于一次表指示值原因：1、發訊葉片處的緊定螺釘松了

2、發訊器掉步處理方法：1、緊固緊定螺釘

2、調整發訊葉片與發訊器間的間隙

3、用酒精清洗發訊器接口4.4.7二次表不指示原因：1、開路或短路

2、發訊器損壞處理方法：1、查線路

2、更換發訊器第63頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四5、質量流量計5.1質量流量計工作原理流體流過兩個平行的測量管時，會產生一個與流速方向橫向的加速度及相應的科里奧利力，該力使測量管震蕩而發生扭曲，這種扭曲現象稱為科里奧利現象，這一扭曲現象會導致質量流量計進口和出口的會產生相位差。質量流量計通過在進口和出口安裝電磁信號檢測器檢測相位信號來測量流量。

64第64頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四655.2質量流量計結構

流量計由流量傳感器和轉換器（或流量計算機）兩部分組成，。圖2為流量傳感器一列一例，主要有由測量管及其支撐固定橋架、測量管振動激勵系統中的驅動線圈A、檢測測量管撓曲的光學檢測探頭或電磁檢測探頭B、修正測量管材料揚楊氏模量溫度影響的測溫組件等組成。轉換器主要由振動激勵系統的振動信號發生單元、信號檢測和信號處理單元等組成；流量計算機則還有組態設定、工程單位換算、信號顯示和與上位機通信等功能。第65頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四665.3流量傳感器安裝一般要求由于測量管形狀及結構設計的差異，同一口徑相近流量范圍不同型號傳感器的重量和尺寸差別很大，列如例如80mm口徑者僅45kg，重者達150～200kg。安裝要求亦千差萬別，因此必須按照制造廠規定的安裝方法和趨避禁止事項，列如例如有些型號流量傳感器直接連接到管道上即可，有些型號卻要求設置支撐架或基礎。為隔離管道振動影響儀表，有時后候傳感器與管道之間要介以柔性管連接，而柔性管與傳感器之間又要一段有支撐件分別固定的剛性直管。選購之前應向擬購流量計的廠商索取安裝使用說明書參照比較和選擇。

安裝設計時盡可能使其有長的使用壽命，為除去過早磨損和產生測量誤差的固形物和夾雜氣體，按流體和管道條件在傳感器上游裝過濾器或氣體分離等保護裝置。若希望能在現場在線校準儀表，應考慮引流連接口和閥，以及相應的空間。第66頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四675.3.1流量傳感器安裝姿勢和位置流量傳感器測量管內殘留固形物、結垢、潴留氣體等均將影響測量精度。一般說裝于自下而上流動的垂直管道較為理想；但對于非直形測量管，流量計裝在垂直管道還是水平管上。取決于管道振動狀況和應用條件。

安裝位置必須使測量管內充滿液體，列如水平管道上流體流過流量計后直接放如入容器而無背壓，測量管往往不能充滿，會使輸出信號激烈波動。5.3.2截止閥和控制閥的安裝為使調零時沒有流動，流量計上下游設置截止閥，并保證無泄漏。控制閥應裝在流量計下游，流量計保持盡可能高的靜壓，以防止發生氣蝕和閃蒸（fIashing）。第67頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四685.3.3零點漂移和調零零點漂移來自流量傳感器部分，主要原因有：1）機械振動的非對稱性和衰減；2）流體的密度粘度變化，影響前者的因素有；a)管端固定應力的影響；b)振動管剛度的變化；c)雙管諧振頻率不一致性；d)管壁材料的內衰減。后者影響零位的原因是結構不平蘅，因此即使在空管時將雙管的諧振頻率調整一致，到充滿液體時可能產生零漂，同樣因粘度引起的振動衰減與頻率有關，在流動時亦可能產生零漂。

最后調零必須在安裝現場進行，流量傳感器排盡氣體，充滿待測流體后在再關閉傳感器上下游閥門，在接近工作溫度的條件下調零。安裝方面變動或溫度大幅度變化時需要重新調整。第68頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四6轉子流量計6.1轉子流量計測量原理轉子流量計,又稱浮子流量計,是基于浮子位置測量的一種變面積流量儀表.在一根由下向上擴大的垂直錐管中,浮子可以在錐管內自由地上升和下降,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的。在流速和浮力作用下上下運動，與浮子重量平衡后，通過磁耦合傳到與刻度盤指示流量。一般分為玻璃和金屬轉子流量計。金屬轉子流量計是工業上最常用的，對于小管徑腐蝕性介質通常用玻璃材質，由于玻璃材質的本身易碎性，其壓損小,量程比大(10:1),安裝維護方便,可廣泛用于復雜,惡劣環境及各種介質條件的流量測量與過程控制中。69第69頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四706.2轉子流量計的特點：

轉子流量計是工業上和實驗室最常用的一種流量計。它具有結構簡單、直觀、壓力損失小、維修方便等特點。轉子流量計適用于測量通過管道直徑D<150mm的小流量，也可以測量腐蝕性介質的流量。使用時流量計必須安裝在垂直走向的管段上，流體介質自下而上地通過轉子流量計。6.3轉子流量計安裝注意事項玻璃轉子流量計在使用安裝前，應先檢查其技術參數如：測量范圍，精確度等級，額定工作壓力，溫度等參數是否符合使用要求。安裝前還應將流量計中起運輸保護作用的頂襯物取出。并檢查錐管有無破損，浮子能否自由上下移動，確定正常后方可安裝。新裝的管路在玻璃轉子流量計安裝前應沖洗干凈。應使轉子流量計的最小分度值處于下方，垂直安裝在無振動的管道上，轉子流量計的中心線與鉛垂線的夾角應不超過5度。

