儀表基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

儀表基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

2009年7月聚合儀電培訓(xùn)教材儀表基礎(chǔ)知識(shí)-概念第一章概念

1、

誤差

1.1、誤差的分類

按誤差數(shù)值表示的方法分為：絕對(duì)誤差：儀表測(cè)量值與被測(cè)變量真實(shí)值之差。相對(duì)誤差：測(cè)量的絕對(duì)誤差與被測(cè)變量真實(shí)值之比。引用誤差：絕對(duì)誤差與測(cè)量上限值或測(cè)量表量程之比。

1.2、真值與約定真值（近似真值）、相對(duì)真值（標(biāo)準(zhǔn)表示值）

儀表基礎(chǔ)知識(shí)-概念2、儀表的質(zhì)量指標(biāo)2.1、允許誤差及基本誤差儀表在正常情況下的允許的最大誤差，叫允差。一般用最大引用誤差表示?；菊`差指儀表制造廠保證儀表正常工作下的最大誤差。

一般基本誤差就是允許誤差。2.2、準(zhǔn)確度和準(zhǔn)確度等級(jí)（精度）2.3、變差：外界條件不變，儀表多次進(jìn)行正反行程測(cè)量，表指示值的最大差值。儀表基礎(chǔ)知識(shí)-概念舉例：測(cè)量管子里的液體壓力，例如40KPa。有兩個(gè)不同區(qū)間的壓力表：表1：0-300KPa，精度等級(jí)（±0.25%的量程）

表2：0-100KPa，精度等級(jí)（±0.5%的量程）儀表基礎(chǔ)知識(shí)-概念2.4靈敏度和靈敏限

靈敏度表達(dá)儀表對(duì)被測(cè)變量的敏感程度。

靈敏限也稱不靈敏區(qū)或死區(qū)。2.5復(fù)現(xiàn)性（穩(wěn)定性）

指外界條件不變的情況下，同一操作員用同一儀表對(duì)同一個(gè)被測(cè)變量進(jìn)行多次測(cè)量，所得結(jié)果之間的接近程度。測(cè)量值越接近，復(fù)現(xiàn)性越好。儀表基礎(chǔ)知識(shí)-概念3、

儀表設(shè)備的防護(hù)3.1防護(hù)等級(jí)：IPXX（防塵、防水）第一位特征數(shù)字是防止固體異物進(jìn)入儀表內(nèi)部，

0無(wú)防護(hù)

1固體異物直徑大于50mm；

2固體異物直徑大于12mm；

3固體異物直徑大于2.5mm；

4固體異物直徑大于1.0mm；

5防塵

6塵密第二位數(shù)字是防止進(jìn)水造成有害影響，附加字母是指對(duì)人體的傷害。0無(wú)防護(hù)

1垂直滴水

2傾角75°~90°3淋水

4濺水

5噴水

6猛烈噴水

7短時(shí)間浸水

8連續(xù)浸水

儀表基礎(chǔ)知識(shí)-概念3.2防爆防爆標(biāo)志

：由四部分組成：防爆標(biāo)記---防爆型式---防爆等級(jí)---溫度組別EX是防爆標(biāo)記；

防爆型式如下，我國(guó)劃分為八種類型：

隔爆型：d增安型：e本安型：i正壓型：p充油型：o充砂型：q無(wú)火花型：n特殊型：s變送器一般為隔爆型d和本安型i。

本安型又分為ia、ib。ia等級(jí)安全程度大于ib。儀表基礎(chǔ)知識(shí)爆炸性物質(zhì)防爆區(qū)域定義中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)北美標(biāo)準(zhǔn)氣體（CLASSI）在正常情況下，爆炸性氣體混合物連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間存在的場(chǎng)所0區(qū)Div.1在正常情況下爆炸性氣體混合物有可能出現(xiàn)的場(chǎng)所1區(qū)在正常情況下爆炸性氣體混合物不可能出現(xiàn)，僅僅在不正常情況下，偶爾或短時(shí)出現(xiàn)的場(chǎng)所2區(qū)Div.2粉塵或纖維（CLLASSII/III）在正常情況下，爆炸性粉塵或可燃纖維與空氣的混合物可能連續(xù)，短時(shí)間頻繁地出現(xiàn)或長(zhǎng)時(shí)間存在的場(chǎng)所10區(qū)Div.1在正常情況下，爆炸性粉塵或可燃纖維與空氣的混合物不能出現(xiàn)，僅在不正常情況下，偶爾或短時(shí)出現(xiàn)的場(chǎng)所11區(qū)Div.23.2防爆防爆標(biāo)志

