1、正版可修改PPT課件傳感與檢測技術CH6 傳感與檢測技術模塊六 流量傳感器的應用項目一 渦輪流量計在天然氣計量電路中的應用任務一 渦輪流量計的識別、檢測和選用任務二 渦輪流量計在天然氣計量電路中的應用任務一 渦輪流量計的識別、檢測和選用 渦輪流量計類似于葉輪式水表，是一種速度式流量傳感器。它是以動量矩守恒原理為基礎，利用置于流體中的渦輪的旋轉速度與流體速度成比例的關系來反映通過管道的體積流量的。 它在石油、化工、冶金、城市燃氣管網(wǎng)等行業(yè)中具有廣泛的使用價值。一、定義任務一 渦輪流量計的識別、檢測和選用 渦輪流量計按被測介質分類分為液體渦輪流量計和氣體渦輪流量計。二、分類液體渦輪流量計氣體渦輪流

2、量計任務一 渦輪流量計的識別、檢測和選用三、結構1-導向體；2-軸與軸承；3-渦輪（葉輪）；4-殼體（表體）；5-信號檢測器 渦輪流量計主要由渦輪及軸承、導向體、磁電轉換裝置、殼體和信號檢測器等部分組成，如圖6-3所示。 任務一 渦輪流量計的識別、檢測和選用四 、特點（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。在所有流量計中渦輪流量計屬于最精確的。（2）重復性好，短期重復性可達0.05%-0.2%。（3）輸出為脈沖頻率信號，適用于總量計量及與計算機連接。（4）無零點漂

3、移，抗干擾能力強，頻率可高達4kHz,信號分辨力強。（5）量程比寬，中大口徑可達40:1至10:1，小口徑為6:1或5:1。（6）結構緊湊輕巧，安裝維護方便，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）結構類型多，可適應各種測量對象的需要。任務一 渦輪流量計的識別、檢測和選用五 、氣體渦輪流量計的選用方法（1）精確度等級：對儀表精確度的選擇要慎重，應從經(jīng)濟角度考慮。對于大口徑輸氣管線的貿易結算儀表，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：使用時的最小流量不得低于儀表允許測量的最小流量，使用時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，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。任務一 渦輪流量計的識別、檢測和選用六、渦輪流量計的檢測檢測設備：萬用表。檢測步驟： （1）檢查儀表接線。渦輪流量計安裝完畢之后，先不要忙著使用。先要查看一下安裝盒接線是否有問題。 （2）儀表投入運行前，渦輪流量計傳感器必須充滿實際測量介質，通電后在靜止狀態(tài)下作零點調整。投入運行后亦要根據(jù)介質及使用條件定期停流檢查零點，尤其對易沉淀、易污染電極、含有固體的非清潔介質

5、，在運行初期應多檢查，以獲得經(jīng)驗，確定正常檢查周期。任務一 渦輪流量計的識別、檢測和選用六、渦輪流量計的檢測 （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，表明渦輪流量計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；電極和勵磁線圈的絕緣電阻下降表明渦輪流量計傳感器受潮的程度；當絕緣電阻下降到一定程度，將會影響儀表的正常工作。任務二 渦輪流量計在天然氣計量電路中的應用一、氣體渦輪流量計的工作原理 氣體渦輪流量計是將渦輪置于天然氣中，當天然氣流經(jīng)流量計時，渦輪葉片在

6、天然氣體能動的作用下開始旋轉。在渦輪旋轉的同時，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)電磁感應原理，在線圈內將感應出脈動的電勢信號，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流量值，同時經(jīng)頻率電流轉換成模擬電流量，進而顯示瞬時流量值。 流量計算式為： （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-渦輪流量計的儀表系數(shù)(1/L或1/m3)任務二 渦輪流量計在天然氣計量電路中的應用一、渦輪流量計的工作原理渦輪流量計原理框圖任務二 渦輪流量計在天然氣計量電路中的應用一、渦輪流量計的工作原理 前置放大

