仪表培训教材

1、仪表培训教材（基础部分）目录前言1.基础知识2.常用过程检测仪表（一次仪表）2.1 温度仪表2.2 压力仪表2.3 流量仪表2.4 液位仪表2.5 成份分析仪表2.6 称重仪表3. 指示调节仪表（二次仪表）3.1 常规仪表3.2 DCS系统3.3 PLC系统4执行机构4.1 驱动机构4.2 执行机构5. 过程自动控制常识5.1 基础知识5.2 调节器的基础控制规律5.3 控制系统的投运5.4 调节器参数的整定6. 控制系统6.1 基本控制系统6.2 复杂控制系统6.2.1串级调节系统6.2.2前馈调节系统6.2.3分程调节系统6.2.4选择调节系统6.2.5比值调节系统7几个典型的控制系统7.

2、1反应槽PH控制系统7.2 一次中和槽PH控制系统前言：什么是过程控制过程控制一般是指冶金、石油、化工、电力、轻工、建材等工业部门生产过程的自动化，即通过采用各种自动化仪表、计算机等自动化技术工具，对生产过程中的某些物理参数进行自动检测、监督和控制，以达到最优化的技术经济指标，提高经济效率和劳动生产力，节约能源，改善劳动条件和保护环境卫生等目的。过程控制系统是指自动控制生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分分析等这样的一些变量，并且使这些变量稳定在某一范围，或按预定的规律变化的系统。例如在图一中所示的槽内液位控制：人工控制时如图1a所示：由人的眼睛来观察槽内液位的高低，然后，由人的大脑来进行

3、判断：是低了，还是正常。如果他觉得低了，就会用手去将进液阀开大些；如果他觉得高了，就会用手去将进液阀关小些。（这里只会低，不会高，为什么？）自动控制时如图1b所示：用一套液位自动控制系统来取代人的这一切工作：用液位计来代替人的眼睛；用指示、调节仪表来代替人的大脑；用自动控制阀来代替人的手。这就是液位自动控制系统：该系统由三个部分组成：检测仪表，调节仪表和执行机构。这就是组成自动控制系统的三要素，这是最基本的控制系统。也叫反馈控制系统、定值控制系统。自动控制系统由三个部分组成：第一部分：检测仪表检测仪表是用来检测工艺过程参数的仪表（也叫一次仪表），它是工人的眼睛，它能检测工艺过程的大部分参数，这

4、是人所做不到的。例如：物质的成份分析（如：酸浓、SO2、O2，PH等）流量、液位、湿度、压力、转速、温度、重量、位移、振动等。这些测量有的是直接测量出来的，但是大部分参数是不可能直接测量出来的，要用间接测量的方法才能测量出来。这其中温度、压力、流量、液位等又是用的最多的。以前冶金行业的仪表以测温度为主，故叫“热工仪表”；而化工行业的仪表以分析仪表较多，故叫“化工仪表”。现在都统称“自动化仪表”。每一个参数的测量又有各种各样的测量方法，根据不同的工艺采用不同的方法。例如温度的测量：测低温的有铂电阻温度计、测高温的有热电偶温度计、测更高温的有辐射高温计、测冰铜温度的有快速热电偶、现场指示的有双金属

5、温度计等等。液位的测量有：接触式的：吹气泡式液位计、单法兰液位计、双法兰液位计、电容式液位计、电极式液位计等。非接触式的：超声波液位计、雷达液位计等。第二部分：指示、调节仪表指示、调节仪表是控制系统的核心，相当于人的大脑，一般称为“二次仪表”。这种仪表以前都是单体仪表，就是一台仪表只有一个功能，如：指示仪、调节器、记录仪、报警器等。最早是从苏联引进的大型仪表，有大园图、大长图等；后来，我国仪表行业的科技工作者自己开发、研制了新的系列仪表，如：“DDZ型”（电动单元组合仪表）、“DDZ型”（电动单元组合仪表）、后来又开发、研制了新的数字显示控制仪（简称数显仪）；80年代初从日本引进了“EK系列仪

6、表”、“I系列仪表”等。现在大多数用DCS系统（数字控制系统，又称集散系统：分散控制、集中管理）、PLC系统（可编程序控制器）。一套DCS系统或PLC系统可以完成以前单体仪表所有的功能。PLC控制系统的特长是用于开关控制，故现在很多电气设备都随机带来PLC控制系统，最小的控制系统甚至只有几个检测点。但是若模拟信号太多，则用PLC系统就不太合适，成本太高（模拟卡较贵）。DCS系统是一种综合控制系统，即能进行模拟控制，又能进行数字控制，系统可大可小，大到几万点，小到几十点；自从微软公司开发出“WINDOWS”系统以后，组态又方便，故DCS系统得到了广泛的应用，一般新上一个项目都会采用DCS系统。另

7、外，还有一种气动仪表：仪表不是用电驱动，而是用压缩空气驱动，故叫气动仪表。同样有“QDZ型”“QDZ型”（气动单元组合仪表）等，所有仪表的信号（测量值、设定值、输出值等）都是用气传送的。这里对压缩空气的质量要求很严：无水、无油、无杂质等。第三部分：执行机构执行机构的种类： 执行机构的种类有各种各样的。除了常用的各种气动和电动调节阀外，很多电气设备都可以作为执行机构。例如风机、泵、搅拌机、加热器等。作为执行机构用的最多的还是各种各样的调节阀。所有的调节阀都由两部分组成：驱动部分和执行部分。驱动部分有：气动簿膜、气缸、电磁阀，还有电气驱动系统。执行部分有：单座阀、双座阀、蝶阀、球阀、隔膜阀、三通阀

