儀表基本知識(shí)培訓(xùn)

1、儀表基本知識(shí)上海迪華科技有限公司 2011.07.29一、儀表基本入門知識(shí)電源電壓及允許偏差： 交流(AC)：220V10% 直流(DC)：24V(-3%+10%) 48V10%管段介紹：俗稱的DN50、DN100指的是公稱直徑為50mm、100mm的管道。 另1”=25.4mm儀表的分類壓力溫度液位流量檢測(cè)儀表顯示儀表常用圖例符號(hào)法定計(jì)量單位精確度（準(zhǔn)確度）精確度和誤差可以說是孿生兄弟，正是有誤差才有精確度這個(gè)概念。儀表精確度簡(jiǎn)而言之就是儀表測(cè)量值接近真值的準(zhǔn)確程度，通常用相對(duì)百分比表示。 E=x/被測(cè)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值*100% E-檢測(cè)過程中的相對(duì)百分比誤差 x-絕對(duì)誤差，被測(cè)參數(shù)測(cè)量值和標(biāo)準(zhǔn)

2、值之間的誤差一般用R%表示 滿量程精度 E=x/（標(biāo)尺上限指-標(biāo)尺下限值）*100% (標(biāo)尺上限指-標(biāo)尺下限值）-儀表的測(cè)量范圍一般用F.S%表示重復(fù)性重復(fù)性是用本方法在正常和正確操作情況下，由同一操作人員，在同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，使用同一儀器，并在短期內(nèi)，對(duì)相同試樣所作多個(gè)單次測(cè)試結(jié)果，在95概率水平兩個(gè)獨(dú)立測(cè)試結(jié)果的最大差值。 二、儀表及控制系統(tǒng)1、檢測(cè)儀表2、分析儀表3、顯示儀表4、控制儀表5、執(zhí)行器6、控制系統(tǒng)檢測(cè)儀表1）溫度儀表常用儀表分類及優(yōu)缺點(diǎn)溫度傳感器熱電偶外部形狀內(nèi)部結(jié)構(gòu)測(cè)量原理：熱電偶是利用兩種不同材料相接觸而產(chǎn)生熱電勢(shì)隨溫差變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的。溫度傳感器熱電阻外部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3、測(cè)量原理：金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化溫度變送器與別的變送器相同，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，方便主機(jī)的接收。2）壓力檢測(cè)與變送壓力表特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)實(shí)耐用，測(cè)量范圍寬，是應(yīng)用最多的之一。壓力（差壓）變送器特點(diǎn)：感受壓力（差）并把壓力（差）參數(shù)變成電信號(hào)EJA差壓變送器1151壓力變送器物位檢測(cè)儀表浮力式液位計(jì)差壓式液位計(jì)電容式物位計(jì)超聲物位計(jì)放射性物位計(jì)特殊介質(zhì)物位計(jì)3）流量檢測(cè)與變送工業(yè)上常用的流量?jī)x表可分為兩大類：a)速度式流量計(jì) 以測(cè)量流體在管道中的流速作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。如差壓流量計(jì)、變面積流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、超聲流量計(jì)、堰式流量計(jì)和葉輪水表等。b)容積式

4、流量計(jì) 以單位時(shí)間內(nèi)排出的液體固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、刮板式流量計(jì)和活塞式流量計(jì)等。常用流量計(jì)介紹差壓流量計(jì)電磁流量計(jì)渦街流量計(jì)超聲流量計(jì)容積式流量計(jì)浮子流量計(jì)渦輪流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)明渠流量計(jì)判別流量計(jì)好壞的依據(jù)一、有無(wú)可動(dòng)部件二、有無(wú)壓力損耗三、測(cè)量原理是否合理差壓流量計(jì)原理：在管道中流動(dòng)的流體具有動(dòng)能和位能，在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)換，但參加轉(zhuǎn)化的能量總和是不變的。孔板流量計(jì)文丘里流量計(jì)V錐流量計(jì)A+K平衡流量計(jì)優(yōu)點(diǎn): (1)應(yīng)用最多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長(zhǎng); (2)應(yīng)用范圍廣泛,至今尚無(wú)任何一類流量計(jì)可與之相比擬;(3)檢測(cè)件與變送器、

