化工儀表及自動(dòng)化(免費(fèi))

1、化工儀表及自動(dòng)化緒論內(nèi)容提要n 化工自動(dòng)化的意義及目的n 化工自動(dòng)化的發(fā)展概況n 化工儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)的分類化工自動(dòng)化的意義及目的 n 加快生產(chǎn)速度、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。 n 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件。n 能夠保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大，達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用率、保障人身安全的目的。 n 生產(chǎn)過程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，能根本改變勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)水平，以適應(yīng)當(dāng)代信息技術(shù)革命和信息產(chǎn)業(yè)革命的需要。 化工自動(dòng)化的發(fā)展情況n 20世紀(jì)40年代以前 絕大多數(shù)化工生產(chǎn)處于手工操作狀況，操作工人根據(jù)反映主要參數(shù)的儀表指示情況，用人工來(lái)改變操作條件，生產(chǎn)過程單憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。低

2、效率，花費(fèi)龐大。n 20世紀(jì)50年代到60年代 人們對(duì)化工生產(chǎn)各種單元操作進(jìn)行了大量的開發(fā)工作，使得化工生產(chǎn)過程朝著大規(guī)模、高效率、連續(xù)生產(chǎn)、綜合利用方向迅速發(fā)展。n 20世紀(jì)70年代以來(lái)，化工自動(dòng)化技術(shù)水平得到了很大的提高n 20世紀(jì)70年代，計(jì)算機(jī)開始用于控制生產(chǎn)過程，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)n 20世紀(jì)80年代末至90年代，現(xiàn)場(chǎng)總線和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展化工儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)的分類按功能不同，分四類： 檢測(cè)儀表 (包括各種參數(shù)的測(cè)量和變送) 顯示儀表 (包括模擬量顯示和數(shù)字量顯示) 控制儀表 (包括氣動(dòng)、電動(dòng)控制儀表及數(shù)字式控制器) 執(zhí)行器(包括氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)等執(zhí)行器) 圖0-1

3、 各類儀表之間的關(guān)系1.自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)利用各種儀表對(duì)生產(chǎn)過程中主要工藝參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、指示或記錄的部分。 作用：對(duì)過程信息的獲取與記錄作用。 圖0-2 熱交換器自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)示意圖自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中主要的自動(dòng)化裝置敏感元件傳感器顯示儀表敏感元件對(duì)被測(cè)變量作出響應(yīng),把它轉(zhuǎn)換為適合測(cè)量的物理量。 傳感器對(duì)檢測(cè)元件輸出的物理量信號(hào)作進(jìn)一步信號(hào)轉(zhuǎn)換顯示儀表將檢測(cè)結(jié)果以指針位移、數(shù)字、圖像等形式,準(zhǔn)確地指示、記錄或儲(chǔ)存。 2.自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)對(duì)某些關(guān)鍵性參數(shù)設(shè)有自動(dòng)信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)裝置，是生產(chǎn)過程中的一種安全裝置。 自動(dòng)信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)電路按主要構(gòu)成元件不同分類：有觸點(diǎn)式、無(wú)觸點(diǎn)式兩類 3.自動(dòng)操縱及自動(dòng)開停車系統(tǒng)

4、自動(dòng)操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動(dòng)地對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周期性操作。 自動(dòng)開停車系統(tǒng)可以按照預(yù)先規(guī)定好的步驟,將生產(chǎn)過程自動(dòng)地投入運(yùn)行或自動(dòng)停車。 4.自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制,使它們?cè)谑艿酵饨绺蓴_的影響而偏離正常狀態(tài)時(shí),能自動(dòng)地調(diào)回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)。 本學(xué)科的作用通過本門課程的學(xué)習(xí),應(yīng)能了解主要工藝參數(shù) (溫度、壓力、流量及物位)的檢測(cè)方法及其儀表的工作原理及特點(diǎn);能根據(jù)工藝要求,正確地選用和使用常見的檢測(cè)儀表及控制儀表;能了解化工自動(dòng)化的初步知識(shí),理解基本控制規(guī)律,懂得控制器參數(shù)是如何影響控制質(zhì)量的;能根據(jù)工藝的需要,和自控設(shè)計(jì)人員共同討論和提出合理的自動(dòng)控制方案

5、;能為自控設(shè)計(jì)提供正確的工藝條件和數(shù)據(jù);能在生產(chǎn)開停車過程中,初步掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的投運(yùn)及控制器的參數(shù)整定;能了解檢測(cè)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。第一章 檢測(cè)儀表基本知識(shí)內(nèi)容提要：測(cè)量過程與測(cè)量誤差 測(cè)量?jī)x表的品質(zhì)指標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)中的常見信號(hào)類型 檢測(cè)系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞形式檢測(cè)儀表與測(cè)量方法的分類化工檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)一、測(cè)量過程與測(cè)量誤差測(cè)量是用實(shí)驗(yàn)的方法,求出某個(gè)量的大小。 舉例測(cè)一段導(dǎo)線的長(zhǎng)度直接測(cè)量間接測(cè)量 測(cè)量實(shí)質(zhì)：是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過程。 測(cè)量誤差：由儀表讀得的被測(cè)值 (測(cè)量值)與被測(cè)參數(shù)的真實(shí)值之間的差距。 測(cè)量誤差按其產(chǎn)生原因的不同,可以分為三類： 系統(tǒng)

6、誤差 疏忽誤差偶然誤差絕對(duì)誤差： xI：儀表指示值 xt：被測(cè)量的真值由于真值無(wú)法得到 x：被校表的讀數(shù)值，x0 ：標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值 相對(duì)誤差： 二、檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)1.測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度（精確度） 兩大影響因素絕對(duì)誤差和儀表的標(biāo)尺范圍說明：儀表的測(cè)量誤差可以用絕對(duì)誤差來(lái)表示。但是，儀表的絕對(duì)誤差在測(cè)量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同。因此，常說的“絕對(duì)誤差”指的是絕對(duì)誤差中的最大值max。三、檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo)相對(duì)百分誤差允許誤差小結(jié)：儀表的允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對(duì)百分誤差去掉“”號(hào)及“”號(hào)，便可以用來(lái)確定儀表的精確度等級(jí)。目前常用的精確度等級(jí)有

