仪表基础知识(职工培训)

1、热工仪表的概念用于带热高温检测控制用的液位、压力、流量、温度、位移等仪表热工仪表的组成主要包括：压力变送器;差压变送器;压力校验仪;热工信号校验仪;热电阻;热电偶;液位变送器;温度变送器;压力传感器;智能数显仪;闪光报警仪;无纸记录仪;流量积算仪;压力校验装置;温度校验装置等。热工仪表的作用凡涉及热力过程的各种生产中，各种热工参数（如温度、压力、流量、液位等)的测量方法为热工测量，是在监测工艺状态和检査设备情况的主要手段，可以准确及时反映热力设备及系统的运行工况，为运行人员提供可靠的操作依据，并通过自动调节系统，来改善操作人员的劳动条件，提高系统设备安全经济的生产运行。热工仪表 仪表基础知识一

2、、基础知识部分1 mZ& H- ( R W- q5 G1、0 / F( |* HD, h什么是测量？ M: M. j8 M2 N+ G2 T. a9 2 K! J答：测量就是将已知的标准量和未知的被测物理量进行比较的过程。2 n3 Mq2 2、测量如何分类？, ?/ U. n f5 T7 R答：按形式可分为直接测量、间接测量和组合测量( o. 9 K4 R3、什么是测量误差？ W* ( Y/ a$ l# u W3 n答：在进行任何测量过程中，由于测量方法的不完善，测量设备、测量环境以及人的观察力等都不可避免的出现一定的误差，而使测量结果受到歪曲，使测量结果与被测真值之间存在一定差值，这个差值即

3、是测量误差。5 m9 2 g+ L, m( A& x4、$ W; . j0 A7 z+ O J+ S- R仪表的检定方法有哪些？6 d$ ) J/ U u/ I) v; D7 y答：1、示值比较法 2标准物质法: U- p S) H; p0 G: Q5、. F$ # N5 X1 # J0 _Z8 S热的三种传递方式是哪些？- d, 5 a+ y |2 r* s6 L答：传导、对流、辐射1 L4 7 B3 7 p6 U, V6、三极管的输出特性区分为哪三个区域？1 # 6 Ll4 / X: B- t答：截止区、放大区、饱和区6 z) m) N0 o, . m% Q7、8 I( S1 Q$ f;

4、p p5 T执行器是由哪几部分组成的？5 w9 v3 a1 i; ( U答：执行器由执行机构和调节阀组成。% L5 u; ) n. y8 : n5 f( Q# Z/ b/ u8、什么叫PID调节？3 2 x$ _( ; / f: 1 f% # H5 n# a答：PID调节就是指调节仪表具有比例（P）、积分（I）、微分（D）作用的功能。1 y: O7 _9 v e) H5 * D9 C* 9、动圈式温度仪表由哪几部分组成？7 H& G. G8 Z% 1 C答：指示调节型包括三部分：动圈测量机构、测量电路和电子调节电路。: b8 O5 i指示型只有两部分：动圈测量机构和测量电路。6 _; t: C

5、; Q0 U1 f10、什么叫灵敏度？ Z* P/ m8 v+ 答：灵敏度是仪表对被测量物体的反应能力，它反映仪表对被测参数的变化的灵敏程度。11、电偶的电动势大小与哪些因素有关？2 |! d* A; c; F$ nn$ F2 U答：热电偶的材料和两接点的温度差。9 s2 S/ t) b# v% w# w, ? n& n12、热电偶产生电动势的条件是什么？% P_2 a8 R& V6 f答：两电极的材料不同和两接点的温度不同- : % L: qy. P3 M5 t13、压力式温度计的测量范围是多少？; U6 p# 8 x: P$ m答：0300) Q8 ?* 0 $ y0 I14、为什么测量二

