流量检测：

流动的概念和单位。

流量概念：在短时间内流过一个流动截面的流体量与通过时间的比值，该时间足够短，可以认为在此期间流量是稳定的。也称为瞬时流量。

流量可以用体积流量和质量流量来表示：

V是流体在流动截面中的平均流速。

流量的概念和单位：

体积流量与质量流量的关系：

流量检测方法及流量计分类：

检测方式：体积流量检测、质量流量检测。

流量计：由流量传感器和二次仪表组成。

流量计分类：

容积式流量计：直接根据排放量累积流量，并利用运动元件的往复次数或转速与流体的连续排放量成正比，进行连续检测的仪表。

容积式流量计的测量机构和流量公式。

组成：测量室、运动部件、传动和显示部件。

流量方程：

总体积=固定体积×一定时间间隔内通过流量计排出的流体的固定体积。

容积式流量计：

几种容积式流量计：

1) 椭圆齿轮流量计

入口和出口之间的液体压力差驱动齿轮，两个齿轮每旋转一次，流量计将排出4个半月形体积的流体。

适用于高粘度液体测量。

基本误差为±0.2%~0.5%，范围为10:1。

2）腰轮流量计：

差压流量计：

循环管上设有流阻件，流体通过流阻件时会产生压差。该压力差与流体流量之间存在一定的数值​​关系。通过测量压差值可以得到流体流量。

差压流量计由产生差压的装置和差压表组成。

产生压差的装置：孔板、喷嘴、文丘里管；动压管、均速管、弯头。

其他类型的差压流量计：靶式流量计、浮子流量计。

节流流量计：

它用于测量液体、气体和蒸汽的流量。

节流装置：产生压差，主体为局部收缩阻力件，改变流体流动截面，从而在节流元件前后形成压差

节流装置分为标准节流装置和非标准节流装置。

主要缺点是安装要求严格，流量计前后直管段长；窄范围（3:1）；难以测量小管径（D<50mm）；精度低（±1%~±2%）。

节流流量计与标准节流装置的组成：

节流装置（压力管和内部节流孔）。

速度流量计：

原理：基于与流体速度有关的各种物理现象。

涡轮流量计：通过安装在管道中的自由旋转叶轮感受流体的速度变化。

流量方程：

f：信号脉冲频率；ξ：仪器常数。

脉冲频率测量和计数可分别显示瞬时流量和累积流量，线性化好。水平安装，介质清洁，测量精度高，响应速度快，但成本高，制造难度大。

三角柱涡街探测器原理：

原理：三角柱两侧的旋涡交替产生，热敏电阻周期性冷却，变阻电桥输出，旋涡整形产生脉冲。

测量几乎不受流体参数变化的影响，气体、液体、蒸汽，精度高±0.5%~±1%，寿命长，300:1大量程，应用广泛。

缺点：流体流量的分布和脉动会影响测量精度，涡流发生器的污染也会造成误差。

电磁流量计：

原理：导电流体在磁场中沿垂直于磁力线的方向流动，在流管两侧的电极上会产生感应电势。右手法则，感应电势的大小与流体速度有关。

诱发电位：

流量方程：

C为结构常数，B为磁感应强度，D为管道内径，v为流体平均流速，K为仪表常数。

无阻力部件，压力损失小，量程宽，可测量脉动和两相流（泥浆、矿浆），不能测量气体、蒸汽和低电导率液体（石油）。被广泛使用的。

基本原理：法拉第电磁感应定律：当导体在磁场中运动时，磁力线运动时会产生感应电动势。

原理：导管由非导磁材料制成，测量电极嵌入管壁内，通常带有绝缘内衬。导管外的励磁线圈产生磁场，液流产生电动势，输出电流I0与平均流量成正比。

热式质量流量计：

原理：流体中的传热与传热与流体质量的关系。

被测流体通过外部热源加热，测量流体流动引起的温度场变化，从而测量流体的质量流量。

流量方程：

使用恒功率法，通过测量温差ΔT可以得到质量流量。如果采用恒温差法，则通过获取输入功率P即可得到质量流量。

非接触对称结构热式流量计示意图：

原理：加热器和测温电阻安装在小口径金属管壁外，两个测温电阻接电桥输出。当管内流体静止时，调整电桥的平衡。当流体流过时，形成变化的温度场，测温电阻发生变化，电桥输出的不平衡电压与温差ΔT成正比，从而测量质量。