7、0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。舉例：例1-1某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為200700，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為4，試確定該儀表的相對(duì)百分誤差與準(zhǔn)確度等級(jí)。 解： 該儀表的相對(duì)百分誤差為 如果將該儀表的去掉“”號(hào)與“”號(hào)，其數(shù)值為0.8。由于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒有0.8級(jí)儀表，同時(shí)，該儀表的誤差超過了0.5級(jí)儀表所允許的最大誤差，所以，這臺(tái)測(cè)溫儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)。 儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)是衡量?jī)x表質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)之一。準(zhǔn)確度等級(jí)數(shù)值越小，就表征該儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)越高，儀表的準(zhǔn)確度越高。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用的測(cè)量?jī)x表，其準(zhǔn)確度大多在0

8、.5級(jí)以下。 儀表的精度等級(jí)一般可用不同的符號(hào)形式標(biāo)志在儀表面板上。 舉例1.51.0如：注意：在工業(yè)上應(yīng)用時(shí),對(duì)檢測(cè)儀表準(zhǔn)確度的要求,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)操作的實(shí)際情況和該參數(shù)對(duì)整個(gè)工藝過程的影響程度所提供的誤差允許范圍來(lái)確定,這樣才能保證生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和合理性。 2.檢測(cè)儀表的恒定度變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對(duì)被測(cè)量在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程（即被測(cè)參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到小）測(cè)量時(shí)，被測(cè)量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的差值。 圖1-1 測(cè)量?jī)x表的變差儀表的變差不能超出儀表的允許誤差，否則應(yīng)及時(shí)檢修。 3.靈敏度與靈敏限儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起

9、這個(gè)位移的被測(cè)參數(shù)變化量的比值。即式中，S為儀表的靈敏度；為指針的線位移或角位移；x為引起所需的被測(cè)參數(shù)變化量。 儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測(cè)參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應(yīng)不大于儀表允許絕對(duì)誤差的一半。 注意：上述指標(biāo)僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，往往用分辨率表示。 4.反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間就是用來(lái)衡量?jī)x表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，說明儀表需要較長(zhǎng)時(shí)間才能給出準(zhǔn)確的指示值，那就不宜用來(lái)測(cè)量變化頻繁的參數(shù)。 儀表反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短，實(shí)際上反映了儀表動(dòng)態(tài)特性的好壞。 儀表的反應(yīng)時(shí)間有不同的表示方法 當(dāng)輸入信號(hào)突然變化一個(gè)數(shù)值后，輸出信號(hào)將由原始值逐漸變

10、化到新的穩(wěn)態(tài)值。 儀表的輸出信號(hào)由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2（95）所用的時(shí)間，可用來(lái)表示反應(yīng)時(shí)間。5.線性度線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。通?？偸窍Ｍ麥y(cè)量?jī)x表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。 圖1-2 線性度示意圖式中，f為線性度（又稱非線性誤差）；fmax為校準(zhǔn)曲線對(duì)于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計(jì)算）。 6.重復(fù)性重復(fù)性表示檢測(cè)儀表在被測(cè)參數(shù)按同一方向作全量程連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得標(biāo)定特性曲線不一致的程度。若標(biāo)定的特性曲線一致,重復(fù)性就好,重復(fù)性誤差就小。 圖1-3 重復(fù)性示意圖三、檢測(cè)系統(tǒng)中的常見信號(hào)類型作用于檢測(cè)裝置輸入端的被測(cè)信號(hào)，通

11、常要轉(zhuǎn)換成以下幾種便于傳輸和顯示的信號(hào)類型： 1.位移信號(hào)2.壓力信號(hào)3.電氣信號(hào)4.光信號(hào)四、檢測(cè)系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞形式1. 模擬信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)變化的, 即在任何瞬時(shí)都可以確定其數(shù)值的信號(hào)。2. 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號(hào),通常用二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”組合的代碼序列來(lái)表示。3. 開關(guān)信號(hào)用兩種狀態(tài)或用兩個(gè)數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號(hào)。五、檢測(cè)儀表與測(cè)量方法的分類1.檢測(cè)儀表的分類依據(jù)所測(cè)參數(shù)的不同,可分成壓力 (包括差壓、負(fù)壓)檢測(cè)儀表、流量檢測(cè)儀表、物位 (液位)檢測(cè)儀表、溫度檢測(cè)儀表、物質(zhì)成分分析儀表及物性檢測(cè)儀表等。按表達(dá)示數(shù)的方式不同,可分成指示型、記錄型、訊號(hào)型

12、、遠(yuǎn)傳指示型、累積型等。按精度等級(jí)及使用場(chǎng)合的不同,可分為實(shí)用儀表、范型儀表和標(biāo)準(zhǔn)儀表,分別使用在現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)定室。 2.測(cè)量方法的分類按照測(cè)量結(jié)果的獲得過程 直接測(cè)量 間接測(cè)量 （1）直接測(cè)量 利用經(jīng)過標(biāo)定的儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，直接從顯示結(jié)果獲得被測(cè)參數(shù)的具體數(shù)值的測(cè)量方法。 根據(jù)被測(cè)參數(shù)獲得方式的不同，直接測(cè)量又有偏差法與平衡法（零位法）之分。 除此之外,還有一種將平衡法與偏差法結(jié)合起來(lái)的微差法 （2）間接測(cè)量 當(dāng)被測(cè)量不宜直接測(cè)量時(shí),可以通過測(cè)量與被測(cè)量有關(guān)的幾個(gè)相關(guān)量后,再經(jīng)過計(jì)算來(lái)確定被測(cè)量的大小。 六、化工檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)1.檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)代化2.檢測(cè)儀表的集成化、數(shù)字化、智能

