儀表知識培訓課件

1、儀表基礎(chǔ)知識,2012年10月,儀表基礎(chǔ)知識,2014年12月,目 錄：,一、儀表的發(fā)展與分類,1.1 儀表的發(fā)展歷史 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。 1718世紀，歐洲的一些物理學家開始利用電流與磁場作用力的原理制成簡單的檢流計；利用光學透鏡制成的望遠鏡，奠定了電學和光學儀器的基礎(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世紀到20世紀，工業(yè)革命和現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)促進了新學科和新技術(shù)的發(fā)展，后來又出現(xiàn)了電子計算機和空間技術(shù)等，儀器儀表因

2、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。,一、儀表的發(fā)展與分類,1.2 儀表分類 1.2.1 檢測和過程控制儀表的分類方法很多，根據(jù)不同原則可以進行相應的分類： 按儀表所使用的能源分類:氣動、電動、液動儀表； 按組合形式:基地是儀表、單元組合儀表、綜合控制裝置； 按儀表安裝形式:現(xiàn)場儀表、盤裝儀表和架裝儀表； 根據(jù)儀表有無引進微處理器又可分為:智能儀表和非智能儀表； 按儀表信號形式:模擬儀表和數(shù)字儀表。,1.2.2 檢測與過程控制儀表最通用的分類方法是按儀表在測量與控制系統(tǒng)中的作用進行劃分,一般分為檢測儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表和執(zhí)行器。 檢測儀表根據(jù)被測

3、變量的不同,可分為溫度檢測儀表、壓力檢測儀表、 流量檢測儀表、物位檢測儀表和分析儀表. 顯示儀表分為記錄儀表和指示儀表.模擬儀表和數(shù)字儀表.記錄儀分 為有紙記錄和無紙記錄.通常使用無紙記錄. 調(diào)節(jié)儀表分為基地式調(diào)節(jié)儀表和單元組合式調(diào)節(jié)儀表，由于微處理 機的引入,又有可編程調(diào)節(jié)器與固定程序調(diào)節(jié)器。 執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成： 執(zhí)行機構(gòu)按能源分:氣動.電動和液動執(zhí)行器 按結(jié)構(gòu)形式分:薄膜式,活塞式和長行程執(zhí)行機構(gòu). 調(diào)節(jié)閥分類，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點分:直通單座.直通雙座.三通閥.角形閥. 隔膜閥.蝶閥.球閥.偏心旋轉(zhuǎn)閥.套 筒閥.閥體分離法.高壓閥等. 按流量特性分:直線.對數(shù)(等百分比).拋

4、物線和快開等.,一、儀表的發(fā)展與分類,二、誤差,誤差不可以避免,只能降低 而錯誤是可以避免的 原因：產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是儀表本身的缺陷, 使用方法不正確,使用者的習慣與偏向,因環(huán)境 條件的變化等。,誤差錯誤,誤差的定義及分類,儀表超差的理解,3、常見儀表的精度等級:,三、壓力測量,P絕壓(絕對零壓為基準來表示的壓力),P表壓(以大氣壓為基準來表示的壓力),P負壓（真空度）被測流體的絕對壓力低于大氣壓時壓力表測得的壓力,P絕壓,1大氣壓力線,絕對零壓(絕對真空下的壓力),3.1 表壓、絕對壓力、負壓（真空度）的關(guān)系,3.2 壓力測量基本知識,法定計量單位是Pa，1Pa=1N/m2， 壓力的法

5、定工程單位還有：MPa、kPa、,非法定工程單位：kgf/cm2、atm、mmH2O、mmHg、bar等,現(xiàn)場壓力表，從表盤直徑看最常見的有60mm,100mm,150mm 三種規(guī)格。從接口看最常見的有M20X1.5, 1/2NPT, 法蘭連接（有法蘭尺寸和耐壓等級要求）,3.3 壓力表,電接點壓力表 一般有雙節(jié)點 作為報警、或 啟泵的條件。,壓力開關(guān) 1、壓力開關(guān)是一種簡單的（壓力控制裝置），當被測壓力達到額定值時，壓力開關(guān)可發(fā)出（警報或控制）信號。 2、壓力開關(guān)的工作原理是：當被測壓力超過額定值時，彈性元件的自由端（產(chǎn)生位移），直接或經(jīng)過比較后推動（開關(guān)元件），改變（開關(guān)元件）的通斷狀態(tài)，

