1仪表基础知识

仪表基础知识仪表车间内部培训仪表基础(一)-----概念检测仪表仪表基础(二)-----温度检测仪表仪表基础(三)-----压力检测仪表仪表基础(四)-----流量检测仪表仪表基础(五)-----物位检测仪表仪表基础(六)-----分析检测仪表仪表基础(七)-----显示仪表仪表基础(八)-----调节阀仪表基础(九)-----自动控制系统目录仪表基础(一)什么是测量仪表？在化工生产过程中，为了有效地进行生产操作和自动控制，需要对工艺生产中的一些主要参数进行自动测量。用来测量这些参数的仪表称为化工测量仪表。本篇在介绍有关测量和测量仪表的基本知识的基础上，介绍有关压力、流量、液位、温度等参数的测量方法及其相应的测量仪表。仪表基础(一)仪表主要性能指标误差绝对误差=测量值-真值相对误差=绝对误差/仪表示值×100%引用误差=绝对误差/量程×100%精确度(准确度)精度等级±1.5%1.5级复现性稳定性测量系统中的常见信号类型作用于测量装置输入端的被测信号，要转换成以下几种便于传送和显示的信号类型：位移信号：是一种机械信号，包括直线位移和角位移。在测量力压力、质量、振动等物理量时，要先把它们转换成位移量再处理。压力信号：包括气压信号和液压信号，工业检测中主要应用气压信号。电气信号：有电压信号、电流信号、阻抗信号和频率信号等。传送快、滞后小、可远距离传递、便于和电子计算机联接。光信号：包括光通量信号、干涉条纹信号、衍射条纹信号、莫尔条纹信号等。可是连续得，也可是断续（脉冲）式的。仪表基础(一)测量系统中信号的传递形式从传递信号的连续性的观点来分，在检测传递信号的形式可以分为模拟信号、数字信号和开关信号。模拟信号：在时间上是连续变化的，在任何瞬时都可以确定其数值的信号。可以变换为电信号，即是平滑地、连续地变化的电压或电流信号。仪表基础(一)数字信号是一种以离散形式出现的不连续信号，通常用二进制数“0”和“1”组合的代码序列来表示。数字信号变换成电信号就是一连串的窄脉冲和高低电平交替变化的电压信号。连续变化的工艺参数（模拟信号）可以通过数字式传感器直接转换成数字信号。大多数情况是首先把这些参数变换成电形式的模拟信号，然后再利用模拟-数字（A/D）转换技术把模拟量转换成数字量。仪表基础(一)开关信号用两种状态或用两个数值范围表示的不连续信号。例如：用水银触点温度计来检测温度的变化时，可利用水银触点的“断开”与“闭合”来判断温度是否达到给定值。在自动检测技术中，利用开关式传感器（如干簧管、电触点式传感器）可以将模拟信号变换成开关信号。仪表基础(一)仪表基础(一)仪表管道、流程图(P&ID)仪表基础(一)仪表图形符号检测点连线一般是由工艺设备轮廓线或工艺管线引到仪表圆圈的连接线的起点必要时也可以用象形或图形符号表示通用的仪表信号线均以细实线表示图形符号仪表的图形符号是一个细实线圆圈，直径约10mm就地安装仪表就地安装仪表嵌在管道中集中仪表盘面安装仪表就地仪表盘面安装仪表集中仪表盘后安装仪表就地仪表盘后安装仪表同一个检测点，有两个或多个测量，可用两个或多个相切的圆表示仪表基础(一)仪表符号除了图形之外，圆圈之中还应有一串有字母和数字组成的代号称为“仪表位号”。例如：PIC－207TRC－210字母代号字母编号写在圆圈的上半部第一位字母表示被测变量后继字母表示仪表的功能PIC－207压力指示控制数字代号数字编号写在圆圈的下半部第一位数字表示段号后续数字(二位或三位数字)表示仪表序号。第2工段仪表序号为207仪表位号表示方法F------流量T------温度(变送器)P------压力A------分析(报警)V------阀门R------记录I------显示C------控制H-----手动遥控(高报)HH-----高高报H------手动遥控(高报)L------液位(低报)仪表基础(一)举例说明：AT—1122在线分析FI—1122流量指示FT—1122流量变送FV—1122流量调节阀FIC—1122流量指示、控制FRC—1122流量记录、控制FRSA—1122流量记录、联锁、报警LIA—1122液位指示、报警HV—1122遥控阀XV—1122切断阀仪表基础(一)温度检测仪表概念：温度是表征物体冷热程度的物理量温标：衡量温度大小的标尺摄氏：℃热力学：K华氏：℉分类：1.