6、极管好坏时，不能使用万用表的*1档？3 f7 K $ vzt* |答：电流过大，容易损坏二极管。- R, j* F! w* o) C; J# 5 E 15、差压变送器导压管漏会有什么结果？ _) F/ ; I# a$ 4 s6 F# S答：正压侧漏会使仪表指示值偏低，负压侧漏指示值偏高。5 i. J0 a8 P) y7 e R j二、控制理论部分% s& j5 c$ ; C# Y+ s1、什么叫闭环控制？5 p5 g1 P3 9 P7 f答：闭环控制系统是根据被控量与给定值的偏差进行控制的系统。4 h: 3 F% q1 A+ f0 b* C9 l2、闭环控制中，常用什么参数来衡量控制质量？7

7、MK: S* c9 ?9 f/ J答：分析一个闭环控制系统的性能时，常用上升时间和过度过程时间来衡量系统的快速a2 X% D0 ( o. o 性，超调量和衰减度来代表系统的稳定性，静差大小来表示系统的准确性。2 B2 t- 9 f2 L# Q8 P. N! S9 E3、什么叫顺序控制？* L- W; Z W e1 gu7 P答：根据生产工艺的要求，对开关量实现有规律的控制，称之为顺序控制。3 P3 q* e6 q% 4、变送器的作用是什么？- P! A& D7 x: A) H答：变送器的作用是将测量元件测出的被控量变换成控制器所需要的信号类型。; + a9 E# M) D* s1 S& xm/

8、 n5、比例调节器作用的优点是什么？9 |. H$ I3 w6 V9 g! q3 h# o5 z答：比例调节器作用的优点是反应速度快，调节作用能立即见效，即当有偏差信号输入3 D# I5 z) o) L9 时，调节器的输出立即与偏差成比例的变化，较快的克服干扰所引起的被调参数的波动。 j; v4 n$ I7 d1 b4 l输出的偏差信号越大，输出的调节作用越强，这是比例调节器的一个显著特点。9 V8 Q$ g- f$ - l/ F6、在电动PID调节中，偏差检测电路的作用是什么？6 0 o. m: j6 a# m! 答：偏差检测电路的作用是将输入信号与给定信号进行比较，并将比较后的偏差信号送1

9、 e) ?* p( Y N$ p6 C到调制式放大器的输入端7 w7 w) B- j ?* V% N7、简述PID调节系统的过度过程。* G6 o+ m4 n l4 N& f答：当干扰出现时，微分调节立即动作，同时，比例调节也起克服作用，使偏差的幅度减小，接着积分开始起作用，该系统较比例积分系统具有更强的克服偏差的能力。PID调节写只经过短暂的衰减震荡后，偏差即被消除，进入新的稳定状态。% $ C; T0 8、简述三冲量给水调节系统的信号来源. t; / e6 k1 v. u* I) % N答：在三冲量给水调节系统中，调节器接受三个输入信号：主信号汽包水位H，前馈信号蒸汽流量D，和反馈信号给水

10、流量W。其中，蒸汽流量和给水流量是引起汽包水位变化的主要原因，当引起汽包水位变化的扰动一经发生，调节系统立即动作，能即使有效的控制水位的变化。7 ?3 t- k0 U0 e3 N- b V. q9、: e$级控制系统的调节器选择的一般原则是什么？; y4 U6 5 T: H6 J* M$ e答（1）副回路应包围强扰动引入处1 B: C! 0 A- p7 j7 j$ T& J（2）副回路要尽可能将大时间常数的对象部分包围。4 g1 H h( g8 K6 E5 n+ z9（3）主副调节器要选择不同调节规律的调节器。* B 4 Wu! I) Y1 T% D10、为什么不能单独使用微分调节？4 g/

11、G+ S r+ u; z答：单纯的微分调节器的输出只能反映偏差信号的速度，不能反应偏差大小，调节的结果不能消除静差，因此不能单独的使用微分调节器，而总要和比例或积分规律结合起来使用。# b. e! _3 M |11、我厂的给水控制采用的是什么控制方式？I$ d q8 d$ z5 M6 n答：串级三冲量控制 m% _7 r c1 |12、在给水控制中，哪个是主信号，哪个是副信号，哪个要反接？, o r6 V! T9 答：汽包液位是主信号，给水流量和蒸汽流量是副信号，蒸汽流量要反接。! j9 m- _7 N* E- f, m: i13、什么叫负反馈？% L4 S/ W& / . 5 答：指输出端送

