儀表基礎(chǔ)知識培訓ppt課件

1、儀表基礎(chǔ)知識培訓,2009年7月,聚合儀電培訓教材,儀表基礎(chǔ)知識-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：絕對誤差：儀表測量值與被測變量真實值之差。相對誤差：測量的絕對誤差與被測變量真實值之比。引用誤差：絕對誤差與測量上限值或測量表量程之比。 1.2、真值與約定真值（近似真值）、相對真值（標準表示值）,儀表基礎(chǔ)知識-概念,2、

2、儀表的質(zhì)量指標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。 基本誤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、準確度和準確度等級（精度）2.3、變差：外界條件不變，儀表多次進行正反行程測量，表指示值的最大差值。,儀表基礎(chǔ)知識-概念,舉例：測量管子里的液體壓力，例如40KPa。有兩個不同區(qū)間的壓力表： 表1：0-300KP

3、a，精度等級（±0.25%的量程）表2：0-100KPa，精度等級（±0.5%的量程）,儀表基礎(chǔ)知識-概念,2.4 靈敏度和靈敏限 靈敏度表達儀表對被測變量的敏感程度。 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同一個被測變量進行多次測量，所得結(jié)果之間的接近程度。測量值越接近，復(fù)現(xiàn)性越好。,儀

4、表基礎(chǔ)知識-概念,3、 儀表設(shè)備的防護3.1 防護等級：IPXX（防塵、防水）,第一位特征數(shù)字是防止固體異物進入儀表內(nèi)部， 0 無防護 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)字是防止進水造成有害影響，附加字母是指對人體的傷害。0 無防護 1 垂直滴水 2 傾角75° ~90

5、76; 3 淋水 4 濺水 5 噴水 6 猛烈噴水 7 短時間浸水 8 連續(xù)浸水,儀表基礎(chǔ)知識,,3.2 防爆防爆標志 ：由四部分組成：防爆標記---防爆型式---防爆等級---溫度組別,舉例：Ex d IIC T6 隔爆、IIC類氣體、溫度組T6,儀表基礎(chǔ)知識,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-概念,4、化工過程儀表的分類,3、字母代

6、號的含義，如下表,其它：H：手動/高 X：未分類 Z:位置、尺寸 W:重量,儀表基礎(chǔ)知識,術(shù)語自動化儀表：對被測變量和被控變量進行測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)場控制室外的儀表，一般在被測對象和被控對象附近。 檢測儀表：用以確定被測變量的量值或量的特性、狀態(tài)的儀表。 檢測元件 sensor 傳感元件 sensor ：測量鏈中的一次元件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成宜于測量的信號。 傳感器 trans

7、ducer ：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并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為另一種信號形式輸出的裝置。變送器 transmitter ：輸出為標準化信號的傳感器。 顯示儀表 ：顯示被測量值的儀表?？刂苾x表：用以對被控變量進行控制的儀表。 執(zhí)行器 actuator ：在控制系統(tǒng)中通過其機構(gòu)動作直接改變被控變量的裝置。 取源部件 ：在被測對象上為安裝

8、連接檢測元件所設(shè)置的專用管件、引出口和連接閥門等元件。,,現(xiàn)場安裝儀表,5、儀表安裝位置圖形符號,集中儀表盤面安裝儀表（遠傳）,氣動執(zhí)行機構(gòu),電動執(zhí)行機構(gòu),電磁執(zhí)行機構(gòu),閥門,,,,6、儀表位號的組成 FIT-0110031.首字母：被測變量字母代號（流量）2.后繼字母：功能字母代號（指示及變送）3.首位（或前兩位）數(shù)字：工序或車間代號4.后繼數(shù)字：序號,,7、儀表工作接地 7.1 屏蔽接地

9、 7.2 儀表信號接地 分隔離（變送器內(nèi)部電路）及非隔離接地（24V電源負極為參考點）,,,,,,傳感器是、在感受被測環(huán)境變化的同時將此變化量轉(zhuǎn)換成（函數(shù)、線性或非線性的）電量輸出給顯示儀表。,一、溫度測量儀表,溫度的單位：℃（攝氏溫標）；°F（華氏溫標）； K（熱力學溫標）換算：華氏度=32+9/5攝氏度 0 ℃=273.15K溫度測量儀表的種類：雙金屬溫度計、水銀溫度計、熱電阻