13、化3.軟測(cè)量技術(shù)和虛擬儀器七、例題分析1. 某臺(tái)具有線性關(guān)系的溫度變送器,其測(cè)溫范圍為 0200,變送器的輸出為 420mA。對(duì)這臺(tái)溫度變送器進(jìn)行校驗(yàn),得到下列數(shù)據(jù): 輸入信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)溫度/050100150200輸出信號(hào)/mA正行程讀數(shù)x正正行程讀數(shù)x反44.0288.1012.0112.1016.0116.092020.01試根據(jù)以上校驗(yàn)數(shù)據(jù)確定該儀表的變差、準(zhǔn)確度等級(jí)與線性度。解:該題的解題步驟如下。 (1)根據(jù)儀表的輸出范圍確定在各溫度測(cè)試點(diǎn)的輸出標(biāo)準(zhǔn)值x標(biāo)。任一溫度值的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)(mA)為 例如,當(dāng)溫度為50時(shí),對(duì)應(yīng)的輸出應(yīng)為 其余類推。 (2)算出各測(cè)試點(diǎn)正、反行程時(shí)的絕對(duì)誤差正與反

14、 ,并算出正、反行程之差變 ,分別填入下表內(nèi)(計(jì)算變時(shí)可不考慮符號(hào),取正值)。 輸入信號(hào)/050100150200輸出信號(hào)/mA正行程讀數(shù)x正反行程讀數(shù)x反標(biāo)準(zhǔn)值44.02488.10812.0112.101216.0116.09162020.0120絕對(duì)誤差/mA正行程正反行程反 00.0200.100.010.100.010.0900.01正反行程之差變 0.020.100.090.080.01(3)由上表找出最大的絕對(duì)誤差max ,并計(jì)算最大的相對(duì)百分誤差max。由上表可知 去掉max的“”號(hào)及“%”號(hào)后,其數(shù)值為0.625 ,數(shù)值在0.51.0之間,由于該表的max已超過0.5級(jí)表所允

15、許的允,故該表的準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)。 (4)計(jì)算變差 由于該變差數(shù)值在1.0級(jí)表允許的誤差范圍內(nèi),故不影響表的準(zhǔn)確度等級(jí)。注意若變差數(shù)值變max超過了絕對(duì)誤差max ,則應(yīng)以變max來(lái)確定儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)。 (5)由計(jì)算結(jié)果可知,非線性誤差的最大值fmax = 0.10 ,故線性度f(wàn)為 注意：在具體校驗(yàn)儀表時(shí),為了可靠起見,應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)試點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)次數(shù),本例題只是簡(jiǎn)單列舉幾個(gè)數(shù)據(jù)說明問題罷了。 2. 某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為2001000,工藝上要求測(cè)溫誤差不能大于5,試確定應(yīng)選儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)。 解:工藝上允許的相對(duì)百分誤差為 要求所選的儀表的相對(duì)百分誤差不能大于工藝上的允,才能保證測(cè)溫誤差

16、不大于5,所以所選儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)為0.5級(jí)。當(dāng)然儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)越高,能使測(cè)溫誤差越小,但為了不增加投資費(fèi)用,不宜選過高準(zhǔn)確度的儀表。 第二章 壓力檢測(cè)概述：在化工生產(chǎn)中, 壓力是指由氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中,壓力往往是重要的操作參數(shù)之一。 壓力的檢測(cè)與控制,對(duì)保證生產(chǎn)過程正常進(jìn)行,達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和安全是十分重要的。 第一節(jié) 壓力單位及測(cè)壓儀表壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。壓力的單位為帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕（Pa）為了使大家了解國(guó)際單位制中的壓力單位（Pa或MPa）與過去的單位之間的關(guān)系，下面給出幾種單位之間的換算關(guān)系表。 表3-1 各種壓力單

17、位換算表壓力單位帕/Pa兆帕/ MPa工程大氣壓/ (kgf/cm2)物理大氣壓/ atm汞柱/ mmHg水柱/ mH2O（磅/英寸2）/ （1b/in2）巴/bar帕111061.019710-59.86910-67.50110-31.019710-41.45010-4110-5兆帕1106110.1979.8697.5011031.01971021.45010210工程大氣壓9.8071049.80710-210.9678735.610.0014.220.9807物理大氣壓1.01331050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.33321021.3332

18、10-41.359510-31.315810-310.01361.93410-21.333210-3水柱9.8061039.80610-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.8951036.89510-30.070310.0680551.710.703110.06895巴11050.11.01970.9869750.110.19714.501在壓力測(cè)量中，常有表壓、絕對(duì)壓力、負(fù)壓或真空度之分。 p表P真P絕P絕大氣壓力線 零線圖2-1絕對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系當(dāng)被測(cè)壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來(lái)表示。測(cè)量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)

19、換原理的不同，分為四類。 1.液柱式壓力計(jì) 它根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量。 按其結(jié)構(gòu)形式的不同有U形管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)等 優(yōu)點(diǎn)這類壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便 缺點(diǎn)其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響，測(cè)量范圍較窄，一般用來(lái)測(cè)量較低壓力、真空度或壓力差。 2.彈性式壓力計(jì) 它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的。 3.電氣式壓力計(jì) 它是通過機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來(lái)進(jìn)行測(cè)量的儀表。 4.活塞式壓力計(jì) 它是根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。 優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度很高，允許

20、誤差可小到0.05%0.02%。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較貴。 第二節(jié) 彈性式壓力計(jì)定義：彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測(cè)壓儀表。 優(yōu)點(diǎn)：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價(jià)格低廉、測(cè)量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)。 可用來(lái)測(cè)量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。 一、彈性元件 彈性元件是一種簡(jiǎn)易可靠的測(cè)壓敏感元件。當(dāng)測(cè)壓范圍不同時(shí)，所用的彈性元件也不一樣。 圖2-2彈性元件示意圖彈簧管式彈性元件如圖(a)和(b)所示，波紋管式彈性元件如圖(e)所示，薄膜式彈性元件如圖(c)和(d)所示。二、彈簧管壓力表 分類使用的