应用：热式流量计适用于小流量测量。当需要测量大流量时，必须将其分流。结构简单，压力损失小，非接触式测量。缺点是灵敏度低，需要温度补偿。

插入式热（气体）质量流量计：

原理：它由两个参考热电阻（铂 RTD）组成。一个是质量速度传感器T1，另一个是测量气体温度变化的温度传感器T2。当两个 RTD 放置在被测气体中时，传感器 T1 被加热到高于气体温度的恒定温差，另一个传感器 T2 用于感应被测气体温度。随着气体质量流量的增加，气流带走更多的热量，传感器T1的温度降低。为了保持T1和T2之间的温差恒定，T1的加热功率会增加。

结论：T1的加热功率与气体质量流量成正比。

液位检测：

液位检测仪器按测量方法可分为连续测量和定点测量两大类。

连续测量方法可以连续测量料位的变化。

定点测量法只能检测料位是否达到上限、下限或特定位置。定点测量仪表一般称为液位开关。

压力、差压液位计：

测量压力和差压的仪表可以通过选择合适的量程来检测液位。该仪器具有测量范围大、无活动部件、安装方便、运行可靠等特点。

对于开口容器PA为大气压，压力信号在容器底部或侧面的液位零点绘制，仪表指示的表压反映了相应的液柱静压。

由于仪表的安装位置，仪表范围内会出现一个附加值，读数需要修正：

修正原因：由于安装高度h产生的静压，液位计输出与零液位不对应。

零表正在迁移：

干簧式液位计结构示意图：

环形磁铁使浮子的中心簧管导通，通过测量电阻知道液位。

特点：结构简单，使用两个簧片管可提高可靠性。但连续性较差，范围不宜过大。

音叉液位计：

音叉液位开关是一种新型的液位限位开关。音叉被晶体激发产生振动。当音叉浸入液体中时，振动频率发生变化，由电子电路检测到频率变化并输出开关值。

又称“电浮子”，“音叉式液位限位开关”可用于使用浮子液位开关的地方，以及由于结构、湍流、搅动、气泡、振动、 ETC。 。

适应性强，不同的电参数和被测材料的密度不会影响测量。结垢、搅拌、湍流、气泡、振动、介质粘度、高温、高压等恶劣条件对检测无影响，易于维护。

电容式电平表：

原理：圆柱形电容器的电容值随料位变化而变化，检测元件是由两个同轴的圆柱形电极组成的电容器。

当圆柱形电极的一部分被材料淹没时，两个电极之间的介电常数会随着材料水平的变化而变化。

在一定条件下，ΔC与H成正比，通过测量电容的变化就可以知道料位。

进行定点测量，检测料位是否达到预定高度（位置），并发出相应的开关信号。

针对不同的被测对象，有多种类型的液位开关，可以测量液位、料位、固液界面、液液界面，判断有无物料。

该液位开关具有简单、可靠、使用方便、应用广泛等特点。

液位开关有浮球式、导电式、振动叉式、微波穿透式、核辐射式、运动阻尼式等形式。

开关式光纤液位检测仪：

利用全反射原理可制成开关式光纤液位检测器。

光纤液位探头由LED光源、光电二极管和多模光纤组成。

工作原理：一般在光纤探头的顶部安装一个锥形反射镜。当探头不与液面接触时，光线会在锥体中全反射并返回到光电二极管；探头接触液面后，部分光线会穿透到液体中。内部冷水机组 楼宇自控，减弱返回光电二极管的光强。因此，当返回光强度突变时，说明探头已经接触到液面，从而给出液位信号。

