《熱工儀表與測量》課件

熱工儀表與測量熱工儀表與測量是自動化控制技術(shù)的重要組成部分。它在工業(yè)生產(chǎn)、科研實驗以及日常生活等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。11課程簡介1課程目標(biāo)掌握熱工儀表的分類、工作原理和應(yīng)用。2課程內(nèi)容涵蓋溫度、壓力、流量、熱量等關(guān)鍵參數(shù)的測量技術(shù)。3學(xué)習(xí)方法理論講解、實驗演示、案例分析等多種教學(xué)方式。4課程考核平時作業(yè)、期末考試，評估學(xué)習(xí)效果。熱工儀表的分類壓力測量儀表壓力測量儀表用于測量流體或固體對容器壁面的壓力，例如壓力表、壓力變送器等。溫度測量儀表溫度測量儀表用于測量物體的溫度，例如熱電偶、熱電阻、溫度計等。流量測量儀表流量測量儀表用于測量流體的流量，例如渦街流量計、電磁流量計、旋進旋渦流量計等。熱量測量儀表熱量測量儀表用于測量流體或固體的熱量，例如熱量計、熱量表等。溫度測量儀表溫度測量儀表是熱工儀表的重要組成部分。它們用于測量各種介質(zhì)的溫度，如空氣、水、蒸汽、油等。溫度測量儀表廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、科研、醫(yī)療等領(lǐng)域，對生產(chǎn)過程的控制、產(chǎn)品質(zhì)量的保證起著至關(guān)重要的作用。溫度測量原理1熱電偶原理兩種不同金屬導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個接點溫度不同時，回路中就會產(chǎn)生電流，電流大小與溫度差成正比。2熱電阻原理金屬的電阻值會隨溫度的變化而改變，利用這種特性制成的溫度傳感器稱為熱電阻。3熱敏電阻原理某些半導(dǎo)體材料的電阻值會隨溫度的變化而發(fā)生顯著變化，利用這種特性制成的溫度傳感器稱為熱敏電阻。溫度測量技術(shù)熱電偶利用兩種不同金屬導(dǎo)體接觸點溫度變化產(chǎn)生電動勢。熱敏電阻基于電阻隨溫度變化而改變的原理。紅外測溫儀利用物體自身輻射的紅外線能量進行測量。數(shù)字溫度計利用集成電路技術(shù)，將溫度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。壓力測量儀表壓力測量儀表用于測量流體或固體壓力，例如氣體、液體或固體的壓力。常見的壓力測量儀表包括壓力表、壓力傳感器、壓力變送器等，它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、科研、醫(yī)療等領(lǐng)域。壓力測量原理1直接測量直接測量壓力變化對敏感元件的影響。2間接測量利用壓力變化引起的其它物理量變化來間接測量壓力。3比較測量通過比較待測壓力與已知壓力的差值來測量壓力。壓力測量原理是將壓力信號轉(zhuǎn)換為可測量的物理量，常用的方法包括直接測量、間接測量和比較測量。壓力測量技術(shù)彈性元件式壓力傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化，如液位測量、壓力控制等。靈敏度高，響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。電容式壓力傳感器利用電容變化測量壓力，精度高，穩(wěn)定性好，適用于高精度測量。常用于航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。壓阻式壓力傳感器通過測量壓阻效應(yīng)來測量壓力，耐高溫，抗腐蝕。適合于惡劣環(huán)境下的壓力測量。陶瓷式壓力傳感器高精度、高可靠性，可用于高壓、高溫環(huán)境。應(yīng)用于石油化工、電力等行業(yè)。流量測量儀表流量測量儀表用于測量流體的流量，如液體、氣體或蒸汽。流量測量儀表廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。常見流量測量儀表包括：渦街流量計孔板流量計電磁流量計旋進旋渦流量計超聲波流量計可變面積流量計流量測量原理體積流量單位時間內(nèi)流過管道截面的流體體積，常用單位為立方米每秒（m3/s）或升每分鐘（L/min）。質(zhì)量流量單位時間內(nèi)流過管道截面的流體質(zhì)量，常用單位為千克每秒（kg/s）。流量計量利用各種流量計測量流體流量，并將其轉(zhuǎn)換為可讀的信號。流量測量方法差壓式容積式渦街式電磁式超聲波式流量測量技術(shù)差壓式流量測量利用流體流過節(jié)流裝置產(chǎn)生的壓差與流量之間的關(guān)系來測量流量，例如文丘里管、噴嘴等。