热工仪表复习.doc

绪论1化工自动化：部分或全部的用自动化装置来管理生产过程的方法2. 化工自动化的目的：（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品质量和产量 （2）减轻劳动强度、改善劳动条件 （3）保证生产安全，防止事故发生货扩大，达到延长设备使用寿命、提高设备利用率，保障人生安全的目的 （4）根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要3. 化工仪表的参数：主要有热工量（压力、流量、液位、温度等）和成分（或物位）量4. 化工仪表的分类：a 检测仪表 包括各种参数的测量和变送 b显示仪表 包括模拟量显示和数字量显示 c控制仪表 包括气动、电动控制仪表及数字式控制器 d执行器 包括气动、电动、液动等执行器5. 自动检测系统中主要的自动化装置为：敏感元件、传感器、显示仪表 A敏感元件亦称检测元件，它的作用是对被检测的变量做出响应，把它转换为合适测量的物理量 B传感器可以对检测元件输出的物理量信号做进一步的信号转换，当转换后的信号为标准的统一信号时，此时的传感器一般成为变送器 C显示仪表的作用是将检测结果以指针位移、数字、图像等形式，准确的指示、记录或储存，是操作人员能正确了解工艺操作情况和状态第1章 化工检测仪表1. 测量的实质：将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程2. 测量的原理：将被检测参数经过一次或多次的信号能量转换，最后获得便于测量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式显示出来3. 测量误差：由于仪表读得的测量值与被测参数的真实值之间，总是存在一定的差距，这种差距就称为测量误差4. 测量误差的分类：A系统误差 测量的大小和方向均不随测量过程而改变。主要有仪表本身的缺陷，观测者的习惯或偏向，外界因素环境条件的幻化等B疏忽误差 由于测量者在测量过程中疏忽大意所致C偶然误差 只在同样的条件下，反复多次，每次测得的结果都不重复的误差。由偶然因素引起的5. 误差的表示方法：绝对误差和相对误差 A绝对误差是指示仪表指示值与被测量的真实值之间的差值 绝对误差=测量值真实值 B相对误差是绝对误差与它的真实值之间的比值 相对物产=绝对误差/真实值6. 检测仪表的品质指标A检测仪表的准确度 根据仪表的使用要求，规定一个在正常情况下允许的最大误差，这个允许最大误差就叫允许误差 仪表的越大，表示它的准确的越低；反之，仪表的越小，表示它的准确的越高。 仪表的准确度等级：将仪表的允许相对百分误差去掉“”号及“%”表示仪表的准确度等级。目前我国仪表常用的准确度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。准确度等级四衡量仪表质量优劣的重要指标，一般数值越小，准确度等级越高，仪表的准确度也越高7. 检测仪表的恒定度 检测仪表的恒定度常用变差来表示。它是在外界条件不变的情况下，用同一仪表对某一参数值进行正反行程（即被测参数逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量时，仪表正、反行程指示值之间存在的差值，此差值极为变差变差的大小用仪表测量同一参数值，正、反行程值之间的最大绝对差值与仪表标尺范围之比的百分数输表示，即 注意：仪表的变差不能超出仪表的允许误差8. 灵敏度与灵敏限灵敏度：仪表指针的线位移或角位移，与引起这个位移的被测参数变化量的比值称为仪表的灵敏度用公式表示为：（仪表的灵敏度；指针的线位移或角位移；引起所需的被测参数变化量）仪表的灵敏度，在树枝上就等于单位被测参数变化量所引起的仪表指针移动的距离（或转角）灵敏限：是指引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应不大于仪表允许绝对误差的一半。