儀表基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

儀表二班主要內(nèi)容

一、溫度二、壓力三、流量四、物位五、組分在線分析溫度

溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特征來間接測量.溫度測量儀表種類繁多，若按測量方式的不同，測溫儀表可分為接觸式和非接觸式兩大類。前者感溫元件與被測介質(zhì)直接接觸，后者的感溫元件卻不與被測介質(zhì)相接觸。常用的測溫儀表有熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計等。各種溫度計，機(jī)械式的大多只能就地指示，幅射式的精度較差，只有電的測溫儀表精度高，且測溫元件很容易與溫度變送器配用，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行遠(yuǎn)傳，以實現(xiàn)對溫度的自動記錄和調(diào)節(jié)。因此，在生產(chǎn)過程控制中應(yīng)用最多的是熱電偶和熱電阻溫度計。

3熱電偶4熱電偶的測溫范圍及精度5

.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℃熱電阻熱電阻的測溫原理金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變比而變化的。熱電阻溫度計由熱電阻、電測儀表(動圈儀表或平衡電橋)和連按導(dǎo)線所組成，其中熱電阻是感溫元件，有導(dǎo)體的和半導(dǎo)體兩種。熱電阻溫度計廣泛用來測量中、低溫(一般為500℃以下)。熱電阻溫度計與熱電偶溫度計的測溫原理是不相同的。熱電偶溫度計把溫度的變化通過感溫元件——熱電偶轉(zhuǎn)換為熱電勢的6變化值來測量溫度的；而熱電阻溫度計則是把溫度的變化通過感溫元件——熱電阻轉(zhuǎn)換為電阻的變化來測量溫度的。常用的有Cu50、pt100熱電阻，即0°時Cu的電阻為50歐姆，鉑的電阻為100歐姆。電阻隨溫度的升高而升高成正比關(guān)系。

7雙金屬溫度計

雙金屬溫度計的測溫元件由兩種不同膨脹系數(shù)彼此牢固結(jié)合的金屬片制成的，當(dāng)其中一頭受熱時就會膨脹，然后指針被帶動而旋轉(zhuǎn)，而顯示溫度。它是一種適合中、低溫現(xiàn)場檢測的儀表?？芍苯訙y量氣體或液體的溫度。精度等級較低：1.0、1.5、2.5，主要用于現(xiàn)場指示。其中電接點雙金屬溫度計是帶有報警輸出的

8測溫儀表安裝注意事項

在選用測溫儀表解決現(xiàn)場測溫問題時，首先要分析被測對象特點及狀態(tài)，然后根據(jù)現(xiàn)有溫度計的特點及其技術(shù)指標(biāo)確定選用的類型。一般應(yīng)考慮以下幾個方面:1．儀表的可能測溫范圍及常用測溫范圍，是否符合被測對象的溫度變化范圍的要求;2.儀表的精度、穩(wěn)定性、響應(yīng)時間是否適應(yīng)測溫要求;3.根據(jù)測量場所有無沖擊、振動及電磁場，來考慮儀表的防震、防沖擊、抗干擾性能是否良好;4.儀表輸出信號能否自動記錄和遠(yuǎn)傳;5.儀表的防腐性、防爆性和連續(xù)使用期限，是否滿足被測對象的要求;

9二、壓力10彈簧管壓力表彈簧管壓力表工作原理：

彈簧管是一端封閉并彎成270度圓孤形的空心管，管的橫切面為橢圓型。與作為測量元件的彈簧管一端固定起來，并通過接頭與被測介質(zhì)相連；另一端封閉，為自由端自由端與連桿與扇形齒輪相連扇形齒輪有何機(jī)心齒輪咬合組成傳動放大裝置。彈簧管壓力表通過表內(nèi)的敏感元件的彈性形變，再由表內(nèi)機(jī)芯的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將壓力形變傳導(dǎo)至指針，引起指針轉(zhuǎn)動來顯示壓力。

彈簧管壓力表是壓力儀表的主要組成部份之一，它有著極為廣泛的應(yīng)用價值，它具有結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍廣、便于制造和維修和價格低廉等特點。彈簧管壓力表是單圈彈簧壓力表的簡稱。它主要由彈簧管、齒輪傳動機(jī)構(gòu)（包括拉桿、扇形齒輪、中心齒輪）、示數(shù)裝置（指針和分度盤）以及外殼等幾部份組成，如下圖所示。11應(yīng)變式壓力變送器

應(yīng)變式變送器以是以電為能源，它利用應(yīng)變片作為轉(zhuǎn)換元件，將被測壓力轉(zhuǎn)換成應(yīng)變片電阻值的變化，然后經(jīng)過橋式電路得到毫伏級的電量輸出，供顯示儀表顯示被測壓力或經(jīng)放大電路轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號后，再傳送到記錄儀和調(diào)節(jié)器等儀表。應(yīng)變片有金屬電阻絲應(yīng)變片(金屬絲粘貼在襯底上組成的元件)和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類。根據(jù)電阻應(yīng)變原理，應(yīng)變片在壓力作用下產(chǎn)生彈性變形dL/L(即應(yīng)變e)，其電阻值隨之發(fā)生變化。如果已如應(yīng)變片的電阻變化與其變形(即應(yīng)變)的關(guān)系，那么，通過對應(yīng)變片電阻變化的測量就可測知被測壓力。12壓力變送器工作原理：

