儀表基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)ppt課件

1、儀表基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn),2009年7月,聚合儀電培訓(xùn)教材,儀表基礎(chǔ)知識(shí)-概念,第一章 概念 1、 誤差1.1、誤差的分類(lèi)        按誤差數(shù)值表示的方法分為：絕對(duì)誤差：儀表測(cè)量值與被測(cè)變量真實(shí)值之差。相對(duì)誤差：測(cè)量的絕對(duì)誤差與被測(cè)變量真實(shí)值之比。引用誤差：絕對(duì)誤差與測(cè)量上限值或測(cè)量表量程之比。 1.2、真值與約定真值（近似真值）、相對(duì)真值（標(biāo)準(zhǔn)表示值）,儀表基礎(chǔ)知識(shí)-概念,2、

2、儀表的質(zhì)量指標(biāo)2.1、允許誤差及基本誤差 儀表在正常情況下的允許的最大誤差，叫允差。一般用最大引用誤差表示。 基本誤差指儀表制造廠保證儀表正常工作下的最大誤差。 一般基本誤差就是允許誤差。2.2、準(zhǔn)確度和準(zhǔn)確度等級(jí)（精度）2.3、變差：外界條件不變，儀表多次進(jìn)行正反行程測(cè)量，表指示值的最大差值。,儀表基礎(chǔ)知識(shí)-概念,舉例：測(cè)量管子里的液體壓力，例如40KPa。有兩個(gè)不同區(qū)間的壓力表： 表1：0-300KP

3、a，精度等級(jí)（±0.25%的量程）表2：0-100KPa，精度等級(jí)（±0.5%的量程）,儀表基礎(chǔ)知識(shí)-概念,2.4 靈敏度和靈敏限 靈敏度表達(dá)儀表對(duì)被測(cè)變量的敏感程度。 靈敏限也稱(chēng)不靈敏區(qū)或死區(qū)。2.5 復(fù)現(xiàn)性（穩(wěn)定性） 指外界條件不變的情況下，同一操作員用同一儀表對(duì)同一個(gè)被測(cè)變量進(jìn)行多次測(cè)量，所得結(jié)果之間的接近程度。測(cè)量值越接近，復(fù)現(xiàn)性越好。,儀

4、表基礎(chǔ)知識(shí)-概念,3、 儀表設(shè)備的防護(hù)3.1 防護(hù)等級(jí)：IPXX（防塵、防水）,第一位特征數(shù)字是防止固體異物進(jìn)入儀表內(nèi)部， 0 無(wú)防護(hù) 1 固體異物直徑大于50mm； 2 固體異物直徑大于12mm； 3 固體異物直徑大于2.5mm； 4 固體異物直徑大于1.0mm； 5 防塵 6 塵密,,第二位數(shù)字是防止進(jìn)水造成有害影響，附加字母是指對(duì)人體的傷害。0 無(wú)防護(hù) 1 垂直滴水 2 傾角75° ~90

5、76; 3 淋水 4 濺水 5 噴水 6 猛烈噴水 7 短時(shí)間浸水 8 連續(xù)浸水,儀表基礎(chǔ)知識(shí),,3.2 防爆防爆標(biāo)志 ：由四部分組成：防爆標(biāo)記---防爆型式---防爆等級(jí)---溫度組別,舉例：Ex d IIC T6 隔爆、IIC類(lèi)氣體、溫度組T6,儀表基礎(chǔ)知識(shí),3.3 防腐：根據(jù)不同條件（環(huán)境、介質(zhì)等選擇）3.4防凍及防熱：保溫伴熱或隔熱3.5防震等。,儀表基礎(chǔ)知識(shí)-概念,4、化工過(guò)程儀表的分類(lèi),3、字母代

6、號(hào)的含義，如下表,其它：H：手動(dòng)/高 X：未分類(lèi) Z:位置、尺寸 W:重量,儀表基礎(chǔ)知識(shí),術(shù)語(yǔ)自動(dòng)化儀表：對(duì)被測(cè)變量和被控變量進(jìn)行測(cè)量和控制的儀表裝置和儀表系統(tǒng)的總稱(chēng)。就地儀表：安裝在現(xiàn)場(chǎng)控制室外的儀表，一般在被測(cè)對(duì)象和被控對(duì)象附近。 檢測(cè)儀表：用以確定被測(cè)變量的量值或量的特性、狀態(tài)的儀表。 檢測(cè)元件 sensor 傳感元件 sensor ：測(cè)量鏈中的一次元件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成宜于測(cè)量的信號(hào)。 傳感器 trans