：由四部分組成：防爆標(biāo)記---防爆型式---防爆等級(jí)---溫度組別工況類別氣體分類代表性氣體最小引爆火花能量礦井下I甲烷280μJ石油化工廠IIA丙烷180μJIIB乙烯60μJIIC氫氣20μJ儀表基礎(chǔ)知識(shí)

3.2防爆防爆標(biāo)志

：由四部分組成：防爆標(biāo)記---防爆型式---防爆等級(jí)---溫度組別溫度組別安全的物體表面溫度T1≤4500CT2≤3000CT3≤2000CT4≤1350CT5≤1000CT6≤800C舉例：ExdIICT6隔爆、IIC類氣體、溫度組T6儀表基礎(chǔ)知識(shí)3.3防腐：根據(jù)不同條件（環(huán)境、介質(zhì)等選擇）3.4防凍及防熱：保溫伴熱或隔熱3.5防震等。儀表基礎(chǔ)知識(shí)-概念4、化工過(guò)程儀表的分類

3、字母代號(hào)的含義，如下表字母第一位字母后繼字母被測(cè)變量或初始變量修飾詞A分析、自動(dòng)報(bào)警C電導(dǎo)率控制D密度差差F流量比（分?jǐn)?shù)）I電流指示L物位低、指示燈P壓力或真空R放射性記錄或打印S速度或頻率安全開(kāi)關(guān)或聯(lián)鎖T溫度傳送（變送）V振動(dòng)、機(jī)械監(jiān)視、粘度閥門、擋板其它：H：手動(dòng)/高X：未分類Z:位置、尺寸W:重量?jī)x表基礎(chǔ)知識(shí)術(shù)語(yǔ)自動(dòng)化儀表：對(duì)被測(cè)變量和被控變量進(jìn)行測(cè)量和控制的儀表裝置和儀表系統(tǒng)的總稱。就地儀表：安裝在現(xiàn)場(chǎng)控制室外的儀表，一般在被測(cè)對(duì)象和被控對(duì)象附近。檢測(cè)儀表：用以確定被測(cè)變量的量值或量的特性、狀態(tài)的儀表。檢測(cè)元件sensor傳感元件sensor：測(cè)量鏈中的一次元件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成宜于測(cè)量的信號(hào)。傳感器transducer：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。轉(zhuǎn)換器converter：接受一種形式的信號(hào)并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為另一種信號(hào)形式輸出的裝置。變送器transmitter：輸出為標(biāo)準(zhǔn)化信號(hào)的傳感器。顯示儀表：顯示被測(cè)量值的儀表。控制儀表：用以對(duì)被控變量進(jìn)行控制的儀表。執(zhí)行器actuator：在控制系統(tǒng)中通過(guò)其機(jī)構(gòu)動(dòng)作直接改變被控變量的裝置。取源部件：在被測(cè)對(duì)象上為安裝連接檢測(cè)元件所設(shè)置的專用管件、引出口和連接閥門等元件?，F(xiàn)場(chǎng)安裝儀表5、儀表安裝位置圖形符號(hào)集中儀表盤面安裝儀表（遠(yuǎn)傳）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥門6、儀表位號(hào)的組成FIT-0110031.首字母：被測(cè)變量字母代號(hào)（流量）2.后繼字母：功能字母代號(hào)（指示及變送）3.首位（或前兩位）數(shù)字：工序或車間代號(hào)4.后繼數(shù)字：序號(hào)7、儀表工作接地7.1屏蔽接地7.2儀表信號(hào)接地分隔離（變送器內(nèi)部電路）及非隔離接地（24V電源負(fù)極為參考點(diǎn)）傳感器是、在感受被測(cè)環(huán)境變化的同時(shí)將此變化量轉(zhuǎn)換成（函數(shù)、線性或非線性的）電量輸出給顯示儀表。一、溫度測(cè)量?jī)x表溫度的單位：℃（攝氏溫標(biāo)）；°F（華氏溫標(biāo)）；K（熱力學(xué)溫標(biāo)）換算：華氏度=32+9/5攝氏度0℃=273.15K溫度測(cè)量?jī)x表的種類：雙金屬溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、熱電阻、熱電偶、輻射式溫度計(jì)、紅外線溫度計(jì)等一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電偶第一節(jié)熱電偶1、原理：有兩種不同的、特殊材質(zhì)的金屬導(dǎo)體結(jié)合成回路組成，這兩根導(dǎo)體結(jié)合以后，結(jié)合點(diǎn)（稱之為測(cè)溫端或熱端）與接線端之間（稱之為自由端或冷端）有溫差時(shí)、兩導(dǎo)體上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，電勢(shì)的大小隨感溫點(diǎn)溫度的變化成正比而變化，所以稱為熱電勢(shì)。一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電偶為了消除自由端溫度變化所產(chǎn)生的誤差，采用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶自由端延伸至遠(yuǎn)離熱源處。自由端溫度如不為0度，熱電偶所測(cè)得的溫度需加以修正。一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電偶2、熱電偶的組成：偶絲、絕緣套管、保護(hù)管、接線板、接線盒。3、按使用環(huán)境和方式不同：分為鎧裝熱電偶和裝配熱電偶。他們的主要區(qū)別是：鎧裝偶是將偶絲裝在帶有絕緣的金屬倒管里，是不能拆裝的、但是它的氣密性好反應(yīng)快、抗震性好能彎曲。裝配熱電偶是將偶絲套上絕緣套管后放進(jìn)保護(hù)管中，他的好處是：拆裝方便、可以換偶心便于維修，還有它的測(cè)量范圍比鎧裝偶大。一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電偶4、標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶有：分度號(hào)S型（鉑銠10-鉑）、R（鉑銠13-鉑）、B（鉑銠30-鉑銠6）、K（鎳鉻-鎳硅<鋁>）、T（銅-康銅）、E（鎳鉻-康銅）、J（鐵-康銅）等。常用熱電偶測(cè)量范圍：

