化工儀表知識培訓(xùn)0

《儀表基礎(chǔ)知識》儀表的概念：儀表一般只是用來指示數(shù)據(jù)用的儀器化工儀表：化工自動化儀表的簡稱，對化工、煉油等生產(chǎn)過程中的各種變量(溫度、壓力、液位、流量、成分等)進(jìn)行自動檢測、顯示和控制的儀表。傳感器：

接受輸入變量的信息，并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為同種或別種性質(zhì)輸出變量的裝置。，變送器：當(dāng)傳感器的輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時，則稱為變送器過程參數(shù)檢測-----指連續(xù)生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位和成分等參數(shù)的檢測。檢測儀表-----將檢測元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測儀表。一次儀表-----一般為將被測量轉(zhuǎn)換為便于計量的物理量所使用的儀表，即為檢測元件。二次儀表-----將測得的信號變送轉(zhuǎn)換為可計量的標(biāo)準(zhǔn)電氣信號并顯示的儀表。即包括變送器和顯示裝置。儀表發(fā)展已有悠久的歷史。據(jù)《韓非子·有度》記載，中國在戰(zhàn)國時期已有了利用天然磁鐵制成的指南儀器，稱為司南。古代的儀器在很長的歷史時期中多屬用以定向、計時或供度量衡用的簡單儀器。

17～18世紀(jì)，歐洲的一些物理學(xué)家開始利用電流與磁場作用力的原理制成簡單的檢流計；利用光學(xué)透鏡制成的望遠(yuǎn)鏡，奠定了電學(xué)和光學(xué)儀器的基礎(chǔ)。其它一些用于測量和觀察的各種儀器也遂逐漸得到了發(fā)展。

19世紀(jì)到20世紀(jì)，工業(yè)革命和現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)促進(jìn)了新學(xué)科和新技術(shù)的發(fā)展，后來又出現(xiàn)了電子計算機(jī)和空間技術(shù)等，儀器儀表因而也得到迅速的發(fā)展?，F(xiàn)代儀器儀表已成為測量、控制和實現(xiàn)自動化必不可少的技術(shù)工具。隨著社會進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動化裝置在生產(chǎn)過程中得到廣泛的應(yīng)用。早期的儀表控制是生產(chǎn)裝置的眼睛和耳朵。而對于現(xiàn)代化工廠的自動化裝置已不僅僅是工廠的眼睛和耳朵，而現(xiàn)在已成為工廠的大腦、神經(jīng)和手、腳。隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自控技術(shù)得到了長足的發(fā)展，已成為化工企業(yè)提高企業(yè)效益和工作效益的有效手段，它是經(jīng)營管理、企業(yè)管理，操作管理、運轉(zhuǎn)管理、運轉(zhuǎn)控制等方面的集成，是社會現(xiàn)代化、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志。儀表及自控系統(tǒng)在化工裝置中占有重要而關(guān)鍵的地位，工藝介質(zhì)及裝置設(shè)備的運行狀況如流量、溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、振動等參數(shù)都由儀表及自控系統(tǒng)進(jìn)行自動檢測、顯示、控制和保護(hù)聯(lián)鎖。因此，儀表性能及工作狀況的好壞，直接影響到工藝介質(zhì)及裝置設(shè)備的運行，以至影響到工藝介質(zhì)及裝置設(shè)備的安全運行和經(jīng)濟(jì)效益。下面就簡單介紹一下電動單元組合儀表的幾個單元電動單元組合儀表共分為八大單元：變送單元、轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)、給定、運算、輔助、顯示、執(zhí)行單元。一、生產(chǎn)過程幾大參數(shù)

及常用檢測儀表1、溫度及常用檢測儀表溫度是用來表征工藝介質(zhì)、工藝設(shè)備、管線、容器、爐膛冷熱程度的一大參數(shù)。常用單位：℃KA、熱膨脹式溫度計：玻璃棒（酒精、水銀），直讀式。B、雙金屬溫度計（萬向型）：也是膨脹原理，直讀式。C、熱電阻溫度計：常用的有PT100、Cu50，遠(yuǎn)傳式。.