6、達到控制被測壓力的目的。 3.壓力開關(guān)采用的彈性元件有（單圈彈簧管）、（膜片）、（膜盒）及（波紋管）等。 開關(guān)元件有（磁性開關(guān)）、（水銀開關(guān)）、（微動開關(guān)）等。 4.壓力開關(guān)的開關(guān)形式有（常開式）和（常閉式）兩種。 5、壓力開關(guān)的調(diào)節(jié)方式有（兩位式）和（三位式）兩種。 6.壓力開關(guān)的參數(shù)可調(diào)，依實際使用壓力范圍調(diào)節(jié),3.4 壓力變送器,壓力變送器主要用于連續(xù)測量管線和設(shè)備上的壓力，然后經(jīng)變送器將所測壓力轉(zhuǎn)換為420mA的輸出信號。 對液體流量測量，變送器應被安裝得低于管道取壓口位置。對氣體流量測量，變送器應被安裝得高于管道取壓口位置。,最具有代表性的壓力變送器： 1、EJA川儀橫河（重慶川儀）

7、，通訊時疊加Brain或Hart協(xié)議的數(shù)字信號。 2、Rosemount（中國北京遠東）通訊時疊加Hart協(xié)議的數(shù)字信號。 通訊時有專用的手操器，可以在主控室、現(xiàn)場進行儀表的組態(tài)。,艾默生公司生產(chǎn)的375手操器,3.5應用中注意事項,四、流量測量,工業(yè)上常用的流量儀表可分為三大類： （1）速度式流量計：以測量流體在管道中的流速作為測量依 據(jù)來計算的儀表。 （2）容積式流量計：它以單位時間內(nèi)所排出的流體固定容積 的數(shù)目作為測量依據(jù)。 (3) 質(zhì)量式流量計：它依據(jù)科里奧利力原理直接量質(zhì)量流量。,4.1 分類,常見的幾大流量測量儀表,4.1.1 差壓式流量計,充滿管道的流體,當它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時

8、,流束將在節(jié)流件處形成局部收縮,因而流速增加,靜壓力降低,于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生差壓.流體流量愈大,產(chǎn)生的差壓愈大,這樣可依據(jù)差壓來測量流量的大小.這種方法是以流體連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努力方程(能量守恒定律)為基礎(chǔ)的.,4.1.1.1測量原理（以標準孔板為例）：,4.1.1.2 孔板節(jié)流裝置流量計的應用,4.1.1.3 孔板節(jié)流裝置流量計的使用,4.1.1.4差壓式流量計的投用與停用方法,4.1.1.5 儀表三閥組的操作,4.1.1.5 差壓變送器的使用,轉(zhuǎn)子流量計（可變面積式流量計） 轉(zhuǎn)子流量計作為直觀流動指示或測量精度要求不高的中低等精度儀表。被測流體可以是單相液體或氣體，通常不

9、適用于液體中含有磁性物資、纖維、微粒固體或氣體中含有液滴的場合。,4.1.2 轉(zhuǎn)子流量計,當流體自下而上流入錐管時，被轉(zhuǎn)子截流，這樣在轉(zhuǎn)子上、下游之間產(chǎn)生壓力差，轉(zhuǎn)子在壓力差的作用下上升，這時作用在轉(zhuǎn)子上的力有四個:流體對轉(zhuǎn)子的動壓力(W)、轉(zhuǎn)子在流體中的浮力(F)和轉(zhuǎn)子自身的重力(G)及粘性力(N ) (一般不適合高粘度介質(zhì),所以不考慮)。轉(zhuǎn)子重心與錐管管軸會相重合，作用在轉(zhuǎn)子上的三個力都沿平行于管軸。 當三個力達到平衡(G=F+W)時，轉(zhuǎn)子就平穩(wěn)地浮在錐管內(nèi)某一位置上。對于給定的轉(zhuǎn)子流量計，轉(zhuǎn)子大小和形狀己經(jīng)確定，因此它在流體中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流體對浮子的動壓力是隨流體

10、流速的大小而變化的。對于一臺給定的轉(zhuǎn)子流量計，轉(zhuǎn)子在錐管中的位置與流體流經(jīng)錐管的流量的大小成一一對應關(guān)系。,4.1.2.1 測量原理,4.1.2.2 使用常識,1、流量變動而浮子或指針移動呆滯？,?,可能是由于卡塞所致（浮子和導向軸，指示部分連桿或指針卡住，磁耦合的磁鐵磁性下降）。遠傳型金屬管轉(zhuǎn)子流量計其遠傳部分是靠磁性與轉(zhuǎn)子耦合的，若介質(zhì)中含有易被磁性物質(zhì)吸附的小顆粒，則轉(zhuǎn)子易被磨損和卡塞，造成測量不準或無法測量，解決的辦法是在前面加裝磁過濾器。,2、實際流量與指示值不一樣？,?,可能是由于浮子或錐管腐蝕、導致面積變化。浮子或錐管內(nèi)有贓污異物，流體物性（密度，溫度，壓力）變化等等。,4.1.

