仪表培训教材

1、仪表培训教材逸 感yisheng浙江逸盛石化公司第一章 绪论第一节化工测量仪表第二节化工仪表的主要品质一 基本误差和仪表的准确度二 仪表的变差三 仪表的灵敏度四 仪表的稳定性第二章 压力测量仪表第一节 压力测量的基本概念一 压力的定义二 压力的单位三 压力的表达方式第二节 压力测量仪表的分类一 液柱式压力计二 弹性式压力计三 压力变送器第三节pta工厂压力仪表介绍第四节 压力表的安装、使用和维护一 压力表的安装二 压力表的使用和维护第三章 流量测量仪表第一节 流量测量的基本概念一 流量的定义和单位二 流量测量的目的第二节流量仪表的分类第三节pta化工厂流量仪表介绍第四节差压式流量计一 节流装置

2、的流量测量原理二 标准节流装置第五节 差压变送器一 概述二 工作原理三 运行维护四 差压式流量计的安装第六节 漩涡流量计一 概述二 结构及工作原理三 安装第七节 质量流量计一 概述二 测量原理三 micro motion 质量流量计的特点第八节阿牛巴流量计一 概述二主要技术指标三使用维护第九节电磁流量计一 概述二电磁流量变送器三电磁流量转换器四电磁流量计的特点五使用维护六常见故障及排除方法第十节面积流量计一 概述二面积流量计的结构形式三面积流量计的安装第四章物位测量仪表第一节物位测量仪表的基本概念第二节玻璃液位计第三节浮力式液位计一 浮标式液位计二变浮力式液位计第四节差压式液位计第五节用法兰式

3、差压式液位变送器测量液位第六节放射性液位计第五章温度测量仪表第一节温度测量的基本概念第二节温标第三节测温仪表的分类第四节热电阻温度计一 工作原理二工业常用热电阻三热电阻的一般故障判断第五节热电偶温度计一热电偶的测温原理二常用热电偶的种类第六节双金属温度计第七节温度变送器第八节测温元件的安装第六章气动调节阀第一节气动执行机构一正作用式薄膜执行机构二反作用式薄膜执行机构10第二节 气动调节阀一 气动调节阀的工作原理二 气动调节阀的结构形式三 调节阀的种类第三节 气动执行器的特点一 气动执行机构的位移特性二 调节阀的流量特性第四节 阀门定位器和薄膜调节阀的其他辅助装置一 阀门定位器二 电气转换器三

4、电磁阀第七章 控制系统简介第一节概述第二节工艺控制系统第三节停车和联锁第四节控制方案简介一 自动调节系统的方块图二 自动控制系统的过渡过程质量指标三 调节器的调节规律四 复杂控制系统简介第八章 分析仪表简介第一节 概述第二节 ph分析仪第三节 conductivit份析仪第四节 sio2分析仪第五节光电比色计第六节 co防析仪第七节zro2 分析仪第八节 do分析仪第九节 turbidity分析仪第十节o2 分析仪第十一节co/co2 分析仪第十二节湿度分析仪第十三节toc/tc分析仪第一章 绪论第一节 化工测量仪表应用 dcs 进行过程控制时，需要测量和控制各有关的工艺参数，需要选用各类检测

5、仪表将工艺生产参数转换成dcs 系统能识别的并能代表被测量的信号，最后通过执行机构调节工艺参数的变化。检测仪表包括各种参数的测量和变送仪表，仪表所测参数的不同，可分成压力测量仪表，流量测量仪表， 物位测量仪表，温度测量仪表，成分分析仪表等等。被测量的参数直接或间接转换成 dcs 系统可接受的电模拟信号或脉冲信号。仪表测量信号： 电动仪表为 4-20madc ；气动仪表为 0.02-0.1mpa第二节 化工仪表的主要品质指标任何一种产品都要有它的质量标准，仪表也不能例外，来衡量仪表质量好坏的标准，通常叫做品质指标。在化工生产中，操作人员住往都是根据仪表显示的数值进行工艺操作的，但仪表指示的数值是

6、不是真实的数值呢？实际上，从被测工艺参数的原始变化，直到最后稳定时的读数，是经过各种不同的仪表元件的转换和传递。由于这些元件的性能和制造精度等的影响，在一般情况下，仪表读数和真实的数值，往往是不一样的，因此，仪表读数和真实数值之间就存在著一个差值，我们把这个差值叫做测量误差。可是，其实数值往往是很难测量出来的，因此，人们就把与真实数比较更接近，更可靠的标准仪表的读数当作真实数值。把用于工业测量的仪表和标准仪表对同一参数进行比较，其读数的差值就叫做仪表的测量误差， 误差数值越小， 便说明仪表指示值和真实值越近， 仪表测量的结果越准确，仪表的品质指标（或质量 ）就越好。化工仪表在保证可靠的前提下，

7、主要的品质指标有如下几种。一基本误差和仪表的准确度基本误差是指在规定的使用条件下，仪表的最大测量误差与它的测量范围的百分比。例如，有一台压力表，测量范围为010.0mpa ，它的最大测量误差（或绝对误差）为 0.15mpa ，那么它的基本误差：0.15/10 x 100%= 1.5%。从仪表的基本误差可以看出仪表的精度等级，上例的压力表，其精度级就是1.5 级，或称 1.5级表。为了便于表示精度等级，习惯上就是基本误差去掉（ ）号的数值。仪表的精度级以规定的符号形式标志在仪表的标尺上， 如 “0.5”“ 1.0” 等。 目前， 我国生产的仪表精度级有0.005 ； 0.02；0.05； 0.1

