仪表专业现场仪表基础知识

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《仪表专业现场仪表基础知识》

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现场仪表根底知识1仪表根底知识第一页,共149页。

目  录第一章、仪表根底知识第二章、温度测量仪表第三章、压力测量仪表第四章、流量测量仪表第五章、物位测量仪表第六章、过程分析仪表第七章、执行机构和控制阀第八章、DCS系统介绍第二页,共149页。现场仪表根底知识3一、根本概念 1、过程参数检测根本概念过程参数检测-----指连续消费过程中的温度、压力、流量、液位和成分等参数的检测。检测仪表-----将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表。一次仪表-----一般为将被测量转换为便于计量的物理量所使用的仪表。二次仪表-----将测得的信号变送转换为可计量的标准电、气信号并显示的仪表。即包括变送器和显示装置。 第一章 仪表根底知识

第三页,共149页。现场仪表根底知识4测量过程-----利用一个的单位量(即标准量)与被测的同类量进展比较的过程,即用仪器获取数据各方面信息的过程。测量误差-----在测量过程中测量结果与被测量的真值之间会有一定的差值。它反映了测量结果的可靠程度。

2、测量过程与测量误差第四页,共149页。现场仪表根底知识5按误差的数值表示来分,分为绝对误差、相对误差和引用误差 绝对误差-----指测量结果与被测量的真值之差。 相对误差-----指绝对误差与真值或测量值之百分比。 引用误差-----指绝对误差与测量范围上限值或测量        仪表量程的比值,以百分数表示。工        业仪表通常用引用误差来表示仪表的        准确程度。3、测量误差的分类第五页,共149页。现场仪表根底知识6按误差出现的规律来分,可分为系统误差、随机误差和忽略误差。  系统误差-----指测量仪表本身或其他原因(如零点没有调整            好等)引起的有规律的误差。  随机误差-----指在测量中所出现的没有一定规律的误差。  忽略误差-----指观察人员误读或不正确使用仪器与测试方            法等人为因素所引起的误差。第六页,共149页。现场仪表根底知识7按仪表使用的条件来分,有根本误差、附加误差 根本误差-----指仪表在规定的正常工作条件下所具有的          误差。 附加误差-----指仪表超出规定的正常工作条件时所增加        的误差。第七页,共149页。现场仪表根底知识8检测与过程控制仪表最通用的分类,是按仪表在测量与控制系统中的作用进展划分,一般分为检测仪表、显示仪表、调节〔控制〕仪表和执行器4大类。检测仪表根据被测变量分为:压力仪表、温度仪表、流量仪表、物位仪表、成分分析仪表。4、仪表分类第八页,共149页。现场仪表根底知识9仪表分类表第九页,共149页。现场仪表根底知识10    在工程上仪表性能指标通常用准确度〔又称精度〕、变差、灵敏度来描绘。仪表工校验仪表通常也是调校准确度、变差和灵敏度三项。 1、准确度和准确度等级仪表准确度:简言之就是仪表测量值接近真值的准确程度,通常用相对百分误差〔也称相对折合误差〕表示。准确度等级:在工业测量中,为了便于表示仪表的质量,通常用准确度等级来表示仪表的准确程度。准确度等级就是最大引用误差去掉正、负号及百分号。准确度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标。我国工业仪表等级一般划分为、、、、、、七个等级。仪表准确度习惯上称精度,准确度等级习惯上称为精度等级二、仪表主要性能指标第十页,共149页。现场仪表根底知识11

  2、变差   变差:是指仪表被测变量〔可理解为输入信号〕屡次从不同方向到达同一数值时,仪表指示值之间的最大差值,或者说是仪表在外界条件不变的情况下,被测参数由小到大变化〔正向特性〕和被测参数由大到小变化〔反向特性〕不一致的程度,两者之差即为仪表变差。变差大小取最大绝对误差与仪表标尺范围之比的百分比。   变差产生的主要原因:是仪表传动机构的间隙,运动部件的摩擦,弹性元件滞后等。取胜着仪表制造技术的不断改进,特别 是微电子技术的引入,许多仪表全电子化了,无可动部件,模拟仪表改为数字仪表等等,所以变差这个指标在智能型仪表中显得不那么重要和突出了。 第十一页,共149页。现场仪表根底知识12  3、灵敏度灵敏度:是指仪表对被测参数变化的灵敏程度,或者说是对被测的量变化的反响才能,是在稳态下,输出变化增量对输入变化增量的比值.灵敏度有时也称“放大比〞,也是仪表静特性贴切线上各点的斜率。增加放大倍数可以进步仪表灵敏度,单纯加大灵敏度并不改变仪表的根本性能,即仪表精度并没有进步,相反有时会出现振荡现象,造成输出不稳定。仪表灵敏度应保持适当的量。然而对于仪表用户,诸如化工企业仪表工来讲,仪表精度固然是一个重要指标,但在实际使用中,往往更强调仪表的稳定性和可靠性,因为化工企业检测与过程控制仪表用于计量的为数不多,而大量的是用于检测。另外,使用在过程控制系统中的检测仪表其稳定性、可靠性比精度更为重要。第十二页,共149页。现场仪表根底知识134、复现性〔又叫重复性〕测量复现性〔重复性〕:是在不同测量条件下,如不同的方法,不同的观测者,在不同的检测环境对同一被检测的量进展检测时,其测量结果一致的程度。测量复现性必将成为仪表的重要性能指标。第十三页,共149页。现场仪表根底知识145、稳定性在规定工作条件内,仪表某些性能随时间保持不变的才能称为稳定性〔度〕。仪表稳定性是化工企业仪表工非常关心的一个性能指标。由于化工企业使用仪表的环境相比照较恶劣,被测量的介质温度、压力变化也相比照较大,在这种环境中投入仪表使用,仪表的某些部件随时间保持不变的才能会降低,仪表的稳定性会下降。徇或表征仪表稳定性如今尚未有定量值,化工企业通常用仪表零漂移来衡量仪表的稳定性。仪表投入运行一年之中零位没有漂移,相反仪表投入运行不到3个月,仪表零位就变了,说明仪表稳定性不好。仪表稳定性的好坏直接关系到仪表的使用范围,有时直接影响化工消费,仪表稳定性不好造成的影响往往比仪表精度下降对化工消费的影响还要大。仪表稳定性不好仪表维护量也大,是仪表工最不希望出现的事情。第十四页,共149页。现场仪表根底知识156、可靠性仪表可靠性是化工企业仪表工所追求的另一重要性能指标。可靠性和仪表维护量是相反相成的,仪表可靠性高说明仪表维护量小,反之仪表可靠性差,仪表维护量就大。对于化工企业检测与过程控制仪表,大部分安装在工艺管道、各类塔、釜、罐、器上,而且化工消费的连续性,多数有毒、易燃易爆的环境,这些恶劣条件给仪表维护增加了很多困难,一是考虑化工消费平安,二是关系到仪表维护人员人身平安,所以化工企业使用检测与过程控制仪表要求维护量越小越好,亦即要求仪表可靠性尽可能地高。随着仪表更新换代,特别 是微电子技术引入仪表制造行业,使仪表可靠性大大进步。仪表消费厂商对这个性能指标也越来越重视,通常用平均无故障时间MTBF来描绘仪表的可靠性。一台全智能变送器的MTBF比一般非智能仪表如电动Ⅲ变送器要高10倍左右,它可高达100~390年。第十五页,共149页。现场仪表根底知识16三、仪表位号的表示方法  1、仪表位号的组成