8、等。1 基础知识1.1仪表工位号的说明就象每一个人都有一个名子一样，每一个仪表检测控制系统都有一个名称，我们称之为工位号（TAG）。这个工位号在一个DCS系统中是唯一的，绝对不能重复。仪表工位号由几个英文字母及阿拉伯数字组成，一般最多8位，如：PICA1301、LICA1402、TICA1503等。第一个字母是参数符号，代表生产过程中的各种参数，如：温度、压力、流量等；后面的英文字母叫功能符号，代表该仪表系统的各种功能，如：记录、调节、报警等；前面2位阿拉伯数字一般代表生产工序（工厂总图布置分配的子项号）（祥光铜业的子项清单）。如：熔炼蒸汽干燥系统是“04”；硫酸净化系统是“26”；制氧站系统

9、是“37”等等。后面2位阿拉伯数字一般代表该工序该参数的序号。在要超过8位时，可以去掉某些功能符号。参数符号说明：A：成份分析（包括所有分析仪表，如：酸浓、SO2、O2，PH等）B：烧嘴、火焰、C：电导率、E：电压、F：流量、G：可燃气体、H：手操、I：电流、J：功率、K：时间、L：液位、M：水分、湿度、P：压力、Pd：压力差、R：电阻、核辐射、S：转速、频率、T：温度、Td：温差；V：振动、阀门、W：重量、X：位移、Z：振动等。功能符号说明：A：报警、C：调节、E：检测元件、G：现场监视、I：指示、Q：累积、R：记录、S：联锁、T：变送器、X：任意、Y：运算、Z：紧急、CV：自力式等。不光仪

10、表检测控制系统有工位号，设备也有工位号。设备的工位号大多用于DI、DO类型点（一般用该设备英文名称的第一个字母表示）。例如：P：泵；B：风机；A：搅拌机；E：换热器等。为了图方便，也有只用“DI”、“DO”等后边加序号表示的，如： DI0001DI0016、DI0017DI0032、DI0033DI0048等，D00001D00016、D00017D00032、D00033D00048等。这样编方便、简单，但不容易记。工位号的后缀主要是用于设备的DI、DO。有些设备有多种工作状态，都要在DCS系统里体现出来，而在DCS系统里，工位号又不能相同，故在原工位号后面加后缀，以示区别。以贵溪冶炼厂亚砷

11、酸车间DCS系统的一个风机为例：B60302：1#还原风机由于该还原风机在DCS系统中有多种状态，并都要参加各种程序运算，故要在后面加上后缀。 B60302A：1#还原风机手动运转（DI） B60302B：1#还原风机手动停止（DI） B60302C：1#还原风机运转应答（DI） B60302D：1#还原风机主开关送电（DI） B60302E：1#还原风机故障（DI） B60302G：1#还原风机变频器故障（DI）B60302F：1#还原风机运转（DO）又如：P1301：贵溪冶炼厂硫酸车间净化工序一级动力波循环泵由于一级动力波循环泵有两台，每台又有不同的工作状态，故也要在后面加上后缀。P130

12、1AA：硫酸净化一级动力波1循环泵运转P1301AB：硫酸净化一级动力波1循环泵故障P1301BA：硫酸净化一级动力波2循环泵运转P1301BB：硫酸净化一级动力波2循环泵故障1.2电缆号的说明从仪表室到现场的电缆都有一个名称，就是电缆号，以示区别。一般电缆号和仪表的工位号差不多，只是在后面加了一个后缀“C”。例如：贵溪冶炼厂硫酸车间净化工序硫酸2系列一级动力波流量控制系统，工位号是“FIC21301”FE21301C：硫酸2系列一级动力波流量计电源电缆 FT21301C：硫酸2系列一级动力波流量计信号电缆 FV21301C：硫酸2系列一级动力波流量计阀门电缆1.3逻辑功能符号说明：逻辑功能符

13、号参见图二：杭氧图例说明1.4仪表图形符号说明：就地安装仪表：如：PG、TG、XE、XT、XV等。：室内盘装仪表：现场盘装仪表：DCS系统，PLC系统：可编程序控制器及联锁回路 1.5线条说明直线：一般代表工艺管线虚线：一般代表仪表的信号线直线上加两短斜杠：一般代表气动信号1.6常用符号说明：I/O：输入/输出A/M:自动/手动切换；L/R:本机/远方切换（机旁/中控室切换）AI:模拟输入信号;AO: 模拟输出信号DI:开关（数字）输入信号;DO：开关（数字）输出信号PV:仪表的测量值；SP:仪表的设定值；OP:仪表的输出值LSP:本机设定值（平时只写SP）；RSP：远方设定值DA:正作用；R

