【正文】 即 1Pa＝ 1N/m2 (3—10) 帕所表示的壓力較小 。 在壓力測(cè)量中 ， 常有表壓 、 絕對(duì)壓力 、 負(fù)壓或真空度之分 ， 其關(guān)系見(jiàn)圖 3—4。以后所提到的壓力 ， 除特別說(shuō)明外 ， 均指表壓或真空度 。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 使用方便 。 3． 電氣式壓力計(jì) 它是通過(guò)機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量 （ 如電壓 、 電流 、頻率等 ） 來(lái)進(jìn)行測(cè)量的儀表 ， 例如各種壓力傳感器和壓力變送器 。 一般作為標(biāo)難型壓力測(cè)量?jī)x器 、 來(lái)檢驗(yàn)其他類(lèi)型的壓力計(jì) 。 彈性式壓力計(jì)可以用來(lái)測(cè)量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力 ， 因此在工業(yè)上是應(yīng)用最為廣泛的一種測(cè)壓儀表 。 (1)彈簧管式彈性元件 彈簧管式彈性元件的測(cè)壓范圍較寬 ， 可測(cè)量高達(dá) 1000MPa的壓力 。 它的測(cè)壓范圍較彈簧管式的為低 。 這種彈性元件易于變形 ， 而且位移很大 ， 常用于微壓與低壓的測(cè)量 (—般不超過(guò) 1Mpa)。 彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)原理如圖 3—6所示 。 由于可以遠(yuǎn)距離傳送信號(hào) ， 所以在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)控制和報(bào)警 ， 并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用 。 壓力傳感器的作用是把壓力信號(hào)檢測(cè)出來(lái) ， 并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行輸出 ， 當(dāng)輸出的電信號(hào)能夠被進(jìn)一步變換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí) ， 壓力傳感器又稱(chēng)為壓力變送器 。 下面簡(jiǎn)單介紹霍爾片式 、 應(yīng)變片式 、 壓阻式壓力傳感器和力平衡式 ． 電容式壓力變送器 。 便有恒定電流沿 Y軸方向通過(guò) 。 提高 B和 I值可增大霍爾電勢(shì) UH。 電阻應(yīng)變片有金屬應(yīng)變片 (金屬絲或金屬箔 )和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類(lèi) 。 應(yīng)變片 r1和 r2與兩個(gè)固定電阻 r3和 r4組成橋式電路 ， 如圖 3—1l(b)所示 。 傳感器的非線(xiàn)性及滯后誤差小于額定壓力的 1％ 。 壓阻式壓力傳感器具有精度高 、 工作可靠 、 頻率響應(yīng)高 、 遲滯小 、尺寸小 、 重量輕 、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn) ， 可以適應(yīng)惡劣的環(huán)境條件下工作 ， 便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化 。 DDZ—Ⅲ 型系列為直流 24V供電 ,輸出 4—20mA(DC),兩線(xiàn)制，本質(zhì)安全防爆。通常、矢量角 θ可以在 4o一 15o之間調(diào)整， tgθ變化約 4倍，因而相應(yīng)的量程也可以改變 4倍，調(diào)節(jié)彈黃 12的張力，可起到調(diào)整零點(diǎn)的作用。 圖 3—14是電容式差壓變送器的原理圖，將左右對(duì)稱(chēng)的不銹鋼底座的外側(cè)加工成環(huán)狀波紋溝槽，并焊上波紋隔離膜片。例如，用帶有溫度補(bǔ)償?shù)碾娙輦鞲衅髋c微處理器相結(jié)合，構(gòu)成精度為 送器，其量程范圍為 100： 1．時(shí)間常數(shù)在 0一 36s間可調(diào)，通過(guò)手持通信器，可對(duì) 1500m之內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)變送器進(jìn)行工作參數(shù)的設(shè)定、量程調(diào)整以及向變送器加入信息數(shù)據(jù)。因而提高了變送器的精確度。例如是否需要遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄或報(bào)警；被測(cè)介質(zhì)的物理化學(xué)性能 (諸如腐蝕性、溫度高低、粘度大小、臟污程度、易燃易爆性能等）是否對(duì)測(cè)量?jī)x表提出特殊要求；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件 (諸如高溫、電磁場(chǎng)、振動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)安裝條件等 )對(duì)儀表類(lèi)型有否特殊要求等等。 