      在测量、控制系统中,构成一个回路的每一个仪表都有自己的仪表位号,仪表位号由字母代号和回路编号两部分组成。第一个字母表示被测变量,后继字母表示仪表的功能;回路编号可以按装置或工段〔区域〕进展编制,一般用三至五位数字表示,如下例所示:第十六页,共149页。现场仪表根底知识17

2、被测变量和仪表功能的字母代号第十七页,共149页。现场仪表根底知识18第十八页,共149页。现场仪表根底知识19 一、 根本概念温度:反映了物体冷热的程度,与自然界中的各种物理和化学过程相联络。温度概念的建立及测量:以热平衡为根底的,温度最本质的性质:当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生 导热换热,换热完毕后两物体处于热平衡状态,那么它们具有一样的温度。而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点〔零点〕和测量温度的根本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。第二章、温度测量仪表第十九页,共149页。现场仪表根底知识20华氏温标〔ºF〕规定:在标准大气压下,冰的熔点为32度,水的沸点为212度,中间划分180等分,每等份为华氏1度,符号为ºF。摄氏温度〔℃〕规定:在标准大气压下,冰的熔点为0度,水的沸点为100度,中间划分100等分,每等份为摄氏1度,符号为℃。摄氏温度值t和华氏温度值tF有如下关系:热力学温标又称开尔文温标,或称绝对温标,它规定分子运动停顿时的温度为绝对零度,记符号为K。热力学温度T〔K〕与摄氏温度t的关系是:T〔K〕=273.15+t(℃)。 第二十页,共149页。现场仪表根底知识21

二、温度测量仪表的分类按使用的测量范围分   常把测量600℃以上的测温仪表叫高温计;测量600℃以下的测温仪表叫温度计按用处分   标准仪表和实用仪表 按工作原理分   分为膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计五类 按测量方式分   分为接触式与非接触式两大类。前者测温元件直接与被测介质接触,这样可以使被测介质与测温元件进展充分地热交换而到达测温目的;后者测温元件与被测介质不接触,通过辐射或对流实现热交换来到达测温的目的。第二十一页,共149页。现场仪表根底知识221、接触式测温   温度敏感元件与被测对象接触,经过换热后两者温度相等。

(1) 膨胀式温度计  (2) 热电阻温度计

(3)热电偶温度计       (4)其他原理的温度计直观、可靠,测量仪表也比较简单特点2、非接触测温   温度敏感元件不与被测对象接触,而是通过辐射能量进展热交换,由辐射能的大小来推算被测物体的温度。    (1) 辐射式温度计   (2) 红外线温度计:特点不与被测物体接触,不破坏原有的温度场。精度一般不高。缺点:由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换且到达平衡后才能测量,这样容易破坏被测对象的温度场,同时带来测温过程的延迟现象,不适于测量热容量小的对象、极高温的对象、处于运动中的对象。不适于直接对腐蚀性介质测量。缺点:容易受到外界因素的干扰,测量误差较大,且构造复杂,价格比较昂贵。红外线温度计第二十二页,共149页。现场仪表根底知识23测温方式温度计种类 优点 缺点 使用范围/℃接触式测温仪表玻璃液体温度计 结构简单、使用方便、测量准确、价格低廉 容易破损、读数麻烦、一般只能现场指示 ,不能记录与远传-100~100(150)有机液体0 ~350(-30 ~ 650)水银双金属温度计结构简单、机械强度大、价格低、能记录、报警与自控

精度低、不能离开测量点测量 ,量程与使用范围均有限

0 ~300(-50 ~ 600)压力式温度计结构简单、不怕震动、具有防爆性、价格低廉、能记录、报警与自控 精度低、测量距离较远时 ,仪表的滞后性较大、一般离开测量点不超过 10米 0 ~500(-50 ~ 600)液体型0 ~100(-50 ~ 200)蒸汽型电阻温度计测量精度高 ,便于远距离、多点、集中测量和自动控制

结构复杂、不能测量高温 ,由于体积大 ,测点温度较困难

-150 ~500(-200 ~ 600)铂电阻0 ~100(-50 ~ 150)铜电阻-50 ~150(180)镍电阻-100 ~200(300)热敏电阻热电偶温度计测温范围广 ,精度高 ,便于远距离、多点、集中测量和自动控制 需冷端温度补偿 ,在低温段测量精度较低

-20 ~1300(1600)铂铑10-铂-50 ~1000(1200)镍铬-镍硅-40 ~800(900)镍铬-铜镍-40 ~300(350)铜-铜镍非接触式测温仪表光学高温计携带用、可测量高温、测温时不破坏被测物体温度场

测量时 ,必须经过人工调整 ,有人为误差 ,不能作远距离测量 ,记录和自控 900 ~2000(700 ~ 2000)辐射高温计测温元件不破坏被测物体温度场 ,能作远距离测量、报警和自控、测温范围广 只能测高温,低温段测量不准,环境条件会影响测量精度,连续测高温时须作水冷却或气冷却 100 ~2000(50 ~ 2000)第二十三页,共149页。现场仪表根底知识241、应用热膨胀原理测温

测量原理物体受热时产生膨胀

液体膨胀式温度计

固体膨胀式温度计

玻璃管温度计

双金属温度计三、工业常用温度检测仪表第二十四页,共149页。现场仪表根底知识252、膨胀式温度计

双金属片双金属片温度计双金属温度信号器1-双金属片 2-调节螺钉 3-绝缘子 4-信号灯感温元件:两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起而制成的.温度检测方法及仪表第二十五页,共149页。现场仪表根底知识263、压力式温度计

利用密闭系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制成的,并用压力表来测量这种变化,从而测得温度工作介质是气体、液体或蒸气简单可靠、抗振性能好,具有良好的防爆性动态性能差,示值的滞后较大,不能测量迅速变化的温度第二十六页,共149页。现场仪表根底知识27  4、双金属温度计      双金属温度计属于固体膨胀式温度计。双金属温度计中的感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起而制成的。双金属片受热后,由于两金属片的膨胀长度不同而产生弯曲,温度越高产生的线膨胀长度差就越大,因此引起弯曲的角度就越大。双金属温度计就是基于这一原理而制成的,它是用双金属片制成螺旋形感温元件,外加金属保护套管,当温度变化时,螺旋的自由端便围绕着中心轴旋转,同时带动指针在刻度盘上指示出相应的温度数值。第二十七页,共149页。现场仪表根底知识28双金属温度计是一种测量中 低温度的现场检测仪表。可 以直接测量各种消费过程中 的-80℃~+500℃范围内液体 、蒸汽和气体介质温度。特点 现场显示温度,直观方便;  平安可靠,使用寿命长;  多种构造形式。第二十八页,共149页。现场仪表根底知识29双金属温度计的型号命名 WSS -ABCD W 温度仪表 S 金属膨胀式 S 感温元件双金属片 A 表壳公称直径:3-¢60; 4-¢100; 5-¢150; B 构造形式:0-轴向〔直型〕;1径向〔角型〕;8万向        〔可调角型〕 C 安装固定装置:0-无固定装置; 1-可动外螺纹;         2-可动内螺纹; 3- 固定螺纹;           4-固定法兰;5-卡套螺纹;6-卡套法兰 D F-防护型:O-电接点型;MO-大电流型;EX-防爆型;第二十九页,共149页。现场仪表根底知识30