热电偶----将两种不导体或半导体材料焊接成一闭合路，利用热电效应，产生电动势，在回路中形成电流mV仪表基础(二)常用热偶：K型(镍铬-镍硅)，测量温度400℃；特殊热偶：铠装热偶高温热偶(铂铑)，测量温度1600℃表面热偶补偿导线：延长热电极，使热电偶冷端移到控制室。热电偶及补偿导线仪表基础(二)温度检测仪表铠装热电偶的结构仪表基础(二)温度检测仪表仪表基础(二)温度检测仪表利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量常用热阻：铂电阻WZP(分度号：Pt100)，测量温度－200℃－650℃。特殊热阻：铠装热阻端面热阻一体化热阻温度变送器：热电阻与变送器合为一体，直接输出4~20mA信号。三线制热电阻仪表基础(二)温度检测仪表以微处理器为核心部件构成的温度变送器。特点：a.万能输入方式b.输出信号多样c.HART通讯d.精度高e.体积小智能温度变送器仪表基础(二)温度检测仪表冷端补偿输入回路程控放大输出CPU程控放大热电阻热电偶原理图仪表基础(二)温度检测仪表我们的使用情况：醋酸：a.德国E+H一体化温度变送器CO制备工段b.高温热偶(造气炉)c.热电偶d.热电阻气化工段：a.炉体表面热偶(美国ETT)b.高温热偶(德士古、重庆材料、沈阳)c.一体化温度变送器甲醇工段：a.高温热偶(硫回收)b.热电偶c.热电阻d.双金属温度计锅炉工段：a.热电偶b.热电阻c.双金属温度计压力检测仪表概念：垂直作用在单位面积上的力单位：帕斯卡(帕)，Pa常用换算关系：1MPa=106Pa=10公斤1毫米水柱(mmH2O)≈9.81Pa1毫米汞柱(mmHg)≈1.333×102Pa1工程大气压(kgf/cm2)≈9.81×104Pa1巴(bar)=1000mbar=105Pa仪表基础(三)仪表基础(三)压力检测仪表常用名词：绝对零压----以绝对真空下的压力称为绝对零压。绝对压力----以绝对零压为基准来表示的压力。表压----以大气压为基准来表示的压力，与绝对压力相差一个大气压(0.1MPa)真空度----如果被测流体的绝对压力低大气压，则压力表所测得的压力为负压，其值称为真空度。仪表基础(三)压力检测仪表其关系右图：绝对压力pa表压力p负压或真空度phpa绝对压力零线pphpa大气压p01.01325×105Pa仪表基础(三)压力检测仪表压力表压力传感器----由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作输出，给显示仪表显示压力或控制、报警使用。常用：应变式(电容式、压阻式)压电式、光导纤维式智能压力变送器----以微处理器为核心部件构成，20世纪80年代初，由美国HoneyWell推出ST3000系列，这是计算机和通讯技术发展的结果。分类仪表基础(三)压力检测仪表现场总线型变送器----根据现场总线通信协议开发出来的一种智能变送器，是现场总线控制系统FCS的基础。a.优点：全数字式----------------无模拟信号，全数字结构现场总线通信方式----双向传输，串行精度高-------------------不需要A/D和D/A转换，数字传输功能强大----------------集变送、控制、通信于一身，挂总线上b.与智能压力变送器不同处连接方式通信方式传输信息仪表基础(三)压力检测仪表我们的使用情况：醋酸工段：美国罗斯蒙特(RoseMount)3051S(覆钽)CO制备工段：RoseMount3051(硅电容)气化工段：ABB2144系列(覆金)甲醇工段：RoseMount3051横河川仪EJA锅炉工段：RoseMount3051仪表基础(四)流量检测仪表概念：单位时间内流过管道某一截面的流体数量。