14、A:反作用（调节器和阀门都适用）PO: 气开式；PC：气关式（阀门）FC：故障关；FO：故障开（阀门）H：上限；HH：上上限；HHH：上上上限L：下限；LL：下下限；LLL：下下下限P：气源（电源）E：电信号；P：气信号E/P（I/P）：电/气转换器；P/E（P/I）：气/电转换器P：盘面安装；PB：盘后安装；L：现场安装；LB：现场盘安装P：比例调节；PI：比例积分调节；PID：比例积分微分调节1.7仪表的标准信号1.7.1电动仪表的标准信号：420mADC;15VDC1.7.2气动仪表的标准信号：0.020.1MPa（20KPa100KPa）(0.21.0Kg/cm2)（老的）1.8 仪表

15、的质量指标1.8.1 仪表的误差绝对误差：绝对误差M仪表的指示值与其真值之差。 相对误差：相对误差（M）/×100% 通常用相对误差表示其测量误差的大小，有正负误差之分。例如：设测得某处温度为1645，而此处的真实温度为1650，则其绝对误差为5（偏低5），而相对误差为0.3%；设测得其温度为1655，则其绝对误差为5（偏高5），而相对误差为0.3%，这都在允许误差范围之内。若测得其温度为1660，则其绝对误差为10（偏高10），而相对误差为0.6%，则这次测量超过允许误差范围（工业测量时通常允许误差为0.5%）。一般被测物的真实值是不知道的，都用标准仪表测得的值代替这个值，标准仪表

16、的精度都很高，要远高于一般检测仪表。一般检测仪表要定期用标准仪表来校正（各单位内）（每年要大修一次），而这个标准仪表几年之后又要到上级去，用更高精度的标准仪表去校正。1.8.2 仪表的精度（准确度）以仪表量程范围的百分值表示的仪表误差称为仪表误差的折合值。（也就是仪表的精度）仪表误差的折合值±仪表量程范围内指示值的最大绝对误差/（标尺上限值标尺下限值）×100%仪表指示误差越小，其精度则越高，一般用±%来表示。一般工业用的仪表误差为±0.5%（±5）（精度0.5级），精度太高没有必要，成本会高。不过，现在一些变送器的精度都达到了0.25级，价格

17、也没有提高。但是，用于商用的仪表，则精度要高，国家规定不能低于0.1级，还要每年送检一次。例如：贵溪冶炼厂用管道输送硫酸卖給邻居化肥厂，其流量计就用精度为0.1级的质量流量计，每年还要送到厂家校验一次。以免大家吃亏。一般分析仪表的误差都比较大，能达到1级（误差±1%）就不错了，有的甚至只有5级。有些分析仪表不用这种方式表示精度，而用实际指示值的最小刻度表示，例如：PH计的最小刻度是0.1PH，它就说最小误差是0.1PH。一般仪表的精度是与其测量量程是分不开的，相同的误差，量程越小，显示的精度越低；量程越大，显示的精度越高。例如：一个温度检测系统，仪表的测量量程是0100，其检测精度是

18、0.5级，则在滿量程范围内，其误差都不能超过0.5; 而仪表的测量量程若是01000，其检测精度还是0.5级，则在滿量程范围内，其误差就是不能超过5。2. 常用过程检测仪表（一次仪表）2.1 温度仪表 单位：（摄氏温标）、（华氏温标）、0K（绝对温标） 摄氏温标（）和华氏温标（），两者之间的关系式为：1=5/9（-32）绝对温标（0K）和摄氏温标（），两者之间的关系式为：0273.160K2.1.1 热电阻温度计测量原理：金属的电阻随着温度的增高而加大。结构组成：将金属丝绕在玻璃或云母骨架上，用引线接在接线端子排上，在外面套上不锈钢套管就成了热电阻温度计。接线方法有2线制和3线制，接3根线的目

19、的是为了减少线路误差。通常用1,2，3或A，B，C或a，b，c表示，一般后两根线接在端子排的一个接线端子上。没有正，负之分。連接到二次仪表时用普通3芯电缆就可以了，但为了减少线路误差，其电缆应选不小于1.5mm2的。判断电阻温度计好坏的方法是用万用表测量其电阻值。为了使用方便，有时将两支热元件装在一个套管内，组成双支热电阻温度计。在接线时不能接混了。现在，有的热电阻温度计在引出端子上直接装上转换部分，可直接输出420mADC信号，就更方便了。为了防腐，往往在外套管上下功夫，通常是不锈钢，也有用钛的，还有在外面喷涂涂料的，最可靠的是使用双保护管。现在常用的热电阻温度计有铂电阻温度计和铜电阻温度计

20、。铂电阻温度计的测量范围是200500，其分度号是Pt100，0时的电阻值为100。铜电阻温度计的测量范围是50150，其分度号是Cu50，0时的电阻值为50。有时在图上用“RTD”表示铂电阻温度计。安装固定方式有：螺纹连接、法兰连接（固定法兰、活动法兰）、任意固定。连接端上部（接线部）一般是150mm,下部（检测部）的长度是任意的，根据工艺的要求选择其长度。最短的只有100mm，最长的有5000mm。STT350/STT35F 高性能，多功能 FF现场总线, DE或4 - 20mA通讯STT250 可直接头部安装 DE, Hart或4 - 20mA通讯STT150 可编程 4 - 20mA通