5、热电阻   热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。 它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最高的,它广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。

第三十页,共149页。现场仪表根底知识31应用热电阻原理测温

导体或半导体的电阻值随温度变化

测量原理 T R热电阻热电阻温度计适用于测量-200~500℃范围内液体、气体、蒸汽及固体外表的温度;具有远传、自动记录和实现多点测量等优点。热电阻输出信号大,测量准确第三十一页,共149页。现场仪表根底知识32什么是RTD?Resistance Temperature Detector铂线电阻的变化近于理想曲线- IEC 751oC Ohms0 100.0010 103.9020 107.7930 111.67 电 阻( 欧 姆)

温 度 (oC)  电阻与温度国际通用关系图:IEC 751IEC751第三十二页,共149页。现场仪表根底知识33热电阻测温原理及材料:   热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进展温度测量的。热电阻大都由金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,如今已开场采用铑、镍、锰等材料制造热电阻。热电阻测温系统的组成:   热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和温度控制显示表等组成。必须注意两点:“热电阻和温度控制显示表的分度号必须一致;为了消除连接导线电阻变化的影响,必须采取三线制接法。〞常用工业热电阻包括:   铠装热电阻、装配热电阻、防爆热电阻第三十三页,共149页。现场仪表根底知识344- 线 RTD 为什么使用2-, 3-,或4- 线 RTD?2- 线:  本钱最低 -- 使用极少,因为引线电阻的误差很大3- 线:  本钱/性能比适中.  引线补偿良好. 4- 线:  理论上最好的引线补偿方法(完全补偿); 精度最高,本钱最高.第三十四页,共149页。现场仪表根底知识35故障现象可能原因处理方法温度示值偏低或不稳保护管内有金属屑、积灰,接线柱处脏污或短路除去金属屑,清扫灰尘、水滴等,找到短路点,加强绝缘温度示值无穷大热电阻或引线断路更换热电阻,找到断点重新接好温度显示负值热电阻接线有错或有短路现象改正接线,找出短路处,加强绝缘温度显示误差大热电阻丝材料受腐蚀变质更换热电阻常见故障原因及处理

第三十五页,共149页。现场仪表根底知识36热电偶、热电阻的选用选用原那么:较高温度——热电偶          中低温区——热电阻一般以500℃为分界,但不绝对原因有两点:(1)在中低温区,热电偶输出的热电势很小,对测量仪表放大器和抗干扰要求很高。(2)由于参比端温度变化不易得到完全补偿,在较低温度区内引起的相对误差就很突出。另外,还应注意工作环境,如环境温度、介质性质〔氧化性、复原性、腐蚀性〕等,选择适当的保护套管、连接导线等。6、 热电偶第三十六页,共149页。现场仪表根底知识37

     热电偶温度计是以热电效应为根底的测温仪表。它的构造简单、测量范围宽、使用方便、测温准确可靠,信号便于远传、自动记录和集中控制,因此在工业消费中应用极为普遍。

过程温度热端冷端+-MVDT两种不同金属的结合端产生一个与温度成正比的小的电压输出!第三十七页,共149页。现场仪表根底知识38热电偶测温原理:   将两种不同材料的导体或半导体A和B 焊接起来,构成一个闭合回路,如下图。 当导体A和B的两个接点1和2之间存在温 差时,两者之间便产生电动势,因此在回路 中形成一定大小的电流,这种现象称为热电 效应。热电偶就是利用这一效应来工作的 。ABtt.0

热电偶工作原理图闭和回路总电势

AB

第三十八页,共149页。现场仪表根底知识39闭合回路中总热电势热电势E(t,t0〕等于热电偶两接点热电势的代数和当A、B材料固定后,假如t0保持不变,那么eAB(t0)为常数,有:测出EAB(t,t0)就可以测算出t

分 度 表假如能使冷端温度t0 固定,那么总电势就只与温度t成单值函数关系 分度表-----热电势与热端温度之间 关系列成表格注:热电势与热端温度之间 关系是非线性第三十九页,共149页。现场仪表根底知识40热电偶分类  名称      分度号  测量范围/℃  

镍铬-考铜      E    -200~900

铁-康铜       J    -200~750

铜-康铜       T    -200~350

镍铬硅-镍铬     N    -200~1300

镍铬-镍硅      K    -200~1300

铂铑10-铂      S     0~1300

铂铑13-铂1      R     0~1300

铂铑30-铂6      B     0~1800热电偶温度计组成:   热电偶(感温元件);测量显示仪表;连接热电偶和测量显示仪表的导线〔补偿导线〕。

第四十页,共149页。现场仪表根底知识41热电偶补偿导线   补偿导线是用来将热电偶冷端〔参比端〕延伸到温度恒定的地方与显示仪表相连的一种导线。  热电偶类型   补偿导线类型     合金材料                    +   -  镍铬-考铜       镍铬-考铜         镍铬  考铜   铁-康铜         铁-康铜           铁   康铜   铜-康铜         铜-康铜           铜   康铜   镍铬-镍硅       铜-康铜           铜   康铜   注意:不同型号的热电偶配相应的补偿导线。第四十一页,共149页。现场仪表根底知识42热电阻、热电偶实物图第四十二页,共149页。现场仪表根底知识43故障现象可能原因处理方法温度示值偏低或不稳电极短路找出短路原因,如潮湿或绝缘损坏接线柱处积灰清扫补偿导线与热偶极性接反纠正接线补偿导线与热偶极不配套更换相配套的补偿导线冷端补偿不符要求调整冷端补偿达到要求热偶安装位置不当按规定重新安装温度示值偏高补偿导线与热偶极不配套更换相配套的补偿导线有直流干扰信号进入排除直流干扰显示不稳定接线柱处接触不良将接线柱拧紧测量线路绝缘破损,引起断续短路或接地找出故障点,修复绝缘热偶安装不牢或有震动紧固电偶,消除震动热电偶电极将断未断更换热偶外界干扰查出干扰源,采取屏蔽措施显示误差大热电偶电极变质更换热偶热电偶安装位置不当改变安装位置保护管表面积灰清除积灰显示无穷大接线断路找到断点,重新接好热电极断开或损坏更换热电偶常见故障原因及处理第四十三页,共149页。现场仪表根底知识44一、根本概念   在物理概念中,压力是垂直作用在单位面积上的力。是工业消费中的重要参数之一,在压力测量中,常有绝对压力、表压力、负压力和真空度之分。所谓绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力,用符号Pj表示。地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力,用Pq来表示。绝对压力与大气压力之差,称为表压力,有Pb来表示。即Pb=Pj-Pq。当绝对压力值小于大气压力值时,表压力为负值〔即负压力〕,此负压力值的绝对值,称为真空度,用Pz来表示。 P表P真P绝P绝绝对压力的零线大气压力线绝对压力、表压、〔真空度〕的关系第三章 压力检测仪表  P=F/A