12、回的反馈信号与输入信号相位相反，信号相互抵消，对输入信号起减弱作用。/ w$ p) N% N9 Z: ; h5 a14、自动系统中，实现无扰切换应满足什么条件？( b; g. N; v0 N0 : y* f5 q0 w Z答：调节器的输出等于给定。9 K1 Y2 ?2 G- l% A M9 O三、测量元件部分3 s3 J/ g6 a( F! - Y7 D1、+我厂现场使用的主要测温元件有哪些？5 O& Z( p8 X j. S答：有热电偶和热电阻/ X1 9 o; G! u7 k% |- W6 f2、0 + n- o/ f1 a. k: T热电偶是利用什么原理工作的？. m- 5 D9 . 1

13、 % T$ U7 i0 ?3 k答：热电偶是利用热电偶的热电效应工作的。0 x: o$ Y0 F+ d) o! ?3、 _2 d! h2 3 ?3 F$ O热电阻的测量范围是多少？ p- z- a1 . 9 a. O答：-200650$ : z7 l# g4 Q% r8 E5 n7 tj4、工业普通热电偶由哪几部分组成？- % l4 d! Bw( O3 h. Q答：工业普通热电偶由热电极、绝缘管、保护管和接线盒四部分组成。: v/ L- H) 5、- 我厂使用的流量计量仪表是什么？7 w h8 7 # n/ v9 e r a3 b答：弯管流量计7 ?9 2 B; Q% x1 a9 R6、1 f

14、# _/ B6 Q0 ! z( a3 R9 |1 ?7 I差压式流量计包括哪几部分？1 w0 B5 O5 J7 j2 % Z答：节流元件、引压导管、差压计9 h R3 r; Z# X& 7、6 x4 V% 6 k! i5 d/ + L8 k标准节流元件有哪些？5 t8 n* S; a- B! v+ O答：喷嘴，孔板和文丘里管Q1 b7 - ?5 A8、/ 补偿导线的作用是什么？8 m2 f2 m2 t7 f8 | V答：补偿导线的作用是把热电偶的冷端离热源较远及环境温度较稳定的地方。9 9、数字电压表包括哪两个部分？$ Y0 - $ j X Z, W g1 L答：模/数转换部分和计数部分5 T

15、6 S& |4 a$ Z) ?10、电子电位差计放大级通过什么控制可逆电机的转动方向？; r4 k3 - X! h- 答：输入信号的相位& A* g. K- H8 b% k7 y m11、自动平衡电桥的主要作用是什么？, J: W6 k9 |2 z: m6 L答：与热电阻配合，用于显示和记录温度。 M$ K! K& ) |0 M$ MQ1 t12、我厂主要使用的差压变送器是什么型号的？& V% S1 : T答：DDZ型差压变送器# U3 N; Ac3 x7 j5 T7 9 7 d13、DDZ仪表所使用的信号制类型是什么？ ?& r# ( T, e& F( CF 6 B答：010mADC0 v:

16、 i6 G q! J m! U14、对于气体流量的测量应引入哪些量做补偿？. U# o l9 : I答：温度和压力 F6 H* b: i% v15、给水流量的测量应引入哪些量做补偿？1 r P _6 N; v+ y答：温度3 j8 c! l# v8 A- W16、标准孔板的优点和缺点是什么？9 F9 T) Z: U; O9 z! C3 v答：优点是加工方便，省料，造价低；缺点是压力损失较大。) 8 d* C7 g# n7 17、节流装置的工作原理是什么？( U S% o! A$ u: g答：在管道内部安装有截面变化的孔板或喷嘴等节流装置，当液体流经节流件时，由于流收缩，则在节流件的前后产生静压

17、差，利用压差与流速的关系可进一步测量出流量。* k0 |0 w4 f& Z6 m) n8 u2 6 r18、温度变送器的作用是什么？) P6 4 s2 - I答：与热电偶或热电阻配合使用，把温度或者温差转换为电流信号。& B: h- r6 W2 u& l4 - H/ R6 19、为什么热电阻要采用三线制连接？; P. B0 d8 R; q) |/ I, r. J答：为了克服连接导线电阻的影响。. h) 6 P9 Q6 e* D2 b$ X* i20、为什么热电偶输入回路要具有冷端温度补偿的作用？$ $ F! Q! H* a5 * 答：因为当使用热电偶时，总是希望冷端温度是恒定不变的，然而，这在

