儀表維修工培訓(xùn)

1、儀表維修工培訓(xùn)第一部分：基礎(chǔ)知識一儀表基礎(chǔ)知識一）測量、誤差、儀表性能指標(biāo)在化工生產(chǎn)過程中，常常要對過程的壓力、溫度、物位、流量、物性、成分等工藝量進(jìn)行測量和控制。而化工測量就是依據(jù)不同的測量原理，借助不同的測量儀表自動(dòng)、連續(xù)地檢測各工藝變量的變化情況，并自動(dòng)的指示、記錄和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。1測量的定義所謂測量，就是利用專門的技術(shù)工具，用實(shí)驗(yàn)和計(jì)算的方法，把被測量的與其測量單位（國際或國家公認(rèn)的）進(jìn)行比較，求出二者的比值，從而得到被測量的量值。把被測量按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于傳輸或處理的另一種物理量（如：420ma15V、指針的位移、數(shù)字等）以便遠(yuǎn)傳或顯示的過程稱為測量變換。2測量方法常用的測量方法

2、包括：1）直接比較法如果被測量與測量單位屬同性質(zhì)的物理量，則可將二者直接比較得到被測量的量值。如用尺子量長度。2）間接比較法由于某些物理量很難獲得性質(zhì)相同的測量單位或被測量與測量單位無法直接比較時(shí)，就必須設(shè)法使被測量（或測量單位）進(jìn)行一次或多次轉(zhuǎn)換，使之成為與被測單位能直接比較的物理量，進(jìn)行比較測量的方法。如水銀溫度計(jì)等。3）直讀法直接將被測量轉(zhuǎn)換成人可以識別的信號或讀數(shù)的測量方法。如動(dòng)圈壓力表、溫度計(jì)等。4）零位法用已知量直接平衡被測量，當(dāng)已知量與被測量完全相等時(shí)，才能使指針指在刻度零位，已知量就等于被測量。也稱為零值法或平衡法或補(bǔ)償法。如天平稱重。5）微差法微差法是零位法的一種特殊情況。即

3、沒有補(bǔ)償?shù)酵耆胶?，而把剩余的不平衡量用刻度來表示?測量誤差測量誤差是指測得值與被測量真值之間的差值。有絕對誤差和相對誤差兩種表達(dá)形式。（1）絕對誤差絕對誤差x是測得值x與其真值xo之差?？捎檬剑?-1）表示：x=Xxo-（1-1）（2）相對誤差相對誤差Sx是絕對誤差x與其真值xo之比?？捎檬剑?-2）表示：Sx=（x-xo）/xo=x/xo（1-2）3）引用誤差引用誤差是絕對誤差x與測量范圍或量程之比值，用百分?jǐn)?shù)表示。是用以表征測量設(shè)備的準(zhǔn)確度或精度指標(biāo)?？捎檬剑?-3）表示：S=最大絕對誤差/（標(biāo)尺上限值-標(biāo)尺下限值）X100%（1-3）4）測量誤差的分類系統(tǒng)誤差在同一測量條件下，對同一

4、被測參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測量時(shí)，誤差的大小和符號保持不變或按一定規(guī)律變化。測量方法不當(dāng)或測量條件不足所引入的誤差。特點(diǎn)：有一定規(guī)律的，一般可通過實(shí)驗(yàn)或分析的方法找出其規(guī)律和影響因素，引入相應(yīng)的校正補(bǔ)償措施，便可以消除或大大減小。誤差產(chǎn)生的原因：系統(tǒng)誤差主要是由于檢測儀表本身的不完善、檢測中使用儀表的方法不正確以及測量者固有的不良習(xí)慣等引起的。隨機(jī)誤差在相同條件下多次重復(fù)測量同一量時(shí)，誤差的大小、符號均為無規(guī)律變化，又稱偶然誤差。特點(diǎn)：變化難以預(yù)測，無法修正誤差產(chǎn)生的原因：隨機(jī)誤差主要是由于測量過程中某種尚未認(rèn)識的或無法控制的各種隨機(jī)因素（如空氣擾動(dòng)、噪聲擾動(dòng)、電磁場等）所引起的綜合結(jié)果。疏忽誤差也