電磁式流量測量基于法拉第電磁感應(yīng)定律，測量流體在磁場中運動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢來確定流量。渦輪式流量測量通過測量流體推動葉輪旋轉(zhuǎn)的頻率來測量流量，適用于液體和氣體。超聲波流量測量利用超聲波在流體中的傳播速度變化來測量流量，可用于各種流體。熱量測量儀表熱量計熱量計是測量熱量傳遞的儀器，它用于測量物質(zhì)吸收或釋放的熱量。熱量計通常用于熱力學(xué)研究和測量熱容量。流量計流量計用來測量流體流動的速率。它可以用于測量熱量傳遞，因為它可以確定熱量傳遞過程中流體的流速和熱量。溫度計溫度計用于測量溫度，它是熱量測量儀表的重要組成部分，因為溫度是熱量傳遞的關(guān)鍵因素。熱量測量原理熱量測量是熱工儀表的重要組成部分，它涉及到能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。熱量測量原理主要基于熱力學(xué)第一定律，即能量守恒定律。熱量測量通常需要測量溫度、流量和壓力等參數(shù)，并利用熱力學(xué)公式計算出熱量值。1熱力學(xué)第一定律能量守恒定律2熱量傳遞傳導(dǎo)、對流、輻射3熱量計算熱量=比熱容x質(zhì)量x溫度變化4儀表測量溫度、流量、壓力熱量測量技術(shù)流量熱量計流量熱量計用于測量流體通過管道時的熱量。它通過測量流體的流量和溫度差來計算熱量。溫度熱量計溫度熱量計利用溫度傳感器測量流體的進出口溫度，通過熱容量和流量計算熱量。熱工儀表的選型與應(yīng)用儀表性能準(zhǔn)確度、精度、響應(yīng)時間等指標(biāo)需與工藝需求相匹配。環(huán)境條件溫度、濕度、振動等環(huán)境因素對儀表性能有影響，需考慮工作環(huán)境。安裝空間儀表尺寸、安裝方式需與現(xiàn)場空間相協(xié)調(diào)。成本預(yù)算選擇性價比高的儀表，滿足功能需求且符合預(yù)算。儀表的安裝調(diào)試1預(yù)先準(zhǔn)備仔細(xì)閱讀儀表說明書確認(rèn)安裝環(huán)境是否符合要求2安裝過程按照說明書步驟進行安裝確保儀表連接牢固，接線正確3調(diào)試步驟校準(zhǔn)儀表參數(shù)，確保精度測試儀表功能，確保正常運行安裝調(diào)試是確保儀表正常運行的關(guān)鍵步驟。儀表的維護保養(yǎng)11.定期清潔去除灰塵、污垢，保持儀表清潔，確保傳感元件正常工作。22.定期校準(zhǔn)確保儀表精度，校準(zhǔn)儀表與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差，保證測量結(jié)果準(zhǔn)確。33.檢查連接檢查連接線是否松動、斷裂，保證信號傳輸穩(wěn)定，避免數(shù)據(jù)錯誤。44.故障排除及時發(fā)現(xiàn)和處理儀表故障，維護儀表正常運行，延長儀表使用壽命。儀表信號的傳輸1模擬信號傳輸模擬信號傳輸方式廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的熱工儀表系統(tǒng)，例如4-20mA電流信號，可直接反映被測量的變化趨勢。2數(shù)字信號傳輸數(shù)字信號傳輸方式則采用編碼方式，如RS485、CAN總線，抗干擾能力更強，適用于遠(yuǎn)距離、高精度測量。3無線信號傳輸無線信號傳輸利用無線電波，如藍(lán)牙、Wi-Fi，適用于安裝不便或距離較遠(yuǎn)的位置，方便靈活。儀表信號的處理信號放大使用放大器對微弱的儀表信號進行放大，以提高信號強度和信噪比。信號轉(zhuǎn)換將不同類型的儀表信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號，方便數(shù)據(jù)處理和傳輸。信號濾波消除信號中的噪聲和干擾，確保信號的準(zhǔn)確性和可靠性。信號數(shù)字化將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便進行計算機處理和分析。信號校正對儀表信號進行校正，以消除系統(tǒng)誤差和環(huán)境因素的影響。信號存儲將處理后的信號存儲起來，以便進行歷史數(shù)據(jù)分析和回放。儀表故障診斷與維修預(yù)防性維護定期檢查和維護可以減少故障發(fā)生率，延長儀表壽命。故障診斷識別故障原因，例如儀表本身故障、電路問題、傳感器損壞等。故障修復(fù)根據(jù)診斷結(jié)果進行維修或更換故障部件，確保儀表恢復(fù)正常運行。