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內(nèi)蒙古博源聯(lián)合化工（蘇天化）有限公司培訓(xùn)教材儀表基礎(chǔ)培訓(xùn)教材內(nèi)蒙古.烏審召二O一O年五月一、什么叫儀表？ 一般用以檢出、測量、觀察、計算各物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等的器具或設(shè)備。比如說：流量計、壓力表、溫度表、數(shù)顯儀等等。有些也可具有自動控制、報警、信號傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能的。比如說調(diào)節(jié)閥、壓力開關(guān)等等。 二、都有些什么儀表？分不同的行業(yè)，有用在工業(yè)上的儀表，有食品上的儀表、化工方面的儀表。但大部分儀表都差不多。具體有：流量計、壓力表、溫度表、液位計、數(shù)顯儀、變送器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥等等。 三、我們公司都有些什么儀表（認(rèn)識實物）？ 1、測壓力的儀表：壓力表（就地顯示），廠家：上海精普儀表、上海自動化儀表廠。如圖：壓力變送器（遠(yuǎn)傳），廠家：羅斯蒙特（Rosemount）、川儀橫河（EJA），如圖：Rosemount（羅斯蒙特） EJA（橫河）2、測溫度的儀表：雙金屬溫度計、液體壓力式溫度計（就地），WSS-483 WTYY-201熱電偶、熱電阻（遠(yuǎn)傳）WZPB-WZPJ系列 WR系列裝配式熱電偶 鎧裝熱電阻 3、測流量的儀表： 轉(zhuǎn)子流量計、橢圓齒輪流量計（就地） 轉(zhuǎn)子流量計 橢圓齒輪流量計 孔板流量計、電磁流量計、質(zhì)量流量計節(jié)流元件 電磁流量計 艾默生質(zhì)量流量計 4、測液位的儀表： 玻璃板液位計、磁翻板液位計測液位的很多，就不多說了。5、調(diào)節(jié)閥： 氣動薄膜調(diào)節(jié)閥、氣缸調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥 氣開閥 氣關(guān)閥 氣缸調(diào)節(jié)閥 電動調(diào)節(jié)閥四、簡單說一下什么是壓力、溫度、流量、液位、調(diào)節(jié)閥等的基本知識，1、壓力測量：概念：實際上指的是物理學(xué)上的壓強(qiáng)，即單位面積上所承受壓力的大小。（1）壓力（壓強(qiáng)） P=F/A標(biāo)準(zhǔn)單位：Pa KPa MPa工程單位：巴（bar）、毫米水柱（H2O）、毫米汞柱(Hg)、標(biāo)大氣壓（ ATM）、工程大氣壓（at）等。（2）單位之間的換算：單位千克力/厘米2（f/2）兆帕（斯卡）（Mpa）巴（bar）標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（ ATM）毫米水柱（H2O）毫米水銀柱(Hg)磅/英寸（Ib/in2）f/210.09810.9810.9678104735.614.22Mpa10.21109.8691.021057.501031.45102bar1.020.110.986910.210375014.50atm1.03320.10131.013311.033210476014.696H2O10-49.8110-698.110-60.967810-4173.5610-31.42210-2Hg1.3610-31.33310-41.33310-31.31610-313.6119.3410-3Ib/in270.310-36.8910-368.910-368.0510-370.351.721（3）壓力表示方法：大氣壓：大氣自重產(chǎn)生的壓力表壓：以大氣壓作為它的基準(zhǔn)絕壓：以絕對真空作為它的基準(zhǔn)真空度：低于大氣壓的壓力壓力表：以大氣壓力為基準(zhǔn)，用于測量小于或大于大氣壓力的儀表。 關(guān)系式：表壓=絕對壓力-大氣壓 真空度=大氣壓-絕對壓力壓力表：在工業(yè)過程控制與技術(shù)測量過程中，由于機(jī)械式壓力表的彈性敏感元件具有很高的機(jī)械強(qiáng)度以及生產(chǎn)方便等特性，使得機(jī)械式壓力表得到越來越廣泛的應(yīng)用。機(jī)械壓力表中的彈性敏感元件隨著壓力的變化而產(chǎn)生彈性變形。機(jī)械壓力表采用彈簧管（波登管），膜片，膜盒及波紋管等敏感元件并按此分類。所測量的壓力一般視為相對壓力。一般相對點選為大氣壓力。