云南省化工儀表自動化作業(yè)證培訓(xùn)：液位測量原理及儀表

云南省化工儀表自動化作業(yè)證培訓(xùn)：液位測量原理及儀表

自動化儀表又稱過程檢測、控制儀表，它是實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程自動化、提高化工生產(chǎn)效率的重要工具。化工自動化控制儀表作業(yè)：指化工自動化控制儀表系統(tǒng)安裝、維修、維護的作業(yè)。

危險化學(xué)品安全作業(yè)證理論知識考試采取計算機閉卷考試方式，滿分100分，80分及以上為合格

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化工測量與儀表——液位測量原理及儀表

在化工生產(chǎn)中，必須對各種物料的流量進行準確的檢測，以維持生產(chǎn)穩(wěn)定，為控制和管理提供依據(jù)，因此流量檢測是化工儀表的主要內(nèi)容之一。

一、差壓式流量計

差壓式(也稱節(jié)流式)流量計(見圖4-18)是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓差而實現(xiàn)流量測量的。這是目前生產(chǎn)中測量流量最成熟、最常用的方法之一。

以孔板式節(jié)流元件為例，其孔板裝置及壓力、流速分布圖如圖4-19所示。

根據(jù)伯努利方程和流體連續(xù)性方程式可推導(dǎo)出流量基本方程式。只要測量出壓差△P,就可以換算出流量。

二、轉(zhuǎn)子流量計

轉(zhuǎn)子流量計主要用于小流量(每小時幾升到幾百升)測量，其工作原理也是節(jié)流現(xiàn)象，但其節(jié)流元件不是固定的，而是可以上下浮動的轉(zhuǎn)子。

如圖4-20所示，一個可以上下浮動的轉(zhuǎn)子裝置被置于圓錐形測量管中，當被測流體自下而上通過時，由于轉(zhuǎn)子的節(jié)流作用，轉(zhuǎn)子上下會出現(xiàn)壓差，此壓差對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個向上的推力，使轉(zhuǎn)子向上移動。由于測量管上口較大，轉(zhuǎn)子上移會使節(jié)流效果降低。在一定的位置，壓差產(chǎn)生的向上推力、轉(zhuǎn)子自身重力、流體介質(zhì)對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的浮力三者會達到平衡。對于已知流體，根據(jù)平衡時轉(zhuǎn)子的位置，可以計算得到流體的流速，進而推算出流體流量。

需要注意，對于同一個轉(zhuǎn)子流量計，當流體密度改。圖4-20轉(zhuǎn)子流量計工作原理圖變時，轉(zhuǎn)子在同一高度位置所對應(yīng)的流量是不同的。

三、容積式流量計

如圖4-21所示，是一種常用的容積式流量計——橢圓齒輪流量計。

橢圓齒輪每轉(zhuǎn)動1/4周，排出的被測介質(zhì)為一個半月形容積。橢圓齒輪每轉(zhuǎn)一周排出的被測介質(zhì)流量為半月形容積的4倍。對一已知的橢圓齒輪流量計，如果測出轉(zhuǎn)速，便可以推算出流量。

除橢圓齒輪流量計外，常用的容積式流量計還有腰輪流量計、齒輪流量計、雙轉(zhuǎn)子(螺桿)流量計等。

四、渦輪流量計

如圖4-22所示，在流體流動的管道內(nèi)安裝一個可以自由轉(zhuǎn)動的葉輪，當流體通過葉輪時，流體的動能使葉輪轉(zhuǎn)動，在一定的流量范圍和一定的流體黏度下，轉(zhuǎn)速與流速成線性關(guān)系。因此，測量出葉輪的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)，就可以確定流過管道的流體流量或總量。

為了測量葉輪轉(zhuǎn)速，渦輪需要使用高導(dǎo)磁性材料制造，而管道為非導(dǎo)磁材料，這樣外部線圈便可以感受到葉輪轉(zhuǎn)動時磁路的磁阻變化。

這種測量方法需要在管道中放置轉(zhuǎn)動元件，會造成壓力損失。如果流體中有絮狀雜物，還容易堵塞管道。

五、電磁流量計

如圖4-23所示，當被測介質(zhì)為具有導(dǎo)電性的液體介質(zhì)時，可利用電磁感應(yīng)原理來測量流量。導(dǎo)電流體在磁場中運動產(chǎn)生電勢，感應(yīng)的電勢大小與流體的平均流速成正比。因此，測量流體產(chǎn)生的電勢就可以計算出流速大小、流量大小。

為了避免磁力線被測量導(dǎo)管的管壁短路，并使測量導(dǎo)管在磁場中盡可能地降低渦流損耗，測量導(dǎo)管應(yīng)由非導(dǎo)磁的高電阻材料制成，如玻璃鋼或不銹鋼材料等。當使用不銹鋼材料時，為避免流體中的電勢被管壁短路，需要在測量管的內(nèi)壁涂絕緣層或襯絕緣套管。

電磁流量計的特點是能夠測量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒(例如泥漿)或纖維液體的流量，但只能測量導(dǎo)電液體的流量。

電磁流量計安裝時一定要遠離一切電磁場(例如大功率電機、變壓器等),使用中注意維護檢查，防止電極與管道間絕緣破壞。

六、旋渦流量計

在流體中垂直插入一個非流線型的柱狀物作為旋渦發(fā)生體，當雷諾數(shù)達到一定數(shù)值時，會在柱狀物的下游產(chǎn)生兩列平行狀、上下交替出現(xiàn)的旋渦，這些旋渦有如街道旁的路燈，故稱“渦街”、“卡曼渦街”(見圖4-24)。

當兩列旋渦之間的距離h和同列的兩旋渦之間的距離l之比滿足h/l=0.281時，則所產(chǎn)生的渦街是穩(wěn)定的。

此時單側(cè)旋渦產(chǎn)生的頻率f與流體的平均速度v及旋渦發(fā)生體的寬度d有如下關(guān)系：

f=Stυ/d

式中St為斯特勞哈爾系數(shù)，當雷諾數(shù)Re=5×10²～15×10?時，St=0.2。由此可見，當St近似為常數(shù)時，旋渦產(chǎn)生的頻率f與流體的平均流速υ成正比，測得頻率即可求得流量Q。

旋渦頻率的檢測有多種方法，如熱敏法、電容法、應(yīng)力法、超聲法等。