仪表常识.doc

内蒙古博源联合化工（苏天化）有限公司培训教材仪表基础培训教材内蒙古.乌审召二O一O年五月一、什么叫仪表？ 一般用以检出、测量、观察、计算各物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。比如说：流量计、压力表、温度表、数显仪等等。有些也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能的。比如说调节阀、压力开关等等。 二、都有些什么仪表？分不同的行业，有用在工业上的仪表，有食品上的仪表、化工方面的仪表。但大部分仪表都差不多。具体有：流量计、压力表、温度表、液位计、数显仪、变送器、电磁阀、调节阀等等。 三、我们公司都有些什么仪表（认识实物）？ 1、测压力的仪表：压力表（就地显示），厂家：上海精普仪表、上海自动化仪表厂。如图：压力变送器（远传），厂家：罗斯蒙特（Rosemount）、川仪横河（EJA），如图：Rosemount（罗斯蒙特） EJA（横河）2、测温度的仪表：双金属温度计、液体压力式温度计（就地），WSS-483 WTYY-201热电偶、热电阻（远传）WZPB-WZPJ系列 WR系列装配式热电偶 铠装热电阻 3、测流量的仪表： 转子流量计、椭圆齿轮流量计（就地） 转子流量计 椭圆齿轮流量计 孔板流量计、电磁流量计、质量流量计节流元件 电磁流量计 艾默生质量流量计 4、测液位的仪表： 玻璃板液位计、磁翻板液位计测液位的很多，就不多说了。5、调节阀： 气动薄膜调节阀、气缸调节阀、电动调节阀 气开阀 气关阀 气缸调节阀 电动调节阀四、简单说一下什么是压力、温度、流量、液位、调节阀等的基本知识，1、压力测量：概念：实际上指的是物理学上的压强，即单位面积上所承受压力的大小。（1）压力（压强） P=F/A标准单位：Pa KPa MPa工程单位：巴（bar）、毫米水柱（H2O）、毫米汞柱(Hg)、标大气压（ ATM）、工程大气压（at）等。（2）单位之间的换算：单位千克力/厘米2（f/2）兆帕（斯卡）（Mpa）巴（bar）标准大气压（ ATM）毫米水柱（H2O）毫米水银柱(Hg)磅/英寸（Ib/in2）f/210.09810.9810.9678104735.614.22Mpa10.21109.8691.021057.501031.45102bar1.020.110.986910.210375014.50atm1.03320.10131.013311.033210476014.696H2O10-49.8110-698.110-60.967810-4173.5610-31.42210-2Hg1.3610-31.33310-41.33310-31.31610-313.6119.3410-3Ib/in270.310-36.8910-368.910-368.0510-370.351.721（3）压力表示方法：大气压：大气自重产生的压力表压：以大气压作为它的基准绝压：以绝对真空作为它的基准真空度：低于大气压的压力压力表：以大气压力为基准，用于测量小于或大于大气压力的仪表。 关系式：表压=绝对压力-大气压 真空度=大气压-绝对压力压力表：在工业过程控制与技术测量过程中，由于机械式压力表的弹性敏感元件具有很高的机械强度以及生产方便等特性，使得机械式压力表得到越来越广泛的应用。机械压力表中的弹性敏感元件随着压力的变化而产生弹性变形。机械压力表采用弹簧管（波登管），膜片，膜盒及波纹管等敏感元件并按此分类。所测量的压力一般视为相对压力。一般相对点选为大气压力。弹性元件在介质压力作用下产生的弹性变形，通过压力表的齿轮传动机构放大，压力表就会显示出相对于大气压的相对值(或高或低)。在测量范围内的压力值由指针显示，刻度盘的指示范围一般做成270度。 问题：我们在DCS画面上看到的压力是表压还是绝压？2、温度测量：（1）概念：温度是用来表示物体冷热程度的物理量温度测量有接触式和非接触式测量： 接触式温度计：利用热交换，充分接触。如体温计，某种物体的物理特性，如热胀冷缩，金属温度计。非接触式温度计：利用高温辐射等。温标： 摄氏温标：用t表示，单位记为 国际温标：热力学基本温度，用符号T表示，单位是开尔文，记为K. t=T-273.15按工作原理分：膨胀式、热电阻、热电偶以及辐射式等按测量方式分：接触式、非接触式。（2）我们公司主要温度测量:是采用热电阻和热电偶测温的A热电阻测温原理： 是利用导体或半导体的电阻值随温度而变化的性质测温的。对于金属导体，在一定的温度范围内，其电阻值和温度的关系为：Rt=Rto1+a（t-to）式中：Rt温度为t时的电阻值，。 Rto温度为to时的电阻值，。 a电阻温度系数，即温度每变化1时金属电阻变化的相对值，单位为1/。当Rto、Rto一定时，Rt与t之间具有单值函数关系，电阻值的大小便反映了温度的高低。铂电阻（Pt100）：铂电阻的特点是准确度高，稳定性好，性能可靠。铂在氧化介质中，甚至在高温下，其物理和化学性质都非常稳定。测量范围为：（-200650） 显示端 测量端B、热电偶测温原理 ：定义: 由两种导体组合而成,将温度转化为热电动势的传感器叫做热电偶。测温原理 : 热电偶的测温原理基于热电效应。 将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个接点 1 和 2 的温 度不同时，如果 T T 0 （如上图 12-1热电效应）， 在回路中就会产生热电动势， 在回路中产生一定大小的电流，此种现象称为 热电效应 。热电动势记为 EAB ，导体 A 、 B 称为热电极。接点 1 通常是焊接在一起的， 测量时将它置于测温场所感受被测温度，故称为测量端（或工作端，热 端）。接点 2 要求温度恒定，称为参考端（或冷端）。 热电效应：导体 A 和 B 组成的热电偶闭合电路在两个接点处分别由eAB (T) 与 eAB (T0 )两个接触电势 ，又因为 T T0 ，在导体 A 和 B 中还各有一 个温差电势。