彈性元件在介質(zhì)壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形，通過壓力表的齒輪傳動機(jī)構(gòu)放大，壓力表就會顯示出相對于大氣壓的相對值(或高或低)。在測量范圍內(nèi)的壓力值由指針顯示，刻度盤的指示范圍一般做成270度。 問題：我們在DCS畫面上看到的壓力是表壓還是絕壓？2、溫度測量：（1）概念：溫度是用來表示物體冷熱程度的物理量溫度測量有接觸式和非接觸式測量： 接觸式溫度計：利用熱交換，充分接觸。如體溫計，某種物體的物理特性，如熱脹冷縮，金屬溫度計。非接觸式溫度計：利用高溫輻射等。溫標(biāo)： 攝氏溫標(biāo)：用t表示，單位記為 國際溫標(biāo)：熱力學(xué)基本溫度，用符號T表示，單位是開爾文，記為K. t=T-273.15按工作原理分：膨脹式、熱電阻、熱電偶以及輻射式等按測量方式分：接觸式、非接觸式。（2）我們公司主要溫度測量:是采用熱電阻和熱電偶測溫的A熱電阻測溫原理： 是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的性質(zhì)測溫的。對于金屬導(dǎo)體，在一定的溫度范圍內(nèi)，其電阻值和溫度的關(guān)系為：Rt=Rto1+a（t-to）式中：Rt溫度為t時的電阻值，。 Rto溫度為to時的電阻值，。 a電阻溫度系數(shù)，即溫度每變化1時金屬電阻變化的相對值，單位為1/。當(dāng)Rto、Rto一定時，Rt與t之間具有單值函數(shù)關(guān)系，電阻值的大小便反映了溫度的高低。鉑電阻（Pt100）：鉑電阻的特點是準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，性能可靠。鉑在氧化介質(zhì)中，甚至在高溫下，其物理和化學(xué)性質(zhì)都非常穩(wěn)定。測量范圍為：（-200650） 顯示端 測量端B、熱電偶測溫原理 ：定義: 由兩種導(dǎo)體組合而成,將溫度轉(zhuǎn)化為熱電動勢的傳感器叫做熱電偶。測溫原理 : 熱電偶的測溫原理基于熱電效應(yīng)。 將兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和 B 串接成一個閉合回路，當(dāng)兩個接點 1 和 2 的溫 度不同時，如果 T T 0 （如上圖 12-1熱電效應(yīng)）， 在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢， 在回路中產(chǎn)生一定大小的電流，此種現(xiàn)象稱為 熱電效應(yīng) 。熱電動勢記為 EAB ，導(dǎo)體 A 、 B 稱為熱電極。接點 1 通常是焊接在一起的， 測量時將它置于測溫場所感受被測溫度，故稱為測量端（或工作端，熱 端）。接點 2 要求溫度恒定，稱為參考端（或冷端）。 熱電效應(yīng)：導(dǎo)體 A 和 B 組成的熱電偶閉合電路在兩個接點處分別由eAB (T) 與 eAB (T0 )兩個接觸電勢 ，又因為 T T0 ，在導(dǎo)體 A 和 B 中還各有一 個溫差電勢。所以閉合回 路總熱電動勢 EAB (T,T0 ) 應(yīng)為接觸電動勢和溫差電勢的代數(shù)和，即： 閉合回路總熱電動勢對于已選定的熱電偶，當(dāng)參考溫度恒定時，總熱電動勢就變成測量端溫度 T 的單值函數(shù)，即 EAB ( , T 0 )= f ( T ) 。這就是熱電偶測量溫度的基本原理。 在實際測溫時，必須在熱電偶閉合回路中引入連接導(dǎo)線和儀表。有關(guān)熱電偶測溫的基本原則：均質(zhì)導(dǎo)體定則、中間導(dǎo)體定則、參考電極定則。幾種常用的熱電偶：鉑銠 10- 鉑熱電偶 a. 組成：由0.5mm 的純鉑絲和直徑相同的鉑銠絲制成，分度號為 S 。鉑銠絲為正 極 , 純鉑絲為負(fù)極。 b. 特點：熱電性能好，抗氧化性強(qiáng)，宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用 。 長期適用 的溫度為 1400 ，超過此溫度時，即使在空氣中純鉑絲也將再結(jié)晶而使晶 粒增大。短期使用溫度為 1600 。在所有的熱電偶中，它的準(zhǔn)確度等級最 高 ,通常用作標(biāo)準(zhǔn)或測量高溫的熱電偶，其使用溫度范圍廣（ 01600 ）， 均質(zhì)性及互換性好。其缺點是價格昂貴 , 熱電勢較小，需配靈敏度高的顯示儀表 鎳鉻 - 鎳硅 ( 鎳鋁 ) 熱電偶 a.組成：鎳鉻為正極，鎳硅為負(fù)極，分度號為K。 b.特點： 使用溫度范圍寬（501300），高溫下性能較穩(wěn)定， 熱電動勢和溫度的關(guān)系近似線性，價格便宜，因此是 目前用量最大的一種熱電偶。