8、； 0.2； 0.35； 0.5； 1.0； 1.5； 2.5； 4.0；等。现场用的电动仪表精度大多为0.5级，而气动变送器多为 1.0 级。二仪表的变差在外界条件不变的情况下，同一台仪表对同一台仪表进行正、反行程（ 即以最小到最大，再由最大到最小）测量时，其所得到的仪表指示值是不相等的， 对同一点所测得的正、 反行程的两读数之差就是该点的变差（也可称回差）。仪表变差不应越过仪表最大基本允许误差的绝对值。变差小，表示仪表的恒定度好，工作可靠。例如；有一台0 1.0mpag ， 1.6 级的压力表，在校验0.5mpag 这一刻度点时，压力作正行程校验，仪表指针读数是0.505mpag ，压力作

9、反行程校验，仪表指针读数是 0.495mpag ，其变差为： 0.505-0.495=0.01mpag ，现已知此表的精度为 1.6 级，量程为0-1.0mpag ， 则其最大基本允许误差为 1.01.5； 0.015mpag。 因此， 这仪表的变量小于0.015mpag ，符合变差规定的要求。三仪表的灵敏度仪表的灵敏度是指仪表的灵敏程度。例如有两台压力表，都通入同样微小的压力信号，其中一 个表的指示针不动，另一个表的指针动作，也就是说后一台表要比前一台表灵敏。从而可知使仪表指针开始动作的信号越小，仪表的灵敏度就越高。四仪表的稳定性仪表的稳定性是指仪表的稳定程度。在同样的条件下，对同一被测量值

10、经仪表多次测量，各次 测量结果相差越小，仪表的稳定性就越好。第二章 压力测量仪表在化工生产过程中，压力不仅影响生产过程的平衡关系和反应速率，而且又影响系统物料平衡的重要参数， 在工业生产过程中， 有的需要比大气压力高很多的高压， 如高压聚乙烯要在150mpag的高压下进行聚合，而有的则需要在比大气压力低很多的负压下进行。如炼油厂的减压蒸馏就是这样。 pta 化工厂的高压蒸汽压力为 8.0mpag ，氧气进料压力约为 9.0mpag ，压力测量如此广泛，操作人员应当严格遵守各种压力测量仪表的使用规则，加强日常维护，任何疏忽和大意。都有可能招致巨大的危害和损失，达不到优质，高产，低消耗和安全生产的

11、目的。第一节 压力测量的基本概念一压力的定义在工业生产中，通常所称的压力，就是指均匀而垂直地作用在单位面积上的力，它的大小是由受力面积和垂直作用力的大小决定的。用数学式表示为：p= f/s式中 p 为压力f 为垂直作用力s 为受力面积二压力的单位在工程技术中，我国采用的是国际单位制（ si） 。计算压力的单位是帕（pa）， 1p a 就是 1 牛顿（n）的力垂直而均匀地作用在1平方米（m2）面积上所产生的压力，其表示为 n/m2（牛顿/平方米） ，压力单位除采用帕外，还可以采用千帕，和兆帕，它们之间的换算关系为：1mpa= 108kpa= 106pa由于多年的习惯，工程上仍多采用工程大气压。为

12、了便于使用中的互相换算，现将几种常用的测压单位之间的换算关系列表于2-1 。表2-1压力 单位工程大气压kg/cm 2室米水柱mmhg毫米水柱mmh 2o物理大气压atm帕pa巴bar磅/英寸 1b/in22kgf/cm130.73x104100.967850.99 x 1050.99x1014.22mmhg-31.36 x 10113.621.32 x 1021.33 x 10-31.33x10-21.93 x 10mmh2o-4100.74 x 10-21-40.96 x 100.98 x 10-40.93x10-31.42 x 10atm1.0376041.03 x 1011.01 x

13、1051.0114.69pa1.02 x 10-50.75 x 10-21.02 x 10-20.98 x 10-511 x 10-5，-41.45 x 10bar1.0190.751.02 x 1040.98_51 x 105114.502ib/in-20.70 x 1051.7230.70 x 10-20.68 x 1040.68 x 10-20.68x101.压力的表布方式压力的表示方式有三种：绝对压力，表压力，负压力或真空度。绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力表压是以大气压为基准来表示的压力，所以它和绝对压力正好相差一个大气压（0.01mp）即：p表=

14、p绝 p大（2 2）负压常称为真空度。从式（2 2）中可以看到，负压是当绝对压力低于大气压时的表压。绝对零压工业上所用的压力指示值多数为表压，即压力表的指示值是绝对压力和大气压力之差，所以绝对压力为表压和大气压力之和。第二节压力测量仪表的分类在化工生产中要测量的压力范围很广泛，在不同的工艺条件下各有它的特殊性，这就要求使用各种不同结构形式，不同工作原理的压力测量仪表，以满足生产上的各种不同要求。压力测量仪表按其转换原理的不同，大致可分为四大类：1液柱式压力计；2弹性式压力计；3电气式压力计；4活塞式压力计。一液柱式压力计液柱式压力计的工作原理是以液体静力学原理为基础的。根据此原理制成的测压仪表