执行单位：

执行器接收来自调节器的控制信号，执行器将其转换为相应的角位移或直线位移，以操纵调节机构（调节阀）改变控制量，使受控量达到预期要求。

原理简单，操作也比较简单，但大多是现场安装，维护其安全运行并不容易。

执行器分类和比较

气动执行器是一种以压缩空气为动力源的自动执行器。该装置具有结构简单、运行可靠、价格低廉、维修方便、防火防爆等优点，最常用于工业控制系统中。

电动执行器与电动执行器一起工作。它接收来自调节器的输出电流0~10mA或4~20mA信号，并将其转换成输出轴相应的角位移或线位移来控制调节机构实现自动调节。

液压执行器最大的特点是推力大，但在实际工业中很少使用。

执行器的基本组成及工作原理：

执行器一般由执行器和调节器组成：

执行器——产生推力或位移的装置，根据调节器输出的信号，产生相应的推力或位移，推动调节机构；

调节机构——执行机构的调节装置，常见的一种是调节阀，通过执行机构的操纵来改变阀芯与调节阀阀座之间的流通面积，达到调节被控的最终目的。中等的。

执行器的结构和工作原理如下：

电动执行器：

电动执行器也有两部分：执行器和调节阀；

电动执行器有角行程和直线行程两种，将输入的直流电流信号线性转换成位移，相当于一个比例环节。电气原理完全相同，只是输出机的传动部分不同。

以角行程电动执行器为例，Ii代表输入电流，θ代表输出轴转角，那么两者之间存在关系，θ=K×Ii，K为比例系数。

切换为手动时，直接通过正反转操作按钮控制电机电源，实现执行机构输出轴的正反转，使系统在断电情况下也能正常工作。

伺服放大器将输入信号Ii与反馈信号If进行比较，得到的差值经功率放大后驱动伺服电机旋转，再经减速机减速驱动输出轴改变旋转角度θ。若差为正，则伺服电机正转，输出轴转角增大，若为负，则反转，转角减小。输出轴角度θ的位置由位置变送器转换成相应的反馈电流If，送回伺服放大器的输入端。当反馈信号与输入信号平衡时，差值为零，伺服电机停止转动，输出轴稳定在与输入信号相同的值。位置对应于输入信号。

调节阀：

调节阀是各种执行器的调节机构。它安装在流体管道上，是一种局部阻力可变的节流元件。

W：喷嘴处流体的平均流量；ζ：阻力系数，与阀门的结构形式和开度有关。

流经调节阀：

A——调节阀喷嘴截面积，m2，压差，MPa，Q，m3/s，ρ，g/cm3。

当A固定时，改变调节阀的开度可以改变流量。

调节阀的流量特性：

调节阀的流量特性是指流经阀门的被控介质的相对流量与阀门相对开度的关系：

阀门的流量特性将直接影响自动调节系统的调节质量和稳定性；可通过改变阀芯与阀座之间的节流面积来调节流量。

当调节阀的开度发生变化时，阀前后的压差也会发生变化，压差会引起流量的变化。为分析方便，假设先固定阀前后压差，再考虑实际情况，因此将调节阀的流量特性分为理想流量特性和工作流量特性。

理想的流量特性是调节阀前后压差一定时得到的流量特性。

理想流量特性：以固定压差获得的流量特性。它取决于阀芯的形状，是调节阀固有的流量特性。

常用的典型理想流量特性有四种：

线性特性：相对流量与相对行程成线性关系，即流量与阀芯位移成线性关系。

对数特性（等百分比流量特性）：相对位移与相对流量之间的对数关系，流量特性曲线的斜率随着流量的增加而增加，点流量的相对变化值相等，即，流量发生变化。百分比是相等的。