為了保證測(cè)量值的準(zhǔn)確度，所側(cè)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(cè)壓力的最小值不低于儀表滿(mǎn)量程的 1/ 3為宜。 例 3 某臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為 25一 28MPa，測(cè)量誤差不得大于 1MPa。 由于 25/60＞ 1/3，故被測(cè)壓力的最小值不低干滿(mǎn)量程的 1／ 3，這是允許的。 2．壓力計(jì)的安裝 壓力計(jì)的安裝正確與否，直接影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和壓力計(jì)的使用壽命。 ② 測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)的壓力時(shí)，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直，取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)備連接處的內(nèi)壁應(yīng)保持平齊，不應(yīng)有凸出物或毛刺。 ③ 當(dāng)被洲介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時(shí)，必須加設(shè)保溫伴熱管線(xiàn)。 ③ 測(cè)量蒸汽壓力時(shí)，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測(cè)壓元件接觸 [見(jiàn)圖 3—l 7(a)]；對(duì)于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測(cè)量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐，圖 3—17(b)表示了被測(cè)介質(zhì)密度 ρ2大于和小于隔離液密度 ρ1的兩種情況。 ⑥ 為安全起見(jiàn)，測(cè)量高壓的壓力計(jì)除選用有通氣孔的外，安裝時(shí)表殼應(yīng)向墻壁或無(wú)人通過(guò)之處，以防發(fā)生意外。 瞬時(shí)流量：指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面的流體數(shù)量的大小 。以體積表示的稱(chēng)為體積流量，常用符號(hào) Q表示。 目前有許多流量測(cè)量的分類(lèi)方法，本書(shū)僅舉一種大致的分類(lèi)法，簡(jiǎn)介如下。 3. 質(zhì)量流量計(jì) 一種以測(cè)量流體流過(guò)的質(zhì)量 M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)具有測(cè)量精度不受流體的溫度、壓力、粘度等變化影響的優(yōu)點(diǎn)，是一種發(fā)展中的流量測(cè)量?jī)x表。 在單元組合儀表中，由節(jié)流裝置產(chǎn)生的壓差信號(hào)，經(jīng)常通過(guò)差壓變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) (電的或氣的 )，以供顯示、記錄或控制用。 流動(dòng)流體的能量有兩種形式，即靜壓能和動(dòng)能。節(jié)流裝置前后壓差的大小與流量有關(guān)。 (2)流量基本方程式 流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基本流量公式。但對(duì)不可壓縮的液體來(lái)說(shuō)，常取 ε=1； F0——節(jié)流裝置的開(kāi)孔截面積； Δp——節(jié)流裝置前后實(shí)際測(cè)得的壓力差； ρ1——節(jié)流裝置前的流體密度。例如．標(biāo)淮孔板對(duì)尺寸和公差、光潔度等都有詳細(xì)規(guī)定。 角接取壓方法可以通過(guò)環(huán)室或單獨(dú)鉆孔結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 節(jié)流裝置將管道中流體流量的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的差壓大小，但這個(gè)差壓信號(hào)還必須由導(dǎo)壓管引出，并傳遞到相應(yīng)的差壓計(jì)，以便顯示出流量的數(shù)值。 (1)被測(cè)流體工作狀態(tài)的變動(dòng) (2)節(jié)流裝置安裝不正確 (3)孔板入口邊緣的磨損 (4)導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象 ① 測(cè)量液體的流量時(shí)，應(yīng)該使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)部充滿(mǎn)同樣的液體而無(wú)氣泡，以使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)的液體密度相等。如果差壓計(jì)只能裝在節(jié)流裝置之上時(shí)，則須加裝貯氣罐，如圖 3—22中的貯氣罐 6與放空閥 3。 