18、工业生产中是难以得到的，因此，要使用冷端温度补偿器，当热电偶的输出随着冷端温度的变化而变化时，桥路的输出也应随着变化，并且两者的变化大小相等，方向相反，这样，就可以补偿因热电偶冷端温度变化所引起的测量误差了。) Y+ 3 Q* 21、什么叫静压误差？) Q, a um: j* R答：向变送器的正、负压室同时输入相同的压力，变送器输出零位随着静压的变化而改变，这种由静压而产生的误差，叫做静压误差。$ J9 N/ j* - Q5 j% LA, 22、何谓非线性？产生的原因是什么？6 k9 Z2 Q! u, w7 L答：变送器的输入压力与输出压力不呈直线关系的现象称之为非线性。原因是测量元件的转换误

19、差。) o( m! x- ) ?6 23、工业上常用的压力表精度等级有哪些？0 V6 , p& e9 V4 H/ V0 X; I答：0.4、1、1.6、2、2.5、4! # v+ p& mE! C* Q24、差压变送器测量元件的作用是什么？) W( I( i4 h% m9 答：将差压信号转换为集中力信号. s5 ?9 _7 v4 A: + Q25、U型管压力计包括哪几部分？6 7 & X2 D* t& NH% S答：玻璃管、标尺、液柱. D5 R3 I3 E. X& c26、压力式液位计的工作原理是什么/2 |- fz% H3 G! I答：各种液体的介电常数不同，当液位变化时，置于容器液体中的

20、电容或容器本身的电容就会发生变化，可通过测量其变化来测量液位的变化量。% L k7 M3 U+ A: l27、超声波液位计有什么优点和缺点？5 S* o+ s% r% O! v4 J, k6 答：超声波液位计可以定点和连续的测量，很方便的提供遥测和遥控信号，又有很大的适应性，对介质的状态无苛求，且不需要运动不见，其传播速度并不直接与媒介的介电常数、电导率，热导率有关，且经济耐用，使用与安装方便。缺点是不能测量有气泡及悬浮物的液位，在液面有较大的波动时于测量不利，使测量带来误差。- E- J$ J4 X3 Z0 J$ 6 B8 28、电子自动平衡电桥是应用什么原理制成的？- : p* h+ t/

21、 ZB. F答：电桥平衡原理4 H8 K) w$ z1 7 ( G A _29、稳压电源的关键部件是什么？2 g2 e$ o N! n% Q/ i8 D; l% W答：稳压管 H6 q! Q r5 J: W30、电子自动平衡电桥是平衡电桥吗？( ! Y- E/ C/ v答：不是7 t7 G) B6 Z1 k0 H6 L1 V# BV3 K四、实际应用部分( d- h4 A g4 : Q1、. U* T* z9 L2 c/ B, S9 k3 l我厂现场使用的主要记录仪表是什么？3 1 b+ B& K& % w) Z6 l答：大连仪表厂无纸记录仪7 o0 V$ x5 X6 _# 0 i2、简要叙述

22、无纸记录仪的设定过程。) A: + y; M* U; 4 答（1）选择SELECT到设定界面，输入设定密码347。5 . l0 O5 l$ E; s& l4 P& b2 L8 T（2）设定公用参数，按SELECT和CLOCK记忆。8 v# h7 A, r9 6 p0 % f（3）设定信号类型，量程，报警点等参数。. ) N% X3 J) J. H（4）结束设置并记忆，退出设置界面。6 j1 U( & a+ m3、无纸记录仪的输入信号有什么要求？( ( m- C. W. F l, w答：无纸记录仪为万能信号输入，可输入电压，电阻，电流等任何信号。2 B! |, t3 a9 n, E: z# A4