即0℃時CU的電阻為50歐姆，鉑的電阻為100歐姆。電阻隨溫度的升高而升高，成正比例關(guān)系。D、熱電偶：西貝克電動勢，遠(yuǎn)傳式，輸出mV信號。常用：E鎳絡(luò)－康銅、K鎳絡(luò)－鎳硅、B鉑銠－鉑原理：兩種不同金屬材質(zhì)的熱電特性不同，有一定電勢差，其差值與溫度成正比。雙金屬

溫度計.1.1、雙金屬溫度計雙金屬溫度計的測溫元件由兩種不同膨脹系數(shù)彼此牢固結(jié)合的金屬片制成的。它是一種適合中、低溫現(xiàn)場檢測的儀表?？芍苯訙y量氣體或液體的溫度。精度等級較低：1.0、1.5、2.5，主要用于現(xiàn)場指示。其中電接點雙金屬溫度計是帶有報警輸出的。帶電接點

的雙金屬

溫度計1.2鉑電阻溫度計

鉑電阻是鉑絲制成的測溫元件。它是利用鉑金屬的電阻值變化而變化的特性來測量溫度的。常用的分度號為PT100。

PT100即表示熱電阻在0℃時的阻值：R為100ΩPT100的測量范圍及精度測量范圍：-200--+850℃，適用于500℃以內(nèi)溫度的測量。精度：A級△T＝（0.15+2.0*10-2T)B級△T＝（0.3+5.0*10-2T)其中：T為被測量溫度的絕對值℃允許通過電流：≤5mA

絕緣電阻：電阻元件與保護(hù)管之間的絕緣電阻≮100MΩ

熱電阻按結(jié)構(gòu)可分為：組裝式和鎧裝式熱電阻保護(hù)套管及熱電阻芯1.3熱電偶

熱電偶是利用兩種不同材料相接觸而產(chǎn)生的熱電勢隨溫度變化的特性來測量溫度的。由于熱電偶具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量范圍寬、便于遠(yuǎn)距離傳送和集中檢測等特點，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得以廣泛使用。熱電偶的熱電特性由電極材料的化學(xué)成分和物理性能所決定，熱電勢的大小與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)，與熱電偶的粗細(xì)無關(guān)。熱電偶的測溫范圍及精度熱電偶類別分度號無差等級III誤差值{±}測量范圍誤差值{±}測量范圍鎳鉻-鎳硅（鎳鋁）K1.5℃或0.4％T-40-1000℃2.5℃或0.75％T-40-1200℃鎳鉻-銅鎳（康銅）E-40-800℃-40-900℃鐵-銅鎳（康銅）J-40-750℃-40-750℃銅-銅鎳（康銅）T0.5℃或0.4％T-40-350℃1℃或0.75％T-40-350℃鉑銠10-鉑S1℃或1+0.003（T-1000）0-1600℃1.5℃或0.25％T0-1600℃鉑銠13-鉑R0-1600℃0-1600℃鉑銠30-鉑銠6B---600-1700℃

表中T為被測溫度的絕對值℃，測溫范圍是指熱偶絲，不包括保護(hù)套管。絕緣電阻：熱電偶與其保護(hù)套管之間的絕緣電阻應(yīng)不小于5MΩ（100V）在工業(yè)生產(chǎn)中利用熱電偶來測量溫度通常要使用到補償導(dǎo)線，各種分度號的熱電偶使用的補償導(dǎo)線是不相同的，根據(jù)說明選用。測溫元件在管道上、設(shè)備上安裝時，固定方式有兩種：螺紋連接、法蘭連接。熱電偶鎧裝熱電偶芯熱電偶故障造成的幾次緊急停車生產(chǎn)事故A、轉(zhuǎn)化爐集氣管測溫?zé)犭娕继坠軘嗔?，造成轉(zhuǎn)化氣泄漏著火；B、轉(zhuǎn)化爐盲三通熱電偶因插入深度沒有達(dá)到中心線，實測溫度顯示偏低，造成二段轉(zhuǎn)化爐超溫，廢鍋、二段爐損壞；2、物位及常用檢測儀表