21、讯2.1.2 热电偶测量原理：在两种不同的导体组成的闭合回路中，如果使其两个接点处于不同的温度，该回路就会出现电动势。这就是热电偶的测温原理。结构组成：将两根不同的金属丝的一端焊在一起，在该金属丝上套上绝缘瓷套管，用引线接到接线端子排上，在外面套上不锈钢套管就成了热电偶温度计。接线方法只有2线制，要区分“”“”，不能搞错了，否则仪表指示有很大的误差。連接到二次仪表时一定要用相应的专用补偿导线。判断热电偶温度计好坏的方法是用电子电位差计（mV计）(或万用表的直流电压档)测量其“mV”值，与其标准值进行对照来判断好坏。为了使用方便，有时将两支热电偶装在一个套管内，组成双支热电偶温度计。在接线时“1

22、”和“2”“”和“”不能接错了。现在，有的热电偶温度计在引出端子上直接装上转换部分，可直接输出420mADC，就更方便了。现在常用的热电偶温度计有下列几种：1铂铑30铂铑6热电偶（双铂铑热电偶）测量范围是01600，其信号范围是0.00013.582mV，其分度号是B。2铂铑10铂热电偶（单铂铑热电偶）测量范围是01300，其信号范围是0.00016.688mV，其分度号是S。3镍铬镍硅热电偶，测量范围是01100，其信号范围是0.00052.37mV，其分度号是K。前两种热电偶是测量高温用的，第3种是测量中温用的。原来还有两种热电偶：镍铬考铜热电偶，测量范围是50800；铜康铜热电偶，测量范

23、围是270400，用于测量低温。现在，这两种热电偶已不用了，测量低温时都使用铂热电阻温度计。这里要强调的是：用什么样的热电偶就要配相应的补偿导线，一定不能搞混了。补偿导线相当于热电偶的延长。另外，热电偶温度计还存在一个冷端（也叫自由端）温度补偿问题。通常，热电偶温度计有两端：即热端和冷端。测量温度的一端叫热端，产生热电势；接在接线端子排上的一端叫冷端，用二次仪表测量热电势，再转换成温度值显示。在用热电偶温度计测温时，一般要求冷端温度为0，但实际上冷端温度为室温，而不是0，故要进行冷端（也叫自由端）温度补偿。现在，用DCS系统测量热电偶温度计的温度时，已用软件进行了冷端温度补偿；但是，当用电子电

24、位差计校正该点温度时，就要进行冷端温度补偿，也就是在测出的mV值中减去从表中查到的当时室温的mV值。有时在图上用“T/C”表示热电偶温度计。安装固定方式有：螺纹连接、法兰连接（固定法兰、活动法兰）、任意固定。连接端上部（接线部）一般是150mm,下部（检测部）的长度是任意的，根据工艺的要求选择其长度。最短的只有100mm，最长的有5000mm。附1 铠装热电阻 其测量原理和普通的热电阻并没有什么不同，只是在测温元件外面的保护材料上有些不一样： 普通的热电阻是在检测元件的外面套有一根较粗的不锈钢保护套管，其外径一般都有12mm以上。其目的一方面是为了提高防腐能力，另一方面是为了加强其机械强度。这

25、是解决了一方面的问题，但另外一面就是带来测量的滞后，在测量系统要求不是很快的情况下，是可以的，但在某些情况下就不行了。例如，闪速炉水套的冷却水温度检测系统，就是要求能很快的反映该点的温度。这样，就提出了铠装热电阻的问题。它不是在普通的检测元件外面套上很粗的保护套管，而是用一种很细的黄铜管套在外面，外径最小的只有3mm，传热很快，消除了温度测量的滞后时间，满足了快速检测温度的要求。附2 快速热电偶其测量原理和普通的热电偶也没有什么不同，只是在外面的保护材料上有些不一样。 快速热电偶主要是为了快速检测冰铜温度，不是在线检测。在测温热元件的外面套上一个厚纸筒，就是快速热电偶。有一个长长的专用的测温枪

26、，内有一根专用的补偿导线，并连接到安装在附近的快速温度显示、记录仪上。当要测温时，将外形象一个厚纸筒的快速热电偶套上测温枪的前端，就将快速热电偶与这个温度仪表连接在一起。当将测温枪插入冰铜里面时，在几秒钟的时间内，它马上将代表该处温度值的mV信号传送到附近的快速温度显示、记录仪上，这时，该仪表就将这个值变为温度值显示、打印出来，并一直保持这一信号，下一次测量时，按下复位键，就可以进行下一次测量。与此同时，这个信号还送到熔炼中央仪表室。这时这个快速热电偶也差不多烧完了，完成了历史使命。 2.1.3 其它温度计另外，还有双金属温度计、膨胀式温度计、水银温度计等。2.2 压力仪表单位：Pa，KPa，

27、MPa，Kg/cm2，bar，mbar，mmH2O，mmHg，mmAg等各种压力单位的换算：Pa帕bar巴kgf/cm2atmatTorrmm H2OmmHgPsi1 Pa帕10.000010.000010.000010.000010.00750.101970.00750.000141 bar巴10000011.019720.98691.01972750.06210.1972750.06214.5041 kgf/cm298066.50.9806710.96781735.610.000735.614.221 atm标准大气压1013251.013251.033176010.33276014.71

28、 at工程大气压980670.9806710.96781735.610.000735.614.221 Torr 托133.30.001330.001360.001320.00136113.610.01934H2O 1mm毫米水柱9.80670.0000980.00010.00009680.00010.0735610.073560.001421 mmHg毫米汞柱133.3220.001330.001360.001320.00136113.595110.019341 Psi磅/寸26894.760.068950.070310.068050.0703151.7149703.0751.71491注：毫