第70頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四71大口徑流量計由于較重，為避免管道彎曲，必要時可采取加固支承等措施。安裝時還需避免轉子流量計受過大的拉，壓，扭等力。以免產生過大的外力而損壞錐管。根據使用中不同的工況，必要時應在轉子流量計的上游安裝過濾器，以防雜質玷污，卡塞轉子流量計。若流體不穩定有脈動流，為保證轉子流量計的良好測量可安裝緩沖器，以消除脈動流。轉子流量計在使用時，應先緩慢旋開流量計上游管道上的控制閥門，然后用調節閥調節流量，以免突然開啟造成浮子急速上升擊損錐管。為保證轉子流量計在使用時的測量精確度，被測流體的常用流量建議選擇在轉子流量計分度流量上限值的60%以上為好。第71頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四第四章、液位的測量與變送

在生產中，常遇到測量容器中介質的液位和界面的位置問題，液位測量是這個問題的一個方面。一般液位測量有兩種目的：一種是通過液位測量來確定容器里的原料或產品的數量，以保證生產過程中各環節得到預先計劃好的原料用量或進行經濟核算；另一種是通過液位測量，了解液位是否在規定范圍內，以便及時監視或控制容器液位，保證安全生產以及產品的質量和數量。由于各種被測介質的性質不同，各種生產設備的操作條件也不同，所以需要各種各樣的液位測量儀表，以滿足生產的不同需要，下表列出了各種液位測量儀表的主要特點和應用場合。72第72頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四73一、液位測量的意義物位測量包括液位測量和料位測量。在工業生產過程中，液位往往是很重要的控制參數。對于一般儲液裝置內所儲存液體的多少對生產過程的影響是不可忽視的用來檢測液位的儀表稱液位計檢測固體料位的儀表稱料位計第73頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四741差壓式液位計差壓式液位計是應用差壓計或差壓變送器來測量變送器液位的，是目前應用得最廣泛的一種液位測量儀表。差壓式液位計是利用容器內液位改變時，由液柱產生的靜壓也相應變化的原理而工作的，如圖1所示。

圖1無遷移原理圖第74頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四752．液面的遷移

應用差壓變送器測量液面時，如果差壓變送器的正、負壓室與容器的高壓取壓點處在同一水平面上，就不需要遷移。而在實際應用中，出于對設備安裝位置和便于維護等方面的考慮，測量儀表不一定都能與取壓點在同一水平面上；又如被測介質是強腐蝕性或重粘度的液體，不能直接把介質引入測壓儀表，必須安裝隔離液罐，用隔離液來傳遞壓力信號，以防被測儀表被腐蝕。這時就要考慮介質和隔離液的液柱對測壓儀表讀數的影響。

差壓變送器測量液位安裝方式主要有三種，為了能夠正確指示液位的高度，差壓變送器必須做一些技術處理——即遷移。遷移分為無遷移、負遷移和正遷移。

第75頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四762.1無遷移

將差壓變送器的正、負壓室與容器的取壓點安裝在同一水平面上，如圖1所示。設A點的壓力為P-，B點的壓力為P+，被測介質的密度為ρ，重力加速度為g，則ΔP=P+-P-=ρgh+P--P-=ρgh；如果為敞口容器，P-為大氣壓力，ΔP=P+=ρgh，由此可見，如果差壓變送器正壓室和取壓點相連，負壓室通大氣，通過測B點的表壓力就可知液面的高度。當液面由h=0變化為h=hmax時，差壓變送器所測得的差壓由ΔP=0變為ΔP=ρghmax，輸出由4mA變為20mA。假設差壓變送器對應液位變化所需要的儀表量程為30kPa，當液面由空液面變為滿液面時，所測得的差壓由0變為30kPa，其輸入輸出的關系見表1,其特性曲線如圖4中的(a)所示量程(%)0255075100輸入(Kpa)07.51522.530輸出（mA))48121620表1第76頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四2.2負遷移

如圖2所示，為了防止密閉容器內的液體或氣體進入差壓變送器的取壓室，造成引壓管線的堵塞或腐蝕，在差壓變送器的正、負壓室與取壓點之間分別裝有隔離液罐，并充以隔離液，其密度為ρ1。

當H=0時，P+=ρ1gh1P-=ρ1g(H+h1)ΔP=P+-P-=-ρ1gH

當H=Hmax時，P+=ρ1gh1+ρgHP-=ρ1g（H+h1）

ΔP=P+-P-=ρgH-ρ1gH=(ρ-ρ1)gH

當H=0時，ΔP=-ρ1gH，在差壓變送器的負壓室存在一靜壓力ρ1gH，使差壓變送器的輸出小于4mA。當H=Hmax時，ΔP=(ρ-ρ1)gHmax，由于在實際工作中ρ1?ρ，所以，在最高液位時，負壓室的壓力也遠大于正壓室的壓力，使儀表輸出仍小于實際液面所對應的儀