7、ducer ：接受輸入變量的信息，并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為同種或別種性質(zhì)輸出變量的裝置。,,轉(zhuǎn)換器 converter ：接受一種形式的信號(hào)并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為另一種信號(hào)形式輸出的裝置。變送器 transmitter ：輸出為標(biāo)準(zhǔn)化信號(hào)的傳感器。 顯示儀表 ：顯示被測(cè)量值的儀表?？刂苾x表：用以對(duì)被控變量進(jìn)行控制的儀表。 執(zhí)行器 actuator ：在控制系統(tǒng)中通過(guò)其機(jī)構(gòu)動(dòng)作直接改變被控變量的裝置。 取源部件 ：在被測(cè)對(duì)象上為安裝

8、連接檢測(cè)元件所設(shè)置的專(zhuān)用管件、引出口和連接閥門(mén)等元件。,,現(xiàn)場(chǎng)安裝儀表,5、儀表安裝位置圖形符號(hào),集中儀表盤(pán)面安裝儀表（遠(yuǎn)傳）,氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu),閥門(mén),,,,6、儀表位號(hào)的組成 FIT-0110031.首字母：被測(cè)變量字母代號(hào)（流量）2.后繼字母：功能字母代號(hào)（指示及變送）3.首位（或前兩位）數(shù)字：工序或車(chē)間代號(hào)4.后繼數(shù)字：序號(hào),,7、儀表工作接地 7.1 屏蔽接地

9、 7.2 儀表信號(hào)接地 分隔離（變送器內(nèi)部電路）及非隔離接地（24V電源負(fù)極為參考點(diǎn)）,,,,,,傳感器是、在感受被測(cè)環(huán)境變化的同時(shí)將此變化量轉(zhuǎn)換成（函數(shù)、線性或非線性的）電量輸出給顯示儀表。,一、溫度測(cè)量?jī)x表,溫度的單位：℃（攝氏溫標(biāo)）；°F（華氏溫標(biāo)）； K（熱力學(xué)溫標(biāo)）換算：華氏度=32+9/5攝氏度 0 ℃=273.15K溫度測(cè)量?jī)x表的種類(lèi)：雙金屬溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、熱電阻

10、、熱電偶、輻射式溫度計(jì)、紅外線溫度計(jì)等,一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電偶,,第一節(jié) 熱電偶1、原理：有兩種不同的、特殊材質(zhì)的金屬導(dǎo)體結(jié)合成回路組成，這兩根導(dǎo)體結(jié)合以后，結(jié)合點(diǎn)（稱(chēng)之為測(cè)溫端或熱端）與接線端之間（稱(chēng)之為自由端或冷端）有溫差時(shí)、兩導(dǎo)體上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，電勢(shì)的大小隨感溫點(diǎn)溫度的變化成正比而變化，所以稱(chēng)為熱電勢(shì)。,,一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電偶,為了消除自由端溫度變化所產(chǎn)生的誤差，采用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶自由端延伸至遠(yuǎn)離熱源處。自由端

11、溫度如不為0度，熱電偶所測(cè)得的溫度需加以修正。,一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電偶,2、熱電偶的組成：偶絲、絕緣套管、保護(hù)管、接線板、接線盒。 3、按使用環(huán)境和方式不同：分為鎧裝熱電偶和裝配熱電偶。他們的主要區(qū)別是：鎧裝偶是將偶絲裝在帶有絕緣的金屬倒管里，是不能拆裝的、但是它的氣密性好反應(yīng)快、抗震性好能彎曲。裝配熱電偶是將偶絲套上絕緣套管后放進(jìn)保護(hù)管中，他的好處是：拆裝方便、可以換偶心便于維修，還有它的測(cè)量范圍比鎧裝偶大。,一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱

12、電偶,4、標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶有：分度號(hào)S型（鉑銠10-鉑）、R（鉑銠13-鉑）、B（鉑銠30-鉑銠6）、K（鎳鉻-鎳硅）、T（銅-康銅）、E（鎳鉻-康銅）、J（鐵-康銅）等。常用熱電偶測(cè)量范圍：,一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電偶,5.偶的選型：(1)根據(jù)偶所工作和被測(cè)的環(huán)境、溫度來(lái)選擇熱電偶。(2)根據(jù)被測(cè)環(huán)境來(lái)選擇偶絲的材質(zhì)和保護(hù)管的材質(zhì)。 3）根據(jù)外部環(huán)境來(lái)選擇結(jié)構(gòu)和安裝方式，比如、是不是需要防水、防濺、隔爆（根據(jù)環(huán)境來(lái)選擇隔爆等級(jí)），還有偶的