5、叫粗大誤差。是明顯偏離被測量的誤差。明顯地歪曲測量結(jié)果的誤差，又稱粗差，特點(diǎn)：無任何規(guī)律可循。誤差產(chǎn)生的原因：弓I起的原因主要是由于操作者的粗心（如讀錯(cuò)、算錯(cuò)數(shù)據(jù)等）、不正確操作、實(shí)驗(yàn)條件的突變或?qū)嶒?yàn)狀況尚未達(dá)到預(yù)想的要求而匆忙測試等原因所造成的。這時(shí)含有粗差的測量值稱為異常值或壞值，一般均應(yīng)從測量結(jié)果中剔除。4儀表性能指標(biāo)在工程式上儀表性能指標(biāo)通常用精確度（又稱精度）、變差、靈敏度來描述。儀表工校驗(yàn)儀表通常也是調(diào)校精確度，變差和靈敏度三項(xiàng)。精確度（1）儀表精確度精確度可稱精度，又稱準(zhǔn)確度。精確度和誤差可以說是孿生兄弟，因?yàn)橛姓`差的存在，才有精確度這個(gè)概念。儀表精確度簡言之就是儀表測量值接近真

6、值的準(zhǔn)確程度，通常用相對百分誤差（也稱相對折合誤差）表示。相對百分誤差公式如式（14）所示：S=最大絕對誤差/（標(biāo)尺上限值-標(biāo)尺下限值）X100%（14）式中6檢測過程中相對百分誤差；（標(biāo)尺上限值-標(biāo)尺下限值）一一儀表測量范圍；所謂標(biāo)準(zhǔn)值是精確度比被測儀表高35倍的標(biāo)準(zhǔn)表測得的數(shù)值。從上式中可以看出，儀表精度不僅和絕對誤差有關(guān)，而且和儀表的測量范圍有關(guān)。絕對誤差大，相對百分誤差就大，儀表精確度就低。如果絕對誤差相同的兩臺儀表，其測量范圍不同，那么測量范圍大的儀表相對百分誤差就小，儀表精確度就高。精確度是儀表很重要的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)，常用精度等級來規(guī)范和表示。精度等級就是最大相對百分誤差去掉正負(fù)號和

7、%按國家統(tǒng)一規(guī)定劃分的等級有0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,4等，儀表精度等級一般都標(biāo)志在儀表標(biāo)尺或標(biāo)牌上，如0.02,1.0,0.5等，數(shù)字越小，說明儀表精確度越高。要提高儀表精確度，就要進(jìn)行誤差分析。誤差通?？梢苑譃槭韬稣`差、緩變誤差、系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。疏忽誤差是指測量過程中人為造成的誤差，一則可以克服，二則和儀表本身沒有什么關(guān)系。緩變誤差是由于儀表內(nèi)部元器件老化過程引起的，它可以用更換元器件、零部件或通過不斷校正加以克服和消除。系統(tǒng)誤差是指對同一被測參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測量時(shí)，所出現(xiàn)的數(shù)值大小或符號都相同的誤差，或按一定規(guī)律變化的誤差，可目前

8、尚未被人們認(rèn)識的偶然因素所引起，其數(shù)值大小和性質(zhì)都不固定，難以估計(jì)，但可以通過統(tǒng)計(jì)方法從理論上估計(jì)其對檢測結(jié)果的影響。誤差來源主要指系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。在用誤差表示精度時(shí)，是指隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差之和。（2）變差變差是指儀表被測變量（可理解為輸入信號）多次從不同方向達(dá)到同一數(shù)值時(shí)，儀表指示值之間的最大差值，或者說是儀表在外界條件不變的情況下，被測參數(shù)由小到大變化（正向特性）和被測參數(shù)由大到小變化（反向特性）不一致的程度（如圖11），兩者之差即為儀表變差。變差大小取最大絕對誤差與儀表標(biāo)尺范圍之比的百分比，如式（15）。變差=最大絕對變差/刻度范圍X100%（15）許誤差，否則,隙，運(yùn)動(dòng)部件術(shù)的不斷

9、改子化了，無可差這個(gè)指標(biāo)者說是對被化增量對輸必須注意，儀表的變差不能超出儀表的允應(yīng)及時(shí)檢修。變差產(chǎn)生的主要原因是儀表傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間的磨擦，彈性元件滯后等。取勝著儀表制造技進(jìn)，特別是微電子技術(shù)的引入，許多儀表全電動(dòng)部件，模擬儀表改為數(shù)字儀表等等，所以變在智能型儀表中顯得不那么重要和突出了。（3）靈敏度是指儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度，或測的量變化的反應(yīng)能力，是在穩(wěn)態(tài)下，輸出變?nèi)胱兓隽康谋戎?。儀表指針的線位移或角位移，與引起這個(gè)位移的被測參數(shù)變化量之比值稱為儀表的靈敏度。儀表的靈敏限，是指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應(yīng)不大于儀表允許絕對誤差的一半。靈敏度有時(shí)也