P = 压力

F = 力                    

A = 面积

第四十四页,共149页。现场仪表根底知识45在压力测量中,常用绝对压力、表压力、负压力或真空度之分。绝对压力     是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力,用符号pj表示。用来测量绝对压力的仪表称为绝对压力表。表压力     地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力,用符号pq表示。用来测量大气气压力的仪表叫气压表。绝对压力与大气压力之差。称为表压力,用符号pb表示。即pb=pj-pq。负压力或真空度     当绝对压力值小于大气压力值时,表压力为负值〔即负压力〕,此负压力值的绝对值,称为真空度,用符号pz表示。用来测量真空度的仪表称为真空表。既能测量压力值又能测量真空度的仪表叫压力真空表。1、绝对压力、表压力、负压力第四十五页,共149页。现场仪表根底知识46 2 压力常用单位转换单位帕(Pa)巴(bar)毫巴(mbar)毫米水柱(mmH2O)标准大气压(atm)工程大气压(at)帕(Pa)11×10-51×10-21.019716×10-10.9869236×10-51.019716×10-5巴(bar)1×10511031.019716×1040.98692361.019716毫巴(mbar)1×1021×10-311.019716×100.9869236×10-31.019716×10-3毫米水柱(mmH2O)0.980665×100.980665×10-40.980665×10-110.9678×10-41×10-4标准大气压(atm)1.01325×1051.013251.01325×1031.033227×10411.0332工程大气压(at)0.950665×1050.9806650.950665×1031040.96781毫米汞柱(mmHg)1.333224×1021.333224×10-31.3332241.35951×101.316×10-31.35951×10-3磅力/英寸2(1bf/in2)0.68949×1040.68949×10-10.08949×1020.70307×1030.6805×10-10.707×10-1第四十六页,共149页。现场仪表根底知识47二、压力的测量与压力计的选择

1、 压力的测量      压力测量原理可分为液柱式、弹性式、电阻式、电容式、电感式和振频式等等。压力计从构造上可分为实验室型和工业应用型。压力计的品种繁多,因此根据被测压力对象很好的选用压力计就显得非常重要第四十七页,共149页。现场仪表根底知识482、压力表的选择根据用处选择就地压力指示、远间隔 压力显示及多点压力测量• 应根据被测压力的种类〔正压、负压或压差〕、被测介质的物理、化学性质〔腐蚀等〕和用处〔是否远传〕以及消费过程所提的技术要求,本着既要满足测量准确度,又经济的原那么,合理地选择压力表的型号、量程和精度等级。• 为了保护压力表,一般在被测压力较稳定的情况下,其最高压力值不应超过仪表量程的2/3;假设被测压力波动较大,其最高压力值应低于仪表量程的1/2。• 为了保证实际测量的精度,被测压力的最小值不应小于仪表量程的1/3。• 对某些特殊的介质,如氧气、氨气等有专用的压力表。• 在测量一般介质时,压力在-40~0~40kPa时,宜选用膜盒式压力表;40kPa以上,宜选用弹簧管压力表或波纹管压力表;-1MPa~0~时,宜选用压力-真空表。第四十八页,共149页。现场仪表根底知识49三、 常用压力测量仪表 1、液柱式压力计  原理:液柱式测压仪表是根据流体静力学原理,利用液柱所产生的压力与被测压力平衡,并根据液柱高度来确定被测压力大小的压力计。 用处:液柱式压力计多用于测量低压、负压和压力差。 构造:U型管压力计、单管压力计和斜管微压计。 第四十九页,共149页。现场仪表根底知识502、 就地压力表                         弹簧管式压力表                         工作原理:这是一个单圈弹                                簧管压力表,内有一根270度                         的弹簧管。受力后自由端发                         生位移, 压力成正比,经过                         机械转换后可从表盘上反映                         出压力值。                         选用压力表时,最大工作压                         力不应超过量程上限的2/3                         校验周期:6个月                         构造简单,结实可靠,使用方便,价格低廉,精度很好,                                  测量范围宽〔几百帕~上千兆帕〕。可增加附加装置,如                             控制元件等,实现压力的远传、报警等。安装时应注意:  取压口应与工质流速方向垂直,与设备内壁平齐,不应有突出物和毛刺;  防止仪表感受件与高温或有害的被测介质直接接触,测量高温蒸气时在表计前要装设冷凝盘;测量含尘气体时表计前应装设灰尘捕集器;测量腐蚀性介质时应加装隔离容器;第五十页,共149页。现场仪表根底知识513、压力变送器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〕。构造分类:各种压力传感器和压力变送器。  例:电容式压力变送器 它是由检测和变送两个环节组成。检测环节感受被测压力的变化转换成电容量的变化 。变送环节那么将电容变化量转换成标准电流信号4~20mA DC输出。符合HART通信协议。

第五十一页,共149页。现场仪表根底知识52定极板弹性元件动极板被测压力

ε——电容器极板间绝缘介质的介电           常数,F/m  A——电容器两平行板覆盖的面积,m2

d——两平行板之间的距离,m   C——电容量,F电容式变送器测量部分工作原理和构造由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器,假如不考虑边缘效应,其电容量为电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介质型三种类型。第五十二页,共149页。现场仪表根底知识53转换部分工作原理将电容比的变化转换成标准输出的电流信号〔4--20mA〕,同时进展零点调整、零点迁移、量程调整、阻尼调整、线性调整等。包括测量电路和放大输出电路两部分。测量电路:由振荡器、解调器、振荡控制放大器组成。        将    转换为电流信号Ii.放大输出电路:由电流控制放大器、电流转换器、调零电路、调量程电路、电流限制器和电压调整器组成。  将Ii转换为4-20mA,并有量程调整.零点调整、零点迁移和电流限制等作用.     专用通信设备:手持器、HART375、HART475、BT200等第五十三页,共149页。现场仪表根底知识544、差压变送器