工藝儀表系統(tǒng)設(shè)計1系統(tǒng)需求分析確定系統(tǒng)目標(biāo)和功能2系統(tǒng)方案設(shè)計選擇儀表和控制方案3系統(tǒng)硬件設(shè)計選擇和配置硬件設(shè)備4系統(tǒng)軟件設(shè)計設(shè)計控制軟件和通訊協(xié)議5系統(tǒng)調(diào)試與驗收測試和驗證系統(tǒng)性能工藝儀表系統(tǒng)設(shè)計是基于工藝需求，以實現(xiàn)自動化控制和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的過程。工藝儀表系統(tǒng)的儀表控制控制類型常見的控制類型包括PID控制、模糊控制和專家控制。不同的控制類型適用于不同的工藝場景?？刂撇呗钥刂撇呗钥梢愿鶕?jù)不同的工藝要求進行調(diào)整，例如設(shè)定值、偏差范圍和控制算法等。工藝儀表系統(tǒng)的自動化自動控制自動控制系統(tǒng)使用傳感器和控制算法，無需人工干預(yù)地調(diào)節(jié)過程參數(shù)。數(shù)據(jù)采集與分析自動化系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，并進行分析，為優(yōu)化過程參數(shù)提供參考信息。人機交互人機交互界面提供操作員監(jiān)控、調(diào)試和設(shè)置參數(shù)的便捷功能。安全可靠性自動化系統(tǒng)通過冗余備份和故障監(jiān)測，確保安全可靠運行。工藝儀表系統(tǒng)的現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線采用統(tǒng)一的通信協(xié)議，實現(xiàn)儀表與控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線網(wǎng)絡(luò)可采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如總線型、星型、樹型等智能化儀表現(xiàn)場總線儀表具有自診斷、自校準(zhǔn)、自配置等功能，提高了儀表的智能化水平應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)場總線技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工、電力、冶金、石油等領(lǐng)域，提高了生產(chǎn)效率和安全性熱工儀表的使用案例熱工儀表在發(fā)電廠、化工廠等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如，溫度傳感器監(jiān)測鍋爐水溫，壓力傳感器監(jiān)控蒸汽壓力，流量計測量燃料流量。這些儀表數(shù)據(jù)可以幫助監(jiān)測生產(chǎn)過程，提高效率，降低能耗，保證安全運行。熱工儀表發(fā)展趨勢智能化熱工儀表將更加智能化，能更好地適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境變化。數(shù)字化熱工儀表將朝著數(shù)字化方向發(fā)展，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和分析。網(wǎng)絡(luò)化熱工儀表將與互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。小型化熱工儀表將朝著小型化方向發(fā)展，更加便于安裝和維護。常見熱工儀表故障分析儀表故障原因熱工儀表故障的原因多種多樣，包括：機械故障、電氣故障、軟件故障、環(huán)境因素等。故障現(xiàn)象常見的故障現(xiàn)象有：指示值不準(zhǔn)、零點漂移、測量范圍變窄、響應(yīng)速度變慢、輸出信號異常、儀表無法正常工作等。故障排查針對不同的故障現(xiàn)象，需要采取不同的排查方法，例如：檢查線路連接、測量電壓電流、分析程序代碼、更換零部件等。維修與保養(yǎng)定期維護保養(yǎng)可以有效預(yù)防儀表故障，延長使用壽命。熱工儀表標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化確保熱工儀表的功能、性能和接口的一致性。提高效率標(biāo)準(zhǔn)化簡化了設(shè)計、制造、安裝和維護流程，提高了效率?；ゲ僮餍詷?biāo)準(zhǔn)化確保不同廠商的儀表能夠相互兼容，方便系統(tǒng)集成?？煽?/p>