5、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。缺點(diǎn): (1)測(cè)量精度普遍偏低;(2)范圍度窄,一般僅3:14:1; (3)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求高;(4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。應(yīng)用概況:差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測(cè)量中各種對(duì)象都有應(yīng)用,如流體方面:單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態(tài)方面: 常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等;管徑方面:從幾mm到幾m;流動(dòng)條件方面:亞音速、音速、脈動(dòng)流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計(jì)全部用量的1/41/3。電磁流量計(jì)原理：利用法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感應(yīng)線運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一體式電磁流量計(jì)優(yōu)點(diǎn): (1)測(cè)量

6、通道是段光滑直管,不會(huì)阻塞,適用于測(cè)量含固體顆粒的液固二相流體,如紙漿、泥漿、污水等; (2)不產(chǎn)生流量檢測(cè)所造成的壓力損失,節(jié)能效果好; (3)所測(cè)得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響; (4)流量范圍大,口徑范圍寬; (5)可應(yīng)用腐蝕性流體。缺點(diǎn): (1)不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品; (2)不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體; (3)不能用于較高溫度。應(yīng)用概況: 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程;中小口徑常用于高要求或難測(cè)場(chǎng)合,如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制,造紙工業(yè)測(cè)量紙漿液和黑液,化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液,有色冶金工業(yè)的礦漿;小口徑、微

7、小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場(chǎng)所。渦街流量計(jì)原理：在流體中安放非流線型阻流體，流體在阻流體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則漩渦，在一定的流量?jī)?nèi)，漩渦分離頻率正比于管道內(nèi)的平均流速，檢測(cè)出漩渦頻率就可以推算出流體的流量。渦街流量計(jì)優(yōu)點(diǎn): (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固; (2)適用流體種類多; (3)精度較高; (4)范圍度寬; (5)壓損小。缺點(diǎn): (1)不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量; (2)需較長(zhǎng)直管段; (3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流量計(jì)相比); (4)儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。超聲流量計(jì)u聲音（聲波）：聲波是一種機(jī)械波，表征參數(shù)有：振幅、波長(zhǎng)和頻率u聲波的傳播需要介質(zhì)，傳播速

8、度與傳播介質(zhì)有關(guān)。u人耳能聽到20Hz20000Hz，低于20Hz的聲波叫次聲波，高于20000uHz的聲波稱為超聲波，正常的人聽不見超聲和次聲。時(shí)差法工作原理：超聲波在流體中順流和逆流傳播時(shí)，兩者的傳播速度不同，順流快，逆流慢，兩者的時(shí)間差與流體本身的流速成正比關(guān)系，通過測(cè)量計(jì)算時(shí)間差來(lái)測(cè)得流速，進(jìn)而測(cè)得流量。時(shí)差式超聲流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)：(1)流體中不插入任何元件，對(duì)流速無(wú)影響，也沒有壓力損失；(2)能用于任何液體，特別是具有高黏度、強(qiáng)腐蝕，非導(dǎo)電性等性能的液體的流量測(cè)量，也能測(cè)量氣體的流量；(3)對(duì)于大口徑管道的流量測(cè)量，不會(huì)因管徑大而增加投資；(4)量程比較寬，可達(dá)10：1；輸出與流量之間呈線

9、性等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：(1)當(dāng)被測(cè)液體中含有氣泡或有雜音時(shí)，將會(huì)影響測(cè)量精度，故要求變送器前后分別有10D和5D的直管段；(2)此外，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。多普勒工作原理：以物理學(xué)中的多普勒效應(yīng)為基礎(chǔ)。根據(jù)聲學(xué)多普勒效應(yīng)，當(dāng)聲源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者所感受到的聲頻率將不同于聲源所發(fā)出的頻率。這個(gè)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的頻率變化與兩物體的相對(duì)速度成正比 。多普勒超聲流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)：(1)可作非接觸測(cè)量，可做成便攜式，進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量，可測(cè)量固相含量較多或者含氣泡的液體；(2)為無(wú)流動(dòng)阻撓測(cè)量，無(wú)額外壓力損失；(3)儀表系數(shù)容易求的，一般不需做實(shí)流標(biāo)定；(4)不受管徑限制，造價(jià)與管徑無(wú)關(guān)。缺點(diǎn)：(1)測(cè)量精度