29、米水柱是指4摄氏度状态的水柱高度，毫米汞柱是指0摄氏度状态的水柱高度。1MPa=1000KPa; 1KPa=1000Pa; 1mmH2O=10Pa; 1MPa=10Kg/cm21MPa=10bar; 1Kg/cm2=100KPa; 1Kg/cm2=1bar; 1bar=1000mbar1个标准大气压1.033Kg/cm21.033×104mmH2O760 mmHg=1013mbar。一般压力测量有表压和绝压两种，分别用“G”和“N”表示。通常测量的压力都是表压力，其“G”都省略了，但若是绝对压力，则一定在后面加上“N”（有的厂家为了慎重起见，在表示表压力时，还要在其后面还是加上“G”

30、）表压和绝压的关系：绝对压力表压力大气压力表压力绝对压力大气压力高于大气压力的表压力，叫正压，简称压力；低于大气压力的表压力，叫负压或真空。在测量差压时，习惯上将较高的一侧的压力称为“正压”，将较低的一侧的压力称为“负压”。这个负压并不是低于大气压力的那个“负压”；有时，两边都是负压，负的小些的一端，就叫正压（用H表示），负的大些的一端，就叫负压（用L表示）。2.2.1 差压变送器2.2.1.1 电容式差压变送器2.2.1.1.1 仪表结构：电容式差压变送器由检测元件、法兰盘、变换器等三个主要部分组成。2.2.1.1.2 测量原理：电容式差压变送器广泛地用来测量各种流量、压力、差压、液位等，现

31、在介绍它的工作原理。参见图五。在法兰盘联接口PH、PL处引入压力信号P1、P2，分别加到测量膜片的高、低压端，根据PH和PL的差压，使测量膜片和连接移动电极的连接轴产生位移；由于移动电极位置的改变，使其和固定电极的相对位置发生改变，则移动电极和固定电极左右两边的电容量产生差动变化。变换器将这变化的电容量变换成420mADC信号。这信号就代表被测量的工艺介质的差压、压力、流量、液位等。 差压变送器（带三阀组、五阀组）差压变送器 压力变送器电容式差压变送器的装配图2.2.1.1.3 差压变送器的校验：校验该仪表所需设备：DC24V电源、数字压力表、打气泵、数字万用表等。接好线。(参照图六)假设该差

32、压变送器的量程为010KPa数字压力表2.2.1.1.3.1 校验零点：L侧放空，H侧也放空，这时数字万用表上的指示应是4mA，若不指示4mA，则调整该表的调零点电位器，使其输出4mA。2.2.1.1.3.2 校验量程：L侧放空，在H侧用打气泵输入10KPa的气信号，这时数字万用表上的指示应是20mA，若不指示20mA，则调整该表的调量程电位器，使其输出20mA。上述过程要重复23次 注：1. 打气泵也可以用仪表压缩空气经减压、稳压后来代替。2. 现在，具有HART协议的智能差压变送器校验时非常简单，只要照图接好线，在便携式手操器上就可以很方便的校正。2.2.1.2 复合扩散硅压阻式差压变送器

33、2.2.1.2.1. 仪表结构：同电容式差压变送器，也是由三个部分组成。2.2.1.1.2 测量原理：单晶硅片受压后电阻会发生变化，则输出一个mV信号，这个mV信号与输入的压差成正比。2.2.1.1.3 特点：内有三个传感器（差压、静压、温度传感器），故可以进行温度、静压补偿,测量精度高。 P1 ST 3000 DESIGNStatic and temp. sensing elementsPV diaphragm andsensing elementsP2差压传感器静压传感器 温度传感器2.2.1.1.4 校验：和电容式差压变送器完全相同。2.2.2 其它各种压力表U型压力计、隔膜压力表、弹簧

34、压力表等。2.3 流量计单位：m3/h，m3/s，t/h，Nm3/h，kg/h，L/m等2.3.1 电磁流量计2.3.1.1 测量原理电磁流量计的原理是利用法拉弟电磁感应定律。如图七所示：在流过溶液的管道两侧有一对磁极(励磁线圈，产生磁场)，另有一对电极安装在与磁力线和管道垂直的平面上，当导电流体以平均速度V流过直径为D的测量管道时切割磁力线，于是在电极上产生感应电势E，此感应电势E与流体的平均速度V成正比（EV）。测出此感应电势E，就能换算出流速V，也就能知道流量了。导电过程介质衬里线圈感应电极不锈钢管法兰磁场“B”(恒定强度)“E”“E”流量(英尺每秒)“D”D“V”电磁流量计的结构电磁流

35、量计测的是体积流量，若要知道重量流量还要乘以比重。电磁流量计只能测量导电流体。用途广，价格便宜，精度适中，一般是0.5级。从发信器和转换器的安装形式来分，有分体式和一体式两种。分体式就是检测部和转换部分开安装。检测部装在测量管道上，转换部可以装在比较远的地方(环境好的地方)。一体式就是检测部和转换部组装在一起，组成一个不可分割的整体，这样安装要方便些，成本也低些。从电磁流量计的励磁形式来分，有滿管式、对夹式和插入式。一般的电磁流量计都是“滿管式”，即励磁线圈装在流量计的检测管外面，整体包起来。这只是用于较小流量的流量计。对于大流量的流量计，管径很大，用这种方式就不合适，就用一种所谓“对夹式”，

