儀表基礎(chǔ)知識(shí)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(guò)物體隨溫度變化的某些特征來(lái)間接測(cè)量.溫度測(cè)量?jī)x表種類(lèi)繁多，若按測(cè)量方式的不同，測(cè)溫儀表可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)。前者感溫元件與被測(cè)介質(zhì)直接接觸，后者的感溫元件卻不與被測(cè)介質(zhì)相接觸。常用的測(cè)溫儀表有熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計(jì)等。各種溫度計(jì)，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(cè)溫儀表精度高，且測(cè)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(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)傳，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)記錄和調(diào)節(jié)。因此，在生產(chǎn)過(guò)程控制中應(yīng)用最多的是熱電偶和熱電阻溫度計(jì)。

3熱電偶4熱電偶的測(cè)溫范圍及精度5

.熱電偶類(lèi)別分度號(hào)無(wú)差等級(jí)III誤差值{±}測(cè)量范圍誤差值{±}測(cè)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(cè)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(jì)由熱電阻、電測(cè)儀表(動(dòng)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(jì)廣泛用來(lái)測(cè)量中、低溫(一般為500℃以下)。熱電阻溫度計(jì)與熱電偶溫度計(jì)的測(cè)溫原理是不相同的。熱電偶溫度計(jì)把溫度的變化通過(guò)感溫元件——熱電偶轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)的6變化值來(lái)測(cè)量溫度的；而熱電阻溫度計(jì)則是把溫度的變化通過(guò)感溫元件——熱電阻轉(zhuǎn)換為電阻的變化來(lái)測(cè)量溫度的。常用的有Cu50、pt100熱電阻，即0°時(shí)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(jì)

雙金屬溫度計(jì)的測(cè)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(shí)就會(huì)膨脹，然后指針被帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，而顯示溫度。它是一種適合中、低溫現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的儀表。可直接測(cè)量氣體或液體的溫度。精度等級(jí)較低：1.0、1.5、2.5，主要用于現(xiàn)場(chǎng)指示。其中電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)是帶有報(bào)警輸出的

8測(cè)溫儀表安裝注意事項(xiàng)

在選用測(cè)溫儀表解決現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫問(wèn)題時(shí)，首先要分析被測(cè)對(duì)象特點(diǎn)及狀態(tài)，然后根據(jù)現(xiàn)有溫度計(jì)的特點(diǎn)及其技術(shù)指標(biāo)確定選用的類(lèi)型。一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面:1．儀表的可能測(cè)溫范圍及常用測(cè)溫范圍，是否符合被測(cè)對(duì)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(shí)間是否適應(yīng)測(cè)溫要求;3.根據(jù)測(cè)量場(chǎng)所有無(wú)沖擊、振動(dòng)及電磁場(chǎng)，來(lái)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(hào)能否自動(dòng)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(cè)對(duì)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(cè)量元件的彈簧管一端固定起來(lái)，并通過(guò)接頭與被測(cè)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(dòng)放大裝置。彈簧管壓力表通過(guò)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(dòng)來(lái)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(jià)值，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍廣、便于制造和維修和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。彈簧管壓力表是單圈彈簧壓力表的簡(jiǎn)稱(chēng)。它主要由彈簧管、齒輪傳動(dòng)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(pán)）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(cè)壓力轉(zhuǎn)換成應(yīng)變片電阻值的變化，然后經(jīng)過(guò)橋式電路得到毫伏級(jí)的電量輸出，供顯示儀表顯示被測(cè)壓力或經(jīng)放大電路轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(lèi)。根據(jù)電阻應(yīng)變?cè)?，?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(guò)對(duì)應(yīng)變片電阻變化的測(cè)量就可測(cè)知被測(cè)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(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，送到脈沖計(jì)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(hào)相對(duì)應(yīng)的4-20mADC的輸出信號(hào)，并在模擬信號(hào)上疊加一個(gè)HART數(shù)字信號(hào)進(jìn)行通信的壓力檢測(cè)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(gè)完全一致的H型諧振梁，并以一定的頻率產(chǎn)生振動(dòng)。其諧振頻率取決于梁的長(zhǎng)度及張力，而張力隨壓力的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了壓力變化轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)的變化，并采用了頻率差分技術(shù)，將兩個(gè)頻率信號(hào)直接輸出到脈沖計(jì)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(hào)等特點(diǎn)。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(guò)壓性能和范圍較寬的量程。14

壓力開(kāi)關(guān)壓力開(kāi)關(guān)是一種借助彈性元件受壓后產(chǎn)生位移以驅(qū)動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)工作的壓力控制儀表。通常使用于報(bào)警或聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中。壓力開(kāi)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(diǎn)容量：380VAC\2A或220VAC\3A（6）使用環(huán)境：溫度-25-70℃。相對(duì)濕度不大于85％。差壓開(kāi)關(guān)是一種差壓控制儀表，與壓力開(kāi)關(guān)類(lèi)似。差壓開(kāi)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(diǎn)容量（4）使用環(huán)境