15、， 具有结构筒单，使用方便， 测量准确度比较高， 价格便宜， 并能测量微小压力， 因此在生产中 应用较多。液柱式压力计按其结构形式不同，可分为 u 型管压力计，单管压力计，和倾斜管压力计。二弹性式压力计弹性式压力计在化工生产中应用广泛，这是因为它具有下列优点，如结构简单。牢固可靠测量范围广， 使用方便， 读数容易， 价格便宜， 并具有足够的精确度， 而且便于制成发信和远距离指示，自动记录等。弹性式压力计是利用各种不同形状的弹性元件， 在被测压力作用下产生弹性变形的原理所制成的，弹性元件在弹性限度内，其输出位移是和待测压力之间成线性关系，所以它的刻度是均匀的，弹性元件不同，压力测量范围也不同，如

16、波纹膜片和波纹管元件，一般常用在微压和低压的测量场合， 单圈弹簧管（简称弹簧管）和多圈弹簧管则用于高，中压或真空度的测量。其中单圈弹簧管的测压范围比较广，因而在化工生产中应用最广泛。三压力变送器目前在化工厂中广泛使用了中电动压力变送器和气动压力变送器， 它们是一种连续测量被测压力并将其变换成标准信号（气压和电流）的仪表。它们可以远距离传输，并在中央控制室进行压力指示、记录或调节。按测量范围的不同它们可分为低压、中压、高压和绝压等类型。第三节 pta 化工厂压力仪表介绍在 pta 化工厂中压力仪表一般选用波登管压力表， 然而根据工作要求及材料的要求还选用隔膜式， 波纹膜片式， 螺旋形式等压力表。

17、就地安装的压力表公称直径为 100mm ，材质为不锈钢，适用于全天候条件，带有1 2hnpt阳性锥形接头、安全玻璃和放气膜、就地指示及控制的压力表是气动型的，其精度为满量程的0.5。电动压力变送器用于远传信号，它的特点是精度高，性能好，可靠性高，其精度为满量程的0.25。报警或联锁系统使用压力开关。第四节 压力表的安装、使用和维护压力测量的准确性，不仅与压力表本身精度等有关，而且它的安装合理与否，校验是否正确以及使用维护有很大关系。一压力表的安装压力表的安装，应注意所选取的取压方法和地点是否恰当，这对它的使用寿命，测量精度和控制质量都有直接的影响。对测压点的要求，除正确选定生产设备上的具体测取

18、压力的地点外，在安装中，应使插入生产设备中的取压管内端面与生产设备连接处的内壁保待平齐，不应有凸出物或毛刺，以保证正确地取得静压力。安装地点便于观察，并力求避免振动和高温的影响。测量蒸汽压力时，应加装凝液管，以防止高温蒸汽与元件直接接触， 同时应加以保温伴管。对于腐蚀性介质，应加装充有中性介质的隔离罐等。总之，针对被测介质的不同性质（高温、低温、腐蚀、脏污、结晶、沉淀、粘稠等） ，采取相应的防腐、防冻、防堵等措施。取压口与压力表之间还应装有切断阀门，以备检修压力表时，使用切断阀应装设在靠近取压口的地方。需要进行现场校验和经常冲洗引压管的情况下，切断阀可用三通开关。引压导管不宜过长，以减少压力指

19、示的迟缓现象。二压力表的使用和维护在化工生产中，压力表由于受到具有腐蚀、凝固结晶、粘性、含尘以及高压、高温、急剧波动等被测介质的影响，常会使仪表发生各种故障。为了确保仪表正常运行，减少故障的发生，延长使用寿命，必须做好生产开车前的维护检查和日常维护工作。生产开车前的维护检查：生产开车前，通常要对工艺设备、管道等进行试压工作，试验压力一般为操作压力的 1.5 倍左右。在工艺试压时要关闭接仪表的阀门。打开取压装置上的阀门，检查接头及焊接等处有否渗漏，如有发现泄漏处，应及时想法排除。试压完毕后。准备开车生产之前，应在全面核对所安装的压力表的规格、型号是否与工艺要求的被测介质压力相符合；校验过的仪表是

20、否有合格证，如有差错，应及时纠正。对液体压力表需灌注工作液，校正好零点。装有隔离装置的压力表，需加好隔离液。压力表在开车时的维护检查：生产开车时，对脉动介质的压力测量，为了避免受瞬时冲击超压而损坏压力表，应缓慢地开启阀门并注意观察运行情况。测量蒸汽或热水的压力表，应先在冷凝器内灌入冷水后，再打开压力表上的阀门。 当发现仪表内或管线有泄漏时，要及时切断取压装置上的阀门，然后进行处理。压力表的日常维护：运行中的仪表，每天要定点定时地进行巡回检查，保持表的清洁，检查仪表的完整性。发现问题及时排除。第三章 流量测量仪表第一节流量测量仪表的基本概念一流量的定义和单位流量就是单位时间内 （如秒、分或小时）