用來表達(dá)容器內(nèi)儲存物質(zhì)表面高低位置的參數(shù)。A、鋼帶液位計：油罐、水塔B、玻璃（管）板液位計：容器液位C、磁浮子液位計：潤滑油箱D、同位素液位計：高壓容器E、浮球液位計：塔底液面F、浮筒液位計：容器液位G、差壓式液位計：量程大于2米的容器H、磁伸縮液位計：容器液位I、超聲波液位計：常溫開口容器J、雷達(dá)液位計：精密測量導(dǎo)波雷達(dá)：介電常數(shù)大于1.3的液位測量是替代浮筒液位計的新型儀表K、射頻導(dǎo)納液位計：界面測量L、靜壓式液位計：開口水箱電浮筒是根據(jù)阿基米德原理工作的，當(dāng)液位變化時，浮筒（寬度是沉筒）所受浮力變化，通過支點，使扭力管受力作用后產(chǎn)生扭變，檢測元件檢測出后，變送器功能模塊電路將測量信號經(jīng)緩沖、放大和電壓/電流變換后，輸出4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號，此時與作用在浮筒上的浮力成正比例變化。

鋼帶浮子式液位計

罐內(nèi)有浮子，有導(dǎo)向繩

外壁常見的有兩種液位指

示一種為帶磁性的擺錘。

帶磁翻板指示。

還一種是能夠直接顯示高

度的帶數(shù)字的鋼帶。導(dǎo)波雷達(dá)和音叉開關(guān)3、壓力及常用檢測儀表3.1壓力表實驗室所使用的標(biāo)準(zhǔn)壓力表精度較高，而在生產(chǎn)裝置中管道上或容器、機(jī)泵進(jìn)出口等設(shè)備上作為現(xiàn)場指示的壓力表精度都比較低，而這類壓力表根據(jù)傳統(tǒng)習(xí)慣歸工藝管理，它們包括：全不銹鋼壓力表、不銹鋼耐震壓力表、膜片耐震壓力表、隔膜壓力表、化學(xué)密封壓力表。對上述所說到的壓力表應(yīng)進(jìn)行以下檢查：A、零點示值檢查（I）有零值限止釘?shù)膲毫Ρ恚渲羔槕?yīng)緊靠在限止釘上。（II）無零值限止釘?shù)膲毫Ρ恚鹬羔橅氃诹阒捣侄染€上。B、示值檢查（I）壓力表指針的移動，在全分度范圍內(nèi)應(yīng)平穩(wěn)，不得有跳動或卡住現(xiàn)象。（II）在輕敲表殼后，其指針值變動量不得超過最大允許基本誤差的1/2?，F(xiàn)場指示型壓力表在測量穩(wěn)定壓力時，可在測量上限值的1/3-2/3范圍內(nèi)使用，在測量交變壓力表，則應(yīng)不大于測量上限值的1/2為宜，對于在瞬間的測量時，允許使用在測量上限值的3/4。3.2壓力表：我們常用的兩種壓力表1)一般壓力表（彈簧管）