9. 反应时间 反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快反应出参数变化的品质指标。仪表反应时间的长短，实际上反应了仪表的动态特性的好坏。10. 线性度 用来说明输出量与输入量的实际关系曲线偏离直线的程度。线性度通常用实际测得的输入输出特性曲线（称为标定曲线）与理论拟合直线之间最大偏差与检测仪表满量程速出范围之比的百分数来表示(线性度标定曲线对于理论拟合曲线的最大偏差)11. 重复性 重复性表示检测仪表在被测参数按同一方向作全量程连续多次变动时所得标定特性曲线不一致的程度。若标定的特性曲线一致，重复性就好，重复性误差就小重复性误差通常用与测量仪表满量程输出范围之比的百分数来表示即（重复性误差同方向多次重复测量时仪表示值最大偏差值（以仪表示值大单位计算）12. 检测系统中的常见信号类型A位移信号位移信号包括直线位移和角位移两种形式，它属于一种机械信号。在测量力、压力、质量、振动的物理量时，通常都首先要把它们转换成位移量，然后再做进一步的处理B压力信号 压力信号包括气压信号和液压信号，工业检测中主要应用气压信号C电气信号 常用的电气信号有电压信号、电流信号、阻抗信号和频率信号等D光信号 光信号包括光通量信号、干涉条纹信号、衍射条纹信号、末儿条纹信号等13. 检测系统中信号的传递形式A模拟信号 在时间上市连续变化的，亦即在任何瞬时都可以确定其数值的信号，成为模拟信号B数字信号 数字信号是一种以离散形式出现的不连续信号，通常用二进制数“0”和“1”组合的代码序列来表示C开关信号 用两种状态或用两个数范围表示的不连续信号叫做开关信号14. 检测方法的分类 按检测结果的获得过程测量方法可以分为直接测量和间接测量 A直接测量 利用经过标定的仪表对被测参数进行测量，并可以从现实结果获得被测参数的具体数值，这种测量发放叫直接测量B间接测量 当被测量不宜直接测量时，可以通过测量与被测量有关的几个相关量后，在经过计算来确定被测量的大小第2章 压力检测1. 压力：均匀垂直地作用在单位面积上的力2. 常见的压力：表压（相对压力）、绝对压力、负压（真空度）3. 表压=绝对压力大气压力；真空度=大气压力绝对压力4. 测量压力的仪表按转换原理不同可分为 A液柱式压力计 根据流体力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量的 B弹性式压力计 将被测压力转换成弹性元件的位移进行测量的 C电气式压力计 通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如电压、电流、频率等）来进行测量的 D活塞式压力机 根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重量进行测量的5. 弹性是压力计的测量原理：利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，是弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。6. 弹性元件：a弹簧管式弹性元件b薄膜式弹性元件c波纹管式弹性元件7. 电气式压力计：把压力转换为电信号输出，然后测量电信号的压力表叫电气式压力计8. 电气式压力计一般是由压力传感器、测量电路和信号处理装置组成。9. 传感器：应变片式传感器、压阻式压力变送器、电容式压力传感器10. 仪表测量范围的确定原则：A压力计上限值应高于工艺生产中可能的最大压力值B测量稳定压力时，最大压力不应该超过量程的2/3；C测量脉动压力时，最大压力不应该超过量程的1/2；D测量高压压力时，最大压力不应该超过量程的3/5；E被测压力的最小值不应低于仪表量程的1/3.第3章 流量检测1. 流量：指单位时间内流过管道某一截面的流体数量大小，即瞬时流量。