21、通过管道或设备某一截面的物料量， 或称瞬时流量（简称流量 ）。按计量物质数量的不同方法， 流量分为体积流量、 重量流量和质量流量。在国际单位制 si中，它们的单位分别为 m3/s, n/s和kg/s。1 体积流量若单位时间内流过管道的流体数量， 是按体积来算的， 叫做体积流量， 常用符号 q 表示。如设备或管道某处的横截面积为f,该处流体的平均速度为v, 则有：q=fv （3-1）工业上常用的体积流量单位有：米3/小时（m3/h）升/小时（l/h）标准立方米/小时（nm3/h）等。由于气体重度是随温度、压力等状态参数变化的， 所以气体的流量， 通常以温度为 20，压力为 1.0132x102k

22、pa 下（即在标准状态下）气体的体积来表示。2质量流量是以流体的质量m 为依据的。它的特点是被测流量不受流体温度、 压力、密度、 粘度等变化的影响。质量流量符号用qm表示。3常用流量单位之间的换算米3/小时=1000升/小时=103毫升/小时=106，厘米3/小时；吨小时 =1000 公斤小时。4,流体总流量某一段时间内流过管道或设备某一横截面的流体总体积或重量称为总流量。某计量单位常用吨（t）,立方米（m 3）来表示。即总量为瞬时平均流量对时间的积累（或叫积分）是一个累积流量， 以数学表达式为：6总=5 . t 或 6总=0 . t （3-3）式中g总-流体总重量流量，总体积流量g 在累积时

23、间t内的平均重量流量q在累积时间t内的平均体积流量t 累积时间。操作人员对流量的意义和单位换算，要有所了解，以便观察流量表的刻度或填写岗位操作记录时不要弄错。二.流量测量的目的：化工生产中所处理的物料大部分是流体，它们通过动力设备， 如鼓风机、泵等，在管道中输送。工业上用于测量流体流量的仪表叫做流量计或流量仪表、流量测量的重要目的有如下两个方面；1 .流量不但是控制化工生产及监督设备工况的重要参数，也是物料流动工况特征参数之一， 同时对确保安全生产，亦有很大意义。2 .流量又是车间、工厂实行企业经济核算的基础依据，生产厂要准确地测出水、蒸汽、燃料气、原料或动力消耗的情况，以加强企业管理。因此，

24、操作人员对流量的测量，必须给予足够的重视。由于流量测量的目的不同，对流量测量的要求也不同。前一种则要求仪表稳定、灵敏，后一种则要求仪表准确、可靠。第二节.流量测量仪表的分类流量测量的方法很多，仪表的种类也很多，结合流量的定义，常用的流量测量方法可归纳为容积法，流速法和质量流量法等。1 .容积法如果流体是以固定体积从流量计中逐次排放流出，则对排放的次数计效，就可以求得通过仪器的流体总量。若测量排放的频率，即可显示流量。这种方法叫做容积法。如刮板流量计。椭圆齿 轮流量计和标准体积管等，都是按此原理工作的。这类仪表所显示的是体积流量的总量。容积法的 特点是流动状态对测量的影响较小，精确度较高，这类流

25、量计一般不宜用于测量高温高压流体和脏 污介质的流量，测量流量的上限也不大。2 .流速法根据一元流动的连续方程，当流通截面恒定时，截面上的平均流速与体积流量成正比，于是各种与流速有关的物理现象便可以用来建立流量计。例如：超声波流量计、涡轮流量计、动压测量管、漩涡流量计和节流式流量计等均属于此类。目前流量仪表中以这类仪表最多，它们有较宽的使用条件，有用于高温高压流体的，也有精度较高的，有的能量损失很小，有的可适应脏污介质3 .直接测质量流量法使流体流动得到某种加速度的力学效应与质量的关系，是这种方法的物理基础，按这种原理制 成的流量计有质量流量计和回转管式流量计等（如科里奥利质量流量计）。这类仪表

26、都比较复杂,价格昂贵。第三节 pta化工厂的流量仪表介绍pta化工厂流量仪表一般选用如下；a).差压式量计在标称管径为1 1/2或更大的管路上的流量测量通常用法兰取压的同心直角边缘孔扳。需要最大恢复压力的地方用道尔(dall)或文丘里管(venturi)。高压过热蒸汽用流量喷嘴测量。低流量的流体用内藏孔板变送器。一般情况下，孔扳材料为不锈钢。b)o金属圆锥管转子流量计将用在低流量，最大/最小流量比商以及标称管径1 1/2”或以下的非临界流量。转子流量计测量精度为满刻度的士2%c) .变容积流量计和涡轮流量计用于高精度计量原材料和产品。流量的精度为0.25%.d) .漩涡式流量计用于气体及液体的

27、大量程流量的场合。流量计的精度为满量程的土1%.e) .超声波流量计用于大管径上流量测量，精度为满量程的士0.5%f) .电磁流量计用于浆料等场合，精度为满量程的士0.5%。g) .差压变送器i) .电容或相应的电动差压变送器作为选用标准ii) .电动变送器的精度为满刻度的士0.25%iii) .气动差压变送器的精度为满刻度的士0.5%iv) .差压变送器的壳体材料基本上是碳钢，然而在有腐蚀情况下将使用防腐材料，变送器的敏 感元件材料是不锈钢。v) .流量变送器的差压范围根据工艺条件而定。第四节差压式流量计差压式流量计在化工生产中得到最广泛的应用，也是操作人员最为熟悉的一种流量计，它的节流1装