差壓開(kāi)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(guò)程對(duì)壓力測(cè)量的要求，被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件等來(lái)考慮儀表的類(lèi)型、量程和精度等級(jí)。并確定是否需要帶有遠(yuǎn)傳、報(bào)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(lèi)型的選用儀表類(lèi)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(dòng)記錄或報(bào)警；被測(cè)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(duì)儀表提出特殊要求；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件(如高溫、電磁場(chǎng)、振動(dòng)等)對(duì)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?yàn)榘睔鈱?duì)銅的腐蝕極強(qiáng)，所以普通壓力表用于氨氣壓力測(cè)量很快就要損壞。

17測(cè)量范圍的確定

儀表的測(cè)量范圍是根據(jù)被測(cè)壓力的大小來(lái)確定的。對(duì)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(jì)技術(shù)規(guī)定"，在測(cè)量穩(wěn)定壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)量程的2/3；測(cè)量脈動(dòng)壓力時(shí)，最大工作壓力不超過(guò)量程的1/2；測(cè)量高壓壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)量程的3/5。為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，所測(cè)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(cè)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(shí)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(jí)的選取儀表的精度主要是根據(jù)生產(chǎn)上允許的最大測(cè)量誤差來(lái)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(jià)廉耐用的儀表。18三、流量

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

流量的計(jì)量單位如下:

表示體積流量的單位常用立方米每小時(shí)(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(shí)(t/h)、千克每小時(shí)(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(duì)于液體，由于壓力變化對(duì)密度的影響很小，一般可以忽略不計(jì)；但因溫度變化所產(chǎn)生的影響，則應(yīng)引起注意。不過(guò)一般溫度每變化10℃時(shí)，液體的密度變化約在1%以?xún)?nèi)。所以，除溫度變化較大，測(cè)量準(zhǔn)確度要求較高的場(chǎng)合外，往往也可以忽略不計(jì)。對(duì)于氣體，由于密度受溫度、壓力變化影響較大，因此在儀表計(jì)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(jì)

工作原理：

差壓式(也稱(chēng)節(jié)流式)是基于流體流動(dòng)的截流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。差壓式流量計(jì)通常是由能將被測(cè)流量轉(zhuǎn)換成差壓信號(hào)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(jì)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(hào)，常通過(guò)差壓變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)或氣信號(hào)，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(dòng)時(shí)，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(chēng)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(chēng)。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(duì)于容器底部或某一準(zhǔn)基面的高度.由于各種被測(cè)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(cè)量?jī)x表，以滿足生產(chǎn)的不同需要，下表列出了各種液位測(cè)量?jī)x表的主要特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。21物位及常用檢測(cè)儀表用來(lái)表達(dá)容器內(nèi)儲(chǔ)存物質(zhì)表面高低位置的參數(shù)。A、鋼帶液位計(jì)：油罐、水塔B、玻璃（管）板液位計(jì)：容器液位C、磁浮子液位計(jì)：潤(rùn)滑油箱D、同位素液位計(jì)：高壓容器E、浮球液位計(jì)：塔底液面F、浮筒液位計(jì)：容器液位G、差壓式液位計(jì)：量程大于2米的容器H、磁伸縮液位計(jì)：容器液位I、超聲波液位計(jì)：常溫開(kāi)口容器J、雷達(dá)液位計(jì)：精密測(cè)量導(dǎo)波雷達(dá)：介電常數(shù)大于1.3的液位測(cè)量,是替代浮筒液位計(jì)的新型儀表K、射頻導(dǎo)納液位計(jì)：界面測(cè)量L、靜壓式液位計(jì)：開(kāi)口水箱

浮筒式液位計(jì)

浮筒式液位計(jì)是一種應(yīng)用浮力原理測(cè)量液位的儀表。利用浮筒浸沉在被測(cè)液體中，當(dāng)液位變化時(shí)，浮筒被浸沒(méi)程度不同，浮筒所受浮力也不同。只要測(cè)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(diǎn)所支撐。扭力管的A端通過(guò)法蘭固定在儀表外殼上，芯軸的另一端為自由端，用來(lái)輸出角位移。23

當(dāng)液位低于浮筒時(shí)，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(dòng)芯軸扭轉(zhuǎn)的角位移也最大(約7。)。此時(shí)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(shí)，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(dòng)芯軸的扭角也相應(yīng)減小。在最高液位時(shí)，扭角最小.即液位愈高，扭角愈小。若將扭角通過(guò)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(hào)或電信號(hào)，這樣就構(gòu)成了氣動(dòng)或電動(dòng)轉(zhuǎn)換部分。

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

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差壓式液位計(jì)

差壓式液位汁工作原理：差壓式液位計(jì)是應(yīng)用差壓計(jì)或差壓變送器來(lái)測(cè)量變送器液位的，是利用容器內(nèi)液位改變時(shí)，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(cè)量?jī)x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(shí)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(cè)量液位示意圖通常，被測(cè)介質(zhì)的密度是已知的。因此，測(cè)得差壓值就能知道液位