一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電偶5.偶的選型：(1)根據(jù)偶所工作和被測(cè)的環(huán)境、溫度來(lái)選擇熱電偶。(2)根據(jù)被測(cè)環(huán)境來(lái)選擇偶絲的材質(zhì)和保護(hù)管的材質(zhì)。3）根據(jù)外部環(huán)境來(lái)選擇結(jié)構(gòu)和安裝方式，比如、是不是需要防水、防濺、隔爆（根據(jù)環(huán)境來(lái)選擇隔爆等級(jí)），還有偶的固定方式、是法蘭連接還是螺紋連接或無(wú)連接方式。（4）偶的精度等級(jí)要根據(jù)工況來(lái)選擇。長(zhǎng)度根據(jù)管道尺寸及保溫厚度選擇。偶直徑的要根據(jù)環(huán)境的震動(dòng)性和對(duì)于偶的氧化程度、還有偶的熱惰性來(lái)選擇。一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電偶6、故障分析一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電阻第二節(jié)熱電阻1.原理：是靠感溫元件隨溫度的變化而阻值發(fā)生變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的。熱電阻本體有兩線制和三線制：其實(shí)熱電阻感溫元件只有兩個(gè)接線端，三線制的熱電阻只是在任意一個(gè)接線端上并了一根導(dǎo)線引到了接線盒上。熱電阻外部連接有三線制和四線制：三線制為的是減去線路電阻，四線制的，其作用也是為了消除線路電阻、只是方式不同、更為精確了。

一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電阻顯示儀表工控機(jī)I/O卡DCS的I/O卡PLC的模塊現(xiàn)場(chǎng)控制室電阻絲引線接線端子導(dǎo)線熱電阻的種類很多，我們通常所用的有：WZP系列、和WZC系列，W、表示溫度儀表，Z表示熱電阻，P、表示鉑電阻，C、表示銅電阻。一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電阻故障分析一、溫度測(cè)量?jī)x表-雙金屬溫度計(jì)第三部分：雙金屬溫度計(jì)1.原理：利用金屬的受熱膨脹原理二、壓力測(cè)量?jī)x表1、壓力單位：Pa、KPa、MPa、Bar、mmHg、PSI、mmH2O、kgf/cm2、atm等