13、固定方式、是法蘭連接還是螺紋連接或無(wú)連接方式。（4）偶的精度等級(jí)要根據(jù)工況來(lái)選擇。長(zhǎng)度根據(jù)管道尺寸及保溫厚度選擇。偶直徑的要根據(jù)環(huán)境的震動(dòng)性和對(duì)于偶的氧化程度 、還有偶的熱惰性來(lái)選擇。,一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電偶,6、故障分析,一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電阻,第二節(jié) 熱電阻1.原理：是靠感溫元件隨溫度的變化而阻值發(fā)生變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的。 熱電阻本體有兩線制和三線制：其實(shí)熱電阻感溫元件只有兩個(gè)接線端，三線制的熱

14、電阻只是在任意一個(gè)接線端上并了一根導(dǎo)線引到了接線盒上。熱電阻外部連接有三線制和四線制： 三線制為的是減去線路電阻，四線制的，其作用也是為了消除線路電阻、只是方式不同、更為精確了。,一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電阻,,熱電阻的種類(lèi)很多，我們通常所用的有：WZP系列、和WZC系列，W、表示溫度儀表，Z表示熱電阻，P、表示鉑電阻，C、表示銅電阻。,一、溫度測(cè)量?jī)x表-熱電阻,故障分析,一、溫度測(cè)量?jī)x表-雙金屬溫度計(jì),第三部分：雙金屬溫度計(jì)1.原理：利

15、用金屬的受熱膨脹原理,二、壓力測(cè)量?jī)x表,1、壓力單位：Pa、KPa、MPa、Bar、mmHg、PSI、mmH2O、kgf/cm2、atm等 （此處）壓力＝“壓強(qiáng)”2、壓力換算：1mmH2O=9.81Pa 1kgf/cm2=0.981×105Pa1mmHg=133.2Pa 1bar=105Pa 1atm=101325Pa,二、壓力測(cè)量?jī)x表,3、壓力概念圖：,二、壓力測(cè)量?jī)x表,4、壓力檢測(cè)方法與測(cè)壓儀表?

16、按信號(hào)原理不同分四類(lèi)：? ①液柱式壓力計(jì)：將壓力轉(zhuǎn)為液柱高度差? ②彈性式壓力計(jì)：轉(zhuǎn)為彈性元件變形的位移? ③電氣式壓力計(jì)：轉(zhuǎn)換成各種電量? ④活塞式壓力計(jì)：轉(zhuǎn)換為活塞上所加平衡砝碼重量（活塞式壓力計(jì)測(cè)量原理： P=G/S 所以 G=P?S精確度高 常用作標(biāo)準(zhǔn)儀表，檢驗(yàn)其它壓力計(jì),二、壓力測(cè)量?jī)x表-液柱式壓力計(jì),液柱式壓力計(jì)信號(hào)不能遠(yuǎn)傳。? 可測(cè)量氣體、液體壓力。? U形管壓力計(jì)、單管

17、液柱式壓力計(jì)、傾斜管微壓計(jì)。,二、壓力測(cè)量?jī)x表-液柱式壓力計(jì),二、壓力測(cè)量?jī)x表-彈性式壓力表,2.彈性式壓力表類(lèi)型,二、壓力測(cè)量?jī)x表-就地顯示壓力表,2、壓力表的選擇（1）量程的選擇 根據(jù)被測(cè)壓力的大小確定儀表量程。對(duì)于彈性式壓力表，在測(cè)穩(wěn)定壓力時(shí)，最大壓力值應(yīng)不超過(guò)滿量程的3/4；測(cè)波動(dòng)壓力時(shí)，最大壓力值應(yīng)不超過(guò)滿量程的2/3。最低測(cè)量壓力值應(yīng)不低于全量程的1/3。 （2）精度選擇根據(jù)生產(chǎn)允許的最大測(cè)量誤差，以經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠的原則確定

18、儀表的精度級(jí)。,,（3）使用環(huán)境及介質(zhì)性能的考慮 環(huán)境條件惡劣，如高溫、腐蝕、潮濕、振動(dòng)等，被測(cè)介質(zhì)的性能，如溫度的高低、腐蝕性、易結(jié)晶、易燃、易爆等等，以此來(lái)確定壓力表的種類(lèi)和型號(hào)。 對(duì)某些特殊的介質(zhì)，如氧氣、氨氣等有專(zhuān)用的壓力表。（4）壓力表外形尺寸的選擇,二、壓力測(cè)量?jī)x表-就地顯示壓力表,二、壓力測(cè)量?jī)x表-就地顯示壓力表,二、壓力測(cè)量?jī)x表,3、壓力表的安裝? 取壓管口應(yīng)與工藝介質(zhì)流動(dòng)方向垂直。測(cè)點(diǎn)要選在