它適用于在氧化性和惰性氣氛中連續(xù)使用，短期使用溫 度為1200，長期使用溫度為1000鎳鉻 康銅熱電偶 a. 組成：鎳鉻為正極，康銅為負(fù)極，分度號為 E b. 特點：它的最大特點是在常用熱電偶中 熱電動勢最大 ，即靈 敏度最高， 適宜在250870范圍內(nèi)的氧化性或惰性 氣氛中使用 ,尤其適宜在0以下使用。在濕度大的情 況下,較其他熱電偶耐腐蝕。銅 - 康銅熱電偶 a. 組成：純銅為正極，康銅為負(fù)極，分度號為 T 。b. 特點：在金屬熱電偶中準(zhǔn)確度最高，熱電絲均勻性好，使用溫度范圍 為 -200 350 。 4、流量測量：a.概念：，就是指單位時間內(nèi)通過管道（或設(shè)備）某一截面的流體數(shù)量。通常叫做瞬時流量。常用單位：噸/小時（T/h），千克/小時（kg/h），立方米/小時（m3/h）b.流量計：測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計或流量表流量計是工業(yè)測量中重要的儀表之一隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對流量測量的準(zhǔn)確度和范圍的要求越來越高，流量測量技術(shù)日新月異為了適應(yīng)各種用途，各種類型的流量計相繼問世。目前已投入使用的流量計已超過100種。從不同的角度出發(fā)，流量計有不同的分類方法。常用的分類方法有兩種，一是按流量計采用的測量原理進(jìn)行歸納分類：二是按流量計的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分類。c.按測量原理分類 (1)力學(xué)原理：屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉(zhuǎn)子式；利用動量定理的沖量式、可動管式；利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式；利用流體動量原理的靶式；利用角動量定理的渦輪式；利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式；利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等。 (2)電學(xué)原理：用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等。 (3)聲學(xué)原理：利用聲學(xué)原理進(jìn)行流量測量的有超聲波式聲學(xué)式(沖擊波式)等。 (4)熱學(xué)原理：利用熱學(xué)原理測量流量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。 (5)光學(xué)原理：激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。 (6)原于物理原理：核磁共振式、核幅射式等是屬于此類原理的儀表 (7)其它原理：有標(biāo)記原理(示蹤原理、核磁共振原理)、相關(guān)原理等。 d.按流量計結(jié)構(gòu)原理分類 按當(dāng)前流量計產(chǎn)品的實際情況，根據(jù)流量計的結(jié)構(gòu)原理，大致上可歸納為以下幾種類型： （1）容積式流量計 容積式流量計相當(dāng)于一個標(biāo)準(zhǔn)容積的容器，它接連不斷地對流動介質(zhì)進(jìn)行度量。流量越大，度量的次數(shù)越多，輸出的頻率越高。容積式流量計的原理比較簡單，適于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。根據(jù)回轉(zhuǎn)體形狀不同，目前生產(chǎn)的產(chǎn)品分：適于測量液體流量的橢圓齒輪流量計、腰輪流量計(羅茨流量計)、旋轉(zhuǎn)活塞和刮板式流量計；適于測量氣體流量的伺服式容積流量計、皮膜式和轉(zhuǎn)簡流量計等。 （2）葉輪式流量計 葉輪式流量計的工作原理是將葉輪置于被測流體中，受流體流動的沖擊而旋轉(zhuǎn)，以葉輪旋轉(zhuǎn)的快慢來反映流量的大小。典型的葉輪式流量計是水表和渦輪流量計，其結(jié)構(gòu)可以是機(jī)械傳動輸出式或電脈沖輸出式。一般機(jī)械式傳動輸出的水表準(zhǔn)確度較低，誤差約2，但結(jié)構(gòu)簡單，造價低，國內(nèi)已批量生產(chǎn)，并標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化。電脈沖信號輸出的渦輪流量計的準(zhǔn)確度較高，一般誤差為02一05。 （3）差壓式流量計(變壓降式流量計) 差壓式流量計由一次裝置和二次裝置組成一次裝置稱流量測量元件，它安裝在被測流體的管道中，產(chǎn)生與流量(流速)成比例的壓力差，供二次裝置進(jìn)行流量顯示。二次裝置稱顯示儀表。它接收測量元件產(chǎn)生的差壓信號，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的流量進(jìn)行顯示差壓流量計的一次裝置常為節(jié)流裝置或動壓測定裝置(皮托管、均速管等)。二次裝置為各種機(jī)械式、電子式、組合式差壓計配以流量顯示儀表差壓計的差壓敏感元件多為彈性元件。由于差壓和流量呈平方根關(guān)系，故流量顯示儀表都配有開平方裝置，以使流量刻度線性化。多數(shù)儀表還設(shè)有流量積算裝置，以顯示累積流量，以便經(jīng)濟(jì)核算。這種利用差壓測量流量的方法歷史悠久，比較成熟，世界各國一般都用在比較重要的場合，約占各種流量測量方式的70。我們公司天然氣、主蒸汽、給水、凝結(jié)水等的流量測量都采用這種表計。 （4）變面積式流量計(等壓降式流量計) 放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下而上流動的流體的作用力而移動。當(dāng)此作用力與浮子的“顯示重量”(浮子本身的重量減去它所受流體的浮力)相平衡時，俘子即靜止。浮子靜止的高度可作為流量大小的量度。由于流量計的通流截面積隨浮子高度不同而異，而浮子穩(wěn)定不動時上下部分的壓力差相等，因此該型流量計稱變面積式流量計或等壓降式流量計。該式流量計的典型儀表是轉(zhuǎn)子(浮子)流量計。 （5）動量式流量計 利用測量流體的動量來反映流量大小的流量計稱動量式流量計由于流動流體的動量P與流體的密度 及流速v的平方成正比，即p v2，當(dāng)通流截面確定時，v與容積流量Q成正比，故p Q2。設(shè)比例系數(shù)為A，則QA 因此，測得P，即可反映流量Q這種型式的流量計，大多利用檢測元件把動量轉(zhuǎn)換為壓力、位移或力等，然后測量流量。這種流量計的典型儀表是靶式和轉(zhuǎn)動翼板式流量計。 （6）沖量式流量計 利用沖量定理測量流量的流量計稱沖量式流量計，多用于測量顆粒狀固體介質(zhì)的流量，還用來測泥漿、結(jié)晶型液體和研磨料等的流量。流量測量范圍從每小時幾公斤到近萬噸。典型的儀表是水平分力式?jīng)_量流量計，其測量原理是當(dāng)被測介質(zhì)從一定高度h自由下落到有傾斜角 的檢測板上產(chǎn)生一個沖力，沖力的水平分力馬質(zhì)量流量成正比，故測量這個水平分力即可反映質(zhì)量流量的大小。按信號(九)的檢測方式，該型流量計分位移檢測型和直接測力型。 （7）電磁流量計 電磁流量計是應(yīng)用導(dǎo)電體在磁場中運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而感應(yīng)電動勢又和流量大小成正比，通過測電動勢來反映管道流量的原理而制成的。其測量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測量水、礦漿等介質(zhì)的流量。可測最大管徑達(dá)2m，而且壓損極小。但導(dǎo)電率低的介質(zhì)，如氣體、蒸汽等則不能應(yīng)用。 電磁流量計造價較高，且信號易受外磁場干擾，影響了在工業(yè)管流測量中的廣泛應(yīng)用。為此，產(chǎn)品在不斷改進(jìn)更新，向微機(jī)化發(fā)展 （8）超聲波流量計超聲波流量計是基于超聲波在流動介質(zhì)中傳播的速度等于被測介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設(shè)計的。它也是由測流速來反映流量大小的。超聲波流量計雖然在70年代才出現(xiàn)，但由于它可以制成非接觸型式，并可與超聲波水位計聯(lián)動進(jìn)行開口流量測量，對流體又不產(chǎn)生擾動和阻力，所以很受歡迎，是一種很有發(fā)展前途的流量計。 利用多普勒效應(yīng)制造的超聲多普勒流量計近年來得到廣泛的關(guān)注，被認(rèn)為是非接觸測量雙相流的理想儀表。 （9）流體振蕩式流量計 流體振蕩式流量計是利用流體在特定流道條件下流動時將產(chǎn)生振蕩，且振蕩的頻率與流速成比例這一原理設(shè)計的當(dāng)通流截面一定時，流速與導(dǎo)容積流量成正比。因此，測量振蕩頻率即可測得流量這種流量計是70年代開發(fā)和發(fā)展起來的由于它兼有無轉(zhuǎn)動部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)點，很有發(fā)展前途。