21、測(cè)壓元件 單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。 用途 普通彈簧管壓力表，耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。 1彈簧管；2 拉桿；3 扇形齒輪；4 中心齒輪；5 指針；6 面板；7 游絲；8 調(diào)整螺絲；9 接頭彈簧壓力表基本測(cè)量原理單圈彈簧管是一根彎成270圓弧的橢圓截面的空心金屬管子。管子的自由端B封閉，另一端固定在接頭上。當(dāng)通入被測(cè)的壓力p后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下，將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴(kuò)張變形。同時(shí)，使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移。輸入壓力p越大，產(chǎn)生的變形也越大。由于輸入壓力與彈簧管自由端B的位移成正比，所以只要測(cè)得B點(diǎn)的位移量，就能反映壓力p的大小。 注

22、意：彈簧管自由端B的位移量一般很小，直接顯示有困難，所以必須通過放大機(jī)構(gòu)才能指示出來(lái)。 警惕：在化工生產(chǎn)過程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，即當(dāng)壓力低于或高于給定范圍時(shí)，就會(huì)破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險(xiǎn)。這時(shí)就應(yīng)采用帶有報(bào)警或控制觸點(diǎn)的壓力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化，便可成為電接點(diǎn)信號(hào)壓力表，它能在壓力偏離給定范圍時(shí)，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以提醒操作人員注意或通過中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動(dòng)控制。 圖2-4 電接點(diǎn)信號(hào)壓力表1，4 靜觸點(diǎn)；2 動(dòng)觸點(diǎn)；3 綠燈；5 紅燈第三節(jié) 電氣式壓力計(jì)定義：電氣式壓力計(jì)是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。 優(yōu)點(diǎn)1. 該儀表的測(cè)量范圍較廣，分別可

23、測(cè)710-5Pa至5102MPa的壓力，允許誤差可至0.2； 2. 由于可以遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)控制和報(bào)警，并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用。 組成圖2-5 電氣式壓力計(jì)組成方框圖一般由壓力傳感器、測(cè)量電路和信號(hào)處理裝置所組成。常用的信號(hào)處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機(jī)等。 一、應(yīng)變片壓力傳感器 應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類，被測(cè)壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時(shí)，其阻值減?。ㄔ黾樱?，再通過橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢(shì)輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測(cè)壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì)。 圖2-6

24、應(yīng)變片壓力傳感器示意圖1應(yīng)變筒；2外殼；3密封膜片二、壓阻式壓力傳感器 工作原理:壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴(kuò)散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測(cè)壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號(hào)。 第三節(jié) 電氣式壓力計(jì)特點(diǎn) 精度高、工作可靠、頻率響應(yīng)高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化； 可以測(cè)量壓力，稍加改變，還可以測(cè)量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。 圖3-12 壓阻式壓力傳感器1

25、基座；2單晶硅片；3導(dǎo)環(huán)；4螺母；5密封墊圈；6等效電阻三、電容式壓力變送器 工作原理 先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測(cè)量。 圖2-8 電容式測(cè)量膜盒1中心感應(yīng)膜片 (可動(dòng)電極)； 2固定電極； 3測(cè)量側(cè)；4隔離膜片第四節(jié) 智能式變送器智能型壓力或差壓變送器是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測(cè)儀表。 一 、智能變送器的特點(diǎn)性能穩(wěn)定,可靠性好,測(cè)量精度高,基本誤差僅為0.1%。量程范圍可達(dá)1001 ,時(shí)間常數(shù)可在036s內(nèi)調(diào)整,有較寬的零點(diǎn)遷移范圍。具有溫度、靜壓的自動(dòng)補(bǔ)償功能,在檢測(cè)溫度時(shí),可對(duì)非線性進(jìn)行自動(dòng)校正。具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式,能夠?qū)崿F(xiàn)雙向

26、數(shù)據(jù)通訊,可以與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)和上位計(jì)算機(jī)相連?？梢赃M(jìn)行遠(yuǎn)程通訊,通過現(xiàn)場(chǎng)通訊器,使變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯(cuò)誤方式告警等多種功能,簡(jiǎn)化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過程,使維護(hù)和使用都十分方便。 二、智能變送器的結(jié)構(gòu)原理從整體上來(lái)看,由硬件和軟件兩大部分組成。 從電路結(jié)構(gòu)上來(lái)看,包括傳感器部件和電子部件兩部分。 舉例 以美國(guó)費(fèi)希爾-羅斯蒙特公司的3051C型智能差壓變送器為例介紹其工作原理。圖2-9 3051C型智能差壓變送器（420mA）方框圖3051C型智能差壓變送器所用的手持通信器為275型，帶有鍵盤及液晶顯示器。可以接在現(xiàn)場(chǎng)變送器的信號(hào)端子上，就地設(shè)定或檢測(cè)，也可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室中，

27、接在某個(gè)變送器的信號(hào)線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測(cè)。 實(shí)現(xiàn)的功能（1）組態(tài)（2）測(cè)量范圍的變更（3）變送器的校準(zhǔn)（4）自診斷圖2-10 手持通信器的連接示意圖注意 要對(duì)智能型差壓變送器每五年校驗(yàn)一次，智能型差壓變送器與手持通信器結(jié)合使用，可遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，尤其是危險(xiǎn)或不易到達(dá)的地方，給變送器的運(yùn)行和維護(hù)帶來(lái)了極大的方便。 第五節(jié) 壓力計(jì)的選用及安裝一、壓力計(jì)的選用壓力計(jì)的選用應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對(duì)壓力測(cè)量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的分析， 一般考慮以下幾個(gè)問題。1、儀表類型的選用2、儀表測(cè)量范圍的確定3、儀表精度級(jí)的選取二、壓力計(jì)的安裝1.測(cè)壓點(diǎn)的選擇應(yīng)能反映被測(cè)壓力的真實(shí)大小。

