自動化儀表基礎知識

培訓內容：對各種儀表按照測量對象的不同，進行分類介紹，并就各類儀表的構成和工作原理作深入簡出的講解。各類測量儀表依次為：一、溫度檢測儀表二、壓力檢測儀表三、液位檢測儀表四、流量檢測儀表一、溫度檢測中的遠傳儀表——

溫度變送器（熱電阻、熱電偶）（一）溫度變送器的原理

溫度變送器由變送模板、檢測模板以及模擬量輸出模板等組成，通過后面的接線板將4—20毫安的模擬量信號接到PLC機柜上，再通過轉換在站控機上顯示各個被測的溫度參數值。50電阻

溫變安全柵Pt24VDCS500

（一）熱電偶

1、熱電偶工作原理：兩種不同成份的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢（二）熱電阻

1、原理：熱電阻是利用物質在溫度變化時，其電阻也隨著發(fā)生變化的特征來測量溫度的。當阻值變化時，工作儀表便顯示出熱電勢所對應的溫度值。2、工業(yè)上常用的熱電阻有兩種，即銅熱電阻和鉑熱電阻。3、銅熱電阻測溫范圍為負50到正150度，鉑熱電阻測溫范圍為負200度到正850度，銅熱電阻的分度號是CU50和CU100，0度時的標稱電阻值分別為50歐和100歐。鉑熱電阻分為A級和B級，它們的分度號都是PT10和PT100，其0度的標稱電阻值分別為10歐和100歐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℃溫度傳感器的選擇1、溫度范圍2、介質3、精度4、信號5、安裝方式6、插入深度（如管道、鍋爐上安裝需要插入的深度）二、壓力檢測中的遠傳儀表——壓力變送器差壓變送器原理

傳感器產生的信號被信號放大器放大后，經模-數轉換器轉換成數字信號，在微處理器中經線性和溫度校正后，在經數-模轉換器轉換成直流4-20mA輸出信號。涉及測量元件的電子數據和變送器功能參數數據都被存儲在兩個EEPROM中，通過3個輸入調整鍵直接在測量點進行參數調整。也可以在數字顯示中讀取測量結果、故障信息和工作方式。接線

壓力變送器采用二線制接線方式，由PLC柜內24VDC直流電源提供工作電壓,輸出4—20mA信號經防雷端子接到PLCD模擬輸入板（AI板）。＋－PLCAI板24VDC4—20mA防雷擊端子壓變二、壓力檢測中的遠傳儀表——壓力變送器差壓變送器1、壓力變送器

主要由測壓元件傳感器（也稱作壓力傳感器）、測量電路和過程連接件三部分組成。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數轉變成標準的電信號(如4~20mADC等)。

2、差壓變送器

用于測量液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力，然后將其轉變成4-20mADC的電流信號輸出壓力傳感器選型的參數1、介質（黏性液體、泥漿、溶劑或腐蝕性物質是否選擇直接隔離膜及直接與介質接觸的材料）2精度3、壓力范圍4、信號類型（輸出信號類型如：4-20mA）

液位檢測儀表——雷達液位計雷達料位計測量原理：雷達料位計利用了電磁波的“發(fā)射－反射－接收”來進行料位檢測。電磁波的物理特性與可見光相似，傳播速度相當于光速。其頻率為300MHz-3000GHz。電磁波可以穿透空間蒸汽、粉塵等干擾源，遇到障礙物易于被反射，被測介質導電性越好或介電常數越大，回波信號的反射效果越好。

雷達傳感器的天線以波束的形式發(fā)射最小5.8GHz的雷達信號。反射回來的信號仍由天線接收，雷達脈沖信號從發(fā)射到接收的運行時間與傳感器到介質表面的距離以及物位成比例。

即：h=H–vt/2式中h為料位；H為槽高；v為雷達波速度；t為雷達波發(fā)射到接收的間隔時間2、雷達液位計的特點①測量部分無位移、無傳動部件。②與介質不直接接觸。③測量不受溫度、壓力、蒸汽、煙霧、粉塵的限制，適用于粘度大、有毒、有腐蝕性介質的液位測量。④使用、維護費用低。⑤精度高⑥分辯率高超聲波物位計用聲波在空氣中傳播速度不變的原理，通過檢測聲波發(fā)射和反射全過程的時間間隔可以計算出物料界面到探頭的距離，從而得到物位的高低。四、流量計