36、即将励磁线圈分成两部分，分别夹在检测管外的两边，一样使用，成本低很多。现在又新出了一种插入式电磁流量计，其测量原理和滿管式电磁流量计完全一样，只是安装方式不同。这种流量计不是装在流体介质的管道中间，而是插装在管道上。有法兰连接安装方式和螺纹连接安装方式。其主要特点是维护方便，清洗电极容易，成本也低。2.3.1.2 仪表的投用 没有特别的要求，仪表送电后，只要管道内有液体，就能测量。注意：流体必须充满整个管道。通常是将流量计垂直安装，流体介质“下进上出”；若一定要水平安装，则必须安装在正常管道的下面的旁通管上。2.3.1.3 仪表的维护 一般情况下，电磁流量计没有什么维护工作量。但是，当被测介质

37、太脏时，就会污染电极，降低测量的灵敏度。这时，就要将流量计从管道上拆下来，对电极进行清洗。这时，若采用插入式的电磁流量计，就会方便的多。2.3.1.4 仪表的校验电磁流量计一般无法校正，只能送到制造厂校正。2.3.2 质量流量计2.3.2.1 测量原理根据“科里奥利”运动原理设计制造。仪表由传感器和变送器组成。传感器由电磁驱动电路激励，引起测量管的谐掁，两个探头1和2对称的放置于驱动器两边，当被测流体流过传感器时，科里奥利力作用在测量管上，引起管的偏转，这样就可以测出探头1和2的相位差，这个相位差与流体的瞬时流量成正比，将这个信号接到流量变送器上，就输出代表流量的420mA信号。这种流量计的特

38、点是测量精度高，优于±0.1%，与介质的压力、温度、密度、电导率、粘度等都没有关系，即这些参数的波动都不会影响流量的测量。用这种流量计可以测量质量流量、体积流量、温度、密度等。2.3.2.2 仪表的维护流体要充满被测管道，不能有气泡，要安装在管道下部，上面不能放重物，防震动。2.3.2.3 仪表的校验 现场无法校验，每年大修时送厂家校验。2.3.3 差压式流量仪表2.3.3.1 测量原理差压式流量仪表是用途最广泛的一种流量仪表。他们的原理是根据伯努利定律：流体流过节流装置时会产生一定的压降。测量节流装置两边的压差，就能算出其流量。流量与压差的平方根成正比。即FP。常用的有孔板流量计、

39、喷咀流量计、文丘里管流量计。2.3.3.2 仪表特点1. 仪表结构简单，价格便宜，尤其是孔板流量计，但压损较大。文丘里管体积大、复杂，价格贵，但压损小；喷咀各方面适中。2仪表要求其前、后有一定长度的直管段(没有障碍物，包括阀门、大小头，弯头等)，一般前面要20D以上，后面有5D以上，越长越好。(所有的流量计都有这个要求。)3安装孔板时不能装反了，小口在前，喇叭口在后，要求绝对同心。4所有气体流量测量的取压点一定在管道的上部，而液体流量测量的取压点一定在管道的下部。其原因是：当工艺介质是气体时，里面可能有冷凝的液体，若取压点放在下部，就会影响测量。同样，当工艺介质是液体体时，里面可能有气泡，若取

40、压点放在上部，也会影响测量。现在，罗斯蒙特公司又推出来一种新的流量孔板，叫“调整形孔板”，中间不是一个孔，而是4个小孔。其特点是前、后的直管段只要求2D，并且和差压变送器组合安装在一起，非常方便。（见下图） 2.3.3.3 关于温度、压力补偿测量气体流量要进行温度、压力补偿。1为什么要进行温度、压力补偿呢？因为气体流量与其介质的密度有关，而密度又与其温度、压力有关：即气体体积与温度成正比，与压力成反比。实际的气体流量测量公式：F=KT/P×P从上面公式可以看出，即使体积流量没有增加（P不变），（P代表流量值），由于温度升高了（T增加），它的体积会膨胀而增加（T在分子上，指示值F会增加

41、）；由于压力提高了（P增加），它的体积会因压缩而减少（P在分母，指示值F会减少）。故要进行温度、压力补偿。2怎样进行温度、压力补偿？以前是用一台乘除器仪表进行补偿运算，即将被测介质的温度信号和压力信号分别接在原测量公式相反的地方。由于工况温度升高（Tt加大），它的体积会膨胀而增加，但将其温度值接在分式的分母下面，其值会减少，这样和被膨胀值正好抵消；由于工况压力升高（Pt加大），它的体积会因压缩而减少，但将其压力值接在分式的分子上面其值会增加，这样和被压缩值正好抵消。带温度、压力补偿的气体流量测量公式：F=K（P2P0）÷（P1P0）×（T1T0）÷（T2T0）&#

42、215;P。其中：F：被测流量K：仪表系数 P：差压信号P0：标准压力(101.325KPa) (1个工程大气压)P1：设计压力(设计的正常时的压力)P2：实际工况压力(实际工作时的压力)T0：标准温度(273.150K=0)T1：设计温度(设计的正常时的温度)T2：实际工况温度(实际工作时的温度)也可以用下面的气体流量的温度、压力补偿公式：F2=F1×（P2P0）÷（P1P0）×（T1T0）÷（T2T0）其中：F1：没有补偿的流量F2：实际被测流量其它参数同前。现在，在DCS系统里已做好了这一补偿软件，在进行系统组态时，只要选择了气体流量，就会自动弹出