壓力變送器是利用壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，送到脈沖計數(shù)器，直接傳遞到CPU（微處理器）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為與輸入信號相對應(yīng)的4-20mADC的輸出信號，并在模擬信號上疊加一個HART數(shù)字信號進(jìn)行通信的壓力檢測儀表。單晶硅諧振式傳感器

諧振式傳感器是采用超精細(xì)加工工藝在單晶硅材料上制成兩個完全一致的H型諧振梁，并以一定的頻率產(chǎn)生振動。其諧振頻率取決于梁的長度及張力，而張力隨壓力的變化而變化，實現(xiàn)了壓力變化轉(zhuǎn)換成頻率信號的變化，并采用了頻率差分技術(shù)，將兩個頻率信號直接輸出到脈沖計數(shù)器。從而使傳感器具有誤差小，重復(fù)性好、分解能力和反應(yīng)靈敏度高、直接輸出數(shù)字信號等特點。由于傳感器良好的特性，可使變送器幾乎不受靜壓和溫度的影響，而且具有優(yōu)良的過壓性能和范圍較寬的量程。14

壓力開關(guān)壓力開關(guān)是一種借助彈性元件受壓后產(chǎn)生位移以驅(qū)動微動開關(guān)工作的壓力控制儀表。通常使用于報警或聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中。壓力開關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)包括以下內(nèi)容：（1）設(shè)定值控制范圍（2）控制精度（3）控制方式：一位式或二位式（4）觸點容量：380VAC\2A或220VAC\3A（6）使用環(huán)境：溫度-25-70℃。相對濕度不大于85％。差壓開關(guān)是一種差壓控制儀表，與壓力開關(guān)類似。差壓開關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)：（1）設(shè)定值控制范圍（2）控制精度（3）觸點容量（4）使用環(huán)境

差壓開關(guān)壓力表的選用

壓力表的選用應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對壓力測量的要求，被測介質(zhì)的性質(zhì)，現(xiàn)場環(huán)境條件等來考慮儀表的類型、量程和精度等級。并確定是否需要帶有遠(yuǎn)傳、報警等附加裝置。這樣才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)、合理和有效的目的。1．類型的選用儀表類型的選用必須滿足工蘭生產(chǎn)的要求。例如是否需要遠(yuǎn)傳變送、自動記錄或報警；被測介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)(如腐蝕性、溫度高低、粘度大小、臟污程度、易燃易爆等)是否對儀表提出特殊要求；現(xiàn)場環(huán)境條件(如高溫、電磁場、振動等)對儀表有否特殊要求等。普通壓力表的彈簧管材料多采用銅合金，高壓的也有采用碳鋼，而氨用壓力表的彈簧管材料都采用碳鋼，不允許采用銅合金。因為氨氣對銅的腐蝕極強(qiáng)，所以普通壓力表用于氨氣壓力測量很快就要損壞。

17測量范圍的確定

儀表的測量范圍是根據(jù)被測壓力的大小來確定的。對于彈性式壓力表，為保證彈性元件能在彈性變形的完全范圍內(nèi)可靠地工作，量程的上限值應(yīng)高于工藝生產(chǎn)中可能的最大壓力值。根據(jù)"化工自控設(shè)計技術(shù)規(guī)定"，在測量穩(wěn)定壓力時，最大工作壓力不應(yīng)超過量程的2/3；測量脈動壓力時，最大工作壓力不超過量程的1/2；測量高壓壓力時，最大工作壓力不應(yīng)超過量程的3/5。為了保證測量的準(zhǔn)確度，所測的壓力值不能太接近于儀表的下限值，亦即儀表的量程不能選得太大，一般被測壓力的最小值應(yīng)不低于量程的1/3。按上述要求算出后，實取稍大的相鄰系列值，一般可在相應(yīng)的產(chǎn)品目錄申查到。3．精度級的選取儀表的精度主要是根據(jù)生產(chǎn)上允許的最大測量誤差來確定的。此外，在滿足工藝要求的前提下，還要考慮經(jīng)濟(jì)性，即盡可能選用精度較低、價廉耐用的儀表。18三、流量

流量是指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的體積或質(zhì)量，即瞬時流量。

流量的計量單位如下:

表示體積流量的單位常用立方米每小時(m3/h)、升每分(I/min)、升每秒(l等；表示質(zhì)量流量的單位常用噸每小時(t/h)、千克每小時(kg/h)、千克每秒(kg/s)等。若流體的密度是ρ，則體積流量Q與質(zhì)量流量M的關(guān)系是:

M=Qρ或Q=M/ρ流體的密度是隨工況參數(shù)而變化的。對于液體，由于壓力變化對密度的影響很小，一般可以忽略不計；但因溫度變化所產(chǎn)生的影響，則應(yīng)引起注意。不過一般溫度每變化10℃時，液體的密度變化約在1%以內(nèi)。所以，除溫度變化較大，測量準(zhǔn)確度要求較高的場合外，往往也可以忽略不計。對于氣體，由于密度受溫度、壓力變化影響較大，因此在儀表計量上多數(shù)以標(biāo)定狀態(tài)條件下的體積流量為標(biāo)準(zhǔn)體積流量。

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差壓式流量計

工作原理：

差壓式(也稱節(jié)流式)是基于流體流動的截流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。差壓式流量計通常是由能將被測流量轉(zhuǎn)換成差壓信號的節(jié)流裝置

(包括節(jié)流元件和取壓裝置)、導(dǎo)壓管和差壓計或差壓變送器及其顯示儀表三部分所組成。在單元組合儀表中，由節(jié)流裝置所產(chǎn)生的差壓信號，常通過差壓變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號或氣信號，以供顯示、調(diào)節(jié)用。節(jié)流現(xiàn)象及其原理：流體在有節(jié)流元件的管道中流動時，在節(jié)流元件前后的管璧處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。所謂節(jié)流裝置就是設(shè)置在管道中能使流體產(chǎn)生局部收縮的節(jié)流元件和取壓裝置的總稱。應(yīng)用最廣泛的節(jié)流元件是孔板，其次是噴嘴、文丘里管。20四、物位

物位是指液體與氣體、液體與液體、固態(tài)物質(zhì)與氣體之間界面相對于容器底部或某一準(zhǔn)基面的高度.由于各種被測介質(zhì)的性質(zhì)不同，各種生產(chǎn)設(shè)備的操作條件也不同，所以需要各種各樣的液位測量儀表，以滿足生產(chǎn)的不同需要，下表列出了各種液位測量儀表的主要特點和應(yīng)用場合。21物位及常用檢測儀表用來表達(dá)容器內(nèi)儲存物質(zhì)表面高低位置的參數(shù)。A、鋼帶液位計：油罐、水塔B、玻璃（管）板液位計：容器液位C、磁浮子液位計：潤滑油箱D、同位素液位計：高壓容器E、浮球液位計：塔底液面F、浮筒液位計：容器液位G、差壓式液位計：量程大于2米的容器H、磁伸縮液位計：容器液位I、超聲波液位計：常溫開口容器J、雷達(dá)液位計：精密測量導(dǎo)波雷達(dá)：介電常數(shù)大于1.3的液位測量,是替代浮筒液位計的新型儀表K、射頻導(dǎo)納液位計：界面測量L、靜壓式液位計：開口水箱

浮筒式液位計

浮筒式液位計是一種應(yīng)用浮力原理測量液位的儀表。利用浮筒浸沉在被測液體中，當(dāng)液位變化時，浮筒被浸沒程度不同，浮筒所受浮力也不同。只要測出浮力的變化，液位的高低便確定了。它主要由浮筒、杠桿、扭力臂及芯軸等組成。浮筒垂直地懸掛在杠桿的一端，杠桿的另一端與扭力管、芯軸的B端垂直地固定在一起，并由固定在外殼上的支點所支撐。扭力管的A端通過法蘭固定在儀表外殼上，芯軸的另一端為自由端，用來輸出角位移。23

當(dāng)液位低于浮筒時，浮筒的全部重量作用在杠桿上，因而作用在扭力管上的扭力矩最大，使扭力管帶動芯軸扭轉(zhuǎn)的角位移也最大(約7。)。此時扭力管扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的彈性反力矩與鈕力矩相平衡；當(dāng)液位高于浮筒下端時，作用在杠桿上的力為浮筒重量與浮筒所受浮力之差，因此，隨著液位的升高，扭力矩將減小，扭力管帶動芯軸的扭角也相應(yīng)減小。在最高液位時，扭角最小.即液位愈高，扭角愈小。若將扭角通過芯軸變成擋板或霍爾片的位移，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的氣信號或電信號，這樣就構(gòu)成了氣動或電動轉(zhuǎn)換部分。

浮筒式液位變送器的輸出信號不僅與液位高度有關(guān)，而且還與被測介質(zhì)的密度有關(guān)。因此對于同一液位高度，當(dāng)介質(zhì)種類不同或因工藝操作條件變化使介質(zhì)密度改變時，儀表的測量結(jié)果是不相同的。

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差壓式液位計

差壓式液位汁工作原理：差壓式液位計是應(yīng)用差壓計或差壓變送器來測量變送器液位的，是利用容器內(nèi)液位改變時，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。是目前應(yīng)用得最廣泛的一種液位測量儀表。如圖所示。差壓變送器負(fù)壓室壓力P2=P氣，則正負(fù)壓室的差壓為：ΔP=P1-P2

25+-HP氣

P液

Q入

P出排污當(dāng)差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相時根據(jù)流體靜力學(xué)原理，我們知道，變送器正壓室受到的壓力為：Pl=P氣十Hρg式中H液位高度;ρ介質(zhì)密度;g重力加速度;P氣氣相壓力。圖4-3差壓變送器測量液位示意圖通常，被測介質(zhì)的密度是已知的。因此，測得差壓值就能知道液位