过程控制系统仪器仪表.doc

1、重庆科技学院过程控制仪器仪表整理人：冉登喜整理时间：二一五年一月二十一日第一部分金属浮子流量计1一、 实物图1二、 概述3三、 浮子流量计原理和结构3四、 浮子流量计分类7（一） 按锥形管材料分为透明锥形管和金属锥形管7（二） 浮子流量计按锥形管材料分类类型7（三） 浮子流量计按有否远传信号输出分类类型9（四） 浮子流量计按与管道连接方式分类9（五） 浮子流量计按被测流体分类10（六） 浮子流量计按用途分类类型11（七） 浮子流量计按被测流体通过浮子流量计的量分类类型12五、 浮子流量计选用考虑要点14（一） 浮子流量计应用概况14（二） 浮子流量计类型和结构选择14（三） 浮子流量计按实际使用介质密度选择仪表流量范围15（四） 浮子流量计浮子形状和粘度影响15（五） 浮子流量计流体的压力温度和仪表的压力损失18（六） 浮子流量计仪表安装方向19（七） 浮子流量计用于污脏流体的安装19（八） 浮子流量计脉动流的安装20（九） 浮子流量计扩大范围度的安装20（十） 浮子流量计要排尽液体用仪表内气体20（十一） 浮子流量计流量值作必要换算21（十二） 浮子流量计的校验和标定21六、 浮子流

2、量计故障分析及对策21（一） 实际流量与指示值不一致原因21（二） 流量变动而浮子或指针移动呆迟22七、 金属管浮子流量计读数指针移动呆迟的原因22八、 金属管浮子流量计实际流量与指示值不一致的原因23九、 浮子流量计优点和缺点23十、 浮子流量计说明书24第2部分差压式孔板流量计34一、 差压式流量计测量原理36（一） 差压式流量计37（二） 差压式流量计测量原理37二、 差压式流量计流量基本方程式38三、 差压式流量计分类39（一） 按产生差压的作用原理分类40（二） 按结构形式分类40（三） 按用途分类50四、 差压式流量计的投运51五、 差压式流量计安装使用注意事项52（一） 测量管及其安装52（二） 节流件的安装53（三） 使用注意事项58六、 差压式孔板流量计常见故障分析59（一） 引压管堵塞59（二） 引压管泄漏59（三） 引压管积液60（四） 平衡阀泄漏60（五） 差压变送器的正负压室装反60（六） 差压变送器硬件故障处理方法60（七） 差压变送器参数设置错误61七、 差压式孔板流量计说明书61第3部分气体涡轮流量计64一、 实物图65二、 涡轮流量计工作原理66三、

3、实用流量方程68四、 理论流量方程69五、 涡轮流量计分类与传感器结构70（一） 按传感器结构分类70（二） 按被测介质分类71（三） 按信号检测方式分类72（四） 按传感器与管道连接方式分类72（五） 按流动方向分类安装方便72六、 涡轮流量计主要特点79七、 涡轮流量计适宜测量的流体80八、 涡轮流量计对流体的要求81九、 涡轮流量计对液体粘度的要求81十、 涡轮流量计选用步骤83十一、 涡轮流量计安装使用注意事项84（一） 安装场所84（二） 连接管道的安装要求85（三） 电气连接注意事项86十二、 使用注意事项87（一） 投人运行的启闭顺序87（二） 低温和高温流体的启用87（三） 其他注意事项87十三、 涡轮流量计的故障处理88（一） 故障现象流体正常流动时无显示，总量计数器字数不增加88（二） 未作减小流量操作，但流量显示却逐渐下降可能原因89（三） 流体不流动，流量显示不为零，或显示值不为零可能原因89（四） 显示仪示值与经验评估值差异显著90十四、 涡轮流量计无操作显示却逐渐下降的原因91十五、 液体涡轮流量计显示值不稳的原因91十六、 液体涡轮流量计显示值有明显误差的