而在某一时间段内流过管道的两六题流量的总和，即瞬时流量在某一时间段内的累计值，称为总量。2. 流量的表示方法：质量流量，体积流量3. 流量仪表的分类：A速度式流量计：测量流体在管道内的流苏速作为测量依据计算流量的仪表B容积式流量计：以单位时间内所排出的流体的固定容积的数量作为测量依据来计算流量的仪表C质量式流量计：以测量流过质量为依据的流量计4. 差压式流量计：基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量检测的。5. 节流现象：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。6. 节流装置：孔板、文丘里管、喷嘴7. 流量的基本方程式或流量系数 膨胀校正系数 F节流装置的开孔面积 P节流装置前后实际测得的压力差 节流装前的流体密度8. 差异变送器：可以将信号P转换为统一的气压信号或电流信号，可以连续地测量差压、液位、分界面等工艺参数。9.差压式流量计是在节流面积不变的条件下，以压差变化来反应流量的大小10转子流量计：压力降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小，即转子流量计采用的是恒压降，变节流面积的流量测量法11. 测量原理：被测流体有锥形管下部进入，沿着锥形管向上运动，流过转子与锥形管之间的环隙，再由锥形管上不流出，当流体流过锥形管时，位于锥形管中的转子收到一个向上的力，使转子浮起，当这个力正好等于浸没在流体力的转子的中立时，作用在转子上下两个力达到平衡，此时转子就停浮在一定高度。转子在锥形管中的平衡位置的高低与被测介质流量大小相应，如果在锥形管外沿沿其高度刻上对应的流量值，那么根据转子平衡位子的高低就可以直接读出流量的大小。12. 质量式流量计：测量单位时间内所流过的介质的质量13. 质量流量计可分为两大类，一类是直接式质量流量计，它能够直接得到与质量流量成比例的信号，也就是说检测元件能够直接反应质量流量的大小；另一类是补偿式或推导式质量流量计，它是它是检测出体积流量和流体的密度，然后通过运算器得到与质量流量成比例的输出信号！第四章 物位检测1.物位：液位、料位、界面的统称2.按工作原理的不同，将物位检测仪表可分为：直读式物位仪表、压差式物位仪表、浮力式物位仪表、电磁式物位仪表、核辐射式物位仪表、声波式物位仪表、光学式物位仪表第五章 温度检测表征物体冷热程度的物理量1接触式温度计：热量将由较热的物体传到较冷的物体，直到量物体的冷热程度完全一致，即到达平衡状态为止 要求：测温的物体的物理性质必须是连续、单值地虽温度变化，并且要复现性好2. 非接触式温度计：测温元件是不予被测物体直接接触的。它是利用物体的热辐射（或其他特性），通过对辐射能量（或亮度）的检测来实现测温的。3. 利用热膨胀原理测温：利用液体或固体受热时产生热膨胀的原理，可制成膨胀式温度计4.液体膨胀式温度计注意事项：a经常检查零点位置，当发现有零点迁移是，应把位移值加到以后的所有读书上b应使温度计有足够的插入深度 c保持温度计的清洁 d避免剧烈振动e读数时，观察者的视线应与标尺垂直，对水银温度计是按凸出弯月面的最高点读数，对酒精等有机液体温度计则是按凹月面的最低点读数5.双金属温度计的测温原理：感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片焊接在一起而制成的。当双金属片受热后，由于两金属片的膨胀长度不相同而产生弯曲。温度越高，产生的线膨胀长度差越大，因而引起弯曲的角度就越大。6.应用压力随温度变化的原理测温：利用封闭在固定体积中的气体、液体或某种液体的饱和蒸汽受热时，其压力会随着温度而变化的性质，可以制成压力计式温度计7.应用热阻效应测温：利用导体或半导体的电阻随温度变化的性质，可以制成热电阻式温度计8.应用热电效应测温：利用金属的热电性质可以制成热电偶温度计9.应用热辐射原理测温：利用物体辐射能随温度而变化的性质可以制成核辐射高温计10.