快开特性：开度小，流量大。随着开度的增加，流量迅速达到最大值。之后增加开度，流量变化很小。没有确定的数学表达式。

抛物线特性：相对流量和相对行程之间存在抛物线关系。

调节阀工作流量特性：

在实际应用中，调节阀在运行过程中前后压力差发生变化，此时得到的流量特性即为工作流量特性。

使用时，调节阀始终与其他阀门、设备、管道等并联或串联，使两端的压差随流量而变化。因此，调节阀的工作流量特性与理想流量特性不同。

在实际应用中，一方面要选择流量特性合适的调节阀，以满足系统调节和控制的需要；补偿等

主要监测对象及监测原则：

冷热源设备监控系统：

暖通空调设备能耗占建筑总能耗的一半以上，冷热源设备是暖通空调设备能耗的主要组成部分。

冷热源设备不仅监控过程复杂，而且节能技术手段丰富。这些设备的监控质量将直接影响未来设备运行的经济效益。

冷源系统主要是指为建筑物的空调系统提供制冷能力的设备，如冷水机组、热泵机组、冷却水循环和冷冻水循环等。

热源系统主要为锅炉系统或热泵机组等建筑空调系统提供热水和生活热水。

冷水机组：利用压缩机、冷凝器、蒸发器等设备，人为控制冷媒的气液状态转换，循环往复，冷媒不断冷却冷冻水，同时吸收的热量被冷却。释放到冷却水循环中。

水冷式热泵机组在制冷工况下的工作原理与冷水机组完全相同，而风冷式热泵机组的控制更简单（没有冷却水循环系统，室外机风冷热泵机组承担水冷热泵机组功能的冷却水循环，室外机组由热泵机组自带控制器控制）。

中央空调系统中常用的制冷方式有压缩式制冷和吸收式制冷。

压缩式冷水机组工作原理：

冷水机监控：

机组的群控可由楼宇设备监控系统完成，也可由冷水机供应商通过通讯接口将数据传输至楼宇设备监控系统。

一般监测参数有：

冷水机启动/停止控制和状态监控。

冷水机故障报警监控。

冷水机组的手动/自动控制状态监测。

冷冻水出/回水温度监测等

冷水机（冷源）系统监控：

楼宇自控系统对冷水机的控制主要是冷水机台数的控制，即每台冷水机的启停控制。楼宇自控系统根据楼宇的实际制冷需求决定开多少台冷水机和开哪些冷水机。

楼宇自控系统除了对冷水机本身进行控制外，还要对每台冷水机的冷冻水、冷却水进水阀、冷冻水泵、冷却水泵进行控制。水温、流量等参数。

冷水机数量控制：

假设当前时刻已启动n台冷水机，水系统已进入稳定状态，增加冷水机启动台数的条件为：冷冻水供水温度高于设计温度的幅度大于某个设定的死区，并且这种状态已经维持了10到15分钟以上。

减少冷水机启动台数的条件是：旁路回路流量大于单台冷水机设计流量的110%。对于无法获取旁通回路流量的系统，减机的条件为： 根据冷冻水供回水的温差和流量计算得到的冷源实际制冷量输出值之差系统和启动冷水机的额定冷量输出总和大于单台冷水机额定冷量的110%，并保持该状态10-15分钟以上。

冷冻水系统：

大厦空调冷源系统的冷冻水循环将各楼层空气处理设备循环的高温冷冻水送至冷水机组进行冷却，再供给各空气处理设备。本回路的监控内容主要包括冷冻水泵的监控、冷冻水供/回水各种参数的监控、旁通水阀的控制（最好有阀位反馈）。