（此處）壓力＝“壓強(qiáng)”2、壓力換算：1mmH2O=9.81Pa1kgf/cm2=0.981×105Pa1mmHg=133.2Pa1bar=105Pa1atm=101325Pa二、壓力測(cè)量?jī)x表3、壓力概念圖：二、壓力測(cè)量?jī)x表4、壓力檢測(cè)方法與測(cè)壓儀表?按信號(hào)原理不同分四類：?①液柱式壓力計(jì)：將壓力轉(zhuǎn)為液柱高度差?②彈性式壓力計(jì)：轉(zhuǎn)為彈性元件變形的位移?③電氣式壓力計(jì)：轉(zhuǎn)換成各種電量?④活塞式壓力計(jì)：轉(zhuǎn)換為活塞上所加平衡砝碼重量（活塞式壓力計(jì)測(cè)量原理：P=G/S

所以

G=P?S精確度高

常用作標(biāo)準(zhǔn)儀表，檢驗(yàn)其它壓力計(jì)二、壓力測(cè)量?jī)x表-液柱式壓力計(jì)液柱式壓力計(jì)信號(hào)不能遠(yuǎn)傳。?可測(cè)量氣體、液體壓力。?U形管壓力計(jì)、單管液柱式壓力計(jì)、傾斜管微壓計(jì)。二、壓力測(cè)量?jī)x表-液柱式壓力計(jì)二、壓力測(cè)量?jī)x表-彈性式壓力表測(cè)壓方式壓力計(jì)類型測(cè)壓范圍用途彈性式彈簧管式壓力表-0.1-60MPa就地指示，（有些介質(zhì)要用特殊壓力表）隔膜式壓力表就地,用于腐蝕性、高粘度、易結(jié)晶、含固體顆粒的介質(zhì)。電接點(diǎn)壓力表就地，報(bào)警遠(yuǎn)傳。電阻遠(yuǎn)傳壓力表就地顯示同時(shí)電阻信號(hào)遠(yuǎn)傳。精度低穩(wěn)定性不高,價(jià)低,用于不重要的場(chǎng)合.2.彈性式壓力表類型二、壓力測(cè)量?jī)x表-就地顯示壓力表2、壓力表的選擇（1）量程的選擇根據(jù)被測(cè)壓力的大小確定儀表量程。對(duì)于彈性式壓力表，在測(cè)穩(wěn)定壓力時(shí)，最大壓力值應(yīng)不超過(guò)滿量程的3/4；測(cè)波動(dòng)壓力時(shí)，最大壓力值應(yīng)不超過(guò)滿量程的2/3。最低測(cè)量壓力值應(yīng)不低于全量程的1/3。（2）精度選擇根據(jù)生產(chǎn)允許的最大測(cè)量誤差，以經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠的原則確定儀表的精度級(jí)。（3）使用環(huán)境及介質(zhì)性能的考慮環(huán)境條件惡劣，如高溫、腐蝕、潮濕、振動(dòng)等，被測(cè)介質(zhì)的性能，如溫度的高低、腐蝕性、易結(jié)晶、易燃、易爆等等，以此來(lái)確定壓力表的種類和型號(hào)。

對(duì)某些特殊的介質(zhì)，如氧氣、氨氣等有專用的壓力表。（4）壓力表外形尺寸的選擇二、壓力測(cè)量?jī)x表-就地顯示壓力表二、壓力測(cè)量?jī)x表-就地顯示壓力表二、壓力測(cè)量?jī)x表3、壓力表的安裝?取壓管口應(yīng)與工藝介質(zhì)流動(dòng)方向垂直。測(cè)點(diǎn)要選在其前后有足夠長(zhǎng)直管段的地方，以保證儀表所測(cè)的是介質(zhì)的靜壓。?防止儀表傳感器與高溫或有害的被測(cè)介質(zhì)直接接觸。如測(cè)量高溫蒸汽時(shí)，應(yīng)加裝冷凝盤管；測(cè)量含塵氣體時(shí)，應(yīng)裝設(shè)灰塵捕集器；對(duì)于有腐蝕性的介質(zhì)，應(yīng)加裝充有中性介質(zhì)的隔離容器；對(duì)于測(cè)量溫度高于60℃的介質(zhì)，一般要加環(huán)形冷凝圈。?取壓口的位置，對(duì)于測(cè)量氣體介質(zhì)的，一般位于工藝管道的上部；測(cè)量蒸汽的，應(yīng)位于工藝管道的兩側(cè)偏上。（這樣可以防止工藝管道底部的固體介質(zhì)進(jìn)入測(cè)量管道和儀表。）二、壓力測(cè)量?jī)x表?對(duì)于測(cè)量液體的，取壓口應(yīng)位于工藝管道的下部，這樣可以讓液體內(nèi)析出的少量氣體不進(jìn)入測(cè)量管和儀表。?取壓口與壓力表間應(yīng)裝隔離閥，檢修用。?對(duì)于水平敷設(shè)的壓力信號(hào)導(dǎo)管應(yīng)有不小于3%的坡度，以便排除導(dǎo)管內(nèi)積水或積汽。二、壓力測(cè)量?jī)x表-壓力變送器2、壓力（差壓）變送器壓力(差壓）變送器----把壓力信號(hào)變成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)(4-20mA)遠(yuǎn)傳。