28、要選在被測(cè)介質(zhì)直線流動(dòng)的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。 測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)的壓力時(shí)，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直，取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)備連接處的內(nèi)壁應(yīng)保持平齊，不應(yīng)有凸出物或毛刺。 測(cè)量液（氣）體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下（上）部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣（液）體。 2.導(dǎo)壓管鋪設(shè) 導(dǎo)壓管粗細(xì)要合適，一般內(nèi)徑為610mm，長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，最長(zhǎng)不得超過50m，以減少壓力指示的遲緩。如超過50m，應(yīng)選用能遠(yuǎn)距離傳送的壓力計(jì)。 導(dǎo)壓管水平安裝時(shí)應(yīng)保證有1:101:20的傾斜度，以利于積存于其中之液體（或氣體）的排出。 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時(shí)，必須加設(shè)保溫伴熱管線。 取壓口到壓力計(jì)之間

29、應(yīng)裝有切斷閥，以備檢修壓力計(jì)時(shí)使用。切斷閥應(yīng)裝設(shè)在靠近取壓口的地方。3. 壓力計(jì)的安裝壓力計(jì)應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動(dòng)和高溫影響。測(cè)量蒸汽壓力時(shí)，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測(cè)壓元件接觸圖3-17（a）；對(duì)于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測(cè)量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐，右圖（b）表示了被測(cè)介質(zhì)密度2大于和小于隔離液密度1的兩種情況。圖2-11 壓力計(jì)安裝示意圖壓力計(jì)；切斷閥門；凝液管；取壓容器壓力計(jì)的連接處，應(yīng)根據(jù)被測(cè)壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，作為密封墊片，以防泄漏。當(dāng)被測(cè)壓力較小，而壓力計(jì)與取壓口又不在同一高度時(shí)，對(duì)由此高度而引起的測(cè)量誤差應(yīng)按pHg進(jìn)行修正。式

30、中H為高度差，為導(dǎo)壓管中介質(zhì)的密度，g為重力加速度。為安全起見，測(cè)量高壓的壓力計(jì)除選用有通氣孔的外，安裝時(shí)表殼應(yīng)向墻壁或無(wú)人通過之處，以防發(fā)生意外。 例題分析1.某臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為2528MPa，測(cè)量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正確選用一臺(tái)壓力表，指出型號(hào)、精度與測(cè)量范圍。 解由于往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力脈動(dòng)較大，所以選擇儀表的上限值為 根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求，由本章附錄，可查得選用YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為060MPa。 由于 ，故被測(cè)壓力的最小值不低于滿量程的1/3，這是允許的。另外，根據(jù)測(cè)量誤差的要求，可算得允許誤差為

31、 所以，精度等級(jí)為1.5級(jí)的儀表完全可以滿足誤差要求。至此，可以確定，選擇的壓力表為YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為060MPa，精度等級(jí)為1.5級(jí)。 2. 如果某反應(yīng)器最大壓力為0.6MPa，允許最大絕對(duì)誤差為0.02MPa?，F(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.6MPa，準(zhǔn)確度為1.5級(jí)的壓力表來(lái)進(jìn)行測(cè)量，問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.0MPa，準(zhǔn)確度為1.5級(jí)的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理由。 解：對(duì)于測(cè)量范圍為01.6MPa，準(zhǔn)確度為1.5級(jí)的壓力表，允許的最大絕對(duì)誤差為 1.61.5% = 0.024(MPa)因?yàn)榇藬?shù)值超過了工藝上允許的最大絕對(duì)誤差數(shù)值,所

32、以是不合格的。對(duì)于測(cè)量范圍為01.0MPa，準(zhǔn)確度亦為1.5級(jí)的壓力表,允許的最大絕對(duì)誤差為 1.01.5% = 0.015(MPa) 因?yàn)榇藬?shù)值小于工藝上允許的最大絕對(duì)誤差,故符合對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的要求,可以采用。 該例說明了選一臺(tái)量程很大的儀表來(lái)測(cè)量很小的參數(shù)值是不適宜的。 第三章 流量檢測(cè)概述介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過程達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所必需的一個(gè)重要參數(shù)。 定義流量大?。?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時(shí)流量。 總量：在某一段時(shí)間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時(shí)流量在某一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)值。質(zhì)量流量M 體積流量Q如以 t 表示時(shí)間，則流量和總量之間的關(guān)系是

33、流量計(jì)：測(cè)量流體流量的儀表。計(jì)量表：測(cè)量流體總量的儀表。 1.速度式流量計(jì) 以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。 2.容積式流量計(jì) 以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。 3.質(zhì)量流量計(jì) 以測(cè)量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。 第一節(jié) 差壓式流量計(jì)差壓式（也稱節(jié)流式）流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。 通常是由能將被測(cè)流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)的節(jié)流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的流量值顯示出來(lái)的差壓計(jì)以及顯示儀表所組成。 一、節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式流體在有節(jié)流裝置的管道中

34、流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。 節(jié)流裝置就是在管道中放置的一個(gè)局部收縮元件,應(yīng)用最廣泛的是孔板,其次是噴嘴、文丘里管。 注意: 要準(zhǔn)確測(cè)量出截面、處的壓力有困難，因?yàn)楫a(chǎn)生最低靜壓力p2的截面的位置隨著流速的不同會(huì)改變。因此是在孔板前后的管壁上選擇兩個(gè)固定的取壓點(diǎn)，來(lái)測(cè)量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化。因而所測(cè)得的壓差與流量之間的關(guān)系，與測(cè)壓點(diǎn)及測(cè)壓方式的選擇是緊密相關(guān)的。圖3-1 孔板裝置及壓力、流速分布圖2.節(jié)流基本方程式流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基本流量公式。它是根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導(dǎo)而得的。 可以看出 要