空调、新风机和盘管制冷剂都是冷冻水。

冷冻水泵监控：

冷冻水泵是冷冻水循环的主要动力设备，其监测内容一般包括：

冷冻水泵的启动/停止和状态监控。

冷冻水泵故障报警监控。

冷冻水泵等手动/自动控制状态监测

如果冷冻水泵是变频泵，一般需要对泵的频率进行控制和监测；如果冷冻水泵装有蝶阀，还需要对蝶阀进行控制（最好有阀位反馈）。

典型电气设备启停监控电气原理图：

冷冻水供应/回水监控：

冷冻水供/回水的监测参数包括：

冷冻水供/回水温度监测。

冷冻水供应/回水总管压力监测。

冷冻水循环流量监测等

系统可根据冷冻水供回水总管的压差，控制水泵的启动次数（根据累计运行时间等判断方法选择）或旁通阀的开度，以保持冷冻状态。给/回水主管压差恒定。

如果使用的冷冻水泵是变频泵，可以省去旁通阀。

冷却水循环：

建筑物空调冷源系统的冷却水循环，其主要任务是将冷水机从冷冻水循环中吸收的热量释放到室外。

回路的监控内容主要包括冷却塔监控、冷却水泵监控和冷却水进回水各种参数监控。

冷却塔监控：

冷却塔是冷却水循环回路的主要功能设备，其监控内容一般包括：

冷却塔风机启停控制和状态监测。

冷却塔风机故障报警监控。

冷却塔风机等手动/自动控制状态监测

冷却塔的控制还包括其进水管的蝶阀控制等。

冷却水泵监控：

冷却水泵是冷却水循环的主要动力设备，其监测内容一般包括：

冷却水泵的启动/停止和状态监控。

冷却水泵故障报警监控。

冷却水泵等手动/自动控制状态监测

如果冷却水泵装有蝶阀，也需要对蝶阀进行控制。

冷却水循环进、回水参数监测：

主要是监测回水温度，是保证冷水机组正常运行的重要监测参数。保持回水温度在正常范围内是冷却水循环的主要功能。此外，根据具体需要，还可以在进、回水管道中安装流量、压力等传感器设备，检测进、回水的参数。

冷水机组设备联动与群控：

冷水机组是整栋楼空调冷源系统的核心设备。冷冻水循环和冷却水循环根据冷水机组的运行状态进行控制。

启动冷水机时，先启动冷却塔、冷却水循环系统、冷冻水循环系统，确认冷冻水和冷却水循环系统已启动后再启动冷水机。

停止冷水机时，停止顺序与启动顺序正好相反。首先，停止冷水机，停止冷冻水循环系统，停止冷却水循环系统，最后停止冷却塔。

冷冻水回路二次水泵变频控制方案：

a) 无论这种控制方式是处于低负荷状态还是高负荷状态，只要启动的水泵数量相同，水泵所消耗的能量基本相同，所以这种控制方案在低负载状态。

b) 初级冷冻水泵采用恒定流量保证冷冻水流经冷水机组，变频二级冷冻水泵根据负载情况控制输出流量，桥式回路的流量为流量差在初级泵和次级泵之间。在这种回路中，一次泵的扬程一般较低，二次泵的扬程根据负载确定，从而实现节能控制，保证冷水机组的安全运行。

热源系统监测原理：

建筑空调系统的主要热源设备包括热泵机组和锅炉系统。

水冷式热泵机组在制冷工况下的工作原理与冷水机组完全相同。

风冷热泵机组的控制更简单，没有冷却水循环系统，风冷热泵机组的室外机承担了水冷热泵机组的冷却水循环功能。

热泵系统供热状态监测原理：

锅炉系统的工作原理：

锅炉系统设备包括锅炉机组、换热器和热水循环三部分。

锅炉系统的热水循环与热交换器的蒸汽回路进行热交换，从而吸收热量。

典型建筑热源系统监控示意图

锅炉监控：

建筑设备监控系统通常只监控锅炉。当系统内有多台锅炉时，锅炉的群控系统一般由锅炉供应商完成，楼宇设备监控系统通过通讯接口采集锅炉设备的信息，包括：

监测锅炉运行状态及故障报警。

监测锅炉烟道温度和锅炉压力。

监测补水罐高低液位报警信号。

实时检测锅炉油耗或燃气消耗。

监测锅炉一次侧水泵的运行状态、压差和旁通阀的开度。

锅炉一次水的给回水温度。

热交换系统监控：

换热器一端连接锅炉机组蒸汽回路，另一端连接热水循环回路。其主要监测内容包括：

监测各换热器二次水的出水温度和回水温度，根据出水温度调节一次热水（或蒸汽）调节阀，确保出水温度稳定在设定值范围内，温度超限报警；二次水流量估算冬季空调负荷。

监测热水循环泵的运行状态和故障信号，发生故障时报警，累计运行时间。

监测二次侧的压差和旁通阀的开度。

当有多个热交换器时，还需要在每个热交换器的热水循环回路的进水口安装一个蝶阀并进行控制。

空调通风设备监控：

空调设备控制规律复杂，监控点多，节能效果明显，是楼宇设备控制的重点和难点。空调系统的控制对象主要是室内空气，包括对空气温度、湿度、空气质量和气流组织的控制，以满足室内人员的舒适性要求。

新风机组监测原理：

新风机组是用于集中处理室外新风的空气处理装置。它过滤和控制进入室外区域的新鲜空气的温度和湿度，然后将其送到空调区域。