所以闭合回 路总热电动势 EAB (T,T0 ) 应为接触电动势和温差电势的代数和，即： 闭合回路总热电动势对于已选定的热电偶，当参考温度恒定时，总热电动势就变成测量端温度 T 的单值函数，即 EAB ( , T 0 )= f ( T ) 。这就是热电偶测量温度的基本原理。 在实际测温时，必须在热电偶闭合回路中引入连接导线和仪表。有关热电偶测温的基本原则：均质导体定则、中间导体定则、参考电极定则。几种常用的热电偶：铂铑 10- 铂热电偶 a. 组成：由0.5mm 的纯铂丝和直径相同的铂铑丝制成，分度号为 S 。铂铑丝为正 极 , 纯铂丝为负极。 b. 特点：热电性能好，抗氧化性强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用 。 长期适用 的温度为 1400 ，超过此温度时，即使在空气中纯铂丝也将再结晶而使晶 粒增大。短期使用温度为 1600 。在所有的热电偶中，它的准确度等级最 高 ,通常用作标准或测量高温的热电偶，其使用温度范围广（ 01600 ）， 均质性及互换性好。其缺点是价格昂贵 , 热电势较小，需配灵敏度高的显示仪表 镍铬 - 镍硅 ( 镍铝 ) 热电偶 a.组成：镍铬为正极，镍硅为负极，分度号为K。 b.特点： 使用温度范围宽（501300），高温下性能较稳定， 热电动势和温度的关系近似线性，价格便宜，因此是 目前用量最大的一种热电偶。它适用于在氧化性和惰性气氛中连续使用，短期使用温 度为1200，长期使用温度为1000镍铬 康铜热电偶 a. 组成：镍铬为正极，康铜为负极，分度号为 E b. 特点：它的最大特点是在常用热电偶中 热电动势最大 ，即灵 敏度最高， 适宜在250870范围内的氧化性或惰性 气氛中使用 ,尤其适宜在0以下使用。在湿度大的情 况下,较其他热电偶耐腐蚀。铜 - 康铜热电偶 a. 组成：纯铜为正极，康铜为负极，分度号为 T 。b. 特点：在金属热电偶中准确度最高，热电丝均匀性好，使用温度范围 为 -200 350 。 4、流量测量：a.概念：，就是指单位时间内通过管道（或设备）某一截面的流体数量。通常叫做瞬时流量。常用单位：吨/小时（T/h），千克/小时（kg/h），立方米/小时（m3/h）b.流量计：测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表流量计是工业测量中重要的仪表之一随着工业生产的发展，对流量测量的准确度和范围的要求越来越高，流量测量技术日新月异为了适应各种用途，各种类型的流量计相继问世。目前已投入使用的流量计已超过100种。从不同的角度出发，流量计有不同的分类方法。常用的分类方法有两种，一是按流量计采用的测量原理进行归纳分类：二是按流量计的结构原理进行分类。c.按测量原理分类 (1)力学原理：属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用牛顿第二定律的直接质量式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式；利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。 (2)电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。 (3)声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式声学式(冲击波式)等。 (4)热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。 (5)光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。 (6)原于物理原理：核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表 (7)其它原理：有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。 d.按流量计结构原理分类 按当前流量计产品的实际情况，根据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下几种类型： （1）容积式流量计 容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。根据回转体形状不同，目前生产的产品分：适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等。 （2）叶轮式流量计 叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般机械式传动输出的水表准确度较低，误差约2，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高，一般误差为02一05。 （3）差压式流量计(变压降式流量计) 差压式流量计由一次装置和二次装置组成一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显示仪表都配有开平方装置，以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置，以显示累积流量，以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久，比较成熟，世界各国一般都用在比较重要的场合，约占各种流量测量方式的70。我们公司天然气、主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种表计。 （4）变面积式流量计(等压降式流量计) 放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”(浮子本身的重量减去它所受流体的浮力)相平衡时，俘子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异，而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等，因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计。该式流量计的典型仪表是转子(浮子)流量计。 （5）动量式流量计 利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称动量式流量计由于流动流体的动量P与流体的密度 及流速v的平方成正比，即p v2，当通流截面确定时，v与容积流量Q成正比，故p Q2。设比例系数为A，则QA 因此，测得P，即可反映流量Q这种型式的流量计，大多利用检测元件把动量转换为压力、位移或力等，然后测量流量。这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。 （6）冲量式流量计 利用冲量定理测量流量的流量计称冲量式流量计，多用于测量颗粒状固体介质的流量，还用来测泥浆、结晶型液体和研磨料等的流量。流量测量范围从每小时几公斤到近万吨。典型的仪表是水平分力式冲量流量计，其测量原理是当被测介质从一定高度h自由下落到有倾斜角 的检测板上产生一个冲力，冲力的水平分力马质量流量成正比，故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小。按信号(九)的检测方式，该型流量计分位移检测型和直接测力型。 （7）电磁流量计 电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势，而感应电动势又和流量大小成正比，通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达2m，而且压损极小。但导电率低的介质，如气体、蒸汽等则不能应用。 电磁流量计造价较高，且信号易受外磁场干扰，影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此，产品在不断改进更新，向微机化发展 （8）超声波流量计超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反映流量大小的。超声波流量计虽然在70年代才出现，但由于它可以制成非接触型式，并可与超声波水位计联动进行开口流量测量，对流体又不产生扰动和阻力，所以很受欢迎，是一种很有发展前途的流量计。 利用多普勒效应制造的超声多普勒流量计近年来得到广泛的关注，被认为是非接触测量双相流的理想仪表。 （9）流体振荡式流量计 流体振荡式流量计是利用流体在特定流道条件下流动时将产生振荡，且振荡的频率与流速成比例这一原理设计的当通流截面一定时，流速与导容积流量成正比。因此，测量振荡频率即可测得流量这种流量计是70年代开发和发展起来的由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点，很有发展前途。目前典型的产品有涡街流量计、旋进旋涡流量计。 （10）质量流量计 由于流体的容积受温度、压力等参数的影响，用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数。在介质参数不断变化的情况下，往往难以达到这一要求，而造成仪表显示值失真。因此，质量流量计就得到广泛的应用和重视。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量，目前常用的有量热式、角动量式、振动陀螺式、马格努斯效应式和科里奥利力式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的。 在现代工业生产中，流动工质的温度、压力等运行参数不断提高，在高温高压的情况下， 由于材质和结构等方面的原因，直接式质量流量计的应用遇到困难，而间接式质量流量计由于密度计受湿度和压力适用范围的限制，往往也不好实际应用。因此，在工业生产中广泛采用的是温度压力补偿式质量流量计。可把它看作一种间接式质量流量计，不是配用密度计，而是利用温度、压力与密度间的关系，用温度、压力信号经函数运算为密度信号，与容积流量相乘而得到质量流量目前温度、压力补偿式质量流量计虽已实用化，但当被测介质参数变化范围很大或很迅速时，正确地补偿将很困难或不可能，因此进一步研究在实际生产中适用的质量流量计和密度计还是一个课题。5、液位：在容器或设备中储积的液体高度称为液位，液位测量的单位为长度单位（一般是mm、m）。液位计的形式: 、直读液位计是一种使用最早和最简单的液位计，常用的有玻玻管式和玻璃板式两种，差压式水位计 原理是，在容器上安装平衡容器，利用液体静力学原理使水位转换成差压，用导压管将差压信号传到差压计，差压计指示出容器的水位浮球液位计浮球液位计 是通过检测浮球位置来测量液位的仪表、 超声波料位计 发出声波返回的时间来检测物位的仪表。6、调节阀：调节阀用于调节介质的流量、压力和液位。根据调节部位信号，自动控制阀门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等调节阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。调节阀的流量特性有线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。三种注量特性的意义如下：（1）等百分比特性（对数） 等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。 （2）线性特性（线性） 线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时，流量相对值变