4、原因91十七、 涡轮流量计和椭圆齿轮流量计的简单对比92十八、 产品说明书93第4部分空气压缩机99一、 空压机的特点101二、 空气压缩机的选择101（一） 空气压缩机的用途102（二） 各主要部件的定期保养和维护103三、 空气压缩机的术语105四、 常用的专业术语109五、 怎么改造空压机114六、 空压机安装注意事项115七、 选空压机(空气压缩机)几大关键要素116八、 空气压缩机的操作规程117（一） 漏油故障分析118（二） 压机过热故障原因119（三） 三晶变频器在空压机上的节能改造应用124第5部分空气压缩机房的布置129一、 空气压缩机排气量的选择129二、 如何选择储气罐大小129IV金属管浮子流量计第一部分金属浮子流量计1、 实物图实物图一实物图二实物图三2、 概述 浮子流量计是以浮子在垂直锥形管中随着流量变化而升降，改变它们之间的流通面积来进行测量的体积流量仪表，又称转子流量计。20 世纪初本类仪表在德国取名为罗托计 ( Rotameter ) ，即盛行于欧洲，然而在美国、日本常称作变面积流量计（ Variable Arer Flowmeter ）或面积流量计

5、；但实际上只是变面积流量计的一个品种，只是由于浮子流量在变面积流量计中占了绝大多数，习惯上就以变面积流量计称之。 浮子流量计原理设想发韧于 19 世纪 60 年代， 20 世纪初出现商品。 20 世纪 30 年代后期碳芯轴法工艺为大量生产玻璃锥形管创造条件，奠定了浮子流量计工业应用的基础。 40 一 50 年代欧洲美国相继进行开发和性能研究，特别是美国 Fischer 和 Porier 公司在提高性能和扩展品种方面作出了贡献，例如减少液体粘度影响和有输出信号等，使应用领域得到很大扩展。我国于 50 年代后期首先由沈阳玻璃仪器厂提供玻璃管浮子流量计， 60 年代中期上海光华仪表厂首家提供带输出信号金属锥形管浮子流量计。 1985 一 1987 年间日本、西欧、美国浮子流量计销售金额占流量仪表的 11 一 17 % ，我国 1990 年约占 14 。从应用台数所占比例来看， 1985 年英国抽样调查 72 家企业 17000 台流量仪表中浮子流量计占 19 .2 。我国浮子流量计产量 1996 年估计在 15 万一 17 万台之间，其中 95 左右为玻璃管浮子流量计。 3、 浮子流量计原理

6、和结构 浮子流量计的流量检测元件是由一根自下向上扩大的垂直锥形管和一个沿着锥管轴上下移动的浮子组所组成。工作原理如图 6.1 所示，被测流体从下向上经过锥管 1 和浮子 2 形成的环隙 3 时，浮子上下端产生差压形成浮子上升的力，当浮子所受上升力大于浸在流体中浮子重量时，浮子便上升，环隙面积随之增大，环隙处流体流速立即下降，浮子上下端差压降低，作用于浮子的上升力亦随着减小，直到上升力等于浸在流体中浮子重量时，浮子便稳定在某一高度。浮子在锥管中高度和通过的流量有对应关系。 体积流量 Q 的基本方程式为 a 仪表的流量系数，因浮子形状而异； 被测流体为气体时气体膨胀系数，通常由于此系数校正量很小而被忽略，且通过校验已将它包括在流量系数内，如为液体则 =1 F 流通环形面积， m2 g 当地重力加速度， m/s2 ； Vf 浮子体积，如有延伸体亦应包括， m3 f 浮子材料密度， kg/m3 ； 被测流体密度，如为气体是在浮子上游横截面上的密度， kg/m3 ； Ff 一浮子工作直径（最大直径）处的横截面积 m2 ； G 一浮子质量， kg 。 流通环形面积与浮子高度之间的关系如式（ 6.3