10、稱“放大比”。增加放大倍數(shù)可以提高儀表靈敏度，單純加大靈敏度并不改變儀表的基本性能，即儀表精度并沒有提高，相反有時(shí)會(huì)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，造成輸出不穩(wěn)定。儀表靈敏度應(yīng)保持適當(dāng)?shù)牧?。然而對于儀表用戶，儀表精度固然是一個(gè)重要指標(biāo)，但在實(shí)際使用中，往往更強(qiáng)調(diào)儀表的穩(wěn)定性和可靠性，因?yàn)榛て髽I(yè)檢測與過程控制儀表用于計(jì)量的為數(shù)不多，而大量的是用于檢測。另外，使用在過程控制系統(tǒng)中的檢測儀表其穩(wěn)定性、可靠性比精度更為重要。4）復(fù)現(xiàn)性（重復(fù)性）測量復(fù)現(xiàn)性是在不同測量條件下，如不同的方法，不同的觀測者，在不同的檢測環(huán)境對同一被檢測的量進(jìn)行檢測時(shí)，其測量結(jié)果一致的程度。測量復(fù)現(xiàn)性必將成為儀表的重要性能指標(biāo)。測量的精確性不

11、僅僅是儀表的精確度，它還包括各種因素對測量參數(shù)的影響，是綜合誤差。例如：全智能差壓變送器對溫度和壓力進(jìn)行補(bǔ)償、抗環(huán)境溫度和工作壓力能力強(qiáng)?？梢杂脙x表復(fù)現(xiàn)性來描述儀表的抗干擾能力。5）穩(wěn)定性在規(guī)定工作條件內(nèi)，儀表某些性能隨時(shí)間保持不變的能力稱為穩(wěn)定性（度）。儀表穩(wěn)定性是化工企業(yè)儀表工十分關(guān)心的一個(gè)性能指標(biāo)。由于化工企業(yè)使用儀表的環(huán)境相對比較惡劣，被測量的介質(zhì)溫度、壓力變化也相對比較大，在這種環(huán)境中投入儀表使用，儀表的某些部件隨時(shí)間保持不變的能力會(huì)降低，儀表的穩(wěn)定性會(huì)下降。徇或表征儀表穩(wěn)定性現(xiàn)在尚未有定量值，化工企業(yè)通常用儀表零漂移來衡量儀表的穩(wěn)定性。儀表投入運(yùn)行一年之中零位沒有漂移，相反儀表投入

12、運(yùn)行不到3個(gè)月，儀表零位就變了，說明儀表穩(wěn)定性不好。儀表穩(wěn)定性的好壞直接關(guān)系到儀表的使用范圍，有時(shí)直接影響化工生產(chǎn)，儀表穩(wěn)定性不好造成的影響往往雙儀表精度下降對化工生產(chǎn)的影響還要大。儀表穩(wěn)定性不好儀表維護(hù)量也大，是儀表工最不希望出現(xiàn)的事情。6）可靠性儀表可靠性是化工企業(yè)儀表工所追求的另一重要性能指標(biāo)?？煽啃院蛢x表維護(hù)量是相反相成的，儀表可靠性高說明儀表維護(hù)量小，反之儀表可靠性差，儀表維護(hù)量就大。對于化工企業(yè)檢測與過程控制儀表，大部分安裝在工藝管道、各類塔、釜、罐、器上，而且化工生產(chǎn)的連續(xù)性，多數(shù)有毒、易燃易爆的環(huán)境，這些惡劣條件給儀表維護(hù)增加了很多困難，一是考慮化工生產(chǎn)安全，二是關(guān)系到儀表維護(hù)