43、补偿回路，将补偿用的温度、压力检测系统的工位号输入就可以了。若补偿的好，则在设计的温度和压力范围内仪表的测量值都不会超差。例如：贵溪冶炼厂硫酸车间风机流量测量系统如下：F=200000Nm3/hP：100mmH2OK：仪表系数=200000÷100=20000P0：标准压力(101.325KPa) (1个工程大气压)P1：设计压力：-750 mmH2OP2：工作压力：-10000 mmH2OT0：标准温度(273.150K=0)T1：设计温度：42T2：工作温度：0100孔板在设计时就考虑了上述参数，故工作温度在0100、工作压力在-10000 mmH2O范围内，应都能在误差范围内，

44、则是补偿完全了。2.3.3.4 关于蒸汽流量的测量：蒸汽流量的测量和其它气体流量的测量没有什么本质的区别，关键在于差压的取得。现在介绍一下如何取得流量测量所需要的差压信号。这里要用到一个叫冷凝器的设备，如图八所示：因为蒸汽的温度太高，如果将其用导管直接接到测量仪表上，就有可能损坏仪表。在测量流量之前，将冷凝器上面的盖子打开，装滿净化水，并将下面的排污阀打开，排掉气泡，再关好排污阀，盖好上面的盖子。投用之后，蒸汽的压力通过冷凝器里面的冷凝水再传递给差压变送器，差压变送器就将这代表流量的差压信号变成420mADC的电流信号，送到DCS系统，在DCS系统内进行压力补偿，进行开方、线性化处理后，就作为

45、蒸汽流量值显示出来。注：测量饱和蒸汽流量时只要进行压力补偿，不要进行温度补偿。因饱和蒸汽的体积不会因温度而变化（不会膨胀），只会随压力的变化而变化。2.3.3.5 差压式流量仪表的投用1使用前的准备 检查阀门的状态，参见图八。 通常情况下，该测量系统最多有7个阀门：高、低压侧引压阀；高、低压侧排污阀；三阀组（高、低压侧截止阀、平衡阀）。投用前，除了三阀组的平衡阀要全开以外，其它阀门都要全关。 排液或排气 变送器测量部的导压管内若有积液或气体存在，会引起测量误差，必须排去。其方法是：慢慢拧开排液螺钉，排去测压部内的残液或气体，排空后拧紧螺钉。液体向下排，气体向上排。 系统检查 变送器投用之前，必

46、须先检查仪器之间的配线是否正确；变换部、外端子箱盖是否紧固、密封；电源电压是否正确等。2接通电源，作好投用准备。 零点调整：用一字螺丝刀调节变送器上的调零螺钉，使输入信号为零时，仪表指示为零。顺时针调节输出增大，反时针调节输出减少。3投用： 缓慢打开高、低压侧引压阀，将介质压力引入导压管。 缓慢打开高压侧截止阀，将介质压力施加给变送器的高、低压两侧。 关闭平衡阀。 缓慢打开低压侧截止阀。投用结束。4停机 关闭低压侧截止阀。 打开平衡阀。 关闭高压侧截止阀。 关闭高、低压侧引压阀。停机结束。2.3.3.6 仪表的维护一般情况下，这种流量计没有什么维护工作量，只要取压口不堵就行，若堵了就要进行处理

47、。2.3.3.7 仪表的校验这种仪表的校验就是校验差压变送器。一般每年大修时校一次。2.3.4 阿纽巴流量计（笛形流量计）2.3.4.1 测量原理阿纽巴流量计也是一种差压式流量计，由于其外形像一支笛子，故也叫笛形流量计。 如图九所示：在一支不锈钢园管中间，按一定规律钻取一些大小一样的园孔，将此园管的孔前面正对着流体流动的方向插入流体管道中，从园管中间和后面分别引出两根气管，接到差压变送器的正负压侧，差压变送器就将这检测到的差压信号转换成420mADC的电流信号，此电流信号就代表流体的流量。这种流量计也是一种差压式流量计，只不过是取差压的形式不同而已。同样，其流量值与流体的温度、压力有关，故还要

48、进行温度、压力补偿。由于孔不是很大，故在流体不是很干净的情况下，为了防止小孔堵塞，往往要进行自动吹扫。现在，罗斯蒙特公司又推出一种截面类似三角形的阿纽巴流量计，取压孔不是园形的，是一个细长形的，据说测量精度较高。2.3.4.2 仪表的维护一般情况下，这种流量计没有什么维护工作量，只要取压口不堵就行，要定期进行检查。2.3.4.3 仪表的校验这种仪表无法校验。2.3.5. 气体热式质量流量计2.3.5.1 测量原理气体热式质量流量计是通过检测物体表面热扩散的程度来实现质量流量的测量的。在其传感器上有两个质量平衡元件，元件上有铂电阻温度计，一个加热一个不加热，在流体流过时，这两支铂电阻之间就有一定