23、、. zU+ K5 q* a无纸记录仪通过什么选择信号类型？! P* V; : |3 G# R* O6 m答：插件上的跳线器。. i; E) A* N7 a; n; TX5、2 p1 W* K9 I( h5 1 N6 ; N温度变送器为什么要进行零点迁移？* h& Y% p5 j! t* f9 M答：在实际生产过程中，温度的测量范围通常不是从0开始的，而是从某一个特定温度，这就需要进行零点迁移，同时，为了正确选择仪表的量程，提高测量的精度，也常常需要进行零点迁移。% z* P; 2 z! k5 e ; U9 e/ |9 q6、8 A* T: z3 Y# d1 ) C( T* M) T温度变送器

24、的故障大致来自哪几个方面？1 M/ Q6 C# o$ Vg4 N# |0 e4 B- p; I答：1、整机故障分析处理; t- B1 y0 i9 U& L m8 A. P; a4 j 2、电源部分故障分析处理) Z& b2 + c5 b L 3、输入回路故障分析处理 4 M j: U# T- l+ nI( E( t$ C4、自激调制放大器故障分析处理 4 a4 v B! o- N5、功率放大器的故障分析处理) _. h C/ N8 C 6、反馈回路的故障分析处理 9 3 N6 + F. B0 z3 I5 o7、! W7 M; g. P% f8 X8 z如果温度仪表的输出大于10，则可能的原因是

25、什么？0 o) l A# ! E! 5 U 答：热电偶或热电阻引线断路，仪表的反馈深度不够，应检查反馈回路元件是否有损坏；6 n5 E! w0 U2 ?零点迁移量不够，应检查输入回路有无损坏元件；& E- 8 j6 k/ p7 u) f. g, O8 开环放大倍数过大，产生自激振荡。热工仪表 汽包水位测量系统的配置1 汽包水位测量系统的配置 1.1 锅炉汽包水位测量系统的配置必须采用两种或以上工作原理共存的配置方式。锅炉汽包至少应配置1套就地水位计、3套差压式水位测量装置和2套电极式水位测量装置。新建锅炉汽包应配置1套就地水位计、3套差压式水位测量装置和3套电极式水位测量装置或1套就地水位计、

26、1套电极式水位测量装置和6套差压式水位测量装置。 1.2 锅炉汽包水位控制和保护应分别设置独立的控制器。在控制室，除借助DCS监视汽包水位外，至少还应设置一个独立于DCS及其电源的汽包水位后备显示仪表(或装置)。 1.3 锅炉汽包水位控制应分别取自3个独立的差压变送器进行逻辑判断后的信号。3个独立的差压变送器信号应分别通过3个独立的输入/输出(I/O)模件或3条独立的现场总线，引入分散控制系统(DCS)的冗余控制器。1.4 锅炉汽包水位保护应分别取自3个独立的电极式测量装置或差压式水位测量装置(当采用6套配置时)进行逻辑判断后的信号。当锅炉只配置2个电极式测量装置时，汽包水位保护应取自2个独立

27、的电极式测量装置以及差压式水位测量装置进行逻辑判断后的信号。3个独立的测量装置输出的信号应分别通过3个独立的I/O模件引入DCS的冗余控制器。 1.5 每个汽包水位信号补偿用的汽包压力变送器应分别独立配置。 1.6水位测量的差压变送器信号间、电极式测量装置信号间，以及差压变送器和电极式测量装置的信号间应在DCS中设置偏差报警。 1.7 对于进入DCS的汽包水位测量信号应设置包括量程范围、变化速率等坏信号检查手段。 1.8 本标准要求配置的电极式水位测量装置应是经实践证明安全可靠，能消除汽包压力影响，全程测量水位精确度高，能确保从锅炉点火起就能投入保护的产品，不允许将达不到上述要求或没有成功应用

28、业绩的不成熟产品在锅炉上应用。 汽包水位测量系统的其它产品和技术也应是先进的、且有成功应用业绩和成熟的。热工仪表 三冲量给水调节系统1 V$ p5 y1 g; S( T锅炉汽包水位调节控制系统三冲量给水调节，调节器接受三个输入信号，主信号汽泡水位，前馈信号蒸汽流量，和反馈信号给水流量蒸汽流量和给水流量引起汽泡水位变化的主要原因，当引起汽泡水位的变动一经发生，调节系统立即动作，能即使有效的控制水位变化三冲量给水调节系统采用PID信号调节,比例(P).积分(I).微分(D).热工仪表的作用凡涉及热力过程的各种生产中，各种热工参数（如温度、压力、流量、液位等)的测量方法为热工测量，是在监测工艺状态和