11、2.3 故障判斷,4.1.3 渦街流量計,在流體中安放一個非流線型旋渦發(fā)生體，使流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離，釋放出兩串規(guī)則地交錯排列的旋渦，且在一定范圍內(nèi)旋渦分離頻率與流量成正比的流量計。,4.1.3.1 特點,4.1.3.2渦街流量計的安裝使用要求,質(zhì)量流量計測量的是流體的質(zhì)量流量，不受流體溫度、壓力、密度等參數(shù)變化的影響，且測量精度很高（可達0.1%），無直管段要求，故在一些要求進行精確測量和嚴格控制進料的場合以及用于貿(mào)易結(jié)算進行計量的時候，常常使用質(zhì)量流量計進行流量測量，但因其價格昂貴使用面不是太廣。,4.1.4 質(zhì)量流量計,利用科里奧利加速度理論制成的流量計。當一定的質(zhì)量流體流過振動的

12、管道時，會產(chǎn)生使管道彎曲和扭曲的科氏力。這些微小的管道變形被安裝在最佳位置處的傳感器檢測出來并進行電子評估。由于傳感器測得的相位遷移信號與質(zhì)量流量成正比，科里奧利質(zhì)量流量計可以直接測量質(zhì)量流量。測量與流體的密度、溫度、粘度、壓力及電導率無關(guān)。測量管道始終以共振的方式振動。在工作條件下，這個共振頻率是測量管道幾何形狀、流量計材料特性和測量管中流體（也在振動）質(zhì)量的函數(shù)并可以精確地測量被測流體的密度。,4.1.4.1 基本原理,4.1.4.2 傳感器形式,4.1.4.3 質(zhì)量流量計的安裝使用要求,4.1.4.4 質(zhì)量流量計的投用與停用方法,電磁流量計用于測量導電液體介質(zhì)流量，介質(zhì)溫度不宜超過120

13、度，壓力不宜超1.6MPa，不宜在負壓狀態(tài)下使用，流速不得低于0.3m/s，被測介質(zhì)中不能含有較多的磁鐵性物質(zhì)和氣泡，被測流體基本無壓損，測量精度可達0.5%，量程比寬為20：1，其測量原理為法拉第電磁感應定理。,4.1.5 電磁流量計,電磁流量計的基本測量原理是基于法拉第電磁感應定律，即導體在磁場中做切割磁力線運動時，在其兩端產(chǎn)生感應電動勢，如圖所示。流量計的測量管是由內(nèi)襯絕緣材料的非導磁合金短管制作，兩只電極沿管徑方向穿通管壁固定在測量管上，其電極頭與襯里內(nèi)表面基本齊平。勵磁線圈由雙向方波脈沖勵磁時，將在與測量管軸線垂直的方向上產(chǎn)生磁通量密度為B的工作磁場，此時，如果具有一定電導率的流體流

14、經(jīng)測量管，將切割磁力線，并感應出電動勢E。電動勢E正比于磁通量密度B，測量管內(nèi)徑d與平均流速v的乘積。電動勢E（流量信號）由電極檢出并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器將流量信號放大處理后，可顯示流體流量，并能輸出脈沖、模擬電流等信號，用于流量的控制和調(diào)節(jié)。 其原理公式為： E=KBDV 式中： E - 為電極間的信號電壓（v） B - 磁通密度（T） D - 測量管內(nèi)徑（m） V - 平均流速（m/s）,4.1.5.1 工作原理,式中k, D為常數(shù)，由于勵磁電流是恒流，故B也是常數(shù)，則由EKBdV可知，體積流量Q與信號電壓E成正比，即流速感應的信號電壓E與體積Q成線性關(guān)系。因此，只要測量出E就可確定

15、流量Q，這是電磁流量計的基本工作原理。 由EKBDV可知，被測流體介質(zhì)的溫度、密度、壓力、電導率、液固兩相流體介質(zhì)的液固成分比等參數(shù)不會影響測量結(jié)果。至于流動狀態(tài)只要符合軸對稱流動（如層流或者紊流）就不會影響測量結(jié)果。因此說電磁流量計是一種真正的體積流量計。只要用普通的水實際標定后，就可以測量其他任何導電流體介質(zhì)的體積流量，而不需要任何修正。這是電磁流量計的一突出優(yōu)點，是其他任何流量計所沒有的。測量管內(nèi)無活動及阻流部件，因此幾乎沒有壓力損失，并且有極高的可靠性。,4.1.5.2 電磁流量計的安裝要求,4.1.5.3 電磁流量計的投用與停用方法,4.2流量計使用的幾個常見問題,五、物（界）位測量