13、人員人身安全，所以化工企業(yè)使用檢測與過程控制儀表要求維護(hù)量越小越好，亦即要求儀表可靠性盡可能地高。隨著儀表更新?lián)Q代，特別是微電子技術(shù)引入儀表制造行業(yè)，使儀表可告性大大提高。儀表生產(chǎn)廠商對這個(gè)性能指標(biāo)也越來越重視，通常用平均無故障時(shí)間MTBF來描述儀表的可靠性。一臺全智能變送器的MTBF比一般非智能儀表如電動(dòng)川變送器要高10倍左右，它可高達(dá)100390年。7）分辨力對于數(shù)字式儀表，分辨力是指數(shù)字顯示器的最末位字間隔所代表的被測參數(shù)變化量。8）線性度線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。線性度通常用實(shí)際測得的輸入、輸出特性曲線（稱為校準(zhǔn)曲線）與理論直線之間的最

14、大偏差與測量儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)表示。9）反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間就是用來衡量儀表能不能盡快反應(yīng)出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。反應(yīng)時(shí)間長，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。例1有兩臺測溫儀表，它們的測溫范圍分別為0100C和100300C,校驗(yàn)表時(shí)得到它們的最大絕對誤差均為2C,試確定這兩臺儀表的精度等級。解這兩臺儀表的最大引用誤差分別為2-i=2-i=100%=2%100-02100%=1%300-100去掉最大引用誤差的“%號，其數(shù)值分別為2和1,由于國家規(guī)定的精度等級中沒有2級儀表，同時(shí)該儀表的誤差超過了1級儀表所允許的最大誤差，所以這臺儀表的精度等級為2.5級，而另一臺儀表的精度等級正好為1級。由此可見

15、，兩臺測量范圍不同的儀表，即使它們的絕對誤差相等，它們的精度等級也不相同，測量范圍大的儀表精度等級比測量范圍小的高。例2某臺測溫儀表的工作范圍為0500C,工藝要求測溫時(shí)測量誤差不超過土4C,試問如何選擇儀表的精度等級才能滿足要求？解根據(jù)工藝要求，儀表的最大引用誤差為4max4100%=：0.8%500-0去掉最大引用誤差的“土”號和“%號，其數(shù)值為0.8，介于0.51.0之間，若選擇精度等級為1.0級的儀表，其最大絕對誤差為土5C,超過了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)選擇0.5級的儀表才能滿足要求。二安全及防爆知識爆炸的概念爆炸是物質(zhì)從一種狀態(tài)，經(jīng)過物理或化學(xué)變化，突然變成另一種狀態(tài)，并放出巨大的能

16、量。急劇速度釋放的能量，將使周圍的物體遭受到猛烈的沖擊和破壞。爆炸必須具備的三個(gè)條件：易爆物質(zhì)：能與氧氣(空氣)反應(yīng)的物質(zhì)，包括氣體、液體和固體(氣體：氫氣，乙炔，甲烷等；液體：酒精，汽油；固體：粉塵，纖維粉塵等。)。很多生產(chǎn)場所都會(huì)產(chǎn)生某些可燃性物質(zhì)。煤礦井下約有三分之二的場所有存在爆炸性物質(zhì)；化學(xué)工業(yè)中，約有80%以上的生產(chǎn)車間區(qū)域存在爆炸性物質(zhì)。(2)氧氣：空氣中的氧氣是無處不在的。點(diǎn)燃源：包括明火、電氣火花、機(jī)械火花、靜電火花、高溫、化學(xué)反應(yīng)、光能等。在生產(chǎn)過程中大量使用電氣儀表，各種磨擦的電火花，機(jī)械磨損火花、靜電火花、高溫等不可避免，尤其當(dāng)儀表、電氣發(fā)生故障時(shí)。客觀上很多工業(yè)現(xiàn)場滿

17、足爆炸條件。當(dāng)爆炸性物質(zhì)與氧氣的混合濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，若存在爆炸源，將會(huì)發(fā)生爆炸。因此采取防爆就顯得很必要了。危險(xiǎn)場所危險(xiǎn)性劃分：爆炸性物質(zhì)區(qū)域定義中國標(biāo)準(zhǔn)北美標(biāo)準(zhǔn)氣體(CLASSI)在正常情況下，爆炸性氣體混合物連續(xù)或長時(shí)間存在的場所0區(qū)Div.1在正常情況下，爆炸性氣體混合物有可能出現(xiàn)的場所1區(qū)在正常情況下爆炸性氣體混合物不可能出現(xiàn)，僅僅在不正常情況下，偶爾或短時(shí)間岀現(xiàn)的場所2區(qū)Div.2粉塵或纖維(CLASSn/山)在正常情況下，爆炸性粉塵或可燃纖維與空氣的混合物可能連續(xù)，短時(shí)間頻繁地出現(xiàn)或長時(shí)間存在的場所10區(qū)Div.1在正常情況下，爆炸性粉塵或可燃纖維與空氣的混合物不能岀現(xiàn)，