10、一般；(2)不能用于測(cè)量純凈的液體和氣體。容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)按其測(cè)量元件分類,可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。比較常見的有齒輪型、刮板型和旋轉(zhuǎn)活塞型三種型式。齒輪型容積式流量計(jì)這種流量計(jì)的殼體內(nèi)裝有兩個(gè)轉(zhuǎn)子，直接或間接地相互嚙合，在流量計(jì)進(jìn)口與出口之間的壓差作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)通過齒輪的旋轉(zhuǎn)，不斷地將充滿在齒輪與殼體之間的“計(jì)量空間”中的流體排出通過測(cè)量齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，可得到通過流量計(jì)的流體量橢圓齒輪流量計(jì)工作示意圖橢圓齒輪式流量計(jì)刮板式容積流量計(jì)：在這種流量計(jì)的轉(zhuǎn)子上裝有兩對(duì)可以徑向內(nèi)外滑動(dòng)

11、的刮板，轉(zhuǎn)子在流量計(jì)進(jìn)、出口差壓作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)一周排出四份“計(jì)量空間”的流體體積與前一類流量計(jì)相同，只要測(cè)出轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，就可以計(jì)算出排出流體的體積量刮板式容積流量計(jì)旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計(jì)：如圖，旋轉(zhuǎn)活塞位于固定的內(nèi)外圈3，4之間，活塞的軸6靠著導(dǎo)輥5滾動(dòng)，中間隔板1將計(jì)量空間分成兩部分，活塞2的上缺口和隔板1咬合，當(dāng)活塞依箭頭方向運(yùn)動(dòng)時(shí)與隔板1成直線運(yùn)動(dòng)活塞在進(jìn)出口流體壓力差的作用下，始終與內(nèi)外圓桶壁緊密接觸旋轉(zhuǎn)，交替不斷地將活塞與內(nèi)外圓筒之間的流體排出，通過計(jì)算活塞旋轉(zhuǎn)次數(shù)可得到流過的流體量旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計(jì)工作示意圖旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計(jì)優(yōu)點(diǎn):(1)計(jì)量精度高; (2)安裝管道條件對(duì)計(jì)量精

12、度沒有影響; (3)可用于高粘度液體的測(cè)量; (4)范圍度寬; (5)直讀式儀表無(wú)需外部能源可直接獲得累計(jì),總量,清晰明了,操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn):(1)結(jié)果復(fù)雜,體積龐大; (2)被測(cè)介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大; (3)不適用于高、低溫場(chǎng)合; (4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體; (5)產(chǎn)生噪聲及振動(dòng)。應(yīng)用概況: 容積式流量計(jì)與差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)并列為三類使用量最大的流量計(jì),常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)(油品、天然氣等)的總量測(cè)量。浮子流量計(jì)工作原理：浮子流量計(jì)引是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來(lái)進(jìn)行測(cè)量的體積流量?jī)x表，又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì) 浮子流量計(jì)原理示意圖浮子

13、流量計(jì)特點(diǎn): (1)玻璃錐管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,缺點(diǎn)是耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風(fēng)險(xiǎn); (2)適用于小管徑和低流速; (3)壓力損失較低。(4)只能垂直安裝，而且流體必須由下而上。應(yīng)用概況：浮子流量計(jì)是僅次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計(jì),特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。渦輪流量計(jì)工作原理：渦輪流量計(jì)的原理示意圖如圖31所示在管道中心安放一個(gè)渦輪，兩端由軸承支撐當(dāng)流體通過管道時(shí)，沖擊渦輪葉片，對(duì)渦輪產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)在一定的流量范圍內(nèi)，對(duì)一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比由此，流體流速可通過渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到，從

