自動化儀表知識

自動化儀表知識第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

檢測儀表

第一節(jié)溫度檢測

第二節(jié)壓力檢測

第三節(jié)流量檢測

第四節(jié)物位檢測

第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)溫度檢測1、溫度的測量與變送：

溫度是化工過程中最普遍而重要的操作參數(shù)。所有的過程都是在一定的溫度條件下進行的；溫度決定一些反應(yīng)能否進行；溫度不能直接測量，溫度的測量都是通過溫度傳遞到敏感元件后，其物理性質(zhì)隨溫度變化而進行的。第3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月接觸式非接觸式雙金屬溫度計熱電阻熱電偶紅外高溫計2、分類

測量方式第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月常用溫度計的種類及適用溫度第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1膨脹式溫度計玻璃液體溫度計利用液體受熱膨脹并沿玻璃毛細管延伸而直接顯示溫度雙金屬溫度計不同金屬受熱膨脹不同，雙金屬片在受熱情況下發(fā)生彎曲而顯示溫度t=t0tt03.工作特點第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用熱膨脹原理測溫

測量原理物體受熱時產(chǎn)生膨脹

液體膨脹式溫度計

固體膨脹式溫度計

玻璃管溫度計

雙金屬溫度計第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月測量中低溫度的現(xiàn)場檢測儀表?？梢灾苯訙y量各種生產(chǎn)過程中的-80℃～+500℃范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。特點：現(xiàn)場顯示溫度，直觀方便；精度不高，需定期檢定。3.2雙金屬溫度計

第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月9工作原理：用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊接在一起制成雙金屬片。受熱后，由于兩金屬片的膨脹長度不同而產(chǎn)生彎曲。若將雙金屬片制成螺旋形，當(dāng)溫度變化時，螺旋的自由端便圍繞著中心軸偏轉(zhuǎn)，帶動指針在刻度盤上指示出相應(yīng)溫度值。圖1-1雙金屬片第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3熱電阻

中低溫區(qū)最常用的一種遠傳溫度檢測器。工作原理：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。一般適用于（-200~500℃）應(yīng)用最廣泛的是PT100鉑熱電阻。0℃時的電阻是100歐姆。第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

熱電阻溫度計是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表（不平衡電橋或平衡電橋）以及連接導(dǎo)線所組成。圖1-2熱電阻溫度計第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電阻結(jié)構(gòu)第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍寬，便于遠距離傳送與檢測。結(jié)構(gòu)特點3采用專用補償導(dǎo)線，型號要與熱電偶型號一致連接電纜1工作原理由兩種不同材料導(dǎo)體焊接而成，熱端與冷端間會產(chǎn)生電勢3.4熱電偶第13頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電偶的結(jié)構(gòu)

圖1-3熱電偶的結(jié)構(gòu)普通熱電偶第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月S型鉑銠10-鉑，準確度最高，價格也貴，長期使用溫度為1300℃。E型鎳鉻-康銅，靈敏度最高，便宜，適合500_800℃范圍K型鎳鉻-鎳硅，穩(wěn)定性較好，價格便宜。適合750_1000℃范圍常用種類第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電偶第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.5紅外式溫度計

原理：通過測量物體紅外波段熱輻射功率來測量溫度。紅外線測溫計第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)壓力的測量與變送

壓力的表示：絕對壓力單位面積所受到的力相對壓力（表壓）絕對壓力與大氣壓之差真空度大氣壓與絕對壓力之差絕對壓力絕對壓力真空度表壓標準大氣壓一、壓力的表示與單位：第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月表壓指的是管道壓力，指的是壓力表、真空表、U形管等儀器測量出來的壓力，一般用G表示。絕壓指的是直接作用于容器或物體表面的壓力，一般用A表示。簡單的理解，在大氣壓下，表壓為0，絕對壓力就是1.013bar.絕壓單位：MPa,KPa,Pa等；

表壓單位：MPa（G）,KPa（G）,Pa（G）等。

第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、壓力計的分類與工作原理工業(yè)壓力計通常按敏感元件的類型進行分類：液柱式壓力計彈性式壓力計電氣式壓力計第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1.液柱式壓力計P=ρgh

