儀表工手冊.doc

-關(guān)于壓力等級-我們通常所用的PN，CLass，都是壓力的一種表示方法，所不同的是，它們所代表承受的壓力對應(yīng)參照溫度不同，PN歐洲體系是指在120下所對應(yīng)的壓力，而CLass美標(biāo)是指在425.5下所對應(yīng)的壓力。所以在工程互換中不能只單純的進行壓力換算， 如CLass300#單純用壓力換算應(yīng)是2.1MPa，但如果考慮到使用溫度的話，它所對應(yīng)的壓力就升高了，根據(jù)材料的溫度耐壓試驗測定相當(dāng)于5.0MPa。相對應(yīng)于國外，常用的壓強單位是“psi”，單位是“1 pound/inch2”, 就是“磅/平方英寸”，英文全稱為Pounds per square inch。但是更常用的是直接稱呼其質(zhì)量單位，即磅(LB.)，實際這LB.就是前面提到的磅力。把所有的單位換成公制單位就可以算出：1 psi=1磅/inch2 0.068bar，1 bar14.5psi0.1MPa，歐美等國家習(xí)慣使用psi作單位。序號ANSI標(biāo)準(zhǔn)壓力級ClassMPABARKGF/CM211502.02020.423005.05051.034006.8869.4460010.0100102.0580013.51358137.7690015.0150153.07150025.0250255.08250042.0420428.09300050.5505515.010350059.0590601.01 LB= 1 psi（pounds per square inch 磅/平方英寸）= kgf/cm21磅=0.45359237公斤0.9公斤 1 inch=25.4 第1篇 基礎(chǔ)知識 一、儀表基礎(chǔ)知識儀表的主要性能指標(biāo)：精確度（又稱精度）、變差、靈敏度。精確度：儀表精確度簡稱精度，又稱準(zhǔn)確度，簡言之就是儀表測量值接近真值的準(zhǔn)確程度，通常用相對百分誤差來表示：=x/（標(biāo)尺上限值-標(biāo)尺下限值）或表示為 =x/測量范圍。其中x為絕對誤差，等于被測參數(shù)測量值與被測參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值之差。標(biāo)準(zhǔn)值：精確度比被測儀表高35倍的標(biāo)準(zhǔn)表測得的數(shù)值。精確度是儀表很重要的一個質(zhì)量指標(biāo)，常用精度等級來規(guī)范和表示，精度等級就是最大相對百分誤差去掉正負(fù)號和%。按照國家統(tǒng)一規(guī)定劃分的等級有0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4等。數(shù)字越小，說明儀表精確度越高。變差：儀表被測變量（可理解為輸入信號）多次從不同方向達到同一數(shù)值時，儀表指示值之間的最大差值?；蛘哒f是儀表在外界條件不變的情況下，被測參數(shù)由小到大變化（正向特性）和被測參數(shù)由大到小變化（反向特性）不一致的程度，兩者之差即為變差。靈敏度：儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度，或者說是對被測量變化的反應(yīng)能力。二、儀表常用圖例符號1、常用圖形符號a) 測量點：由過程設(shè)備或管道符號引到儀表圓圈的連接引線的起點。連接線：儀表圓圈與過程測量點的連接引線。 氣壓信號線 導(dǎo)壓毛細(xì)管 分散控制系統(tǒng)圖形符號：（a） 分散控制系統(tǒng)儀表圖形符號；（直徑12或10）（b） 分散控制系統(tǒng)一個部件的計算機功能圖形符號；（對角線長12或10）（c） 分散控制系統(tǒng)內(nèi)部連接的可編程序邏輯控制器功能圖形符號。（外正方形邊長12或10）調(diào)節(jié)閥體圖形符號: 截止閥 球閥 蝶閥 閘閥2、自控專業(yè)常用英文縮寫H-High 高； L-Low 低；ON 開； OFF 關(guān)；AC-Alternating current 交流電； DC-Direct current 直流電；FC-Fail closed 故障關(guān)； FO-Fail open 故障開；FI-Fail indeterminate 故障時任意位置；FL-Fail locked 故障時保位；IA-Instrument air 儀表空氣； PA-Plant air 工廠空氣；MAX-Maximum 最大； MIN-Minimum 最?。