a．取壓點(diǎn)應(yīng)在節(jié)流裝置的上半部。取壓點(diǎn)從節(jié)流裝置的水平位置接出，并分別安裝凝液罐 2。 由引壓導(dǎo)管接至差壓計(jì)或變送器前．必須安裝切斷閥 2和平衡閥 3，構(gòu)成三閥組，如圖 3—25所示。當(dāng)隔離液的密度 ρ’1大于或小于被測(cè)介質(zhì)密度 ρ1時(shí)，隔離罐分別采用圖3—26所示的兩種形式。而轉(zhuǎn)子流量計(jì)，卻是以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來(lái)測(cè)量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測(cè)量方法。 所以，轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以定壓降變節(jié)流面積法測(cè)量流量的，這正好與差壓法測(cè)量流量的情況相反。 LZD系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要由流量變送及電動(dòng)顯示兩部分組成。 即 u = e1 – e2 ＜ 0, ＝ 0, ＞ 況，據(jù)此可確定鐵心在線(xiàn)圈中的位置。 3．轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示值修正 儀表廠為了便于成批生產(chǎn)，是在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài) (20℃ ，)下用水或空氣進(jìn)行刻度的，即轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量標(biāo)尺上的刻度值，對(duì)用于測(cè)量液體來(lái)講是代表 200C時(shí)水的流量值，對(duì)用于測(cè)量氣體來(lái)講則是代表 20℃ ， 。對(duì)于非空氣介質(zhì)在不同于上述基準(zhǔn)狀態(tài)下測(cè)量時(shí)，要進(jìn)行校正。若轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼， ρt＝ ／ cm3，則有 由上式可以看出，若已知某飽和蒸汽 (溫度不超過(guò) 2022C)流量值時(shí)，可從上式換算成相應(yīng)的水流量值，然后按轉(zhuǎn)子流量計(jì)規(guī)格選擇合適口徑的儀表。橢圓齒輪與殼體之間形成測(cè)量室，如圖 3—30所示。 橢圓齒輪流量計(jì)的流量信號(hào) (即轉(zhuǎn)速 n)的顯示，有就地顯示和遠(yuǎn)傳顯示兩種。但是．在使用時(shí)要特別注意被測(cè)介質(zhì)中不能含有固體顆粒，更不能夾雜機(jī)械物，否則會(huì)引起齒輪磨損以至損壞。如果因使用不當(dāng)或使用時(shí)間過(guò)久，發(fā)生泄漏現(xiàn)象，就會(huì)引起較大的測(cè)量誤差。 圖 331是渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。流體作用于葉片上使之轉(zhuǎn)動(dòng)。 交變電信號(hào)的頻率與渦輪的轉(zhuǎn)速成正比，也即與流量成正比。輸出信號(hào)為電頻率信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳，不受干擾。一般入口直管段的長(zhǎng)度取管道內(nèi)徑的 10倍以上，出口取 5倍以上。被測(cè)介質(zhì)的流量經(jīng)變送器變換成感應(yīng)電勢(shì)后，再經(jīng)轉(zhuǎn)換器把電勢(shì)信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的0一 10mA直流信號(hào)作為輸出，以便進(jìn)行指示、記錄或與電動(dòng)單元組合儀表配套使用。 感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則判斷，其大小由下式?jīng)Q定； K稱(chēng)為儀表常數(shù) ， 在磁感應(yīng)強(qiáng)度 B、 管道直徑 D確定不變后 ， K就是一個(gè)常數(shù) ， 這時(shí)感應(yīng)電勢(shì)的大小與體積流量之間具有線(xiàn)性關(guān)系 ，因而儀表具有均勻刻度 。 對(duì)流量變化反應(yīng)速度快 ，故可用來(lái)測(cè)量脈動(dòng)流量 。 由于液體中所感應(yīng)出的電勢(shì)數(shù)值很小 ， 所以要引入高放大倍數(shù)的放大器 ， 由此而造成測(cè)量系統(tǒng)很復(fù)雜 、 成本高 ， 并且很容易受外界電磁場(chǎng)干擾的影響 ， 在使用不恰當(dāng)時(shí)會(huì)大大地影響儀表的精度 。 流量計(jì)的種類(lèi)很多 ， 除了以上介紹的幾種流量計(jì)外 ， 還有許多類(lèi)型的流量計(jì) ， 例如靶式流量汁 、 堰式流量計(jì) 、 漩渦流量計(jì) 、 直接式質(zhì)量流量計(jì) 、 間接式質(zhì)量流量計(jì)等 。 