49、的温差，变送器测出此温差并转换成代表流体流量的420mADC电流信号。2.3.5.2 仪表的维护一般情况下，这种流量计没有什么维护工作量，如果气体潮湿，或有脏物会污染探头，则会降低灵敏度，要经常清扫传感器。2.3.5.3 仪表的校验这种仪表无法校验。10倍管径5 倍管径理想状况上图所示为气体热式质量流量计安装时的直管段要求。2.4 液位仪表单位：m、cm、mm、%等2.4.1 吹气式液位计2.4.1.1 测量原理物体在溶液中所受到的压力等于该溶液的密度和深度的乘积。即：P=d×h“吹气泡”式液位计的测量原理如图十所示：将长短不一的两根不锈钢管（塑料管）分别插入被测液位的槽内的液体、气

50、体部，并在吹气管中通入一定量的经过过滤、减压的压缩空气，当液位上升或下降时，管内液封压力也随之升高或降低，使从导管中逸出的气量也随之减少或增加。由于流经吹气装置的供气流量和压力都保持恒定不变，于是吹气管内的压力也随液封压力的增减而变化，引起差压变送器正、负压室的压差发生变化。根据力学原理：P=d×h，由此公式可看出：P与槽内液体的密度和高度都成正比。我们知道：当液体的温度不变时，密度就不会发生变化。这时P只与槽内液体的高度成正比。测量出此压差，就知道液体的高度了，通常是将此差压信号经差压变送器变成420mA的电流信号，送给DCS系统，就可以对槽内的液位进行指示、调节了。（同样，根据这

51、个公式：P=d×h，若高度h保持不变，则P就只与槽内液体的密度成正比。测量出此压差，就知道液体的密度了，通常将此差压信号经差压变送器变成420mA的电流信号，送给DCS系统，就可以对槽内的密度（浓度）进行指示、调节了，这就是浓度检测控制系统。）2.4.1.2 投用方法和测量流量时的投用方法一样，主要就是差压变送器的投用。 2.4.1.3 仪表的维护“吹气泡”式液位计的故障主要是“漏气”和“堵管”。“漏气”是由各管接头处密封不好引起的。正压侧漏气指示偏低，负压侧漏气指示偏高。当我们发现仪表指示有问题时，应检查系统是否漏气，用肥皂水查漏，用搬手拧紧。“堵管”是由于正压侧吹气管或负压侧吹气

52、管被酸泥堵塞而引起的，正压侧堵管指示偏高，负压侧堵管指示偏低，处理的方法是用高压压缩空气吹扫，若还不通，则要拆下来用铁丝捅。2.4.1.4 解决吹气管被酸泥堵塞的措施：由于闪速炉电收尘工作效率的原因,送往硫酸系统的烟气中有时含有大量的粉尘,造成动力波洗涤器内产生大量的酸泥，时间一长就会造成正压侧吹气管堵塞，仪表指示偏高，酸泥堵塞吹气管是引起仪表指示偏高的主要原因。这是最主要的也是最危险的故障。由于酸泥堵塞吹气管，仪表指示值偏高，这时，控制系统进行错误的控制，将调节阀全开，被控物都送到下一个工序，使被控槽内液体被抽空，泵空转，损坏泵，这是大事故，一定要避免。故在发现液位上限报警时，就要去检查，要

53、防止事故的发生。 改造的措施：出现吹气管堵塞时，我们就要到现场对吹气管进行拆卸、吹扫，这样不但费时、费力，有时因不能及时准确的进行吹扫，差点出现损坏设备、甚至停产的危险。为此我们提出了进行定期自动吹扫的改造方案。（参见图十一）改造方法：在吹气管系统增加两个两位三通电磁阀J1、J2，连接方法如图十所示。平时，电磁阀不得电，J1、J2的B1-C1间 和B2-C2间相通，气源A端不通；吹气管内的压力通过电磁阀J1、J2的B1-C1 和B2-C2，加到差压变送器的输入端，液位计进行正常测量。当进行吹扫时，电磁阀得电，J1、J2的B1-C1间和B2-C2间不通，差压变送器的进气端被封死，仪表指示保持吹扫

54、以前的值不变；进气端A与 B1和B2相通，高压空气对吹气管进行吹扫。吹扫完后，电磁阀失电，又恢复正常测量。逻辑控制图参见图十二：（这里是充分发挥DCS系统的控制作用。）其中：AND：与门， OR：或门，D：非门， DO:DCS状态输出 ONDLY：延时通继电器（024h）PULSE: 脉冲发生器（010m）控制程序说明如下：整个吹扫系统设计分为手动和自动两种操作方式。正常测量时，DO=0时，电磁阀失电，吹扫系统不起作用；吹扫时，DO=1时，电磁阀得电，吹扫系统开始工作，同时仪表指示值被保持。自动吹扫动作说明：（这是正常状态）平常DO=0，经D反相后为“1”、DCS系统上电后始终为“1”，则与门AND输出为“1”，ONDLY开始延时，延时时间到，则输出为“1”，此时或门OR输出为“1”，PULSE则输出一个长为S秒的脉冲信号，DO=1，电磁阀得电，吹扫系统开始工作（此时与门AND复位）；吹扫时间到（S秒以后），PULSE输出为“0”，DO=0，电磁阀失电，吹扫系统停止工作。ONDLY又开始延时，等到M时间后，又开始下一周期的工作。手动吹扫动作说明：（这是随时吹扫状态）基