18、僅僅在不正常情況下，偶爾或短時(shí)間岀現(xiàn)的場所11區(qū)Div.23防爆方法對危險(xiǎn)場所的適用性:序號名稱代號國家標(biāo)準(zhǔn)防爆措施適用區(qū)域1隔爆型dGB3836.2具有能承受內(nèi)部爆炸性混合物的爆炸壓力，并阻止內(nèi)部爆炸向外殼周圍爆炸性混合物傳播的電氣設(shè)備外殼的電氣設(shè)備Zone1,Zone22增安型eGB3836.3在正常運(yùn)行情況下不會(huì)產(chǎn)生電弧、火花或可能點(diǎn)燃爆炸性混合物的高溫，采取措施提高安全程度，以避免在正常和認(rèn)可的過載條件下出現(xiàn)危險(xiǎn)現(xiàn)象的電氣設(shè)備Zone1,Zone23本質(zhì)安全型iaGB3836.4在正常運(yùn)行或發(fā)生故障情況下，產(chǎn)生的火花或熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性混合物的電路，也就是說這類設(shè)備產(chǎn)生的能量

19、低于爆炸物質(zhì)的最小點(diǎn)火能量Zone02ibZone1,Zone24正壓型PGB3836.5向外殼內(nèi)充入惰性氣體，或者連續(xù)通入潔凈空氣，以阻止爆炸性混合物進(jìn)入外殼內(nèi)部的電氣設(shè)備Zone1,Zone25充油型OGB3836.6把可能產(chǎn)生火化、電弧或危險(xiǎn)咼溫的帶電零部件浸在油中，使之不能點(diǎn)燃油面上爆炸性混合物的電Zone1,Zone26充砂型qGB3836.7丿、FI丄混匕合:物口，電。把細(xì)粒狀砂料填入外殼，殼內(nèi)出現(xiàn)電弧、火焰?zhèn)鞑セ驓け诤皖w粒表面自皇溫度均不能點(diǎn)燃?xì)ね獾谋ㄐ曰旌衔锏碾姎庠O(shè)備Zone1,Zone27無火花型nGB3836.8設(shè)法防止產(chǎn)生點(diǎn)火源Zone2Zone1,Zone28澆封型m

20、GB3836.9把可能產(chǎn)生危險(xiǎn)火花、電弧、能量密封起來的電氣設(shè)備Zone1,Zone2Zone1,Zone29氣密型hGB3836.10設(shè)法防止產(chǎn)生點(diǎn)火源Zone1,Zone2Zone1,Zone2注：（1）本質(zhì)安全型電氣設(shè)備及其關(guān)聯(lián)設(shè)備，按其使用場所和安全程度分為ia和ib兩個(gè)等級。（2）ia級是在正常工作、一個(gè)故障或兩個(gè)故障時(shí)，均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的電氣設(shè)備，適用于0級場所；ib級是在正常工作和一個(gè)故障時(shí)，不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的電氣設(shè)備，適用于1級和2級場所。4爆炸性危險(xiǎn)氣體分類（1）根據(jù)可能引爆的最小火花能量，我國和歐洲及世界上大部分國家和地區(qū)將爆炸性氣體分為四個(gè)危險(xiǎn)等級，如下

21、表：序號工況類別氣體分類代表性氣體最小引爆火花能1礦井下I甲烷0.280mJ2礦井外的工廠na丙烷0.180mJ3nb乙烯0.060mJ4nC氫氣0.019mJ美國和加拿大首先將散布在空氣中的爆炸性物體分成三個(gè)CLASS（類別）：CLASSI氣體和蒸氣；CLASSn塵埃；CLASS川纖維。然后再將氣體和塵埃分成Group（組）：組名代表性氣體或塵埃A乙炔B氫氣C乙烯D丙烷E金屬塵埃F煤炭塵埃G谷物塵埃(2)氣體溫度組別劃分溫度組別安全的物體表面溫度常見爆炸性氣體T1450C氫氣、丙烯腈等46種T2300C乙炔、乙烯等47種T3200C汽油、丁烯醛等36種T4135C乙醛、四氟乙烯等6種T510