差压变送器与压力变送器的区别是有两个取压点,一个是高压,一个是低压。检定周期:12个月第五十四页,共149页。现场仪表根底知识55故障现象可能原因处理方法压力无指示无电源检查电源接线,接通电源信号接线断路检找断点,重新接线压力指示跳动被测介质压力波动大关小阀门开度安装位置震动大可安装减震器或移到震动小的地方显示不变化导压管堵透通导压管导压管切断阀未打开打开切断阀显示误差大变送器与仪表量程设置不一致重新设置量程检测元件损坏更换压力计零点量程调跑了重新调校压力计常见故障原因及处理第五十五页,共149页。现场仪表根底知识56一 概述工业消费过程中另一个重要参数就是流量。流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表示。其单位分别用m3/h、L/h和kg/h等。流量计是指测量流体流量的仪表,它能指示和记录某瞬时流体的流量值;计量表〔总量表〕是指测量流体总量的仪表,它能累计某段时间间隔内流体的总量,即各瞬时流量的累加和,如水表、煤气表等等。第四章 流量测量仪表第五十六页,共149页。现场仪表根底知识57二、流量仪表分类速度式流量计-----速度式流量仪表-以流体流量的流速为测量根据。   常用单位-m3/h、 l/h等   常用仪表-叶轮式水表、涡轮流量计、靶式流量计、转子流量计、涡街流量计、孔板流量计、超声波流量计、电磁流量计等。容积式流量计-----它以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量根据,如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计和活塞式流量计等等。质量式流量仪表-以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目为测量根据。   常用单位-t/h、 Kg/h等   常用品牌-艾默生、横河、E+H第五十七页,共149页。现场仪表根底知识58三、常用流量测量仪表1、 差压式流量计差压式流量计是根据安装于管道中节流装置产生的差压,的流体条件和节流装置与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。节流装置与差压变送器配套测量流体的流量,是目前炼油、化工消费中使用最广的一种流量测量仪表。节流装置中,应用最多的是孔板、喷嘴、文丘里管和文丘里喷嘴。 第五十八页,共149页。现场仪表根底知识59返回目录差压式流量计      节流装置与差压变送器配套测量流体的流量,是目前使用最广的一种流量测量仪表。在管道中流动的流体具有动能和位能,在一定条件下这两种能量可以互相转换,但参加转换的能量总和是不变的。节流元件测量流量就是利用这个原理来实现的。在节流装置中,应用最多的是孔板、喷嘴、文丘利管等。   根据能量守恒定律及流体连续原理,节流装置的流量公式可以写成:                        Q=k√△P第五十九页,共149页。现场仪表根底知识60孔板流量计   测量原理:当充满管道的流体流经孔板时,将产生部分收缩,流束集中,流速增加,静压力降低,于是在孔板前后产生一个静压力差,该压力差与流量存在着一定的函数关系,流量越大,压力差就越大。通过导压管将差压信号传递给差压变送器,转换成4~标准信号,经流量显示仪,便显示出管道内的瞬时和累积流量。具有测量精度高,安装方便,使用范围广、造价低等特点。广泛应用于各种介质的流量测量。公称通径 DN15~DN3000〔mm〕适用介质为各种液体,气体,饱和蒸汽,过热蒸汽。

第六十页,共149页。现场仪表根底知识61长颈喷嘴 主要应用于电力行业高压或高温高压的场合,装机容量在50MW以上的主蒸汽、主给水或减温水等均采用此典型设计型式,它具有压损小、寿命长等特点。

第六十一页,共149页。现场仪表根底知识62文丘里喷嘴文丘里喷嘴的压力损失比较小,它的长度比文丘里管短。文丘里喷嘴主要用于大口径、低静压,现场直管段间隔 很短的气体流量测量。第六十二页,共149页。现场仪表根底知识63文 丘 里 管 由 三 个 主 要 部 分 组 成

渐 缩 入 口 锥 形 管 

该 渐 缩 入 口 锥 形 管逐 渐 减 少 其 管 直 径 ,并 产 生 压 力 降 。一 个 高 压 取 压 嘴 定 位 于 该 入 口 锥 形 管的 起 始 点 。

 喉 部 管 段  入 口 锥 形 管 在 喉 部 结 束 ,低 压 取 压 嘴 定 位 于 此 处 。在 喉 部 流 体 速 度 既 不 增 加 也 不 减 少 。

 渐 扩 出 口 锥 形 管  出 口 锥 形 管 的 横 截面 积 增 加 ,这 使 流 体 能 够 恢 复 到 非 常靠 近 它 的 原 来 压 力 。出 口 锥 形 管 也 消除 气 穴 ,并 使 摩 擦 损 失 最 小 。文丘里管流量计第六十三页,共149页。现场仪表根底知识64阿牛巴 阿牛巴流量计〔又称笛形均速管流量计〕是根据皮托管测速原理开展起来的一种新型差压流量检测元件。 阿牛巴流量计输出为差压信号,与测量差压的仪器仪表配套使用,可以准确地测量圆形管道、矩形管道中的多种液体、气体和蒸汽〔过热蒸汽和饱和蒸汽〕。被测管道的尺寸范围从20mm-3000mm。 它适用于: 气体输送和液体输送

第六十四页,共149页。现场仪表根底知识65V锥流量计 锥形流量计是一种新型的可准确测量各种雷诺数的高精度流量计,可满足各种介质的应用条件要求其操作原理同其它各种类型的差压原理一样,都是基于密封管道中的能量守恒定理,锥形流量计由于具有独一无二的设计构造,因此性能更优。

第六十五页,共149页。现场仪表根底知识661、负压管堵塞2、正压管堵塞3、负压管漏4、正压管漏5、流向装反6、故障处理:关于正、负导压管堵塞的处理:使用钢丝或铁丝将其堵塞位置畅通,如无法疏通,使用蒸汽加以冲洗。关于流向装反的故障,将其装拆开,调换方向重新安装即可。差压式流量计常见故障分析及处理第六十六页,共149页。现场仪表根底知识67故障现象可能原因处理方法显示偏低正压则切断阀未打开或正导压管堵打开切断阀,透通导压管平衡阀关不严关严平衡阀或更换三阀组显示偏高负压则切断阀未打开或负导压管堵打开切断阀,透通导压管导压管内隔离液被介质置换重新加注隔离液,使两导压管内充满隔离液显示跳动被测介质压力波动大关小阀门开度安装位置震动大可安装减震器或移到震动小的地方显示不变化导压管堵透通导压管导压管切断阀未打开打开切断阀显示误差大变送器与仪表量程设置不一致重新设置量程检测元件损坏更换压力计零点量程调跑了重新调校压力计没有开方运算设置开方运算第六十七页,共149页。现场仪表根底知识68电磁流量计所根据的根本理论是法拉第电磁感应定律。当导体切割磁力线运动时,导体内将产生感应电动势。根据该原理,可测量管内流动的导电流体的体积,导电流体流动的方向与电磁场的方向垂直,在导管垂直方向施加一个交变的磁场,并在有绝缘衬里的导管内壁两侧安装一对电极,两电极的连线既与导管轴线垂直,又与磁场方向垂直,当导电液体流经导管时,因切割磁力线,两个电极上就产生感应电动势。

2、电磁流量计第六十八页,共149页。现场仪表根底知识69

电磁流量计特点测量不受液体密度、粘度、温度、压力导电率变化的影响测量管内无活动及阻流部件,无压损、不堵塞,可测量含有纤维、固体颗粒和悬浮物的液体。仪表反映灵敏,测量范围宽,流速-10m/s,导电率>5μs/cm的导电液体都可测量,量程范围可以任意选定。仪表采用了低频三态方波励磁技术、先进的小信号处理技术和软件技术,故抗干扰性强、精度高 、稳定可靠。仪表不受液体流动方向的影响,正反向安装均可测量,并安装方便,对直管段要求不高。电磁流量计的电极及内衬材料耐腐性和耐磨性极好,寿命长。可按用户特殊工况要求消费电磁流量计。仪表的耐冲击、耐振性良好。仪表不能测量气体及不导电液体。第六十九页,共149页。现场仪表根底知识70安装本卷须知〔1〕、变送器应安装于管内任何时候均充满液体的地方,一般应垂直、同心、无应力安装,预防液体流过电极时形成气泡造成误差。〔2〕、该流量计的信号较为微弱,因此在使用时要特别注意外来干扰对其测量精度的影响。所以变送器的外壳、屏蔽线、测量导线、变送器两端的管道均需接至单设的接地点,以免因为电位不等而引入附加干扰。〔3〕、应安装于远离一切磁源和机械振动的地方。〔4〕、内壁沉积垢层要定期清理,以防电极短路,甚至于无法检测流量。〔5〕、表前、表后要有一定的直管段。〔一般前5D、后3D〕〔6〕、表体安装方向和流体方向保持一致。〔7〕、尽可能防止测量管内变成负压。第七十页,共149页。现场仪表根底知识71常见故障以及处理方法 〔1〕、流量不稳定a、被测介质中两相存在;b、附近有较大的干扰;c、测量电极老化或损坏;d、测量体接地不好;e、介质流量波动大;f、变送单元测量板绝缘性能下降;g、被测介质未充满测量管;h、测量管内壁沉积垢层;第七十一页,共149页。现场仪表根底知识72〔2〕、无流量显示a、测量值小于最小流量测量范围b、测量电极完全被杂物覆盖C、检查供电电压。〔3〕、流量测量不准确a、零点、量程未校准b、流量计的量程与显示仪表量程不对应C、测量电极结垢。D、检查内部设置。第七十二页,共149页。现场仪表根底知识73流量检测仪表〔1〕、构成:漩涡发生体、测量探头和测量线路板。〔2〕、工作原理:当流体流经漩涡发生体时产生不规那么的漩涡,通过测量探头检测漩涡的个数产生一定的频率,再通过检测线路板对频率整形、放大、转换成标准信号。 3、涡街流量计