35、知道流量與壓差的確切關(guān)系，關(guān)鍵在于的取值。流量與壓力差P的平方根成正比。 二、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置國(guó)內(nèi)外把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置”。 采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)都有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定、要求和計(jì)算所需要的通用化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料。 1.節(jié)流裝置的選用在加工制造和安裝方面,以孔板為最簡(jiǎn)單,噴嘴次之,文丘里管最復(fù)雜。造價(jià)高低也與此相對(duì)應(yīng)。實(shí)際上,在一般場(chǎng)合下,以采用孔板為最多。當(dāng)要求壓力損失較小時(shí),可采用噴嘴、文丘里管等。在測(cè)量某些易使節(jié)流裝置腐蝕、沾污、磨損、變形的介質(zhì)流量時(shí),采用噴嘴較采用孔板為好。在流量值與壓差值都相同的條件下,使用噴嘴有較高的測(cè)量精度,而且所需

36、的直管長(zhǎng)度也較短。如被測(cè)介質(zhì)是高溫、高壓的,則可選用孔板和噴嘴。文丘里管只適用于低壓的流體介質(zhì)。 2.節(jié)流裝置的安裝使用 必須保證節(jié)流裝置的開孔和管道的軸線同心,并使節(jié)流裝置端面與管道的軸線垂直。 在節(jié)流裝置前后長(zhǎng)度為兩倍于管徑(2D)的一段管道內(nèi)壁上,不應(yīng)有凸出物和明顯的粗糙或不平現(xiàn)象。 任何局部阻力 (如彎管、三通管、閘閥等)均會(huì)引起流速在截面上重新分布,引起流量系數(shù)變化。所以在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長(zhǎng)度的直管。 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 (孔板、噴嘴) ,一般都用于直徑D50mm的管道中。 被測(cè)介質(zhì)應(yīng)充滿全部管道并且連續(xù)流動(dòng)。 管道內(nèi)的流束 (流動(dòng)狀態(tài))應(yīng)該是穩(wěn)定的。 被測(cè)介質(zhì)在通過節(jié)流裝置

37、時(shí)應(yīng)不發(fā)生相變。 三、力矩平衡式差壓變送器變送器是單元組合式儀表中不可缺少的基本單元之一。 所謂單元組合式儀表,這是將對(duì)參數(shù)的檢測(cè)及其變送、顯示、控制等各部分,分別做成只完成某一種功能而又能各自獨(dú)立工作的單元儀表 (簡(jiǎn)稱單元,例如變送單元、顯示單元、控制單元等)。 分類按使用的能源不同,單元組合式儀表有氣動(dòng)單元組合式儀表(QDZ型)和電動(dòng)單元組合式儀表(DDZ型)。 差壓變送器可以將差壓信號(hào)p轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的氣壓信號(hào)或電流信號(hào),可以連續(xù)地測(cè)量差壓、液位、分界面等工藝參數(shù)。當(dāng)它與節(jié)流裝置配合時(shí),可以用來(lái)連續(xù)測(cè)量液體、蒸汽和氣體的流量。 力矩平衡式差壓變送器是一種典型的自平衡檢測(cè)儀表，它利用負(fù)反饋

38、的工作原理克服元件材料、加工工藝等不利因素的影響，使儀表具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度 (一般為0.5級(jí))、工作穩(wěn)定、可靠、線性好、不靈敏區(qū)小、溫度誤差小等一系列優(yōu)點(diǎn)。舉例以DDZ-型壓力變送器為例 DDZ-型差壓變送器將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為420mA的直流電流信號(hào)。 在差壓p作用下，產(chǎn)生一個(gè)測(cè)試力，即 （3-5）1測(cè)量氣室 ; 2測(cè)量膜片 ; 3支點(diǎn) ; 4主杠桿 ; 5推板 ; 6矢量板 ; 7拉桿 ; 8支撐簧片 ; 9動(dòng)鐵心 ; 10差動(dòng)變送器 ; 11副杠桿 ; 12放大器 ;13永久磁鋼 ; 14可動(dòng)線圈 ; 15調(diào)零彈簧圖3-2 DDZ-型差壓變送器示意圖該變送器是按力矩平衡原理工作的。根據(jù)主、

39、副杠桿的平衡條件可以推導(dǎo)出被測(cè)壓力p與輸出信號(hào)I0的關(guān)系。 當(dāng)主杠桿平衡時(shí)，應(yīng)有 （3-6）式中， 、 分別為F測(cè)、F1離支點(diǎn)O1的距離。將式（3-5）代入式（3-6），有（3-7）式中, 為一比例系數(shù)。而（3-8） （3-9） 分別為F2及電磁力 離副杠桿十字支撐簧片的距離。（3-10）將式（3-10）代入式（3-9），得 （3-11）聯(lián)立式（3-8）與（3-11），得 （3-20）式中， 為轉(zhuǎn)換比例系數(shù)。四、差壓式流量計(jì)的測(cè)量誤差在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往具有比較大的測(cè)量誤差，有的甚至高達(dá)1020。 注意 不僅需要合理的選型、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)算和加工制造，更要注意正確的安裝、維護(hù)和符合使用條件等，

40、才能保證差壓式流量計(jì)有足夠的實(shí)際測(cè)量精度。 誤差產(chǎn)生的原因被測(cè)流體工作狀態(tài)的變動(dòng)。節(jié)流裝置安裝不正確?？装迦肟谶吘壍哪p。導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象差壓計(jì)安裝或使用不正確導(dǎo)壓管要正確地安裝，防止堵塞與滲漏，否則會(huì)引起較大的測(cè)量誤差。對(duì)于不同的被測(cè)介質(zhì)，導(dǎo)壓管的安裝亦有不同的要求，下面分類討論。 圖3-3 測(cè)量液體流量時(shí)的取壓點(diǎn)位置 圖3-4 測(cè)量液體流量時(shí)的連接圖1節(jié)流裝置；2引壓導(dǎo)管3放空閥；4平衡閥；5差壓變送器；6貯氣罐；7切斷閥（1）測(cè)量液體的流量時(shí)，應(yīng)該使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)都充滿同樣的液體而無(wú)氣泡，以使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)的液體密度相等。取壓點(diǎn)應(yīng)該位于節(jié)流裝置的下半部，與水平線夾角為04