28、置安装在生产工艺管道 2上，并由引压管3和差压计4三个部分组成流量测量系统 (如图31所 示)。下面对差压式流量计，差压变送器及差压式流量计的安装分别予以介绍。图3-1差压式流量计的组成差压式(也称节流式)流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。差压式流量计一般是由能将流体的流量变换成差压信号的节流量(孔扳、喷嘴)和用来测量压差值的差压计或差压变送器及显示仪表组成。这种流量计，目前在化工、炼油及其它工业中应用很广，应用的历史也较长久，因此已经积累了丰富的实践经验和完整的实验资料。对于常用的孔板、喷嘴等节流装置，国内外已把它们标准化了，并称为“标准节流装

29、置”。因此，这种流量计所用的标准节流装置可以根据计算结果直接投入 制造和使用，不必用实验方法进行单独标定。但对于非标准化的特殊节流装置，在使用时，均应进行个别标定。一.节流装置的流量测量原理节流现象及其原理：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管璧处，流体的静压产生差异的现象称 为节流现象，如图 3 2所示图32流体流经节流装置时的节流现象现在，我们对流体流经节流装置前后的变化情况作进一步分析。连续流动着的流体，在遇到安插在管道内的节流装置时，由于节流装置的截面积比管道的截面 积小，形成流体流通面积的突然缩小，在压力作用下，流体的流速增大，挤过节流孔，形成流速的 扩大而降低。与此同

30、时，在节流装置前后的管壁处的流体静压力就产生了差异，形成静压力差 p（a p=p1- p2),如图 3-3 所示。并且 p1p2,图3 3孔扳附近流束及压力分布情况此即为节流现象，从图中可以看出，节流装置的作用在于造成流束的局部收缩从而产生的压差.并且，流过的流量愈大在节流装置前后所产生的压差也愈大，因此可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。由于节流装置造成流束的收缩，同时流体又是保持连续流动的状态，因此在流束截面积最小处的流速达到最大，在流速截面积最小处，流体的静压力最低。同理，在孔板出口端面处，由于流速已比原来增大，因此静压力仍旧比原来的为低（即图中p20.02d(d为管道内径)时，f应在

31、3d 45之间(通常做成45的为多)，孔扳 的厚度e一般要求在310mm范围之内。孔板的机械加工精度要求比较高。图34标准孔扳2.孔板使用条件的规定(1) .被测介质应充满全部管道截面连续地流动。(2) .管道内的流束(流动状态)应该是稳定的。(3) .被测介质在通过孔板时应不发生相变(例如：液体不发生蒸发，溶解在液体中的气体应不会释放出来)，同时是单相存在的。对于成份复杂的介质，只有其性质与单一成分的介质类似时才能使用。(4),测量气体(蒸汽)流量时所析出的冷凝液或灰尘，或测量液体流量时所析出的气体或沉淀物，既不得聚积在管道中的孔板附近，也不得聚积在连接管内。(5) .在测量能引起孔板堵塞的

32、介质流量时，心须进行定期清洗。(6) .在离开孔板前后两端面 2d的管道内表面上，没有任何凸出物和肉眼可见的粗糙与不平的 现象。对于标准喷嘴。标准文丘里喷嘴和标准文丘里管，这些条件均适用。孔板因为制造工艺简单，安装方便，成本低。因此被广泛的应用，但在使用时特别要注意，尤其是 用于测量腐蚀性介质及含有灰尘的介质有流量时，要经常观察测量结果是否准确，防止由于腐蚀和堵塞取压口而造成的测量误差过大，或根本不能测量的现象发生，每年大检修应进行孔扳的清洗工作，发现腐蚀严重时应立即更换新的孔板。第五节.差压变送器一.概述变送器是用于生产过程参数的检测，供各种工业过程参数的测量、变换及信号传送用。其中以差压变

33、送器的使用最为广泛，用来测量流量、液位、压力，密度等参数。pta化工厂根据合同要求采用电容式变送器。它基于微位移检测和转换技术，系微位移平衡式变送器。电容式变送器采用电容式变换元件，把压力参数转换成电容量的变化，主要完成对压力或差压信号进行检测和变送的任务。变送器把被测参数转换成标准信号：4-20ma.dc输出。它的特点是精度高、体积小、性能好、可靠性好、长期稳定性且调整方便。一般精度为0.25级。二.工作原理电容式变送器的测量部分是由敏感部件和法兰组件构件，法兰组件通过锥管螺纹与被测介质相连。法兰和敏感部件用四个双头螺栓夹固，分为高、低压两室，用h. l表示。如果低压室用盲孔法兰，则构成压力

34、变送器，如果低压室抽真空密封，则构成绝对压力变送器。图3-5为电容式变送器的测量部分-8室敏感部件的核心是 8室（也包括检查线路板），8室为对称结构，由完全相同的左右两室构成差 动电容的固定极板，测量膜片焊接在两室中间，作为差动电容的活动极板，在两室的空腔中充满硅油（或氟油），以便传送测量压力。当被测压力p1, p2作用于隔离膜片时，差压 ap经硅油传送到测量膜片，引起微小的位移量ad从而改变了两差动电容的值，将适当的激励电压在差动电容，将它产生的交变电流经整流，控制，放大等转换电路的处理后，在变送器上就得到与测量压力成比 例的4-20madc信号，这就是电容式差压变送器的基本原理。 三.运行