籖TD-Resistance temperature detector 熱電阻；DCS-Destributed control system 集散控制系統(tǒng)；ESD-Emergency Shut Down 緊急停車系統(tǒng)； 三、計量知識1、國際單位制的基本單位 長度-米，m； 質(zhì)量-千克，kg; 時間-秒，S;電流-安培，A；2、國際單位導(dǎo)出單位頻率-赫茲，Hz; 壓力-帕，Pa；3、可與國際單位制并用的我國法定計量單位 時間：分（min）、小時（h）、天（d）； 平面角：度（）； 轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)每分（r/min或RPM）; 體積：升（L） 4、企業(yè)計量標(biāo)準(zhǔn)為了保證檢測與過程控制儀表的完好，需要定期進行修理和校正，根據(jù)中華人民共和國計量法和有關(guān)法規(guī)的要求，這些儀表以及其他計量器具要定期進行檢定，企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營管理和保證產(chǎn)品質(zhì)量的要求，有必要建立量值傳遞標(biāo)準(zhǔn)，也稱企業(yè)計量標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)計量標(biāo)準(zhǔn)通常分為兩個部分，一是企業(yè)最高標(biāo)準(zhǔn)，二是次級標(biāo)準(zhǔn)，也稱工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。5、常用的計量器具直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字萬用表、標(biāo)準(zhǔn)電阻箱、標(biāo)準(zhǔn)壓力表、標(biāo)準(zhǔn)直流電壓電流源、標(biāo)準(zhǔn)氣壓源。四、電工與電子學(xué)知識1、供電系統(tǒng)供電的質(zhì)量指標(biāo)：電壓、頻率穩(wěn)定性、供電可靠性。對于檢測與過程控制系統(tǒng)，電源質(zhì)量要求以下幾項指標(biāo)： 電源電壓及允許偏差:、交流：220V10% 、直流：24V(+10%-3%) 電源頻率及允許偏差： 50Hz1Hz2、UPS UPS工作原理 UPS是交流不間斷電源裝置（Uninterrupted Power Supply System）的簡稱，是一種高可靠性交流電源設(shè)備。UPS通常由兩套系統(tǒng)構(gòu)成，一套用蓄電池儲能，另一套直接使用交流電網(wǎng)，兩者互為備用，通過電子開關(guān)切換，一旦電網(wǎng)突然停電或供電質(zhì)量不符合要求，另一套能立即投入使用，時間在幾毫秒之內(nèi)。 UPS 主要部件有逆變器、電子開關(guān)器件、蓄電池。3、熔斷器熔斷器是用于過載和短路保護的電器，俗稱保險，主要由絕緣管（熔管）和熔體組成。五、工藝與安全知識1、工藝知識化工企業(yè)的特點是高溫、高壓、易燃易爆、有毒。 高溫： 指溫度在200以上； 高壓： 指壓力大于6.3MPa； 易燃易爆介質(zhì)： 指閃點在28以下介質(zhì)（屬甲類防爆等級）及80以下低沸點介質(zhì)； 有毒介質(zhì) 一般指對人的機體能引起功能障礙、疾病，甚至死亡的介質(zhì)，如苯酚、氯氣、硫化氫、一氧化碳。2、 隔離隔離是防腐的一種方法。隔離還廣泛使用在測量粘度高、含固體介質(zhì)的液體、有毒介質(zhì)，或在常溫下可能汽化、冷凝、結(jié)晶、沉淀的介質(zhì)等場合。隔離通常用隔離膜片或隔離液將被測介質(zhì)與儀表傳感部件或測量管線隔離，達到防腐作用。膜片隔離常用在膜片壓力表也稱隔膜壓力表上，我們主要介紹用隔離液進行隔離。隔離液常用于流量、壓力、液位測量系統(tǒng)的測量管線上，采用管內(nèi)隔離和容器隔離兩種形式。 隔離液在選擇的時候應(yīng)注意的原則：化學(xué)穩(wěn)定性好，與被測介質(zhì)不發(fā)生化學(xué)作用；與被測介質(zhì)不互溶，不發(fā)生物理作用；與被測介質(zhì)具有不同的密度，且密度差值盡可能大，分層明顯；對儀表和測量管線無腐蝕；沸點高，揮發(fā)性小；不結(jié)凍。 常用的隔離液有乙二醇、變壓器油、硅油、四氯化碳、煤油、甘油等。管內(nèi)隔離 容器隔離3、易燃易爆場所儀表操作注意事項在易燃易爆場所，儀表工從事儀表維護、故障處理時要注意以下安全事項： 首先要了解工作場所易燃易爆等級、危險性程度以及對電氣設(shè)備的防爆要求； 具體操作時，必須由兩人以上作業(yè)； 對儀表進行故障處理，需和工藝人員聯(lián)系，并取得他們同意后方可進行； 電動儀表拆裝必須先斷開電源； 帶聯(lián)鎖的儀表先解除聯(lián)鎖（切換手動），再進行維護、修理； 使用工具要合適，如敲擊時，應(yīng)使用木錘或橡膠錘，必要時用銅錘，不能用鋼錘，避免敲擊出現(xiàn)火花； 照明燈具必須符合防爆要求，采用安全電壓，用防爆接頭； 進入化工設(shè)備、容器內(nèi)進行檢修，必須進行氣體取樣分析，分析結(jié)果表明對人體沒有影響，在設(shè)備內(nèi)動火符合安全防爆規(guī)范時，才能進入； 在易燃易爆場所進行動火作業(yè)時，必須要辦理動火證，經(jīng)企業(yè)安全部門同意后才能進行。