19、其前后有足夠長(zhǎng)直管段的地方，以保證儀表所測(cè)的是介質(zhì)的靜壓。? 防止儀表傳感器與高溫或有害的被測(cè)介質(zhì)直接接觸。如測(cè)量高溫蒸汽時(shí)，應(yīng)加裝冷凝盤(pán)管；測(cè)量含塵氣體時(shí)，應(yīng)裝設(shè)灰塵捕集器；對(duì)于有腐蝕性的介質(zhì)，應(yīng)加裝充有中性介質(zhì)的隔離容器；對(duì)于測(cè)量溫度高于60℃的介質(zhì)，一般要加環(huán)形冷凝圈。? 取壓口的位置，對(duì)于測(cè)量氣體介質(zhì)的，一般位于工藝管道的上部；測(cè)量蒸汽的，應(yīng)位于工藝管道的兩側(cè)偏上。（這樣可以防止工藝管道底部的固體介質(zhì)進(jìn)入測(cè)量管道和儀表。）,

20、二、壓力測(cè)量?jī)x表,? 對(duì)于測(cè)量液體的，取壓口應(yīng)位于工藝管道的下部，這樣可以讓液體內(nèi)析出的少量氣體不進(jìn)入測(cè)量管和儀表。? 取壓口與壓力表間應(yīng)裝隔離閥，檢修用。? 對(duì)于水平敷設(shè)的壓力信號(hào)導(dǎo)管應(yīng)有不小于 3%的坡度，以便排除導(dǎo)管內(nèi)積水或積汽。,二、壓力測(cè)量?jī)x表-壓力變送器,2、壓力（差壓）變送器 壓力(差壓）變送器----把壓力信號(hào)變成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)(4-20mA)遠(yuǎn)傳。 精度高、智能儀表可進(jìn)行通訊，更改儀表參數(shù)。普通壓力變送

21、器是由傳感器、變送電路、殼體、接液口、接線口等部分組成的。 目前傳感器有擴(kuò)散硅、壓電陶瓷、電容膜盒等。他們的測(cè)量原理無(wú)一例外的都是在有激勵(lì)的惠斯登電橋失去平衡時(shí)有電流或者電壓輸出。 變送電路是將這種輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之與被測(cè)的物理量成一一對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系。,二、壓力測(cè)量?jī)x表,壓力變送器相關(guān)知識(shí)遷移？ 一般認(rèn)為：不以零壓力或者零差壓作為變送器的零位輸入的調(diào)校叫做遷移。二線制？ 24VDC電源和4~20mA輸出信號(hào)共用二根導(dǎo)線，互相

22、不影響。手操器有何功能？ 組態(tài)：設(shè)定變送器的工作參數(shù)。如測(cè)量范圍，線性或者平方根輸出，阻尼，工程單位，工位號(hào)，系列號(hào)，描述符。,開(kāi)啟和關(guān)閉三閥組的順序如何？ 開(kāi)啟順序：先開(kāi)正閥門(mén)；關(guān)閉平衡閥；打開(kāi)負(fù)壓閥。 關(guān)閉順序：先關(guān)負(fù)壓閥；打開(kāi)平衡閥；關(guān)閉正閥門(mén)。操作三閥組要注意什么？ 不能讓導(dǎo)壓管內(nèi)的凝水或者隔離液流失。 不可使測(cè)量元件（膜盒）受壓或者受熱。,三、流量測(cè)量?jī)x表,（一）流量單位 體積流量單

23、位：m3/h、L/h 質(zhì)量流量單位: kg/h、T/h 另：累積流量：kg、T、m3、L等。（二）流量?jī)x表分類(lèi)1、速度式流量計(jì)：以測(cè)量流體在管道中的流速作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。差壓流量計(jì)、電磁流量計(jì)、漩渦流量計(jì)、超聲波、堰式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。2、容積式流量計(jì)： 單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體固定容積 來(lái)計(jì)算流量。橢圓齒輪、刮板、腰輪、活塞式流量計(jì)等。3、質(zhì)量流量計(jì),三、流量測(cè)量?jī)x表,流體的壓縮系數(shù)和膨脹系數(shù)在一