35、维护电容式变送器无机械传动部分， 敏感组件采用全焊接结构， 转换部分的线路板采用接插式安装， 坚固，耐用，故一般几乎不需要大的维修，如出现不正常情况时，可从以下几方面检查：1 .系统输送偏高可能的原因和较正方法：a.导压管：检查导压管上的接头和焊口，是否有堵塞和渗漏，在某些容易结晶的化工介质中 使用时，更应特别注意沉积物有堵塞导压管。b.电路连接：要经常保持电气回路中的接插件清洁干燥，特别注意检查敏感部件的连接情况， 指示表头是否断路，电源电压，极性对否。c.电气故障：其原因都已检查后 ，可用备用线路板去代替，如故障消除，则可确定为线路的故 障,应于更换修理.d.敏感元件：若发现敏感部件的故障

36、时，可参考有关规程进行检查2 .系统输出偏低或无输出可能的原因及较正方法：a.引压管：检查连接是否正确，有无泄漏或堵塞。检查引液导管中是否有气体。法兰中有无 沉积物。b.电气部件的连接：检查敏感部件的引线是否有短路。确保接插件的清洁、可靠靠、绝缘良好。用好的线路板去检验，找出故障的线路板并给予更换。3 .系统输出不稳定可能的原因及较正方法：a.检查电气回路是否有短路，开路及多点接地。b.调整阻尼时间，加大阻尼量，能否消除系统振荡。c.导压管的检查，检查液体导压管中是否有气体。在气体导压管中是否有液体。四.差压式流量计的安装要使差压式流量计能够精确地实现流量测量，除了正确地选用和计算外，还必须正

37、确地安装节 流装置，引压管和差压计，以保证信号的正确获取、变送和指示。1 .节流孔扳要求装得和管道轴线同心，并垂直于管道轴线，孔扳的锐边要向着流动方向，不 得装反。2 .节流孔板应安装在直管段部分，否则弯头、阀门等局部阻力的影响，造成测量不准，有关 节流装置的前后安装直管长度，可从仪表手册或相关的资料中查得。3 .当测量液体流量时，测压孔开在水平管道下半部，差压变送器应安装在孔板之下。当差压计不得不放在节流装置上方时应在导压管最高点加放气阀，以保证导压管内没有气体，如图36所示。1 9图3-6测量液体流量时信号管路的安装方法a）显示仪表位于节流装置下方.b）显示仪表位于节流装置上方且中间有隔墙

38、.4 .当测量气体流量时，测压孔开在管道的上半部，差压变送器应安得高于孔板。当无法满足 此要求时，必须在导压系统最低处加冷凝和放水阀，以保证导压管内没有液体。如图3-7所示。显示仪素位于节流装置上方;6） .显示仪表佗于节流装置下方图3-7测量气体流量时信号管路的安装方法5 .当测量蒸汽流量时，测压孔开在管道水平直径上，必须在孔板引压孔附近装置冷凝罐，蒸 汽在此冷凝后并充满导压管，使差压变送器与高温蒸汽隔开，如图 3-8所示。（b）节流装置装干水平管道（a）节流装置装于垂直管道s）显示仅表位干节流装置上方图3-8测量蒸汽流量时信号管路的安装方法6 .安装差压变送器时，必须在差压变送器附近（常为

39、上方）装置“三阀组”如图3-9所示。图3-9差压计阀组安装示意图操作差压计的三阀组，必须注意两个原则：不能让导压管内的凝结水或隔离液流失不能使测量元件（膜盒或波纹管）受压和受热三阀组的起动顺序应是，打开正压阀1,关闭平衡阀2,打开负压阀3,停动的顺序应与上述相反，即关闭负压阀3,打开平衡阀2,关闭正压阀1。这样就可以免除由于一时疏忽，而把某一高压 引入测量室而造成测量室单相受压而损坏仪表的危险。第六节漩涡流量计一.概述旋进型漩涡流量计是一种具有精度高，量程比宽，无可动部件，不受被测介质的温度、压力、(垂密度和粘度等变化的影响，并且其输出是与流量成正比的脉冲信号，它还具有体积小便于安装直安装和水

40、平安装均可)，便于维修等优点。二.结构及工作原理1 .漩涡流量计的结构见图 313所示，流体出口除糜导流器图318变送器原理图其主要部件为：(1) .壳体：用于固定与保护内部零件，两端法兰与管道连接。(2) .螺旋导流架：使进入流量计的流体要产生强而有力的漩涡。(3) .除旋导流架：消除流量计出口流体的旋转。(4) .热敏电阻：是流量计的敏感元件，它与介质接触从感应漩涡的进动频率。(5) .流量计的电子系统：把热敏电阻感应到的漩涡进动频率加以滤波后输出与流量成正比的脉冲信号。2工作原理当进入流量计的流体通过固定在壳体上的螺旋导流架以后，便成“漩涡” ，其中心是涡核，其外围是环流。前进的漩涡在经