動火時要派人進行監(jiān)護，一旦發(fā)生火情，及時撲滅； 不要在有壓力的情況下拆卸儀表，對于法蘭式差壓變送器，應(yīng)先卸下法蘭下邊兩個螺栓，用改錐敲開一個縫，排氣、排殘液，然后再拆卸儀表； 儀表電源、信號電纜接線要符合防爆電氣對接線的要求，防止可燃性或腐蝕性氣體進入儀表內(nèi)部。4、 幾種有毒物質(zhì)的理化性質(zhì)和毒性1、一氧化碳（CO）理化性質(zhì)：氣體，無色無味無刺激性，密度是0.967g/cm3，微溶于水，易溶于氨水，有劇毒。對人體的危害：能和血液中的血紅蛋白結(jié)合，妨礙其輸氧功能，造成缺氧。當(dāng)空氣中CO濃度為400mg/m3時，會出現(xiàn)頭痛、惡心、虛脫等癥狀。濃度達到1000 mg/m3以上時，出現(xiàn)昏迷、痙攣以至于死亡。100mg/m3以上時，長時間的暴露也有不良的影響，會造成神經(jīng)及心血管等系統(tǒng)受損，并可引起“急性CO中毒神經(jīng)系統(tǒng)后發(fā)癥”。2、硫化氫（H2S） 理化性質(zhì)：是無色有臭雞蛋氣味的氣體，密度是1.1906 g/cm3，能溶于水、乙醇及甘油，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中易燃燒。 對人體的危害：為強烈神經(jīng)毒物。低濃度對呼吸道及眼睛的局部刺激作用明顯，高濃度引起急性肺水腫及使呼吸與心臟驟停，嚴(yán)重中毒引起痙攣，昏迷，甚至死亡。慢性中毒可引起神衰癥候群，或伴發(fā)心動過速或過緩，食欲減退，惡心與嘔吐等。 3、氨氣（NH3） 理化性質(zhì)：無色氣體，有強烈刺激性臭味。密度0.5971 g/cm3，易液化成液體。 對人體的危害：刺激眼睛、呼吸道及有腐蝕作用。引起呼吸困難、支氣管炎、肺充血、肺水腫等。濃度過高時可使神經(jīng)系統(tǒng)興奮性增強，引起痙攣。4、甲醛（HCHO） 理化性質(zhì)：為無色氣味，有特殊刺激氣味。對空氣的密度為1.067，易溶于水、醇、醚。 對人體的危害：為刺激性毒物，對黏膜有刺激作用。能使蛋白質(zhì)凝固。當(dāng)空氣中濃度2.4-3. 6mg/m3時，開始出現(xiàn)刺激癥狀；5-6 mg/m3以上，即有不適感，可致結(jié)合膜炎、鼻炎、咽炎等；濃度高時可發(fā)生喉痙攣、聲門水腫及氣管炎，并能抑制汗腺分泌。長期接觸，使皮膚干燥、皺裂、手掌角化，及引起皮炎。5、鉛（Pb）理化性質(zhì)：灰白色質(zhì)軟的金屬。密度為11.3 g/cm3。對人體的危害：鉛主要危害神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和肝、腎等器官。鉛能抑制血紅蛋白的合成代謝過程，還能直接作用于成熟紅細(xì)胞。進入血液循環(huán)的鉛能迅速分布到骨骼、肝、腎、腦等器官，體內(nèi)大部分鉛儲存于骨骼中。中毒早期常感乏力、肢體輕度酸痛，口內(nèi)有金屬味和流涎多。繼之表現(xiàn)：有神經(jīng)衰弱癥候群、周圍神經(jīng)炎，重癥患者可出現(xiàn)精神障礙等中毒性腦炎；食欲不振、惡心、嘔吐、便秘、腹絞痛，有的出現(xiàn)中毒性肝炎、肝壞死；引起鉛中毒性貧血；重病例對腎臟有損害，可出現(xiàn)蛋白尿。六、自控專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系表標(biāo)準(zhǔn)代號含義1、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)代號2、國外標(biāo)準(zhǔn)代號 第2篇 儀表與控制系統(tǒng) 一、 檢測儀表1、溫度檢測與儀表溫度測量的基本概念：溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度測量儀表的分類：按照測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。通常來說接觸式測溫儀表比較簡單、可靠、測量精度較高；但因測量元件與被測介質(zhì)需要進行充分的熱交換，故需要一定的時間才能達到平衡，所以存在測溫的延遲現(xiàn)象，同時受耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很高的溫度測量。非接觸式儀表測溫是通過熱輻射原理來測量的，測溫元件不需與被測介質(zhì)接觸，測溫范圍廣，不受測溫上限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，反應(yīng)速度一般也比較快；但受到物體的發(fā)射率、測溫距離、煙塵和水汽等外界因素的影響，其測量誤差較大。工業(yè)上常用的溫度檢測儀表的分類 接觸式：熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計；非接觸式紅外線-測溫時，不破壞被測溫度場，響應(yīng)快，測溫范圍大；易受外界干擾，標(biāo)定困難。2、熱電偶、熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。