涡街流量计仪表具有量程宽、精度高、压力损失小、介质通用性好、有与流量成比例的脉冲信号输出、便于与计算机联用等优点。涡街流量计具有构造简单、通用性好和稳定性高的特点 。〔3〕、涡街流量计的特点第七十三页,共149页。现场仪表根底知识74〔4〕、安装要求与使用场合A、流量计上游侧和下游侧应尽可能留有较长的直管段。弯管:在流量计上游应保证10D的直管段长度,下游应保证5D直管段长度缩、扩径管:流量计上游应保证10D的直管段长度,下游应保证5D的直管段长度,流量计上游有全开阀门时,直管长度应保证20D:有半开阀门时,直管长度应保证40D     其他:测压点应取在流量计下游2D-7D间〔D:测量管内径〕测温点应取在流量计下游1D-2D B、流量计应安装于管内任何时候均充满介质的地方,一般应垂直、同心、无应力安装。C、应安装于远离一切磁源和机械振动的地D、表体安装方向和流体方向保持一致。E、一般测量较清洁的气体和液体。如:水、蒸汽以及其他有机气体、液体第七十四页,共149页。现场仪表根底知识75(5)常见故障及处理方法①管道内有流体流动,但无信号输出a.检查仪表接线是否正确,有无短线b.检查仪表安装方向是否正确c.检查流量是否低于正常的流量范围D.检查供电电压。e.检查测量探头有无频率输出f.检查测量线路板有无故障或设置是否正确。②无流体流动,但有信号输出a.检查仪表接地,是否是接地不良引入干扰。b.检查管道是否有强烈的机械振动c.检查环境是否有强电磁干扰,如有大功率电器或变频器等强电设备d.检查灵敏度是否过高。e.检查测量探头有无故障。第七十五页,共149页。现场仪表根底知识76③管道内流体的流量稳定且符合流量要求,但输出变化太大,不稳定a.可能是接地不良引入干扰b.可能是管道振动过强引入干扰c.检查测量探头有无故障④显示流量与实际流量不符,不稳定a.可能是仪表参数设置不正确b.可能是温度压力仪表测量误差过大c.可能是流量低于或高于正常的流量范围d.可能是安装不符合要求,如安装不同心,管道内有障碍物,直管段缺乏等情况第七十六页,共149页。现场仪表根底知识77

4、质量流量计工作与构造原理:质量流量计指基于希腊人科里奥利力原理制成的流量计,由传感器和一台用于信号处理的变送器〔核心处理器)组成,再配用流量积算器组成流量测量系统。直接或间接测量在旋转管中流动流体的科里奥利力就可以测得质量流量。 第七十七页,共149页。现场仪表根底知识78特点〔1〕质量流量计是一个较为准确、快速、可靠、高效、稳定、灵敏的流量测量仪表,在石油加工、化工等领域将得到更加广泛的应用, (2)测量精度高、量程比宽、稳定性好、维护量低。第七十八页,共149页。现场仪表根底知识79质量流量计的安装对前后直管段无特殊要求。但必须满足以下条件: 1、传感器和变送器出厂前是配套标定的,安装时需一一对应。2、传感器测量管内应保证充满被测介质。对于液体介质,应使流量计处于管道低点。防止因背压过低而使介质汽化,影响测量结果。对于气体介质,不能使流量计处于管道部分低点,以防止测量管中有积液而产生测量误差。 3、传感器法兰前后必须加装具有足够刚度和质量的支架。4、安装时传感器和管道要同轴对准,做到无应力安装。5、注意安装方向要正确6、尽量防止电磁干扰。  安装本卷须知第七十九页,共149页。现场仪表根底知识80常见故障及原因分析硬件故障:   安装不标准、接线问题、工艺介质变化、变送器失效、传感器失效、管道吹扫问题。软件故障    零点校准有误、参数设置错误、电源的脉冲波动、I/O组态有误、当操作人员试图输入或操作一个积算器不能承受的功能时,就会出现运行故障。 第八十页,共149页。现场仪表根底知识815、转子流量计

特点转子流量计是利用流体流动节能原理来进展流量测量的仪表

原理用于小流量测量、压损小、反响快、量程比大 第八十一页,共149页。现场仪表根底知识82 转子流量计的检测件是一根由下向上扩大的垂直椎管和一只随着流体流量变化沿着椎管上下挪动的浮子。流体自下而上流过浮子时,在浮子上作用有差压、流体动压及摩擦力等,它与浮子向下的重量相平衡,流量增大,向上的力加大,浮子上升,浮子与椎管环隙面积增大,流速降低,因此向上的力减少,直至与浮子重量再次平衡为止。

第八十二页,共149页。现场仪表根底知识83

 安装本卷须知垂直安装、不允许由倾斜、介质的流向由下向上,不能反向类型及适用场合

有玻璃和金属转子两种类型,金属转子流量计有普通型和特殊型两种。普通型金属转子流量计可测量中、小流量,不但能就地显示,还可远传信号。特殊性金属转子流量计有带夹套、防腐型、高温型、高压型等

第八十三页,共149页。现场仪表根底知识84

转子流量计常见故障原因分析及处理1、浮子卡住,应拆下浮子清洗2、锥管壁面有杂质,浮子上下活动的摩擦力增大,就产生较大的测量误差,应定时清理内壁杂质。3、浮子变形,应更换新浮子或把变形浮子纠正。4、指针跳动,可能被测介质有两相存在。5、测量误差大,有可能安装施工时流量计的测量管与管道不同心。6、测量误差大或指示不稳定,有可能是流量计附近有较大的磁场干扰或流量计振动较大。

第八十四页,共149页。现场仪表根底知识85 6、超声波流量超声波流量计的根本原理  超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速,从而换算成流量。 第八十五页,共149页。现场仪表根底知识86超声波流量计特点非接触式仪表,适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响,又可制成非接触及便携式测量仪表,故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。超声波流量计目前所存在的缺点主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制,以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目前我国只能用于测量200℃以下的流体。