22、0C二硫化碳T685C硝酸乙酯和亞硝酸乙酯儀表防爆標(biāo)志將工廠或礦區(qū)的爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)，按其引燃能量，最小點(diǎn)燃溫度以及現(xiàn)場爆炸性危險(xiǎn)氣體存在的時(shí)間周期進(jìn)行科學(xué)分類分級，以確定現(xiàn)場防爆設(shè)備的防爆標(biāo)志和防爆形式。防爆標(biāo)志格式：TOC o 1-5 h zEx(ia)nCT4防爆標(biāo)記防爆等級氣體組別溫度組別防爆等級說明：ia等級：在正常工作、一個(gè)故障和二個(gè)故障時(shí)均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的電氣設(shè)備。正常工作時(shí)，安全系數(shù)為2.0;一個(gè)故障時(shí)，安全系數(shù)為1.5;二個(gè)故障時(shí)，安全系數(shù)為1.0。注：有火花的觸點(diǎn)須加隔爆外殼、氣密外殼或加倍提高安全系數(shù)。ib等級：在正常工作和一個(gè)故障時(shí)不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的電氣設(shè)

23、備。正常工作時(shí)，安全系數(shù)為2.0;一個(gè)故障時(shí)，安全系數(shù)為1.5。正常工作時(shí)，有火花的觸點(diǎn)須加隔爆外殼或氣密外殼保護(hù)，并且有故障自顯示的措施，一個(gè)故障，時(shí)安全系數(shù)為1.0。5安全柵本安型安全柵應(yīng)用在安全火花(本安)防爆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，它是安裝于安全場所(控制室)并含有本安電路和非本安電路的裝置，通過限流和限壓電路、限制了送往現(xiàn)場(危險(xiǎn)側(cè))本安回路的能量，從而防止非本安電路的危險(xiǎn)能量串入本安電路，它在本安防爆系統(tǒng)中稱為關(guān)聯(lián)設(shè)備，是安全火花防爆(本安)系統(tǒng)的重要組成部分。圖12安全柵的安裝示意圖由于安全柵被設(shè)計(jì)為介于現(xiàn)場設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個(gè)限制能量的接口，因此無論控制室設(shè)備處于正?；蚬收蠣顟B(tài)，安

24、全柵都能確保通過它傳送給現(xiàn)場設(shè)備的能量是本質(zhì)安全的。中國國家儀器儀表防爆安全監(jiān)督站是中華人民共和國地區(qū)監(jiān)督生產(chǎn)安全防爆產(chǎn)品的權(quán)威機(jī)構(gòu)，對本安型安全柵產(chǎn)品有著嚴(yán)格、科學(xué)、詳細(xì)的規(guī)定，只有通過該監(jiān)督站認(rèn)證的企業(yè)及其所開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品才具備符合標(biāo)準(zhǔn)的安全性能，否則可能會(huì)給使用方的設(shè)備、人員和生產(chǎn)造成無可估量的損害。(1)齊納式安全柵結(jié)構(gòu)原理：電路中采用快速熔斷器、限流電阻或限壓二極管以對輸入的電能量進(jìn)行限制，從而保證輸出到危險(xiǎn)區(qū)的能量。它的原理簡單、電路實(shí)現(xiàn)容易，價(jià)格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其應(yīng)用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應(yīng)用范圍，其原因如下：r1IngJ血糧抽!NH圖13齊納式安全柵

25、的原理圖安裝位置必須有非?？煽康慕拥叵到y(tǒng)，并且該齊納式安全柵的接地電阻必須小于1Q,否則便失去防爆安全保護(hù)性能，顯然這樣的要求是十分苛刻并在實(shí)際工程應(yīng)用中難以保證。要求來自危險(xiǎn)區(qū)的現(xiàn)場儀表必須是隔離型，否則通過齊納式安全柵的接地端子與大地相接后信號無法正確傳送，并且由于信號接地，直接降低信號抗干擾能力，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。齊納式安全柵對電源影響較大，同時(shí)也易因電源的波動(dòng)而造成齊納式安全柵的損壞。(2)隔離式安全柵采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比，雖然價(jià)格略高，但它其它方面的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶應(yīng)用帶來了更大的受益：由于采用了三方隔