一般壓力表適用測量無爆炸，不結(jié)晶，不凝固，對銅和銅合金無腐蝕作用的液體、氣體或蒸汽的壓力。2)隔膜壓力表

隔膜壓力表采用間接測量結(jié)構(gòu)，適用于測量粘度大、易結(jié)晶、腐蝕性大、溫度較高的液體、氣體或顆粒狀固體介質(zhì)的壓力。隔離膜片有多種材料，以適應(yīng)各種不同腐蝕性介質(zhì)。3.3雙波紋管差壓計常用于氣體流量測量3.4差壓變送器：電容式擴(kuò)散硅壓阻式單晶硅諧振硅式3.5壓力變送器：可測量表壓、絕壓、真空3.6壓力變送器工作原理壓力變送器是利用壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，送到脈沖計數(shù)器，直接傳遞到CPU（微處理器）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為與輸入信號相對應(yīng)的4-20mADC的輸出信號，并在模擬信號上疊加一個HART數(shù)字信號進(jìn)行通信的壓力檢測儀表。壓力變送器的工作原理如下：P單晶硅傳感器膜盒組件CPU內(nèi)置存儲器D/AMODEM手持智能終端4-20MADC及數(shù)字信號3.6壓力開關(guān)壓力開關(guān)是一種借助彈性元件受壓后產(chǎn)生位移以驅(qū)動微動開關(guān)工作的壓力控制儀表。通常使用于報警或聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中。壓力開關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)包括以下內(nèi)容：（1）設(shè)定值控制范圍（2）控制精度（3）控制方式：一位式或二位式（4）觸點容量：380VAC\2A或220VAC\3A（6）使用環(huán)境：溫度-25-70℃。相對濕度不大于85％。3.7差壓開關(guān)差壓開關(guān)是一種差壓控制儀表，與壓力開關(guān)類似。差壓開關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)：（1）設(shè)定值控制范圍（2）控制精度（3）觸點容量（4）使用環(huán)境4、流量及檢測儀表流量是表征生產(chǎn)過程中所傳送物料數(shù)量的數(shù)。一般分為重量流量和體積流量KG/h、M3/hA、孔板：前后差壓與流量成正比B、轉(zhuǎn)子流量計（變截面積）：轉(zhuǎn)子的高度與流量成正比C、楔形流量計：前后差壓與流量成正比。適用于介質(zhì)粘度大、易結(jié)晶、易結(jié)焦、有顆粒的場合。D、靶式流量計：靶受介質(zhì)沖擊發(fā)生位移，其大小與流量成正比。E、超聲波流量計：F、質(zhì)量流量計：克利奧里力原理，測量精度高，用于交接。G、電磁流量計：法拉第電磁感應(yīng)原理H、阿牛巴流量計：差壓法，主要用于測量蒸汽流量。I、托巴管流量計：差壓法，主要用于大口徑水、污水、蒸汽的測量J、旋渦流量計：根據(jù)漩渦發(fā)生體后產(chǎn)生的漩渦數(shù)量，測量流量。K、腰輪流量計：根據(jù)腰輪轉(zhuǎn)動的頻率測量流量。對介質(zhì)潔凈度要求高。L、刮板流量計：根據(jù)刮板轉(zhuǎn)動的頻率測量流量。M、渦輪流量計：根據(jù)渦輪轉(zhuǎn)動的頻率測量流量。N、螺桿流量計：根據(jù)螺桿轉(zhuǎn)動的頻率測量流量。有單、雙螺桿?？装迨菧y量流量的差壓發(fā)生裝置，配合各種差壓變送器可測量管道中各種流體的流量，孔板計算采用國際標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)易于復(fù)制，簡單、牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用期限長，價格低廉。一體型孔板安裝更簡單，無須引壓管，可直接接差壓變送器

轉(zhuǎn)子流量計具有結(jié)構(gòu)簡單、直

觀、壓力損失小、維修方便等

特點。轉(zhuǎn)子流量計適用于測量

通過管道直徑D<150mm的小

流量，也可以測量腐蝕性介質(zhì)

的流量。使用時流量計必須安

裝在垂直走向的管段上，流體

介質(zhì)自下而上地通過轉(zhuǎn)子流量

計

楔形流量計.靶式流量計的特點

安裝簡單方便，極

易維護(hù)；壓力損失

小，可根據(jù)實際需

要更換阻流件

（靶片）而改變量

程；

.超聲波流量計可做非接觸式測量，無壓力損失;可測量非導(dǎo)電性液體,對無阻撓測量的電磁流量計是一種補充。缺點:傳播時間法只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法只能用于測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體;多普勒法測量精度不高。