41、过流量计的收缩段和喉部以后，涡核的直径沿着流动方向逐渐缩小，而漩涡强度却随着流量计内径的渐堵而逐渐加强。在热敏电阻之后，漩涡进入扩大段，由于流速急剧下降，同时，漩涡中心区的压力比周围的压力低，于是就产生了回流。由于回流的产生迫使象刚体一样旋转的涡核在扩大段作一种类似于陀螺的受迫稳定进动。 涡核的进动是贴近扩大段避面进行的，而且这一进动的频率与流体的流速成正比，测得涡核的进动频率即反应出流速的大小。涡核的进动频率是通过与介质接触的热敏电阻来检测的： 漩涡的电予系统供给热敏电阻一定的电流，使热敏电阻发热。涡核进动时就迫使热敏电阻的温度随涡核的进动频率作周期性的变化，引起热敏电阻值的周期性的变化，将

42、这一微弱的变化信号通过电子系统加以处理，于是它就输出一个与流速成正比的脉冲信号，此脉冲信号可变为流量的瞬时值或表示一定体积量的累积值。三安装1). 流量计一般为水平安装，也可以垂直安装，在流量计前至少有10 倍口径长度直管段，在流量计后至少应有5 倍口径长度的直管段。2)流量计安装时，被测介质的流动方向应与流量计外壳上的指示流向的箭头方向一致。3)流量计装在长期工作的管道上时，为了检修时不致影响气体的正常输送，应在流量计安装处另设旁通管道。4) 在流量计后 2d 处装一压力计， 以作为流量计在工作状态下气体压力的测量。5) 如被测介质含有杂质， 则应在流量计前安装除去杂质的滤器， 安装过滤器后

43、， 在流量计前仍应保证有不少于10d 的直管段。第七节 质量流量计一概述随着工业生产技术的发展和过程自动化水平的提高，使得质量流量测量日益重要，质量流量计得到迅速的发展和应用。质量流量计用来直接测定单位时间内流过的流体的质量。而目前广泛应用的流量计，无论是差压式、容积式、涡轮、靶式、电磁流量计等，从原理上来讲都是测量单位时间内流过的介质的容积(体积)流量。在工业生产条件下，流体的容积往往会受到介质的压力、温度、密度粘度和电导等等许多因素的影响。 当这些因素变动时， 应及时校正容积流量， 实际上是困难的，甚至是不可能的。任凭流体参数的变动，容积测量的方法常常会引起显著的误差。面对于质量流量计，其

44、最后输出的信号与介质的压力、温度、密度粘度、电导、流动的雷诺数等等无关，这样就从根本上提高了流量测量的准确度。二测量原理质量流量计是根据科里奥利效应发明制造的。 科里奥利力式质量流量计是通过测量科里奥利力的变化来反映质量流量大小的。 所谓科里奥利力是指： 处于匀角速度转动参照系中的运动物体， 对在转动参照系中的观察者看来， 该物体除了要附加惯性离心力的作用外， 还要附加另一种惯性力的作用才能利用牛顿第二定律来描述物体的运动状态。 这种力就是科氏奥里力， 简称科氏力， 它可以用下式表示：f=2mco v(3 t)式中：f科里奥利力m一流体的质量co一旋转参照系的角速度v流体在旋转参照系中的速度由

45、(3 4)可以看出，在消除 3和v变化的影响之后，科里奥利的量值正比于流体的质量。为了求出科氏力与质量流量的关系式， 以美国 micro motion 公司的振动式单管结构的质量流量计为例，如图3-5所示。u型测量管在电磁驱动系统驱动下以固有的频率振动，它的振动与调谐音又相类似，通常振幅小于 1毫米，频率大约为 80赫.沈博方c *裳小若旧玛管子:e凿的芍串普殖画丑目,a回上5坛时在一相传吕上枕作用力=e3-15当流体流过振动管时，流体被强制接受管子的垂直动量。在管子的向上运动的振动半周期时，流入的流体向下压，抵抗管子向上的力。反之流出的流体存在向上的力抗拒管子对其垂直动量的减少而把管子向上推

46、。两个反作用力合成引起测量管扭曲，这就是科氏力效应。在管了向上运动的振动半周期里，测量管流入侧受到的科氏力的的大小即为式（3 4）。由此，只要测量出科氏力f即可求出质量流量 m。图3-16为质量流量计的基本结构图。主要由二支对称的u型金属的圆管组成传感管（一支为传感管，一支为平衡管）电磁驱动器和装在传感管左右两侧的电磁位置检测器组成图3 16micro motion质量流量计当流体流经振动管中的传感管时，流体在流入和流出传感管将受到相反方向的科氏力的作用，使u型管发生扭转运动，由于上下振动相往相差1800,上、下u型管的扭转方向也相差 1800,扭转角度与流体质量流量成正比，位于流量传感管两侧

47、的电磁位置检测器测量这两点管子振动的速度，由于管子扭曲引起这两点速度信号之间的时间差，由变送器转换成与质量流量成正比的信号输出。三.micro motion质量流量计的特点1) .质量流量计不受被测介质的物性和过程参数的影响，连续、直接测量质量流量。2) .测量精度高，测量流量比宽，可达到 20： 1,甚至在最小量程的范围内，也能获得较好的 测量精度。3) .同样适用于牛顿性流体和非牛顿性流体的测量。4) .固有频率随被测介质的密度变化略有变化，通过测得固有频率可作为密度计使用。5) .传感管中安装有温度传感器即可作为金属u型管弹性系数随温度变化的补偿信号，也可作为介质的温度信号。6) .安装