7、器由磁電感應轉換器與放大整形電路兩部分組成，一般線圈感應得到的信號較小，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流量并顯示。任務二 渦輪流量計在天然氣計量電路中的應用二、渦輪流量計在天然氣計量電路中的安裝（1）燃氣的清潔：渦輪流量計要求在使用過程中保證被測介質的清潔。（2）加裝油過濾器：由于燃氣中含有灰層、煤焦油等雜志，所以裝入油過濾器，可以使這些雜質溶于油中，然后過濾后的氣體再進入渦輪流量計，這樣不但使渦輪流量計運行，而且可以保證精度。（3）渦輪流量計在安裝的時候應該

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，則渦輪流量計要傾斜擺放，保證天然氣能夠從流量計中出來。天然氣的傳輸方向要與渦輪流量計上標注的方向一致，不得反方向安裝。任務二 渦輪流量計在天然氣計量電路中的應用三、注意事項（1）渦輪流量計要求在使用過程中保證被測介質的清潔。（2）氣體渦輪流量計不宜用在流量頻繁中斷和有強烈脈動流或壓力脈動的場合；（3）氣體渦輪流量計室外安裝時，上部應有遮蓋物，以防雨水浸入和烈日曝曬影響流量計使用壽命；（4）氣體渦輪流量計安裝時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經(jīng)處不應該有突起相連接。任務二 渦輪流量計在天然氣計量電路中的應用三、注意事項

9、（6）氣體渦輪流量計安裝時，嚴禁在其進出口法蘭處直接進行電焊，以免燒壞流量計內部零件。（7）在管道施工時，應考慮安裝伸縮管或波紋管，以免對流量計造成嚴重的拉伸或斷裂；（8）管道安裝完畢進行密封性試壓時，應注意流量計壓力傳感器所能承受的最高壓力（即檢定證書上介質最大壓力），以免損壞壓力傳感器。項目二 電磁流量計在自來水廠水量監(jiān)控電路中的應用任務一 電磁流量計的識別、檢測與選用一、分類 電磁流量計由電磁流量傳感器和轉換器兩部分組成。按流量傳感器的型式分為：插入式和管段式電磁流量計。管段式電磁流量計 插入式電磁流量計任務一 電磁流量計的識別、檢測與選用二、結構 電磁流量計由流量傳感器和轉換器兩大部分

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。下圖為電磁流量計的結構圖。電磁流量計的結構圖任務一 電磁流量計的識別、檢測與選用二、結構（1）外殼：應用鐵磁材料制成，保護激磁線圈，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，兩端設有法蘭，用做連接管道。（4）襯里：在測量導管內壁的一層耐磨、耐腐蝕、耐高溫的絕緣材料。它能增加測量導管的耐磨性和腐蝕性，防止感應電勢被金屬測量導管壁短路。（5）電極：其作用是引出和被測量成正比的感應電勢信號。（6）轉換

11、器：轉換器的作用就是將感應電勢信號放大并轉換成統(tǒng)一的標準信號并抑制主要的干擾信號。其任務是把電極檢測到的感應電勢信號E經(jīng)放大轉換成統(tǒng)一的標準直流信號。任務一 電磁流量計的識別、檢測與選用三、特點優(yōu)點:（1）測量通道是段光滑直管，不會阻塞，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）所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的明顯影響；（4）流量范圍大,口徑范圍寬；（5）可應用腐蝕性流體；（6）能連續(xù)測量，測量精確度高； (7)穩(wěn)定性好，輸出為標準化信號，可方便地進入自控系統(tǒng)。任務一 電磁流量計的識別、檢測與