電磁流量計特點●測量管無阻礙流動部件、無壓損、直管段要求較低?！駵y量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響?！襁m用于導(dǎo)電率>5us/cm的流體流量測量●量程比大，達(dá)1：20，滿量程流速范圍可0.5m/s-10m/s范圍自由選定渦街流量計主要用于氣體、液體、

蒸氣等多種介質(zhì)的流量測量，特

點是壓力損失小，量程范圍大，

精度高，無可動機(jī)械零件，因此

可靠性高，維護(hù)量小。

阿牛巴流量計（又稱笛形均速管

流量計）與差壓變送器配套使用，

可準(zhǔn)確測量管道中的多種液體、氣

體和蒸汽（過熱蒸汽和飽和蒸汽）

的流量，精度高、壓力損失小、安

裝方便等優(yōu)點，并有逐漸取代孔板

的趨勢質(zhì)量流量計直接測量通過

流量計的介質(zhì)的質(zhì)量流量,還

可測量介質(zhì)的密度及間接測

量介質(zhì)的溫度。由于變送器

是以單片機(jī)為核心的智能儀

表，因此可根據(jù)上述三個基

本量而導(dǎo)出十幾種參數(shù)供用

戶使用。質(zhì)量流量計組態(tài)靈

活，功能強大,性能價格比高，

是新一代流量儀表。

5、組分在線分析5.1、氧含量：順磁式氧量分析儀、氧化鋯氧量分析儀；5.2、H2、CO、CO2：紅外分析儀；5.3、烴含量組成：色普儀；5.4、水質(zhì)分析：PH、電導(dǎo)、溶氧、硅；5.5、粉塵含量：粉塵檢測儀；5.6、組分軟測量技術(shù)：由溫度、壓力反映某種組分的含量。如蒸餾系統(tǒng)。

6、其它測量6.1、轉(zhuǎn)速、振動、位移傳感器：6.2、可燃?xì)怏w報警：6.3、重量、火焰、厚度檢測6.4、電量變送器：電壓、電流、功率等6.5、火災(zāi)報警：二、自動化儀表的信號制1、氣動儀表

A、氣源壓力：0.14MPB、輸出：0.02---0.10MP2、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥

A、氣源壓力：0.14MP、0.25MPB、輸入信號：4---20mADC3、電動儀表A、電源：----220VAC、24VDCB、輸入：△P、P、mV、mA

、歐姆C、輸出：0---10mADC、4---20mADC、

1---5VDC三、自動化儀表的兩大基本結(jié)構(gòu)1、噴嘴擋板機(jī)構(gòu)及氣動放大器P0為氣動放大器的輸入壓力（0.14MPa）P1為氣動放大器的背壓p0節(jié)流孔p1噴嘴擋板

在氣動放大器中背壓P1的大小決定了膜片對針型閥作用力的大小，從而決定了閥的開度，而使輸出的氣動信號發(fā)生變化。由圖中可以看到，當(dāng)檔板逐漸靠近蓋住噴嘴時背壓逐漸接近并達(dá)到氣源壓力P0。但由于檔板和噴嘴都是金屬材料，所以實際上不可能完全蓋住，也就是說P1只可能接近氣源壓力P0。