所以h=P/ρg測量原理：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進行測量。

第21頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月按其結(jié)構(gòu)形式的不同

有U形管壓力計、單管壓力計等

優(yōu)點這類壓力計結(jié)構(gòu)簡單、使用方便

缺點

其精度受工作液的毛細管作用、密度及視差等因素的影響，測量范圍較窄，一般用來測量較低壓力、真空度或壓力差。

第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2、彈性式壓力計與常用壓力表工作原理：采用彈性元件將壓強大小轉(zhuǎn)換為位移量，再通過機械傳動和放大，推動指針偏移。根據(jù)敏感元件形式的不同可以分為：彈簧管式壓力計薄膜式壓力計第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2023年7月27日24彈簧管壓力表

分類單圈彈簧管壓力表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—接頭彈簧壓力表使用的測壓元件

多圈彈簧管壓力表。

第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3、電氣式壓力計與信號轉(zhuǎn)換電氣式壓力計，實際上是將彈性元件、液柱式壓力計所產(chǎn)生的微小位移轉(zhuǎn)換為電信號輸出的一類壓力計。電氣式壓力計通常兩部分組成：一次儀表（壓力探頭）：將壓力轉(zhuǎn)換為微弱電參數(shù)；二次儀表：將微弱電參數(shù)轉(zhuǎn)換為標準電信號。第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-4電氣式壓力計組成方框圖組成

一般由壓力傳感器、測量電路和信號處理裝置所組成。常用的信號處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機等。第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月4、電氣式壓力計一次探頭常用電參數(shù)有：電阻、電感、電容、電壓等。常見壓力變換器（壓力探頭）有：應(yīng)變式壓力變換器；（稱重的壓力傳感器）壓電電阻式壓力變換器；（硅電阻的壓力傳感器）電感式壓力變換器；電容式壓力變換器。第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5、電氣壓力計二次儀表作用：將傳感器信號轉(zhuǎn)換為標準通訊信號。DDZⅢ型儀表標準通訊信號為：4~20mA。智能型壓力傳感器在二次儀表中另外附加一些功能，如：模/數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)通訊，工程單位轉(zhuǎn)換，信號（變化）阻尼，故障診斷等。第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月常見壓力傳感器外形

工業(yè)壓力變送器數(shù)字壓力變送器通用壓力變送器隔離壓力變送器高溫壓力變送器隔離壓差變送器隔離液位變送器微壓變送器電容壓力變送器隔膜壓力變送器絕壓變送器雙膜壓差變送器第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月下圖這種壓力變送器主要利用液體或氣體在檢測器件上形成的壓力來檢測液體或者氣體的流量或壓強。把這種壓力信號轉(zhuǎn)變成標準的0-10V或者4-20mA電信號。以便控制使用。

壓力變送器

6、壓力變送器實例介紹第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月差壓（壓力）變送器

電動單元組合儀表（簡稱為DDZ儀表）作用：將各種物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準信號差壓變送器力平衡式變送器

位移平衡式變送器DDZ-Ⅱ型儀表為0～10mADC

DDZ-Ⅲ型儀表為4～20mADC第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

DDZ－Ⅲ型差壓(壓力)變送器基于力矩平衡工作原理，主要由檢測元件、杠桿系統(tǒng)、位移檢測放大器和電磁反饋裝置組成。第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)流量檢測及儀表1.1、概述

介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過程達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進行經(jīng)濟核算所必需的一個重要參數(shù)。

流量檢測的基本概念:瞬時流量－單位時間內(nèi)流體通過一定截面積的數(shù)量。體積流量－用流體的體積來表示（qv），單位為m3/h。質(zhì)量流量－用流量的質(zhì)量來表示（qm），單位為kg/h。累積流量－一段時間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值。第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月累積體積流量流量計量——對在一定通道內(nèi)流動流體的流量進行測量。累積質(zhì)量流量流量測量的任務(wù)：根據(jù)測量目的，被測流體的種類、狀態(tài)、測量場所等條件，研究各種相應(yīng)的測量方法，并保證流量值的正確傳遞。第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2、分類