第八十六页,共149页。现场仪表根底知识87第五章 物位测量仪表1、概念    消费过程中罐、塔、槽等容器中存放的液体外表位置称为液位。把料斗、堆场仓库等储存的固体块、颗粒、粉料等的堆积高度和外表位置称为料位;两种互一相溶的物质的界面位置称为界位。液位、料位以及界位总称为物位。用来测量物位的仪表称为物位仪表。2、分类    物位测量仪表的种类很多,按液位、料位和界位来可分:    〔1〕液位仪表:浮力式〔浮筒、浮球、浮标、沉筒〕、静压式〔压力式、差压式〕、电容式、电感式、电阻式、超声波式、微波式等。    〔2〕界位仪表:浮力式、差压式、电极式、超声波式等。    〔3〕料位仪表:重锤探测式、音叉式、超声波式、激光式、放射性式等。3、浮力式液位计   浮力式液位计有两种。一种是维持浮力不变的液位计,称为恒浮力式液位计,如浮球、浮标式液位计等。另一种是在检测过程中浮力是发生变化的,称为变浮力式液位计,如沉筒式液位计等。    〔1〕恒浮力式液位计       恒浮力式液位计是利用浮子本身的重量和所受的浮力均为定值,并使浮子始终漂浮在液面上,并随液面的变化而变化的原理来测量液位的。第八十七页,共149页。现场仪表根底知识88返回目录  〔2〕变浮力式液位计      变浮力式液位计的检测元件是沉浸在液体事的浮筒。它随液位变化而产生浮力的变化,去推动气动或电动元件,发出信号给显示仪表,以指示被测液面的值。    图示为位移平衡浮筒式液位变送原理图。当液位发生变化时,浮筒1〔又称沉筒〕本身的重力与所受的浮力的不平衡力,经杠杆2传至扭力管3,而扭力管产生转角弹性变形,由心轴4传出,经推板5传到霍尔片6,转换成霍尔电势,经功率放大后转换成统一的标准电信号输出,以远传给显示仪表指示。第八十八页,共149页。现场仪表根底知识89返回目录〔3〕差压式液位计     差压式液位是利用容器内的液位改变时,液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的。    图为差压式液位计测量原理图。当差压计一端接液相,另一端接气相时,根据液体静力学原理,有:     Pb=Pa+ρgH式中 H------液位高度    ρ------被测介质密度    g--------被测当地的重力加速度所以有:△P=Pb-Pa=ρgH    在一般情况下,被测介质的密度和重力加速度都是的,因此,差压计测得的差压与液位的高度H成正比,这样就把测量液位高度的问题变成了测量差压的问题。第八十九页,共149页。现场仪表根底知识90返回目录   (4)翻板液位计   翻板液位计的翻板是由导磁的薄铁皮制成。垂直排列,并各自能绕框架上的小轴翻转〔如图〕。翻板一面涂红漆,另一面涂银灰色漆。工作时,液位计的连通管经法兰与容器相连通,构成一连通器。连通器中间有浮标,它随液位的变化而变化。浮标中间有一磁钢,其位置正好与液面一致。当液位上升时,磁钢将吸引翻板,并将它们逐个翻转,使红的一面在外边;下降时,又将它们翻过来,使银灰的一面在外边。即以颜色表示液位上下,非常醒目。返回目录第九十页,共149页。现场仪表根底知识914、电接点水位计工作原理:电接点水位计利用汽包内汽、水介质的电阻率相差极大的性质来测量汽包水位。 详细构造:    电接点水位计由水位传感器和电气显示仪表组成。水位传感器就是一个带有假设干个电接点的连通容器,利用其中汽、水导电性能的差异:被水吞没的电接点所在电路处于低电阻(相当于开关闭合),因此被水接通的电接点位置可表示水位.显示电接点已被导通(即水位位置)的方法很多,最简单的如灯泡亮,也有用带放大器的发光二极管等.第九十一页,共149页。现场仪表根底知识92电接点15,17,19个,正常水位附近要安装密一些。共有3竖行夹角120°第九十二页,共149页。现场仪表根底知识93显示电路显示仪表: 氖气显示仪表并联分流电阻限流电阻第九十三页,共149页。现场仪表根底知识945、声学式液位检测利用超声波在介质中的传播速度及在不同相界面之间的反射特性来检测物位。声波是一种机械波,是机械振动在介质中的传播过程,当振动频率在十余赫到万余赫时可以引起人的听觉,称为闻声波;更低频率的机械波称为次声波;20kHz以上频率的机械波称为超声波。作为物位检测,一般应用超声波。第九十四页,共149页。现场仪表根底知识95超声波特性1可以在气体、液体及固体中传播在常温下空气中的声速约为334m/s,在水中的声速约为1440m/s,而在钢铁中约为5000m/s。声速还与介质所处的状态(如温度)有关。例如理想气体的声速与绝对温度T的平方根成正比,对于空气来说影响声速的主要因素是温度,并可用下式计算声速的近似值第九十五页,共149页。现场仪表根底知识96声波在介质中传播时会被吸收而衰减,衰减的程度与介质性质有关:气体中衰减最大,液体其次,固体中衰减最小,声波在介质中传播时衰减的程度还与声波的频率有关,频率越高,声波的衰减也越大,因此超声波比其他声波在传播时的衰减更明显。 超声波特性2第九十六页,共149页。现场仪表根底知识97声波传播时的方向性随声波的频率的升高而变强,发射的声束也越锋利,超声波可近似为直线传播,具有很好的方向性。当声波从一种介质向另一种介质传播时,因为两种介质的密度不同和声波在其中传播的速度不同,在分界面上声波会产生反射和折射,声波从液体或固体传播到气体,或相反的情况下,几乎全部被反射。 超声波特性3第九十七页,共149页。现场仪表根底知识98超声波液位计几种测量原理液介式单h=1/2Ct探头形式第九十八页,共149页。现场仪表根底知识99导波雷达液位计-测量原理TDR (时域反射)技术微波脉冲沿导波杆传播脉冲在到达不同介电常数的介质外表(液面)时, 一部分能量将反射返回雷达头 空高(液面上方) = 脉冲传播速度 X 消耗的时间 /2第九十九页,共149页。现场仪表根底知识100一、分析仪器的概念化学组成、结构组成的分子、原子或原子团分子、原子、原子团的含量排列或组合方式物理特性固体和液体的含水量、气体的湿度物质的密度、黏度、沸点、凝固点闪点测量物质的化学组成、构造及某些物理特性的仪表。气相色谱、液相色谱、X射线水分计、湿度计、密度计、黏度计、闪点计第六章 过程分析仪表第一百页,共149页。现场仪表根底知识101二、分析仪表分类按使用场所:离线式仪表和在线式仪表 (实验室型和在线自动分析) 。按物性分类:液体类分析仪表、气体类分析仪表、固体类分析仪表。按测量机理:电化学分析仪表、电导式分析仪表、电位式分析仪表、电流式分析仪表、色谱式分析仪表、极谱式分析仪表、热学式分析仪表。常见电厂化学水质分析仪表:硅酸根分析仪、磷酸根分析仪、联氨分析仪、溶解氧分析仪、pH分析仪、电导率分析仪、酸碱浓度分析仪、浊度分析仪、余氯分析仪等。第一百零一页,共149页。现场仪表根底知识102三、分析仪表的组成分析部分(传感器)试样信号处理部分(变送器)显示部分(指示表和记录仪)在线分析仪表中辅助装置:取样装置、预处理装置、恒温控制器采样、预处理及进样系统 作用是从流程中取出具有代表性的样品,并使其成分符合分析检查对样品的状态条件的要求,送入分析仪。分析器 功能是将分析样品的成分量〔或物性量〕转换成可以测量的量。显示及数据处理系统 用来指示、记录分析结果的数据,并将其转换成相应的电信号送入自动控制系统,以实现消费过程自动化。电源 对整个仪器提供稳定、可靠的电源第一百零二页,共149页。现场仪表根底知识103四、 常用分析仪表1、 工业色谱仪气相色谱仪主要有实验室气相色谱仪和工业气相色谱仪,用于消费流程中的全自动气相色谱仪称为工业色谱仪。色谱仪式是一种物理化学的分析方法,其特点是使被分析的混合物通过色谱柱将各组分进展别离,并通过检测器后输出与组分含量成比例的信号第一百零三页,共149页。现场仪表根底知识1042、 氧量分析仪    氧含量分析仪是目前工业消费自动控制中应用最多的在线分析仪表,主要用来分析混合气体中的含氧量等。氧化锆分析仪  利用氧化锆固体电解质在高温下具有传导氧离子的特性测量含氧浓度的磁式氧分析仪  基于氧气的体积磁化率大,以及它的磁化率随温度升高而急剧降低的特性测量的第一百零四页,共149页。现场仪表根底知识1053、红外线分析器基于某些气体对不同波长的红外线辐射能具有选择性吸收的特征,制成的一种物理式分析仪,能连续测量,测量范围宽,精度高,灵敏度高,并且具有良好的选择性,在工业上产中得到了广泛的应用。第一百零五页,共149页。现场仪表根底知识1064、工业 PH 计PH计又叫酸度计。工业PH计是能连续测量工业流程中水溶液的氢离子浓度的仪器。根本原理是在被测溶液中插入两个不同的电极,其中一个电极的电位随溶液氢离子浓度的改变而变化,称为工作电极;另一个电极具有固定的电位,称为参比电极。这两个电极形成一个原电池,测定两电极间的电势就可知道被测溶液的PH值。第一百零六页,共149页。现场仪表根底知识107返回目录一、概念    执行器常称为调节阀,它由执行机构和调节机构两部分组成。其中执行机构是调节阀的推动部分,它按控制信号的大小产生相应的推力,通过阀杆使调节阀阀蕊产生相应的位移。调节机构是调节阀的调节部分,它与调节介质直接接触,在执行机构的推动下,改变阀蕊与阀座间的流通面积,从而到达调节流量的目的。