体积流量Q质量流量MM=Q·p单位：L/hm3/hKg/ht/hNm3/h常用换算关系：1m3=1000L1英寸=25.4mm1磅=0.4536Kg1升=0.22英加仑=0.2642美加仑仪表基础(四)流量检测仪表差压式流量计节流装置与差压变送器配套测量喷嘴文丘利管孔板(角接取压法、法兰取压法)差压式流量计差压式流量计基于流体在通过设置于流通管道上的流动阻力件时产生的压力差与流体流量之间的确定关系，通过测量差压值求得流体流量。节流式流量计1-节流元件2-引压管路3-三阀组4-差压计仪表基础(四)流量检测仪表流体流经节流件时压力和流速变化情况2222222111upup11u24D=22u24d测量原理及流量方程仪表基础(四)流量检测仪表21pp、—截面1和2上流体的静压力；—截面1和2上流束直径；21uu、—截面1和2上流体的平均流速；1、2—截面1和2上流体的密度D、d求出：21422/11ppDdu体积流量21242224/11ppdDdAuqv质量流量21242224/11ppdDdAuqm仪表基础(四)流量检测仪表以实际采用的某种取压方式所得到的压差来代替21pp的值；同时引入流出系数C（或流量系数）对上式进行修正：pdpdCqv24241224pdpdCqm24241224CEC41411E仪表基础(四)流量检测仪表对于可压缩流体，考虑到节流过程中流体密度的变化而引入流束膨胀系数进行修正采用节流件前的流体密度，由此流量公式可更一般的表示为：pdqv242pdqm242仪表基础(四)流量检测仪表标准节流元件的结构形式标准孔板标准孔板是一块具有与管道同心圆形开孔的圆板，迎流一侧是有锐利直角入口边缘的圆筒形孔，顺流的出口呈扩散的锥形结构简单，加工方便，价格便宜压力损失较大，测量精度较低，只适用于洁净流体介质，测量大管径高温高压介质时，孔板易变形。仪表基础(四)流量检测仪表标准孔板仪表基础(四)流量检测仪表标准喷嘴标准喷嘴是一种以管道轴线为中心线的旋转对称体，主要由入口圆弧收缩部分与出口圆筒形喉部组成，有喷嘴和长径喷嘴两种型式。仪表基础(四)流量检测仪表标准喷嘴仪表基础(四)流量检测仪表目前广泛采用的是角接取压法，其次是法兰取压法。角接取压法比较简便，容易实现环室取压，测量精度较高。法兰取压法结构较简单，容易装配，计算也方便，但精度较角接取压法低些。仪表基础(四)流量检测仪表法兰取压装置角接取压装置仪表基础(四)流量检测仪表涡街流量计原理在均匀流动的流体中,垂直地插入一个具有非流线型截面的柱体,称为漩涡发生体，则在该漩涡发生体两侧会产生旋转方向相反、交替出现的漩涡，并随着流体流动，在下游形成两列不对称的漩涡列，称之为“卡门涡街”，如图涡街流量计仪表基础(四)流量检测仪表电磁流量计仪表基础(四)流量检测仪表仪表基础(四)流量检测仪表电磁流量计是基于法拉第电磁感应原理制成的一种流量计，其测量原理如图所示。当被测导电流体在磁场中沿垂直于磁力线方向流动而切割磁力线时，在对称安装在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，此电势与流速成正比。测量原理和结构仪表基础(四)流量检测仪表Ex=BDv×10-4B—为磁感应强度D—管道内径V—流体平均流速Ex—感应电势缺点：a.使用温度压力不能太高b.应用范围有限，不能测量气体、蒸汽和石油制品等非导液体。c.当流速与速度分布不均时，产生较大误差。d.不能在负压情况下使用。电磁流量计仪表基础(四)流量检测仪表在单位时间内流过封闭管道截面处流体，通过激励线圈使管子产生振动，在振动管中产生科氏力，测量管进出侧所受力方向相反，使管子扭曲，利用电磁检测器或光电检测器，将扭曲力转换为电信号