精度高、智能儀表可進(jìn)行通訊，更改儀表參數(shù)。普通壓力變送器是由傳感器、變送電路、殼體、接液口、接線口等部分組成的。

目前傳感器有擴(kuò)散硅、壓電陶瓷、電容膜盒等。他們的測(cè)量原理無(wú)一例外的都是在有激勵(lì)的惠斯登電橋失去平衡時(shí)有電流或者電壓輸出。

變送電路是將這種輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之與被測(cè)的物理量成一一對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系。二、壓力測(cè)量?jī)x表壓力變送器相關(guān)知識(shí)遷移？

一般認(rèn)為：不以零壓力或者零差壓作為變送器的零位輸入的調(diào)校叫做遷移。二線制？24VDC電源和4~20mA輸出信號(hào)共用二根導(dǎo)線，互相不影響。手操器有何功能？

組態(tài)：設(shè)定變送器的工作參數(shù)。如測(cè)量范圍，線性或者平方根輸出，阻尼，工程單位，工位號(hào)，系列號(hào)，描述符。開(kāi)啟和關(guān)閉三閥組的順序如何？

開(kāi)啟順序：先開(kāi)正閥門；關(guān)閉平衡閥；打開(kāi)負(fù)壓閥。

關(guān)閉順序：先關(guān)負(fù)壓閥；打開(kāi)平衡閥；關(guān)閉正閥門。操作三閥組要注意什么？

不能讓導(dǎo)壓管內(nèi)的凝水或者隔離液流失。不可使測(cè)量元件（膜盒）受壓或者受熱。三、流量測(cè)量?jī)x表（一）流量單位

體積流量單位：m3/h、L/h

質(zhì)量流量單位:kg/h、T/h

另：累積流量：kg、T、m3、L等。（二）流量?jī)x表分類1、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。差壓流量計(jì)、電磁流量計(jì)、漩渦流量計(jì)、超聲波、堰式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。2、容積式流量計(jì)：

單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體固定容積

來(lái)計(jì)算流量。橢圓齒輪、刮板、腰輪、活塞式流量計(jì)等。3、質(zhì)量流量計(jì)類別工作原理儀表名稱可測(cè)流體種類適用管徑mm測(cè)量精度％安裝要求、特點(diǎn)體積流量計(jì)差流壓量式計(jì)流體流過(guò)通管道中的阻力件時(shí)產(chǎn)生的壓力差與流量之間有確定關(guān)系，通過(guò)測(cè)量差壓值求得流量節(jié)流式孔板液、氣、蒸汽50～1000±1～2需直管段，壓損大噴嘴50～500需直管段，壓損中等文丘里管100～1200需直管段，壓損小均速管液、氣、蒸汽25～9000±1需直管段，壓損小轉(zhuǎn)子流量計(jì)液、氣4～150±2垂直安裝靶式流量計(jì)液、氣、蒸汽15～200±1～4需直管段，彎管流量計(jì)液、氣±0.5～5需直管段，無(wú)壓損容流積量式計(jì)直接對(duì)儀表排出的定量流體計(jì)數(shù)確定流量橢園齒輪流量計(jì)液10～400±0.2～0.5無(wú)直管段要求，需裝過(guò)濾器，壓損中等腰輪流量計(jì)液、氣刮板流量計(jì)液±0.2無(wú)直管段要求，壓損小體積流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)速流度量式計(jì)通過(guò)測(cè)量管道截面上流體平均流速來(lái)測(cè)量流量渦輪流量計(jì)液