29、检査设备情况的主要手段，可以准确及时反映热力设备及系统的运行工况，为运行人员提供可靠的操作依据，并通过自动调节系统，来改善操作人员的劳动条件，提高系统设备安全经济的生产运行。热工仪表的组成 热工仪表尽管在工作原理和结构上各不相同,但从各部件的作用来看，可分为三大部分。1传感器又称为敏感元件，都是把非电量的物理量转换成电量。2变换器又称为中间元件，作用是将传感器输出的信号传送给显示器。3显示器是反应和显示被测参数在数量上的变化。仪表的分类在生产过程中按被测参数性质的不同，可分成温度测量、压力测量、流量测量、物位测量及其他。温度检测仪表按测量方式分： 按照测量体是否与被测介质接触，可分为接触式测温

30、法和非接触式测温法两大类。1、接触式测温法的特点是测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这种测温方法优点是直观可靠，缺点是感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。2、非接触测温法的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换，故可避免接触测温法的缺点，具有较高的测温上限。此外，非接触测温法热惯性小，可达千分之一秒，便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。由于受物体的发射率、被测对象到仪表之间的距离以及烟尘、水汽等其他介质的影响，这种测温方法一般测温误差较大。温度检测仪表

31、温度与温标：温度是表征物体冷热程度的物理量。而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。温标是温度数值化的标尺，温标规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。温度仪表：膨胀式温度计（双金属温度计、压力式温度计）热电偶温度计（铂铑铂、镍铬镍硅、镍铬铜）热电阻温度计（铂电阻、铜电阻）辐射测温仪表（从短波、紫外光、可见光、红外光）压力的检测1、在工程上将垂直而均匀作用在单位面积上的力称为压力，两个测量压力之间的差值称为压力差或压差，工程上习惯叫差压。2、在工程上，被测压力通常有绝对压力、表压和负压(真空度)之分。3、绝对压力是指作用在单位面积上的全部压力，用来测量绝对压力的仪表称为4、绝对压力表。地

32、面上空气柱所产生的平均压力称为大气压力，高于大气压的5、绝对压力与大气压力之差称为表压，低于大气压力的被测压力称为负压或真空度，其值为大气压力与绝对压力之差。6、由于各种工艺设备和检测仪表通常是处于大气之中，本身就承受着大气压力，7、因此工程上通常采用表压或者真空度来表示压力的大小，一般的压力检测仪表所指示的压力也是表压或者真空度。8、目前工业上常用的压力检测方法和压力检测仪表很多，根据敏感元件和转换原理的不同，一般分为四类：n 1、液柱式压力检测（U型管压力计、单管压力计）n 2、弹性式压力检测（膜片、波纹管、弹簧管）n 3、电气式压力检测（压力变送器、数字式压力表）n 4、活塞式压力检测（

33、常用作标准仪器对压力仪表进行检定）n 压力表的选用与安装n 压力表的选用应根据工艺要求，合理地选择压力表的种类、型号、量程和精度等级等。压力表正确安装与否，直接影响到测量结果的准确性和压力表的使用寿命流量检测仪表1、生产过程中的物料平衡和能量平衡等都与流量有着密切的关系。因此通过对生产过程中各种物料的流量测量，可以进行整个生产过程的物料和能量衡算，实时最优控制。2、流体的流量是指流体在单位时间内流经某一有效截面的体积或质量，前者称体积流量(m3/s)，后者称质量流量(kg/s)。3、 由于流量检测条件的多样性和复杂性，流量的检测方法非常多，是工业生产过程常见参数中检测方法最多的。4、 差压式流量计-在流通管道内安装流动阻力元件，流体通过阻力元件时，前后产生压力差，通过差压计检出。5、 速度式流量计6、 电磁流量计7、 超声波流量计8、