12、選用三、特點缺點:（1）不能測量電導率很低的液體,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。任務一 電磁流量計的識別、檢測與選用四、電磁流量計的選型（1）根據(jù)了解到的被測介質的名稱和性質，確定是否采用電磁流量計 電磁流量計只能測量導電液體流量，而氣體、油類和絕大多數(shù)有機物液體不在一般導電液體之例。（2）根據(jù)了解到的被介質性質，確定電極材料 一般提供不銹鋼、哈氏、鈦和鉭等四種電極，選用哪種電極應根據(jù)介質性質查相關資料手冊。（3）根據(jù)了解到的介質溫度確定采用橡膠還是四氟內襯 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、內襯和不銹鋼電極。 任務一 電磁流量計的識別、檢測與選用四、電磁流量計的選型 （4）根據(jù)了解到的介質壓力，選擇表體法蘭規(guī)格 電磁法蘭規(guī)格通常為當口徑由DN10250時，法蘭額定壓力1.6Mpa；當口徑由DN2501000時，法蘭額定壓力1.0Mpa；當介質實際壓力高于上述管徑壓力對應范圍時，為特殊訂貨，但最高壓力不得超過6.4Mpa。 （5）確定介質的電導率1）電磁流量計的電導率不得低于5uS/cm；2）自來水的電導率約為幾十到上百個uS/cm，一般鍋爐軟水（去離子水）導電，純水（高度蒸餾水）不導電；3）氣體、油和絕大多數(shù)有機物液體的電導率遠低于5uS/cm，不導電。 任務一 電磁流量計的識別

14、、檢測與選用五、電磁流量計的檢測檢測設備：500M絕緣電阻測試儀一臺，萬用表一只。檢測步驟：（1）在管道充滿介質的情況下，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（應大于200M）。再用萬用表測量端子A、B與測量管內二只電極的電阻（應呈短路連通狀態(tài)）。若絕緣電阻很小，說明電極滲漏，應將整套流量計返廠維修。若絕緣有所下降但仍有50M以上且步驟（1）的檢查結果正常，則可能是測量管外壁受潮，可用熱風機對外殼內部進行烘

15、干。 任務一 電磁流量計的識別、檢測與選用五、電磁流量計的檢測（3）用萬用表測量X、Y之間的電阻，若超過200，則勵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，應在200M以上，若有所下降，用熱風對外殼內部進行烘干處理。實際運行時，線圈絕緣性下降將導致測量誤差增大、儀表輸出信號不穩(wěn)定。 任務二 電磁流量計在自來水廠水量監(jiān)控電路中的應用一、工作原理 電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應定律。在電磁流量計中，測量管內的導電介質相當于法拉第試驗中的導電金屬桿，兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當有導電介質流過時，則會產(chǎn)生感應電壓。管道內部的兩個電極測量產(chǎn)

16、生的感應電壓。測量管道通過不導電的內襯實現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。 任務二 電磁流量計在自來水廠水量監(jiān)控電路中的應用一、工作原理 導電液體在磁場中作切割磁力線運動時，在垂直于流速向量和磁場向量的方向上就會產(chǎn)生感應電動勢，其感應電動勢為： 式中：B-磁感應強度（T） D-電極間距（m） V-流體平均流速（m/s）流量：任務二 電磁流量計在自來水廠水量監(jiān)控電路中的應用一、工作原理電磁流量計的測量電路任務二 電磁流量計在自來水廠水量監(jiān)控電路中的應用一、工作原理由于電磁流量計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 轉換的輸入信號

17、應達到- 215+ 215V 的范圍，其模擬部分電壓增益應該在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，放大器采用運放LM358完成。A/D 轉換單元實現(xiàn)模數(shù)轉換，與單片機相連。輸入輸出接口采用液晶顯示，并可以輸出4-20mA標準信號，既可就地顯示也可以遠傳實現(xiàn)HART通信，從而實現(xiàn)自來水廠水量的監(jiān)控。任務二 電磁流量計在自來水廠水量監(jiān)控電路中的應用二、電磁流量計的安裝（1）直管段長度要求： 為獲得正常測量精確度，電磁流量計的上游應有不小于5DN的直管段長度，若上游有非全開的閘門或調節(jié)閥，則連接閘閥與傳感器的直管段長度應增加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）。（3）接地 為了儀表可靠的工作，提高測量精度，電磁流量計必須單獨接地（接地電阻100以下）。在連接傳感器的管道內若涂有絕緣層或是非金屬管道時