14、而可以計(jì)算得到通過管道的流體流量渦輪流量計(jì)優(yōu)點(diǎn):(1)高精度,在所有流量計(jì)中,屬于最精確的流量計(jì); (2)重復(fù)性好; (3)無(wú)零點(diǎn)漂移,抗干擾能力好; (4)范圍度寬; (5)結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn):(1)不能長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性; (2)流體物性對(duì)流量特性有較大影響。應(yīng)用:石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體。質(zhì)量流量計(jì)熱式質(zhì)量流量計(jì)的工作原理：利用外部熱源對(duì)管道內(nèi)被測(cè)流體加熱，熱能隨流體一起流動(dòng)，通過測(cè)量因流體流動(dòng)而造成的熱量（溫度）變化來(lái)反應(yīng)出流體的質(zhì)量流量差壓式質(zhì)量流量計(jì)的工作原理：以瑪格努斯效應(yīng)為基礎(chǔ)的流量計(jì)，實(shí)際應(yīng)用中以孔板和定量泵的組合實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量的測(cè)量。常見的有雙孔板和四孔板和

15、定量泵的兩種組合結(jié)構(gòu)科氏質(zhì)量流量計(jì)的工作原理：利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí),產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量?jī)x表分類：熱式質(zhì)量流量計(jì)、差壓式質(zhì)量流量計(jì)和科里奧力式質(zhì)量流量計(jì)科氏質(zhì)量流量計(jì)具有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）測(cè)量精度高。同時(shí)，它還能準(zhǔn)確的測(cè)出流體介質(zhì)的密度；（2）可計(jì)量的液體種類多?？捎?jì)量水、化學(xué)藥液、石油，還可以計(jì)量高粘度的液體和稀漿；它不僅可以測(cè)量單一溶液的流體參數(shù)，還可以測(cè)量混合較均勻的兩種溶液的流體參數(shù)；（3）量程比大；（4）對(duì)介質(zhì)的流態(tài)要求低。無(wú)論介質(zhì)是層流還是紊流，都不影響其測(cè)量精度；（5）儀表工作性能穩(wěn)定、可靠，使用方便、安全；（6）能測(cè)量混合較均勻的固

16、-液、氣-液多相流；（7）防腐性能好，能適用各種常見的腐蝕性流體介質(zhì)。缺點(diǎn)：加工復(fù)雜，價(jià)格昂貴，測(cè)量氣體時(shí)精度有限。明渠流量計(jì)分類：超聲流量計(jì)電磁流量計(jì)巴歇爾槽測(cè)量方法超聲流量計(jì)水渠流量測(cè)量：超聲波明渠流量計(jì)采用超聲波通過空氣，以非接觸的方式測(cè)量明渠堰槽內(nèi)的水位高度，同時(shí)由微處理機(jī)自動(dòng)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的流量值。測(cè)流量時(shí)，液晶顯示瞬時(shí)流量及累計(jì)流量；測(cè)液位時(shí)則顯示液位及上下線報(bào)警指示。超聲流量計(jì)明渠測(cè)量電磁流量計(jì)水渠流量測(cè)量：電磁流量計(jì)明渠實(shí)物圖巴歇爾槽明渠流量測(cè)量原理：在渠道內(nèi)安裝巴氏計(jì)量槽，由于水槽的縮口比渠道的橫截面積小，因此，渠道上游水位與流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系主要取決于槽的幾何尺寸。同樣的水槽放在不同的渠道上，相同的液位對(duì)應(yīng)相同的流量。巴氏計(jì)量槽把流量轉(zhuǎn)成了液位。通過測(cè)量流經(jīng)巴氏計(jì)量槽內(nèi)水流的液位，可以根據(jù)相應(yīng)水槽的水位-流量關(guān)系，求出流量。每種類型的水槽，都有自己的固定水位-流量對(duì)應(yīng)關(guān)系。巴歇爾槽只要求有喉道寬度的參數(shù)b就能得出污水流量。巴歇爾槽2)控制系統(tǒng)DCS系統(tǒng)：為了適應(yīng)工藝流程的需要，儀表控制系統(tǒng)采用DCS集散控制系統(tǒng)，主要工藝參數(shù)的顯示、趨勢(shì)記錄、歷史事件記錄、報(bào)警、控制、打印