41、5。引壓導(dǎo)管最好垂直向下，如條件不許可，導(dǎo)壓管亦應(yīng)下傾一定坡度（至少120110），使氣泡易于排出。 在引壓導(dǎo)管的管路中，應(yīng)有排氣的裝置。 （2）測(cè)量氣體流量時(shí)，上述的這些基本原則仍然適用。 取壓點(diǎn)應(yīng)在節(jié)流裝置的上半部。 引壓導(dǎo)管最好垂直向上，至少亦應(yīng)向上傾斜一定的坡度，以使引壓導(dǎo)管中不滯留液體。 如果差壓計(jì)必須裝在節(jié)流裝置之下，則需加裝貯液罐和排放閥，如圖3-5所示。 （3）測(cè)量蒸汽的流量時(shí)，要實(shí)現(xiàn)上述的基本原則，必須解決蒸汽冷凝液的等液位問題，以消除冷凝液液位的高低對(duì)測(cè)量精度的影響。常見的接法見圖3-6所示。1節(jié)流裝置；2凝液罐；3引壓導(dǎo)管；4排放閥；5差壓變送器；6平衡閥圖3-6 測(cè)量蒸

42、汽流量的連接圖圖3-5 測(cè)量氣體流量時(shí)的連接圖1節(jié)流裝置；2引壓導(dǎo)管；3差壓變送器；4貯液罐；5排放閥差壓計(jì)或差壓變送器安裝或使用不正確也會(huì)引起測(cè)量誤差。 由引壓導(dǎo)管接至差壓計(jì)或變送器前，必須安裝切斷閥1、2和平衡閥3，如圖3-7所示。測(cè)量腐蝕性（或因易凝固不適宜直接進(jìn)入差壓計(jì)）的介質(zhì)流量時(shí)，必須采取隔離措施。常用的兩種隔離罐形式如圖3-8所示。 圖3-26 隔離罐的兩種形式圖3-7 差壓計(jì)閥組安裝示意圖1，2切斷閥；3平衡閥第二節(jié) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)一、工作原理轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測(cè)量方法。圖3-9 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理圖轉(zhuǎn)子流量計(jì)中轉(zhuǎn)子的平衡條件是（3-13）由式（3-25）

43、可得（3-14）根據(jù)轉(zhuǎn)子浮起的高度就可以判斷被測(cè)介質(zhì)的流量大小或二、電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)它可以將反映流量大小的轉(zhuǎn)子高度h轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，適合于遠(yuǎn)傳，進(jìn)行顯示或記錄。 LZD系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要由流量變送及電動(dòng)顯示兩部分組成。 1. 流量變送部分 圖3-10 差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換原理 若將轉(zhuǎn)子流量計(jì)的轉(zhuǎn)子與差動(dòng)變壓器的鐵芯連接起來(lái)，使轉(zhuǎn)子隨流量變化的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)鐵芯一起運(yùn)動(dòng)，那么，就可以將流量的大小轉(zhuǎn)換成輸出感應(yīng)電勢(shì)的大小。2.電動(dòng)顯示部分圖3-11 LTD系列電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計(jì)第三節(jié) 漩渦流量計(jì)精度高、測(cè)量范圍寬、沒有運(yùn)動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損、維護(hù)方便、壓力損失小、節(jié)能效果明顯。 圖3-12 卡門渦列

44、(a)圓柱渦列； (b)三角柱渦列漩渦流量計(jì)是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來(lái)測(cè)量流體流量的儀表。滿足hL0.281時(shí)，則所產(chǎn)生的渦街是穩(wěn)定的。由圓柱體形成的卡曼漩渦，其單側(cè)漩渦產(chǎn)生的頻率為 熱學(xué)法 電容法 壓差法漩渦頻率的檢測(cè)方法 圖3-13 圓柱檢出器原理圖1空腔；2圓柱棒；3導(dǎo)壓孔；4鉑電阻絲；5隔墻第四節(jié) 質(zhì)量流量計(jì)定義直接測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)所流過的介質(zhì)的質(zhì)量,即質(zhì)量流量M。 優(yōu)點(diǎn)質(zhì)量流量計(jì)的最后輸出信號(hào)只與介質(zhì)的質(zhì)量流量M成比例,這就能從根本上提高流量測(cè)量的精度,省去了煩瑣的換算和修正。 質(zhì)量流量的基本方程式為 一、直接式質(zhì)量流量計(jì)（3-18）（3-19）將式(3-19)減去式(3-18),可

45、得即第四章 物位檢測(cè)第一節(jié) 物位檢測(cè)的意義及主要類型幾個(gè)概念 液位 料位液位計(jì) 料位計(jì) 界面計(jì)測(cè)量物位的兩個(gè)目的按其工作原理分為 直讀式物位儀表 差壓式物位儀表浮力式物位儀表 電磁式物位儀表核輻射式物位儀表 聲波式物位儀表光學(xué)式物位儀表一、工作原理將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相因此圖4-1 差壓式液位計(jì)原理圖結(jié)論當(dāng)用差壓式液位計(jì)來(lái)測(cè)量液位時(shí),若被測(cè)容器是敞口的,氣相壓力為大氣壓,則差壓計(jì)的負(fù)壓室通大氣就可以了,這時(shí)也可以用壓力計(jì)來(lái)直接測(cè)量液位的高低。若容器是受壓的,則需將差壓計(jì)的負(fù)壓室與容器的氣相相連接。以平衡氣相壓力 pA的靜壓作用。 二、零點(diǎn)遷移問題實(shí)際應(yīng)用中，正、負(fù)室壓力p1、p