48、方便，不用考虑直管段，维修量小。7) .可通过智能流量变送器或普通变送器输出4-20madc信号或高速脉冲输出信号。第八节阿牛巴流量计一.概述阿牛巴(均速管)流量计的检测元件一19所示。图317阿牛巴结构示意图它是一根横跨管道直径的中空回管，迎流面一侧开有四个小孔并和全压管相通，取得平均全压p1,背后开一小孔与静压管相通，引出静压 p0,检侧信号即为 plp0差压中再通过传感器，转 换器等将ap转换为流量的显示或累积。阿牛巴流量计具有结构筒单，无可动部分，维修方便，压力损失小，安装方便等优点，目前巳被广泛使用。二主要技术指标a.精度：土 1%b.稳定性：土 0. 05%c.工艺管径的设计值与实

49、际值的偏差小于土0.05dd.直管段要求，节流装置前后不得小于2de.安装允许偏差：检测杆应垂直通过管道中心线，总压孔应正对上游方向安装角度偏差管道截面不得太于30管道侧面不得大于 50f.在蒸汽管道上阿牛巴检测杆一定要水平安装。g.引压管安装要求同一般孔板流量计。三使用维护a.经常检查阿牛巴接头，接管，阀门，排气罐、排污罐有无泄漏。b.定期、排气排污。c.若检测杆变形的话，要找出变形的原因，校正或者更换。d.检查测压孔是否堵塞，应定期冲冼引压管，清除污物。第九节 电磁流量计一概述电磁流量计是利用法拉弟电磁感应原理制成的流量测量仪表， 当导电的流体沿着与在在磁场垂直的方向流动时，就产生感应的电

50、动势，这电动势与流体的流速成正比而流速与流量成正比，所以只要测出这感应电动势就可以测量流量。整套仪表由流量变送器和转换器两个部分组成。变送器安装在工艺管线上，它的作用是将流经管内的液体流量值线性地变换成感应电势信号，并通过传输线将此信号送到变送器中去， 并转换成统一标准输出信号， 以实现对被测液体流量的远传指示， 记录。积算和调节。二电磁流量变送器电磁流量变送器是把管道内被测流体的流量线性地转换成电压信号的一种检测装置。 为了准确可靠地测定流量，对变送器提出如下基本要求：(1) 提供一个足够大的且与流量成正比例的电压信号。(2)把干扰信号抑制到最小范围之内，信噪比足够大。(3) 由于变送器安装

51、在被测管道内与介质接触， 工作环境也比较恶劣， 因此变送器结构简单、可靠、耐腐蚀、耐磨损。电磁流量变送器在结构上一般分成以下四个部分：(1) 通被测介质进行流量测量的测量管处于整个变送器的中心位置， 由一根立管与两端两个法兰组成，内村绝缘衬里，测量管首先应有足够的机械强度，以承受整个变送器的重力及流动介质所具有的一定压力。其次，为了使工作的磁通能穿透测量管管壁进入被测介质，测量须采用不导磁的材料，管壁在满足强度要求的条件下应尽量薄些。总之，应该选用强度好，磁导率低，电阻率高的材料做成测量管，通常可选用耐酸钢 1crl8nigti 。在测量管的内侧及法兰密封面上，有一层完整的电绝缘衬里。衬里的主

52、要作用是防止流量信号被金属测量管管壁短路，所以衬里必须是电绝缘材料。常用的衬里材料有聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、耐酸搪瓷、玻璃钢等。(2)生工作磁场的激磁系统，包括激磁线圈、磁轭等，激磁系统的作用是产生一个工作磁场。工作磁场有交变磁场、直流磁场和脉冲激磁磁场之分。这里仅对交变激磁系统作一简略的介绍。激磁系统由激磁线圈和导磁部件(磁轭或铁芯)组成。变送器的激磁线圈用220v ， 50hz 的市电产生交变磁场，磁场和铁芯则用来减小磁阻和漏磁，改变磁通的分布，获得所需要的工作磁场。根据变送器口径的大小，激磁系统可采用变压器铁芯型。磁轭式集中绕组型和磁轭式分段绕组型。(3)流量信号检出部分，包括电极、干

53、扰信号调整机构和接线盒。变送器的电极安装在与磁场垂直的测量管两侧管壁上。它的作用是把被测介质切割磁力线所产生的流量信号引出。电极是非导磁材料制成，并应根据被测介质的腐蚀性不同而用相应的耐腐蚀性材料制成。目前大多数变送器的电极材料呆用耐酸钢 (1crl8ni9ti) 和含钼不锈钢 (0crlsnil2m02ti) ，对于腐蚀性较强的介质，可选用耐腐蚀合金新2 号、新 10 号钢和钛、铌、钽、铂、耐酸钼涂覆黄金等。干扰调整机构是由引出线构成的回路和调节电位器组成，作用是把900 干扰调节到 0 3my 以下。三电磁流量转换器电磁流量转换器是和电磁流量变送器配套使用的转换单元， 它的任务是将变送器输出的交流毫伏流量信号转换成与被测介质体积流量成正比的420ma dc 信号。根据产生信号的特点，要求转换器必须具备以下几方面的性能：(2) 要有足够高的输入阻抗，克服变送器内阻变化带来的影响，以提高测量精度。(2)