1、流量、瞬時流量、累積流量流量即流經管道橫截面介質的體積或質量數。流體在單位時間內通過管道某一截面的數量，按計算流體數量的方法的不同流量可分為質量流量和體積流量。工程技術上常有瞬時流量與累積流量之說。瞬時流量是指單位時間內流過管道橫截面介質的體積或質量數。累積流量是指在一定時間間隔內流過某管道截面的介質總量常用流量計1、超聲波流量計2、渦街流量計3、渦輪流量計4、孔板流量計5、電磁流量計6、V錐流量計7、威力巴流量計8、旋進旋渦流量計（一）、超聲波流量計一、工作原理超聲波流量計采用基本的聲波傳播時間法，兩個傳感器發(fā)射和接收具有時間標志的聲波脈沖。零流量時，聲波在兩個傳感器之間往返的時間是完全相同的。流體開始流動時，順流方向的傳播時間較短，而逆流方向的傳播時間較長。通過測量上述順流和逆流的時間差，來確定管道內流體的流量。二、超聲波流量計的特點1、應用范圍廣2、適用介質多3、原理上不受管徑限制，適用于圓形、矩形管道4、可實現非接觸測量，了進行移動性測量5、無壓力損失，操作費用低6、測量精度不夠理想7、介質溫度不能太高（受換能器耐溫限制），一般≤200℃8、技術復雜，價格較高9、傳播時間法超聲波流量計只能用于清潔液體和氣體（二）、渦街流量計渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經過渦街流量變送器時，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關。（三）、渦輪流量計渦輪變送器的工作原理是當流體沿著管道的軸線方向流動，并沖擊渦輪葉片時，便有與流量qv、流速V和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上，推動渦輪旋轉。在渦輪旋轉的同時，葉片周期性地切割電磁鐵產生的磁力線，改變線圈的磁通量。根據電磁感應原理，在線圈內將感應出脈動的電勢信號，此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比。

渦輪變送器輸出的脈沖信號，經前置于放大器放大后，送入顯示儀表，就可以實現流量的測量。

（四）、孔板流量計

孔板流量計測量原理：當充滿管道的流體流經孔板時，將產生局部收縮，流束集中，流速增加，靜壓力降低，于是在孔板前后產生一個靜壓力差，該壓力差與流量存在著一定的函數關系，流量越大，壓力差就越大。通過導壓管將差壓信號傳遞給差壓變送器，轉換成4～20mA.DC標準信號，經流量顯示儀，便顯示出管道內的瞬時和累積流量。孔板流量計特點具有測量精度高，安裝方便，使用范圍廣、造價低等特點。廣泛應用于各種介質的流量測量。公稱通徑

DN15~DN3000（mm）

適用介質

各種液體,氣體,飽和蒸汽,過熱蒸汽五、電磁流量計

電磁流量計是根據法拉第電磁感應原理制成的一種流量計，當被測導電液體流過管道時，切割磁力線，于是在和磁場及流動方向垂直的方向上產生感應電勢，其值和被測流體的流速成比例。因此測量感應電勢就可以測出被測導電液體的流量。六、V錐流量計

1、錐形流量計是在管道中心處懸掛一錐形節(jié)流件，錐形件阻礙介質的流動，重塑流速曲線,在錐形性的下游可立即形成低壓區(qū)，管道上游的正壓同經節(jié)流件節(jié)流后的下游的負壓之間有一差壓,將正、負壓用取壓口取出，正壓口位于管道的上游，負壓口位于錐體的末端，通過測量兩者之間差壓,根據伯努力方程即可計算出管道中的流量，錐體位于管線中心，可對所測介質的流速曲線進行優(yōu)化,因此測量精度高，對儀表上、下游的直管段要求低。

2、可測量各種工況(溫度和壓力)條件下的氣相、混合氣相、液相、多相液體、氣液兩相(濕氣、液相質量比≤5%)、粉末、高粘度、高流速、臟污、含有固體懸浮顆粒的液相、溶液振動、電磁干擾等介質的流量。流體的條件可從深低溫到超臨界狀態(tài)。工作溫度最高850℃，最大壓力42.0mpa。若用特殊結構材質，溫度壓力還可以更高?？蓽y量最高雷諾數500萬，最底雷諾數8000甚至更低。產生滿刻度差壓信號從最低小于0.1千帕到最高幾十千帕。

七、威力巴體流量計

1、威力巴體流量計適用于蒸汽的高精度流量測量，它采用了完全符合空氣動力學原理的工程結構設計，是一種在精度、功效及可靠方面達到了無比卓越程度的傳感元件。適用于氣體、液體和蒸汽的高精度流量測量。威力巴是一種差壓式、速率平均式流量傳感器，通過傳感器在流體中所產生的差壓進行流量測量。

2、威力巴的突出優(yōu)點是：輸出一個非常穩(wěn)定、無脈動的差壓信號。八、旋進旋渦流量計當流體經過螺旋形的旋渦發(fā)作體后，流體自愿繞旋渦發(fā)作體中心猛烈地旋轉，構成旋渦流。旋渦