當(dāng)檔板遠(yuǎn)離噴嘴時，P1為大氣壓力。但噴嘴有一定的阻力，所以實際上是P1接近于大氣壓力。檔板與噴嘴之間的距離在實際工作中一般很微小，只有零點零幾毫米。噴嘴—檔板機(jī)構(gòu)在目前的儀表系統(tǒng)中主要用于電—氣閥門定位器中。2、電—磁平衡機(jī)構(gòu)四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)1、調(diào)節(jié)閥：按動力可分為：氣動、電動、自力式按閥體結(jié)構(gòu)可分為：單座閥、雙座閥、套筒閥、球形閥、碟閥、角形閥、三通閥、隔膜閥、偏心閥、電液滑閥、刀閘閥。氣動薄膜單座調(diào)節(jié)閥單座調(diào)節(jié)閥閥體內(nèi)有一個閥芯和一個閥座，具有泄漏量小的特點。該閥不平衡力大，其允許壓差較雙座閥小，在高壓差、大口徑時，最好配上閥門定位器。公稱通徑≥25mm的閥為雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，只要改變閥桿與閥芯的連接位置就可實現(xiàn)氣開或氣閉。氣動薄膜雙座調(diào)節(jié)閥與單座調(diào)節(jié)閥相比，雙座閥具有額定流量系數(shù)大，不平衡力小等優(yōu)點，只要改變閥桿與閥芯的連接位置就可實現(xiàn)氣開或氣閉，

因而被廣泛應(yīng)用，但泄漏量大。1.3套筒閥套筒閥是六十年代發(fā)展起來的品種。它

由套筒閥塞節(jié)流代替單雙閥座的閥芯、

閥座節(jié)流。

其特點如下：

1.穩(wěn)定性好。由于閥塞設(shè)有平衡孔，可

以減少介質(zhì)作用在閥塞上的不平衡力，

加上足夠的閥塞導(dǎo)向，因此不容易引起

閥芯的振蕩。

2.套筒閥提供的節(jié)流窗口有開大窗和打

小孔（噴射型）兩種，后者有降低噪音，

減小共振的功能。進(jìn)一步改進(jìn)，即可成

為專門的低噪音閥。

3.雙密封機(jī)構(gòu)，泄露量大，許用壓差也大。

4.維修方便。

5.閥塞自導(dǎo)向，流路復(fù)雜，更易堵塞。

6.過于笨重。

1.4角形閥單座角型調(diào)節(jié)閥是一種上

導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥，閥結(jié)

構(gòu)緊湊，壓降損失小，流

量大，可調(diào)范圍廣。閥芯

導(dǎo)向部分的導(dǎo)向面積大，

抗振性好。1.5三通閥三通閥有三個出入口與管

道相連，相當(dāng)于兩臺單座

閥合成一體。

按作用分為合流閥

（兩進(jìn)一通）與分流閥

（一進(jìn)兩通）。

工作時，一路全開，

一路全關(guān)，所以關(guān)閉時

受力與單座閥相似，不

平衡力大。

1.6碟閥蝶閥又叫翻板閥，

優(yōu)點是流通能力大，

約為同口徑的雙座

閥的1.5-2倍，價格

便宜，阻力損失小，

沉淀物不易積存，

缺點是操作轉(zhuǎn)矩大，

泄漏量大，可調(diào)范

圍小1.7隔膜閥氣動隔膜閥采用橡膠和聚四氟

乙烯等材料作為隔膜，抗腐蝕

性能好，結(jié)構(gòu)簡單，流路阻力

小，流通能力較同口徑的其他

閥大，能嚴(yán)密關(guān)閉，無需調(diào)料，

缺點是耐壓耐溫低，控制性能差1.8偏心旋轉(zhuǎn)閥偏心旋轉(zhuǎn)閥流路簡

單，阻力小，流通

能力大，閥座密封

可靠，泄漏量小，

體積小重量輕1.9電液滑閥冷壁雙動滑閥安裝于催化裂化裝置的第一再生器和第二再生器的頂部出口的管道上，與管道直接焊接，用于控制再生器壓力和兩再生器的壓差。2.0刀閘閥具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、輕型節(jié)

材,密封可靠、體積小、通道

流暢、流阻小、重量輕、易

安裝、易拆卸等優(yōu)點。氣動

對夾刀型閘閥其閘板具有剪

切功能，可刮除密封面上的

粘著物，自動清除雜物，不

銹鋼閘板可防止腐蝕引起的

密封泄漏。

五、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成四部分：測量儀表、顯示記錄儀表、調(diào)節(jié)器、執(zhí)