10、、熱電偶、輻射式溫度計、紅外線溫度計等,一、溫度測量儀表-熱電偶,,第一節(jié) 熱電偶1、原理：有兩種不同的、特殊材質(zhì)的金屬導體結(jié)合成回路組成，這兩根導體結(jié)合以后，結(jié)合點（稱之為測溫端或熱端）與接線端之間（稱之為自由端或冷端）有溫差時、兩導體上就會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，電勢的大小隨感溫點溫度的變化成正比而變化，所以稱為熱電勢。,,一、溫度測量儀表-熱電偶,為了消除自由端溫度變化所產(chǎn)生的誤差，采用補償導線將熱電偶自由端延伸至遠離熱源處。自由端

11、溫度如不為0度，熱電偶所測得的溫度需加以修正。,一、溫度測量儀表-熱電偶,2、熱電偶的組成：偶絲、絕緣套管、保護管、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保護管中，他的好處是：拆裝方便、可以換偶心便于維修，還有它的測量范圍比鎧裝偶大。,一、溫度測量儀表-熱

12、電偶,4、標準型熱電偶有：分度號S型（鉑銠10-鉑）、R（鉑銠13-鉑）、B（鉑銠30-鉑銠6）、K（鎳鉻-鎳硅）、T（銅-康銅）、E（鎳鉻-康銅）、J（鐵-康銅）等。常用熱電偶測量范圍：,一、溫度測量儀表-熱電偶,5.偶的選型：(1)根據(jù)偶所工作和被測的環(huán)境、溫度來選擇熱電偶。(2)根據(jù)被測環(huán)境來選擇偶絲的材質(zhì)和保護管的材質(zhì)。 3）根據(jù)外部環(huán)境來選擇結(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)境來選擇隔爆等級），還有偶的

13、固定方式、是法蘭連接還是螺紋連接或無連接方式。（4）偶的精度等級要根據(jù)工況來選擇。長度根據(jù)管道尺寸及保溫厚度選擇。偶直徑的要根據(jù)環(huán)境的震動性和對于偶的氧化程度 、還有偶的熱惰性來選擇。,一、溫度測量儀表-熱電偶,6、故障分析,一、溫度測量儀表-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)生變化的特性來測量溫度的。 熱電阻本體有兩線制和三線制：其實熱電阻感溫元件只有兩個接線端，三線制的熱

14、電阻只是在任意一個接線端上并了一根導線引到了接線盒上。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、溫度測量儀表-熱電阻,,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、溫度測量儀表-熱電阻,故障分析,一、溫度測量儀表-雙金屬溫度計,第三部分：雙金屬溫度計1.原理：利

15、用金屬的受熱膨脹原理,二、壓力測量儀表,1、壓力單位：Pa、KPa、MPa、Bar、mmHg、PSI、mmH2O、kgf/cm2、atm等 （此處）壓力＝“壓強”2、壓力換算：1mmH2O=9.81Pa 1kgf/cm2=0.981×105Pa1mmHg=133.2Pa 1bar=105Pa 1atm=101325Pa,二、壓力測量儀表,3、壓力概念圖：,二、壓力測量儀表,4、壓力檢測方法與測壓儀表?

16、按信號原理不同分四類：? ①液柱式壓力計：將壓力轉(zhuǎn)為液柱高度差? ②彈性式壓力計：轉(zhuǎn)為彈性元件變形的位移? ③電氣式壓力計：轉(zhuǎn)換成各種電量? ④活塞式壓力計：轉(zhuǎn)換為活塞上所加平衡砝碼重量（活塞式壓力計測量原理： P=G/S 所以 G=P?S精確度高 常用作標準儀表，檢驗其它壓力計,二、壓力測量儀表-液柱式壓力計,液柱式壓力計信號不能遠傳。? 可測量氣體、液體壓力。? U形管壓力計、單管