二、分类  执行器按其能源形式分气动、电动、液动三大类。  气动执行器按其执行机构形式分薄膜式、活塞式和长行程式。  电动和液动执行器按执行机构的运行方式分为直行程和角行程两类。   目前在石化工业中普遍采用气动执行器。  第七章、执行机构和控制阀第一百零七页,共149页。现场仪表根底知识1083、执行机构    气动薄膜执行机构是应用最广泛的执行机构,它承受气动信号。它正作用和反作用两种形式,当信号压力增加时推杆向下挪动的叫正作用执行机构。信号压力增加时推杆向上挪动的叫反作用执行机构。    气动薄膜〔有弹簧〕的薄膜的有效面积越大,执行机构的推力和位移也越大。     气动活塞式〔无弹簧〕执行机构随气缸两侧压差而挪动。因为没有反力弹簧抵消推力,所以有很大的输出推力,适用于高静压、高差压的工艺场合。正作用:阀芯向下, 阀杆下移时,阀芯与阀座间的流通面积减少。 反作用: 阀芯向上,阀杆下移时,阀芯与阀座间的流通面积增大。气第一百零八页,共149页。现场仪表根底知识109执行器的构成图6-2 气动薄膜调节阀的外形和内部结构1-薄膜 2-平衡弹簧 3-阀杆 4-阀芯 5-阀体 6-阀座PO气动执行机构调节机构123456薄膜执行机构第一百零九页,共149页。现场仪表根底知识1104、调节机构   调节机构又称阀。种类很多,根据构造、用处来分,其根本形式是直通单座阀、直通双座阀、蝶阀、三通阀、偏心旋转阀、套筒阀、角形阀等。

〔1〕直通单座阀:阀体内只有一个阀蕊和阀座,阀杆带动阀蕊上下挪动来改变阀蕊与阀座之间的相对位置,从而改变流体流量。其主要优点是泄漏量小。〔2〕直通双座阀:阀体内只有两个阀蕊和阀座,阀杆带动阀蕊上下挪动来改变阀蕊与阀座之间的相对位置,从而改变流体流量。其主要优点是适用压差比同口径单座阀大。第一百一十页,共149页。现场仪表根底知识111〔3〕蝶阀:又称翻板阀,由于阀板在阀体内旋转的角度不同,使阀的流通面积不同,从而调节流体流量。其主要优点是适用于大口径、大流量和浓稠浆液及悬浮粒的场合。〔4〕偏心旋转阀:又称凸轮挠曲阀,简称偏心阀。球面阀蕊6连在柔臂7上与轮毂8相接,轮毂与转轴4用键滑配,转轴带动球面阀蕊旋转改变流体流量。工作时转轴的运动是由气动执行机构驱动的,推杆的运动通过曲柄传给转轴。其主要优点是流路阻力小,可调比大,适用大压差、严密封的场合和粘度大及有颗粒介质的场合。很多场合可以取代直单、双座阀。第一百一十一页,共149页。现场仪表根底知识112〔5〕套筒阀:也叫笼式阀,它的阀体与一般直通单座阀相似,阀内有一个圆柱形套筒,也叫笼子。阀蕊可在套筒中上下挪动,利用套筒导向。阀蕊在套筒中挪动,改变了套筒的节流孔面积,形成了各种特性并实现流量的调节。由于套筒阀采用了平衡阀蕊构造,阀蕊上、下受压一样,不平衡力小,并且阀蕊利用套筒侧面导向,所以它的稳定性好,不易振荡,阀蕊也不易人损坏。它的优点前后压差大和液体出现闪蒸或空化的场合,稳定性好,噪声低,可取代大部分直通单、双座阀,但它不适用于含颗粒介质的场合。5、调节阀的气开、气关气动执行器的气开式与气关式两种形式。气开式:有压力信号时阀开、无压力信号时阀关;气关式反之。气开、气关选择根据:工艺消费平安、节约能源以及从介质特性等。第一百一十二页,共149页。现场仪表根底知识113气开式调节阀:有信号压力输入时阀翻开       无信号压力时阀全关  FC气关式调节阀:有信号压力时阀关闭       无信号压力时阀全开  FO气开气关的选择考虑原那么是:  信号压力中断时,应保证设备和操作人员的发全,如阀门处于翻开位置时危害性小,那么应选用气关式;反之,那么用气开式。 确定整个调节阀的作用方式 第一百一十三页,共149页。现场仪表根底知识114四种组合

反作用气关式气关式气开式气开式反作用正作用正作用第一百一十四页,共149页。

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