热电偶温度计：是基于热电效应这一原理测量温度的11.组成：a热电偶：测温元件 B检测仪表：用来测量热电偶产生的热电势信号 C导线：连接热电偶与检测仪表的。为提高测量精度，一般都要采用补偿导线和考虑冷断温度补偿12. 产生热电势的条件：两电极的的材料不同；两电极的接触点温度不同13. 如果组成热电偶回路的两种导体材料相同，则无论两接点温度如何，回路的总热电势为零；如果热电偶两接点温度相同，尽管两导体材料不同，回路的总热电势也为零。14. 中间导体定律：有热电偶回路中接入第三种均质导体后，只要保证所接入的导体两端的温度相同，就不会影响热电偶的热电势。15. 热电效应：两种不同的导体或半导体材料A和B组成闭合回路，如果两结合处的温度不同，则该回路中就会有电动势产生。16. 冷端补偿的原因：在实际工作中，由于热电偶的冷端温度靠近设备或管道，故冷端温度不仅受环境温度的影响，而且还受设备或管道中物料的温度的影响，因而冷端温度难于保持恒定。17. 冷端补偿的方法：a零度恒温法（冰浴法）b计算修正法c冷端补偿器法d补偿导线法e仪表机械调零法18. 热电阻温度计：其测温元件是热电阻。利用热电阻的电阻值虽温度变化而改变的特性来进行温度测量的19. 热电阻测温原理：电阻温度计就是把温度变化所引起导体电阻的变化，通过测量电路（电桥）转换成电压（毫伏）信号，然后送至显示仪表以指示或记录被检测温度的20. 热电偶温度计是吧温度的变化通过测温元件热电偶转化为热电势的变化来测量温度的；而热电阻温度计则是把温度的变化通过测温元件热电阻转化为电阻值的变化来 测量温度的！21. 常用的热电阻有通电阻，铂电阻Pt100表示为在0时Pt电阻的阻值为100；铜电阻Cu100表示为在0时Cu电阻的阻值为10022. 电动温度变送器主要有热电偶变送器、热电阻温度变送器和直流毫伏变送器三种23. 温度变送器结构组成：温度检测元件、输入电路、放大电路和反馈电路 热电偶温度变送器的温度检测元件是热电偶，它将被测温度转换为热电势送至输入电路。热电阻温度变送器的温度检测元件四热电阻，它将被测温度转换为电阻值变化送至输入电路。直流毫伏变送器是直接将毫伏信号送至输入电路。热电偶温度变送器的输入电路主要是一个冷端温度补偿电桥，它的作用是实现热电偶冷端温度补偿和零点调整。热电阻温度变送器输入电路的作用是将电阻体电阻值得变化转化为毫伏信号送至放大电路，同时它还包含线性化的功能，所以补仓热电阻温度变送器的测温元件热电阻阻值变化与被测温度之间的非线性关系。放大电路的功能是将由输入电路来的毫伏信号进行多级放大，并将放大后的输出电压信号转换成具有一定负载能力的420mA DC的标准电流输出信号。反馈电路的作用是使变送器的输出信号I0能与被测温度t成一定的对应关系。简单的说，放大电路与反馈电路构成一个负反馈电路，起着电压电流转换器的作用。第六章 显示仪表1. 电子自动平衡电桥和电子自动电位差计之间的不同之处：（1） 它们测量的电量形式不同。电桥用来测量电阻；而电位差计用来测量电势。（2） 两者的作用原理不同。当仪表达到平衡时，电子平衡电桥的测量桥路本身处于平衡状态，即测量桥路无输出；而电子电位差计的测量桥路本身处于不平衡状态，即测量桥路有不平衡电压输出，只不过它与被测电势大小不同，而极性相反，互相抵消，从而使仪表达到平衡状态罢了。（3） 感测元件与测量桥路的连接方式不同。平衡电桥的感测元件热电阻是连接在桥臂中；而电位差计的感测元件热电偶是连接在桥路输出回路中，连接热电阻一般要用三线制接法；连接热电偶要用补偿导线。（4） 当用热电偶配位电子电位差计时，其测量桥路需要考虑热电偶冷端温度的自动补偿问题；而用热电阻配位电子平衡电桥时，则不存在这个问题。第7章 自动控制系统概述1. 自动化装置的组成（1）测量元件与变送器 作用是测量液位，并将液位的高低转化为一种特定的信号（如标准电流信号、标准气压信号、电压等）（2） 自动控制器 接受变送器送来的信号，与工艺要求