以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計算流量的儀表?；谶@種檢測方法的流量檢測儀表有差壓式流量計、轉(zhuǎn)子流量計、電磁流量計和超聲波流量計等。2.容積式流量計

以單位時間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計算流量的儀表?；谶@種檢測方法的流量檢測儀表有如橢圓齒輪流量計。3.質(zhì)量流量計分類以測量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計。質(zhì)量流量的檢測分為直接法和間接法兩種。直接式質(zhì)量流量計直接測量質(zhì)量流量，間接式質(zhì)量流量計是同時測出容積流量和流體的密度而自動計算出質(zhì)量流量的。質(zhì)量流量計測量精度不受流體的溫度、壓力和黏度等影響，是一種新型的正處于發(fā)展中的儀表。1.速度式流量計第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3電磁流量計1、電磁流量計能夠測量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（例如泥漿）或纖維液體的流量。

2、電磁流量計的測量原理圖如圖所示。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在非磁性管道中，利用測量導(dǎo)電流體平均速度而顯示流量的流量計。則流體的體積流量為當(dāng)流道兩側(cè)有磁場作用時，導(dǎo)電流體在流動過程中切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月注意1、

只能用來測量導(dǎo)電液體的流量，且導(dǎo)電率要求不小于水的導(dǎo)電率，不能測量氣體、蒸汽及石油制品等的流量。要引入高放大倍數(shù)的放大器，會造成測量系統(tǒng)很復(fù)雜、成本高，并且易受外界電磁場的干擾。使用中要注意維護，防止電極與管道間絕緣的破壞。安裝時要遠離一切磁源。不能有振動。

2、流量計由一次裝置和二次裝置組成，按一次裝置和二次裝置的組合形式流量計可分為分體型和一體型；流量計主要用于測量導(dǎo)電液體的體積流量。第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4轉(zhuǎn)子流量計垂直流道中的金屬轉(zhuǎn)子在壓差力和重力的共同作用下平衡。壓差與流速有關(guān)；流速取決于轉(zhuǎn)子的位置。由轉(zhuǎn)子高度可直接讀取通過的流量；測量轉(zhuǎn)子位置可進一步獲得相應(yīng)的電氣信號。第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5超聲波流量計多普勒效應(yīng)：當(dāng)一束波射向移動的物質(zhì)并產(chǎn)生散射時，其散射波的頻率會產(chǎn)生變化（頻移），且頻率變化量與物質(zhì)的運動速度成正比。超聲波流量計的特點：非接觸式測量；流體中需要有散射粒子：微泡或顆粒。第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月容積式流量計主要包括兩類：齒輪式流量計一對緊密嚙合的齒輪與殼體之間形成固定的間隙空間，齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，有固定流體通過間隙輸送通過。流體通過量與齒輪轉(zhuǎn)數(shù)成正比。容積式流量計的最大特點是對被測流體的粘度不敏感，常用于測量重油等粘稠流體。第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)物位的測量與變送物位：液位：容器中液體表面的高低；料位：容器中固體的堆積高度；界面：兩相物質(zhì)的交界面。第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月物位計的分類直讀式物位計浮力式物位計壓差式物位計核輻射式物位計超聲波物位計第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、直讀式物位計用帶有刻度的透明物質(zhì)（如玻璃、有機玻璃）作為容器壁的一部分或連通管，可以直接顯示容器內(nèi)液位的高低。第43頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、浮力式物位計利用浮子高度隨液面或液體界面變化而變化的原理工作。第44頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、壓差式物位計利用物料內(nèi)靜壓力與物料深度或堆積高度成正比的關(guān)系進行測量。液體密閉容器液體敞開容器第45頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.差壓式液位計

在封閉容器中，容器下部的液體壓力除了與液位高度有關(guān)外，還與液面上部的介質(zhì)壓力有關(guān)。在這種情況下，可以采用測量差壓的方法來測量液位，差壓式液位計采用差壓式變送器，將容器底部反映液位高度的壓力引入變壓器的正壓室，