測(cè)量液位的儀表叫液位計(jì) 。 一般測(cè)量物位有兩種目的 ， 一種是對(duì)物位測(cè)量的絕對(duì)值要求非常準(zhǔn)確 、 借以確定容器或儲(chǔ)存庫(kù)中的原料 、 輔料 、 半成品或成品的數(shù)量；另一種是對(duì)物位測(cè)量的相對(duì)值要求非常準(zhǔn)確 ， 要能迅速正確反映某一特定水準(zhǔn)面上的物料相對(duì)變化 ， 用以連續(xù)控制生產(chǎn)工藝過(guò)程 ，即利用物位儀表進(jìn)行監(jiān)視和控制 。 (2)差壓式物位儀表 它又可分為壓力式物位儀表和差壓式物位儀表 ， 利用液柱或物料堆積對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理而工作 。 它可以分為電阻式 (即電極式 )、電容式和電感式物位儀表等 。 (6)聲波式物性?xún)x表 由于物位的變化引起聲阻抗的變化 、 聲波的遮斷和聲波反射距離的不同 ， 測(cè)出這些變化就可測(cè)知物位 。 二 、 差壓式液位變送器 1． 工作原理 差壓式液位變送器 ， 是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí) ， 由液位產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的 ， 如圖 3—4l所示 。 當(dāng) H=0時(shí) ， 作用在正 、 負(fù)壓室的壓力是相等的 。 假定采用的是 DDZ—Ⅲ 型差壓變送器 ， 其輸出范圍為 4—20mA的電流信號(hào) 。 采用零點(diǎn)遷移的辦法就能夠達(dá)到此目的 ， 即調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧 ， 以抵消固定壓差 (h2一 h1)ρ2g的作用 。 當(dāng) H＝ 0時(shí) ， 正壓室多了一項(xiàng)附加壓力 hρg， 或者說(shuō) H＝ 0時(shí) ， Δp＝hρg， 這時(shí)變送器輸出大于 4mA。 也就是說(shuō) ， Δp從一 2022Pa到 3000Pa變化時(shí) ， 變送器的輸出應(yīng)從 4mA變化到 20mA。 3． 用法蘭式差壓變送器測(cè)量液位 為了解決測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及粘度大 、 易凝固等液體液位時(shí)引壓管線(xiàn)被腐蝕 、 被堵塞的問(wèn)題 ， 應(yīng)使用在導(dǎo)壓管入口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器 ， 如圖 3—46所示 。容器與變送器間只需一個(gè)法蘭將管路接通的稱(chēng)為單法蘭差壓變送器 ，而對(duì)于上端和大氣隔絕的閉口容器 ， 因上部空間與大氣壓力多半不等 ， 必須采用兩個(gè)法蘭分別將液相和氣相壓力導(dǎo)至差壓變送器 ， 如 圖 3—46所示 ， 這就是雙法蘭差壓變送器 。 在兩圓筒間充以介電系數(shù)為 ε的介質(zhì)時(shí) ， 則兩圓筒問(wèn)的電容量表達(dá)式為 所以 ， 當(dāng) D和 d一定時(shí) ， 電容量 C的大小與極板的長(zhǎng)度 L和介質(zhì)的介電常數(shù) ε的乘積成比例 。 當(dāng)液位為零時(shí) ， 儀表調(diào)整零點(diǎn) (或在某一起始液位調(diào)零也可以 )，其零點(diǎn)的電容為 因此 ， 電容量的變化與液位高度 H成正比 。 D/d實(shí)際上與電容器兩極間的距離有關(guān) ， D與 d越相接近 ， 即兩極間距離越小 ， 儀表靈敏度越高 。 可用電極棒及容器壁組成電容器的兩極來(lái)測(cè)量非導(dǎo)電固體料位 。 此外 ，還應(yīng)注意介質(zhì)濃度 、 溫度變化時(shí) ， 其介電系數(shù)也要發(fā)生變化這一情況 ， 以便及時(shí)調(diào)整儀表 ， 達(dá)到預(yù)想的測(cè)量目的 。 一般說(shuō)來(lái) ． 固體吸收能刀最強(qiáng) 。 輻射源 l射出強(qiáng)度為 I0的射線(xiàn) ， 接受器 2用來(lái)檢測(cè)透過(guò)介質(zhì)后的射線(xiàn)強(qiáng)度 I， 再配以顯示儀表就可以指示物位的高低了 。 五 、 稱(chēng)重式液罐計(jì)量?jī)x （ 略 ） 作業(yè)： 54題 。 于是 ， 可以通過(guò)測(cè)量選擇物體的某一物理量 (如液體的體積 、 導(dǎo)體的電量等 )， 便可以定量地給出被測(cè)物體的溫度數(shù)值 。 若按使用的測(cè)量范圍分 ， 常把測(cè)量 6000C以上的測(cè)溫儀表叫高溫計(jì) ， 把測(cè)量 6000 C以下的測(cè)溫儀表叫溫度計(jì) 。 前者測(cè)溫元件直接與被測(cè)介質(zhì)接觸 ， 這樣可以使被測(cè)介質(zhì)與測(cè)溫元件進(jìn)行充分地?zé)峤粨Q而達(dá)到測(cè)溫目的；后者測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)不相接觸 ，通過(guò)輻射或?qū)α鲗?shí)現(xiàn)熱交換來(lái)