46、2分別為則圖4-2 負(fù)遷移示意圖遷移 同時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，它不改變量程的大小。三、用法蘭式差壓變送器測(cè)量液位為了解決測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及黏度大、易凝固等液體液位時(shí)引壓管線被腐蝕、被堵塞的問題，應(yīng)使用法蘭式差壓變送器，如下圖所示。 圖4-5 法蘭式差壓變送器測(cè)量液位示意圖1法蘭式測(cè)量頭；2毛細(xì)管；3變送器第三節(jié) 其他物位計(jì)一、電容式物位計(jì)1.測(cè)量原理通過測(cè)量電容量的變化可以用來(lái)檢測(cè)液位、料位和兩種不同液體的分界面。 當(dāng) D 和 d 一定時(shí)，電容量 C 的大小與極板的長(zhǎng)度 L 和介質(zhì)的介電常數(shù)的乘積成比例。 兩圓筒間的電容量C圖4-8 電容器的組成1內(nèi)電

47、極；2外電極結(jié)論電容量的變化與液位高度H成正比。該法是利用被測(cè)介質(zhì)的介電系數(shù)與空氣介電系數(shù)0不等的原理進(jìn)行工作，（-0）值越大，儀表越靈敏。電容器兩極間的距離越小，儀表越靈敏。 二、核輻射物位計(jì)射線的透射強(qiáng)度隨著通過介質(zhì)層厚度的增加而減弱，具體關(guān)系見式（4-9）。（4-9）特點(diǎn) 適用于高溫、高壓容器、強(qiáng)腐蝕、劇毒、有爆炸性、黏滯性、易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測(cè)量，還可以測(cè)量高溫融熔金屬的液位。 可在高溫、煙霧等環(huán)境下工作。 但由于放射線對(duì)人體有害，使用范圍受到一些限制。圖4-10 核輻射物位計(jì)示意圖1輻射源；2接受器三、雷達(dá)式液位計(jì)雷達(dá)式液位計(jì)是一種采用微波技術(shù)的液位檢測(cè)儀表。雷達(dá)波由天線發(fā)

48、出到接收到由液面來(lái)的反射波的時(shí)間t由下式確定 由于圖4-12 雷達(dá)式液位計(jì)示意圖故雷達(dá)探測(cè)器對(duì)時(shí)間的測(cè)量有微波脈沖法及連續(xù)波調(diào)頻法兩種方式。四、稱重式液罐計(jì)量?jī)x既能將液位測(cè)得很準(zhǔn)，又能反映出罐中真實(shí)的質(zhì)量?jī)?chǔ)量。稱重儀根據(jù)天平原理設(shè)計(jì)。圖4-14 稱重式液罐計(jì)量?jī)x第六章 顯示儀表概述顯示儀表： 凡能將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進(jìn)行指示、記錄或累積的儀表。分類 模擬式顯示儀表數(shù)字顯示儀表屏幕顯示儀表第一節(jié) 模擬式顯示儀表一、自動(dòng)平衡電子電位差計(jì)電位差計(jì)是用來(lái)測(cè)量電勢(shì)或電位的,當(dāng)它與熱電偶配合時(shí),可以用來(lái)測(cè)量和顯示溫度。圖6-1 電子電位差計(jì)原理圖熱電偶測(cè)量橋路放大器可逆電機(jī)指示機(jī)構(gòu)記錄機(jī)構(gòu)同步電機(jī)穩(wěn)壓電源

49、圖6-2 電子電位差計(jì)原理方框圖結(jié)論電子電位差計(jì)既保持了手動(dòng)電位差計(jì)測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，而且無(wú)須用手去調(diào)節(jié)就能自動(dòng)指示和記錄被測(cè)溫度值。 二、電子自動(dòng)平衡電橋（1）平衡電橋測(cè)溫原理利用平衡電橋來(lái)測(cè)量熱電阻變化。當(dāng)被測(cè)溫度為下限時(shí)，Rt有最小值Rt0，滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)在RP的左端，此時(shí)電橋的平衡條件是（6-3）圖6-5 平衡電橋結(jié)論滑動(dòng)觸點(diǎn)B的位置就可以反映電阻的變化，亦即反映了溫度的變化。并且可以看到觸點(diǎn)的位移與熱電阻的增量呈線性關(guān)系。 三、電子計(jì)數(shù)器當(dāng)用間接法進(jìn)行數(shù)碼轉(zhuǎn)換時(shí),是先將模擬量轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔或頻率,然后必須再將時(shí)間間隔或頻率轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,才能進(jìn)行計(jì)數(shù)。 圖6-9 時(shí)間間隔測(cè)量原理

50、框圖四、顯示器圖6-11 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路圖6-10 輝光數(shù)碼管示意圖五、數(shù)字式顯示儀表的基本組成 圖6-12 數(shù)字式溫度顯示儀表的基本組成六、數(shù)字模擬混合記錄儀為了使數(shù)字式記錄儀與模擬式記錄儀的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),兩者相互取長(zhǎng)補(bǔ)短,可以在數(shù)字式顯示儀表的基礎(chǔ)上加上模擬式顯示記錄儀表的記錄部分,構(gòu)成數(shù)字模擬混合記錄儀。第七章 自動(dòng)控制系統(tǒng)概述第一節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成人工操作與自動(dòng)控制比較圖圖7-1 人工操作圖控制速度和精度不能滿足大型現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要圖7-2 液位自動(dòng)控制圖表7-1 被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào)字母第一位字母后繼字母被測(cè)變量修飾詞功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析電導(dǎo)率密度電壓流量電流時(shí)間或時(shí)間程序物位水分或濕度壓力或真空數(shù)量或件數(shù)放射性速度或頻率溫度黏度力供選用位置差比（分?jǐn)?shù)）積分、累積安全報(bào)警控制（調(diào)節(jié)）檢測(cè)元件指示自動(dòng)-手