優(yōu)點：測量精度高，因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響；測量范圍廣，常用的熱電偶從-501600均可連續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269（如金鐵-鎳鉻），最高可達2800；構(gòu)造簡單，使用方便。 、熱電偶的測溫原理 當(dāng)組成熱電偶的熱電極的材料均勻時，其熱電勢的大小與熱電極本身的長度和直徑大小無關(guān)，只與熱電極材料的成分及兩端的溫度有關(guān)。因此，用各種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料可做成各種用途的熱電偶，以滿足不同溫度對象測量的需要。 、熱電偶的種類 常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差，并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。、按照熱電偶的用途不同，常制成以下幾種形式：普通型熱電偶 鎧裝熱電偶 鎧裝熱電偶又稱纜式熱電偶，是由熱電極、絕緣材料和金屬保護管三者結(jié)合，經(jīng)拉制而成一個堅實的整體。鎧裝熱電偶具有體積小、精度高、動態(tài)響應(yīng)快、耐振動、耐沖擊、機械強度高、可撓性好、便于安裝等優(yōu)點，廣泛用于航空、原子能、電力、冶金和石油化工部門。表面熱電偶 表面熱電偶主要用來測量圓弧形表面溫度。它的測溫結(jié)構(gòu)分為凸形、弓形和針形。 薄膜式熱電偶：用真空蒸鍍的方法，將熱電極沉積在絕緣基板上而成的熱電偶。這種熱電偶可以做得很薄，而且尺寸可做得很小。它的特點是熱容量小，響應(yīng)速度快，適用于測量微小面積上的瞬變溫度。 快速消耗型熱電偶 這是一種專為測量鋼水及熔融金屬溫度而設(shè)計的特殊熱電偶。熱電極是由直徑為0.05-0.1的鉑銠10-鉑銠30等材料制成，且裝在外徑為1的U型石英管內(nèi)，構(gòu)成測溫的敏感元件。特點：當(dāng)其插入鋼水后，保護帽瞬即熔化，熱電偶工作端立刻暴露于鋼水中，由于石英管和熱電偶的熱容量都很小，因此能很快反應(yīng)出鋼水的溫度，反應(yīng)時間一般為4-6秒。在測出溫度后，熱電偶和石英保護管都被燒壞，因此它只能一次性適用。、熱電偶冷端的溫度補償 由于熱電偶的材料一般都比較貴重，而測量點到儀表的距離都很遠，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導(dǎo)線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導(dǎo)線的作用只起延長熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需要采用其他修正方法來補償冷端溫度不等于0時對測溫的影響。 在使用熱電偶補償導(dǎo)線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100。 常用熱電偶補償導(dǎo)線的型號說明： 3、 一體化熱電偶溫度變送器一體化熱電偶溫度變送器是國內(nèi)新一代超小型溫度檢測儀表。它主要由熱電偶和熱電偶溫度變送器模塊組成，可用以對各種液體、氣體、固體的溫度進行檢測，應(yīng)用于溫度的自動檢測、控制的各個領(lǐng)域，也使用于各種儀器以及計算機系統(tǒng)的配套使用。4、 熱電阻 熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精度是最高的。 1、測量原理和結(jié)構(gòu) 、熱電阻的測量原理、材料熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。材料：熱電阻大部分是由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅。 、結(jié)構(gòu) 鉑熱電阻結(jié)構(gòu)圖 被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響，一般采用三線制或四線制。 2、鎧裝式熱電阻 鎧裝式熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體。 3、一體化熱電阻溫度變送器 一體化熱電阻溫度變送器與一體化熱電偶溫度變送器一樣，將熱電阻與變送器融為一體，把溫度值經(jīng)熱電阻檢測后，轉(zhuǎn)換成420mA DC的標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。 5、壓力檢測與儀表 1、概述壓力是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一，為了保證生產(chǎn)正常運行，必須對壓力進行檢測和控制。這里所說的壓力，實際上是物理概念中的壓強，即垂直作用在單位面積上的力。絕對壓力-被測介質(zhì)作用在容器單位面積上的全部壓力；大氣壓力