16、,5.1 液位測量常識,磁致伸縮液位計由三部分組成：探測桿，電路單元和浮子組成。在一非磁性傳感管內(nèi)裝有一根磁致伸縮線，在磁致伸縮線一端裝有一個具有專利的傳感器,該壓磁傳感器每秒發(fā)出10個電流脈沖信號給磁致伸縮線,并開始計時，該電流脈沖同磁性浮子的磁場產(chǎn)生相互作用，在磁致伸縮線上產(chǎn)生一個扭應力波，這個扭應力波以已知的速度從浮子的位置沿磁致伸縮線向兩端傳送。直到壓磁傳感器收到這個扭應力信號為止,具有專利的壓磁傳感器可測量出起始脈沖和返回扭應力波間的時間間隔，根據(jù)時間間隔大小來判斷浮子的位置，由于浮子總是懸浮在液面上,且磁浮子位置隨液面的變化而變化，即時間間隔大小也就是液面的高低，然后通過全智能化電

17、子裝置將時間間隔大小信號轉(zhuǎn)換成與被測液位成比例的420mA信號進行輸出 。,5.2 磁致伸縮液位計,磁翻板液位計,磁翻板式液位變送器是以浮子內(nèi)磁鋼驅(qū)動雙色薄片的翻轉(zhuǎn)來指示液位的一種新型儀表。主體內(nèi)磁浮子隨液位的升降而上下運動，同時驅(qū)使主體外指示器內(nèi)的雙色薄片翻轉(zhuǎn)，有液位時轉(zhuǎn)示紅色、無液位時轉(zhuǎn)示白色。,5.3 差壓液位計,差壓液位變送器（雙法蘭液位計）,利用對測量介質(zhì)的兩點之間由于存在液位高度所產(chǎn)生的壓差進行測量的變送器儀表。 雙法蘭屬于一種特殊的差壓變送器。,適用于密閉場合下的下列工況： 1、 被測介質(zhì)對變送器接頭和敏感元件有腐蝕作用時；2、 需要將高溫被測介質(zhì)與變送器隔離時； 3、 被測介質(zhì)

18、由引壓管引出，由于環(huán)境溫度變化，易固化或結(jié)晶時；4、 被測介質(zhì)中有固體懸浮物或高粘度易堵塞變送器接頭和壓力容室時；5、 被測介質(zhì)易冷凝或揮發(fā)，以致導管內(nèi)的液柱經(jīng)常變化，從而使變送器的零點漂移不定等。,5.4 鋼帶式液位計,鋼帶浮子式液位計 罐內(nèi)有浮子，有導向繩 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。,非密閉場合液體液位的檢測。 適用介質(zhì)：與316不銹鋼兼容的液體及模糊狀物。,5.5 投入式液位變送器,超聲波液位計是利用壓電 陶瓷產(chǎn)生超聲波，超聲波遇到 物體或液體的界面產(chǎn)生反射， 液位計測量反射時間來計算液、 物位，實現(xiàn)對物位和

19、液位的非 接觸測量和控制。 適用于各種惡劣和危險環(huán)境下的液體和漿體。,5.6 投入式液位變送器,六、溫度測量,6.1 溫度測量儀表簡介,6.2 溫度測量儀表簡單問題的判斷方法,廠區(qū)采用的控制閥包括：氣動薄膜調(diào)節(jié)閥、偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥、氣動三通切斷閥、氣動楔式閘閥、氣動切斷閥、自力式調(diào)節(jié)閥、電磁閥。,七、控制閥（Control Valve ）,執(zhí)行機構(gòu),閥 體,有的閥門帶手輪機構(gòu)、閥位開關(guān)、閥位變送器、氣路電磁閥，根據(jù)不同的需要，結(jié)構(gòu)也不相同,閥門定位器,過濾器減壓閥,是控制閥的推動裝置，它按輸出信號的大小產(chǎn)生相應的推力，使推桿產(chǎn)生相應的位移（直行程或角行程位移），從而帶動控制閥的閥芯動作；閥體部件是控制閥的調(diào)節(jié)部分，它直接與介質(zhì)接觸，由閥芯的動作改變控制閥的節(jié)流面積達到調(diào)節(jié)的目的.,7.1 氣動薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu),執(zhí)行機構(gòu)的分類和作用形式：分為氣動執(zhí)行機構(gòu)和電動執(zhí)行機構(gòu)兩大類（均包含直