7、 ）所示，当结构设计已定，则 d 、 为常量。式中有 h 的二次项，一般不能忽略此非线性关系，只有在圆锥角很小时，才可视为近似线性。 式中 d 浮子最大直径（即工作直径） , m ; h 浮子从锥管内径等于浮子最大直径处上升高度， m 锥管的圆锥角； a 、 b 常数。 口径 15 一 40 透明锥形管浮子流量计典型结构如图 6 . 2 所示。透明锥形管 4 用得最普遍是由硼硅玻璃制成，习惯简称玻璃管浮子流量计。流量分度直接刻在锥管 4 外壁上，也有在锥管旁另装分度标尺。锥管内腔有圆锥体平滑面和带导向棱筋（或平面）两种。浮子在锥管内自由移动，或在锥管棱筋导向下移动，较大口平滑面内壁仪表还有采用导杆导向，如图 6.4(a) 所示。 6 . 3 是直角型安装方式金属管浮子流量计典型结构，通常适用于口径 15 40 以上仪表。锥管 5 和浮子 4 组成流量检测元件，检测元件也有由孔板和锥形浮塞组成，如图 6 . 4 ( f ）所示。套管（图 6 . 3 未表示）内有导杆 3 的延伸部分，通过磁钢藕合等方式，将浮子的位移传给套管外的转换部分。转换部分有就地指示和远传信号输出两大类型。除直角安装

8、方式结构外还有进出口中线与锥管同心的直通型结构，通常用于口径小于 10 15mm 的仪表。图 6 . 4 所示是透明锥形管（或透明直管）浮子流量计和金属管浮子流量计各种结构的例子。 4、 浮子流量计分类市场上定型产品和特殊型仪表从不同角度可作如下分类。 （1） 按锥形管材料分为透明锥形管和金属锥形管 1. 按有否远传信号输出分为就地指示型和远传信号输出型，后者又分为电远传和气远传两种。 2. 按与管道连接方法分为软管连接、螺纹连接和法兰连接。 3. 按被测流体分为液体用、气体用和蒸汽用。 4. 按用途分为普通型、夹套保温型、防爆型、耐腐型和吹流型。 5. 按被测流体通过浮子流量计的量分为全流型和分流型。 （2） 浮子流量计按锥形管材料分类类型 1. 透明锥形管浮子流量计 透明锥形管材料用得最多的是玻璃，无导向结构仪表测量气体时操作不慎，玻璃管易被击碎；还有用透明工程塑料如聚苯乙烯、聚碳酸醋、有机玻璃等制成，具有不易击碎之优点。某些工程塑料还有耐氟气、氢氟酸和浓碱液等玻璃不能使用的腐蚀性介质的腐蚀。特殊要求还有用石英制成。 锥管内腔有圆锥体平滑面和导向棱筋等异形两种。国外还有小口径 6mm 以下三平面导向异形管。异形管形状如图 6 . 5 所示，由于浮子读数位置（即最大直径处）和棱筋或平面距离很近，透明度不高的液体仍可能观察到浮子读数位置。导向棱筋（或平面）代替中央导杆，防止浮子在管内跳动。 透明直管浮子流量计（见图 6 . 4 ( b ) ）是透明锥形管浮子流量计的一种变形结构，流量检测元件由孔板和锥形浮塞组成。玻璃或工程塑料直管万一冻结损坏，易于从市场上采购，迅速方便。 :2. 金属管锥形管浮子流量计 与透明锥形管浮子流量计相比，可用于较高的介质温度和压力，且无玻璃管浮子流量计锥管被击碎的潜在危险。图 6 . 3 所示典型结构是锥管与壳体制成一体结构，也有锥管套人壳体的分离结构，改变流量规格只要调换不同圆锥角的锥管，使用较为灵便。 金属锥形管浮子流量计除图 6 . 3 所示典型结构外，还有若干类型或变形结构，如图 6 . 4 所示。 1) 直接指示型（ b、c ）通过透明直管和浮塞（或浮子延伸杆顶端）直接观察读取浮子位置，结构最为简单。 2) 水平安装型（ e ）是一种可以

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