17、液柱式壓力計、傾斜管微壓計。,二、壓力測量儀表-液柱式壓力計,二、壓力測量儀表-彈性式壓力表,2.彈性式壓力表類型,二、壓力測量儀表-就地顯示壓力表,2、壓力表的選擇（1）量程的選擇 根據(jù)被測壓力的大小確定儀表量程。對于彈性式壓力表，在測穩(wěn)定壓力時，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的3/4；測波動壓力時，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的2/3。最低測量壓力值應(yīng)不低于全量程的1/3。 （2）精度選擇根據(jù)生產(chǎn)允許的最大測量誤差，以經(jīng)濟、實惠的原則確定

18、儀表的精度級。,,（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、振動等，被測介質(zhì)的性能，如溫度的高低、腐蝕性、易結(jié)晶、易燃、易爆等等，以此來確定壓力表的種類和型號。 對某些特殊的介質(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、壓力測量儀表-就地顯示壓力表,二、壓力測量儀表-就地顯示壓力表,二、壓力測量儀表,3、壓力表的安裝? 取壓管口應(yīng)與工藝介質(zhì)流動方向垂直。測點要選在

19、其前后有足夠長直管段的地方，以保證儀表所測的是介質(zhì)的靜壓。? 防止儀表傳感器與高溫或有害的被測介質(zhì)直接接觸。如測量高溫蒸汽時，應(yīng)加裝冷凝盤管；測量含塵氣體時，應(yīng)裝設(shè)灰塵捕集器；對于有腐蝕性的介質(zhì)，應(yīng)加裝充有中性介質(zhì)的隔離容器；對于測量溫度高于60℃的介質(zhì)，一般要加環(huán)形冷凝圈。? 取壓口的位置，對于測量氣體介質(zhì)的，一般位于工藝管道的上部；測量蒸汽的，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)進入測量管道和儀表。）,

20、二、壓力測量儀表,? 對于測量液體的，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入測量管和儀表。? 取壓口與壓力表間應(yīng)裝隔離閥，檢修用。? 對于水平敷設(shè)的壓力信號導管應(yīng)有不小于 3%的坡度，以便排除導管內(nèi)積水或積汽。,二、壓力測量儀表-壓力變送器,2、壓力（差壓）變送器 壓力(差壓）變送器----把壓力信號變成標準電信號(4-20mA)遠傳。 精度高、智能儀表可進行通訊，更改儀表參數(shù)。普通壓力變送

21、器是由傳感器、變送電路、殼體、接液口、接線口等部分組成的。 目前傳感器有擴散硅、壓電陶瓷、電容膜盒等。他們的測量原理無一例外的都是在有激勵的惠斯登電橋失去平衡時有電流或者電壓輸出。 變送電路是將這種輸出信號進行轉(zhuǎn)換，使之與被測的物理量成一一對應(yīng)的線性關(guān)系。,二、壓力測量儀表,壓力變送器相關(guān)知識遷移？ 一般認為：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輸出信號共用二根導線，互相

22、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)。如測量范圍，線性或者平方根輸出，阻尼，工程單位，工位號，系列號，描述符。,開啟和關(guān)閉三閥組的順序如何？ 開啟順序：先開正閥門；關(guān)閉平衡閥；打開負壓閥。 關(guān)閉順序：先關(guān)負壓閥；打開平衡閥；關(guān)閉正閥門。操作三閥組要注意什么？ 不能讓導壓管內(nèi)的凝水或者隔離液流失。 不可使測量元件（膜盒）受壓或者受熱。,三、流量測量儀表,（一）流量單位 體積流量單

23、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）流量儀表分類1、速度式流量計：以測量流體在管道中的流速作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。差壓流量計、電磁流量計、漩渦流量計、超聲波、堰式流量計、轉(zhuǎn)子流量計等。2、容積式流量計： 單位時間內(nèi)所排出的流體固定容積 來計算流量。橢圓齒輪、刮板、腰輪、活塞式流量計等。3、質(zhì)量流量計,三、流量測量儀表,流體的壓縮系數(shù)和膨脹系數(shù)在一