24、定的溫度下，流體體積隨壓力增大而縮小的特性，稱(chēng)為流體的壓縮性；在一定壓力下，流體的體積隨溫度升高而增大的特性，稱(chēng)為流體的膨脹性。,,（三）壓差流量計(jì) 節(jié)流裝置與差壓檢測(cè)表配套測(cè)量流體流量。3.1原理：差壓式流量計(jì)基于流體在通過(guò)設(shè)置于流通管道上的流動(dòng)阻力件時(shí)產(chǎn)生的壓力差與流體流量之間的確定關(guān)系，通過(guò)測(cè)量差壓值求得流體流量。,1-節(jié)流元件 2-引壓管路3-三閥組 4-差壓計(jì),三、流量測(cè)量?jī)x表,3.2 流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)壓力和

25、流速變化情況,三、流量測(cè)量裝置,3.3節(jié)流元件的結(jié)構(gòu)形式,a. 標(biāo)準(zhǔn)孔板,標(biāo)準(zhǔn)孔板是一塊具有與管道同心圓形開(kāi)孔的圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴(kuò)散的錐形。,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，價(jià)格便宜,壓力損失較大，測(cè)量精度較低，只適用于潔凈流體介質(zhì)，測(cè)量大管徑高溫高壓介質(zhì)時(shí)，孔板易變形。,b. 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴,標(biāo)準(zhǔn)噴嘴是一種以管道軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)體，主要由入口圓弧收縮部分與出口圓筒形喉部組成，有ISAl932噴嘴和長(zhǎng)徑噴

26、嘴兩種型式。,ISA1932噴嘴,長(zhǎng)徑噴嘴,c. 文丘里管文丘里管有兩種標(biāo)準(zhǔn)型式：經(jīng)典文丘里管與文丘里噴嘴。文丘里管壓力損失最低，有較高的測(cè)量精度，對(duì)流體中的懸浮物不敏感，可用于污臟流體介質(zhì)的流量測(cè)量，在大管徑流量測(cè)量方面應(yīng)用的較多。但尺寸大、笨重，加工困難，成本高，一般用在有特殊要求的場(chǎng)合。,三、流量測(cè)量裝置,三、流量測(cè)量?jī)x表,3.4節(jié)流裝置的取壓方式根據(jù)節(jié)流裝置取壓口位置可將取壓方式分為理論取壓、角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓與損

27、失取壓等五種:,節(jié)流裝置的取壓方式,a.1/4圓噴嘴,b. 錐形入口孔板,c. 圓缺孔板,三、流量測(cè)量?jī)x表,3.5非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置,三、流量測(cè)量?jī)x表,角接取壓裝置,法蘭取壓裝置,廣泛采用的是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。角接取壓法比較簡(jiǎn)便，容易實(shí)現(xiàn)環(huán)室取壓，測(cè)量精度較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，容易裝配，計(jì)算也方便，但精度較角接取壓法低些。,三、流量測(cè)量?jī)x表,差壓式流量計(jì)連接配置如下圖： A：節(jié)流裝置 B:差壓變送器,故障分

28、析：,1.負(fù)壓管堵塞：當(dāng)流量升高負(fù)壓管堵塞時(shí)，流量示值 ↑；流量降低負(fù)壓管堵，示值 ↓；流量不變，示值不變。,2.正壓管堵塞：當(dāng)流量增加時(shí)，流體管道中的靜壓力增加，設(shè)其增加值為Pa，同時(shí)流速增加靜壓降低P0，若Pa=P0，示值不變；P0＜Pa示值↓， P0＞Pa示值↑;流量降低時(shí)與上相反;流量不變，示值不變。,3.正、負(fù)壓管漏,4.孔板（節(jié)流裝置）倒裝：流量示值下降,,（四）,,,三、流量測(cè)量?jī)x表,（五）轉(zhuǎn)子流量計(jì)5.1原理

29、：垂直流道中的金屬轉(zhuǎn)子在壓差力和重力的共同作用下平衡。壓差與流速有關(guān)；流速取決于轉(zhuǎn)子的位置。 由轉(zhuǎn)子高度可直接讀取 通過(guò)的流量； 測(cè)量轉(zhuǎn)子位置可進(jìn)一步 獲得相應(yīng)的電氣信號(hào)。,流量測(cè)量?jī)x表,5.2轉(zhuǎn)子流量計(jì)結(jié)構(gòu),①玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要由玻璃錐形管、轉(zhuǎn)子和支撐結(jié)構(gòu)組成。轉(zhuǎn)子根據(jù)不同的測(cè)量范圍及不同介質(zhì)(氣體或液體)可分別采用不同材料制成不同形狀。流量示值刻在錐形管上 。,②金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的錐形