目前典型的產(chǎn)品有渦街流量計、旋進(jìn)旋渦流量計。 （10）質(zhì)量流量計 由于流體的容積受溫度、壓力等參數(shù)的影響，用容積流量表示流量大小時需給出介質(zhì)的參數(shù)。在介質(zhì)參數(shù)不斷變化的情況下，往往難以達(dá)到這一要求，而造成儀表顯示值失真。因此，質(zhì)量流量計就得到廣泛的應(yīng)用和重視。質(zhì)量流量計分直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)的原理進(jìn)行測量，目前常用的有量熱式、角動量式、振動陀螺式、馬格努斯效應(yīng)式和科里奧利力式等質(zhì)量流量計。間接式質(zhì)量流量計是用密度計與容積流量直接相乘求得質(zhì)量流量的。 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，流動工質(zhì)的溫度、壓力等運行參數(shù)不斷提高，在高溫高壓的情況下， 由于材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等方面的原因，直接式質(zhì)量流量計的應(yīng)用遇到困難，而間接式質(zhì)量流量計由于密度計受濕度和壓力適用范圍的限制，往往也不好實際應(yīng)用。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用的是溫度壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計?？砂阉醋饕环N間接式質(zhì)量流量計，不是配用密度計，而是利用溫度、壓力與密度間的關(guān)系，用溫度、壓力信號經(jīng)函數(shù)運算為密度信號，與容積流量相乘而得到質(zhì)量流量目前溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計雖已實用化，但當(dāng)被測介質(zhì)參數(shù)變化范圍很大或很迅速時，正確地補(bǔ)償將很困難或不可能，因此進(jìn)一步研究在實際生產(chǎn)中適用的質(zhì)量流量計和密度計還是一個課題。5、液位：在容器或設(shè)備中儲積的液體高度稱為液位，液位測量的單位為長度單位（一般是mm、m）。液位計的形式: 、直讀液位計是一種使用最早和最簡單的液位計，常用的有玻玻管式和玻璃板式兩種，差壓式水位計 原理是，在容器上安裝平衡容器，利用液體靜力學(xué)原理使水位轉(zhuǎn)換成差壓，用導(dǎo)壓管將差壓信號傳到差壓計，差壓計指示出容器的水位浮球液位計浮球液位計 是通過檢測浮球位置來測量液位的儀表、 超聲波料位計 發(fā)出聲波返回的時間來檢測物位的儀表。6、調(diào)節(jié)閥：調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力和液位。根據(jù)調(diào)節(jié)部位信號，自動控制閥門的開度，從而達(dá)到介質(zhì)流量、壓力和液位的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥分電動調(diào)節(jié)閥、氣動調(diào)節(jié)閥和液動調(diào)節(jié)閥等調(diào)節(jié)閥由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)或氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。調(diào)節(jié)閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恒定的條件下，介質(zhì)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的相對流量與它的開度之間關(guān)系。調(diào)節(jié)閥的流量特性有線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。三種注量特性的意義如下：（1）等百分比特性（對數(shù)） 等百分比特性的相對行程和相對流量不成直線關(guān)系，在行程的每一點上單位行程變化所引起的流量的變化與此點的流量成正比，流量變化的百分比是相等的。所以它的優(yōu)點是流量小時，流量變化小，流量大時，則流量變化大，也就是在不同開度上，具有相同的調(diào)節(jié)精度。 （2）線性特性（線性） 線性特性的相對行程和相對流量成直線關(guān)系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時，流量相對值變