24、定的溫度下，流體體積隨壓力增大而縮小的特性，稱為流體的壓縮性；在一定壓力下，流體的體積隨溫度升高而增大的特性，稱為流體的膨脹性。,,（三）壓差流量計 節(jié)流裝置與差壓檢測表配套測量流體流量。3.1原理：差壓式流量計基于流體在通過設(shè)置于流通管道上的流動阻力件時產(chǎn)生的壓力差與流體流量之間的確定關(guān)系，通過測量差壓值求得流體流量。,1-節(jié)流元件 2-引壓管路3-三閥組 4-差壓計,三、流量測量儀表,3.2 流體流經(jīng)節(jié)流件時壓力和

25、流速變化情況,三、流量測量裝置,3.3節(jié)流元件的結(jié)構(gòu)形式,a. 標準孔板,標準孔板是一塊具有與管道同心圓形開孔的圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴散的錐形。,結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，價格便宜,壓力損失較大，測量精度較低，只適用于潔凈流體介質(zhì)，測量大管徑高溫高壓介質(zhì)時，孔板易變形。,b. 標準噴嘴,標準噴嘴是一種以管道軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對稱體，主要由入口圓弧收縮部分與出口圓筒形喉部組成，有ISAl932噴嘴和長徑噴

26、嘴兩種型式。,ISA1932噴嘴,長徑噴嘴,c. 文丘里管文丘里管有兩種標準型式：經(jīng)典文丘里管與文丘里噴嘴。文丘里管壓力損失最低，有較高的測量精度，對流體中的懸浮物不敏感，可用于污臟流體介質(zhì)的流量測量，在大管徑流量測量方面應(yīng)用的較多。但尺寸大、笨重，加工困難，成本高，一般用在有特殊要求的場合。,三、流量測量裝置,三、流量測量儀表,3.4節(jié)流裝置的取壓方式根據(jù)節(jié)流裝置取壓口位置可將取壓方式分為理論取壓、角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓與損

27、失取壓等五種:,節(jié)流裝置的取壓方式,a.1/4圓噴嘴,b. 錐形入口孔板,c. 圓缺孔板,三、流量測量儀表,3.5非標準節(jié)流裝置,三、流量測量儀表,角接取壓裝置,法蘭取壓裝置,廣泛采用的是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。角接取壓法比較簡便，容易實現(xiàn)環(huán)室取壓，測量精度較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)較簡單，容易裝配，計算也方便，但精度較角接取壓法低些。,三、流量測量儀表,差壓式流量計連接配置如下圖： A：節(jié)流裝置 B:差壓變送器,故障分

28、析：,1.負壓管堵塞：當流量升高負壓管堵塞時，流量示值 ↑；流量降低負壓管堵，示值 ↓；流量不變，示值不變。,2.正壓管堵塞：當流量增加時，流體管道中的靜壓力增加，設(shè)其增加值為Pa，同時流速增加靜壓降低P0，若Pa=P0，示值不變；P0＜Pa示值↓， P0＞Pa示值↑;流量降低時與上相反;流量不變，示值不變。,3.正、負壓管漏,4.孔板（節(jié)流裝置）倒裝：流量示值下降,,（四）,,,三、流量測量儀表,（五）轉(zhuǎn)子流量計5.1原理

29、：垂直流道中的金屬轉(zhuǎn)子在壓差力和重力的共同作用下平衡。壓差與流速有關(guān)；流速取決于轉(zhuǎn)子的位置。 由轉(zhuǎn)子高度可直接讀取 通過的流量； 測量轉(zhuǎn)子位置可進一步 獲得相應(yīng)的電氣信號。,流量測量儀表,5.2轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu),①玻璃管轉(zhuǎn)子流量計主要由玻璃錐形管、轉(zhuǎn)子和支撐結(jié)構(gòu)組成。轉(zhuǎn)子根據(jù)不同的測量范圍及不同介質(zhì)(氣體或液體)可分別采用不同材料制成不同形狀。流量示值刻在錐形管上 。,②金屬管轉(zhuǎn)子流量計金屬管轉(zhuǎn)子流量計的錐形