26、離方式，因此無需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工帶來極大方便。對危險(xiǎn)區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場無需采用隔離式的儀表。由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。隔離式安全柵具備更強(qiáng)的輸入信號處理能力，能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號，這是齊納式安全柵所無法做到的。隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號，以提供給使用同一信號源的兩臺設(shè)備使用，并保證兩設(shè)備信號不互相干擾，同時(shí)提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。4首號怙出1r1圖14隔離式安全柵的原理圖因此，對比齊納式和隔離式安全柵的特點(diǎn)和性能后可以看出，隔離式安全柵有著突出的優(yōu)

27、點(diǎn)和更為廣泛用途，雖然其價(jià)格略高于齊納式安全柵，但從設(shè)計(jì)、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來考慮，其綜合成本可能反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場幾乎無一例外地采用了隔離式安全柵作為主要本安防爆儀表，隔離式安全柵已逐漸取代了齊納式安全柵，在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。6.安全火花防爆系統(tǒng)的構(gòu)成構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)要求：在危險(xiǎn)場所使用本安儀表；在控制室儀表與危險(xiǎn)場所儀表之間設(shè)置安全柵。這樣構(gòu)成的系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)，如圖15所示。電源電源變送器信號420mAI入；上安全柵I24VDC15V控制器iMeJ#DC執(zhí)行器信號420I出mA安全柵24VDC現(xiàn)場（危險(xiǎn)場所）電源控制室（非危險(xiǎn)

28、場所）電源線：信號線：圖15安全火花防爆系統(tǒng)如果上述系統(tǒng)中不采用安全柵，而由分電盤代替，分電盤只能起信號隔離作用，不能限壓、限流，故該系統(tǒng)就不再是本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)了；同樣，有了安全柵，但若某個(gè)現(xiàn)場儀表不是本安儀表，則該系統(tǒng)也不能保證本質(zhì)安全的防爆要求。三防腐及環(huán)保知識金屬腐蝕及儀表防腐措施腐蝕是環(huán)境作用下引起的破壞和變質(zhì)。金屬或合金的腐蝕，主要是化學(xué)作用或電化學(xué)作用引起的破壞，有時(shí)還同時(shí)包含機(jī)械、物理或沖刷的破壞作用。儀表的防腐有以下4種主要措施：直接接觸介質(zhì)的部分采用相應(yīng)的耐腐材料，如節(jié)流裝置，測溫元件的保護(hù)套管，壓力、差壓表（變送器）的測量機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)閥的閥體部分；在接觸腐蝕介質(zhì)的儀表零部件

29、表面、內(nèi)壁涂覆（包括噴涂、電鍍、堆焊、襯里）耐腐材料，如調(diào)節(jié)閥體、閥芯、測溫元件的保護(hù)套管、分析器的采樣器室、孔板、噴嘴等；用耐腐蝕的隔離液進(jìn)行隔離防腐，要求連續(xù)使用半年以上不變質(zhì)為好，主要用于壓力變送器、差壓變送器和壓力表的防腐；用中性液體或氣體進(jìn)行吹掃隔離，主要用于導(dǎo)壓管距離長的壓力、差壓、液位變送器的隔離防腐。儀表用防腐蝕金屬和合金材料目前常用的金屬和合金材料的防腐性能和用途大致如下：Cr18Ni9Ti不銹鋼（或稱鎳鉻不銹鋼），能耐大氣、水、強(qiáng)氧化性酸、有機(jī)酸、30%以下的堿液及氯氧化物，不耐非氧化性酸（硫酸、鹽酸），大量用于儀表作一般防腐材料；Cr18Ni12Mo2Ti不銹鋼（或稱鉬2

30、鈦不銹鋼），耐硫酸和氯化物的腐蝕，它比Cr18Ni9Ti不銹鋼好，但不耐鹽酸，可作鎳的代用品，可耐高濃度堿及氯氧化物的腐蝕，可作為調(diào)節(jié)閥的閥座、閥芯，渦輪流量變送器、差壓及壓力變送器的測量機(jī)構(gòu)和膜片材料；Ni70Cu30合金（或稱蒙乃爾合金），因含鎳量高，除了有良好的耐堿性外，耐非氧化性酸，特別對氯氟酸具有良好的耐腐性，但不耐強(qiáng)氧化性酸和溶液，可作為調(diào)節(jié)閥、變送器的測量機(jī)構(gòu)、膜片等耐腐材料；鎳鉻鐵鉬合金（哈氏合金），哈氏B含有鉬26%30%R哈氏C含有鉻14%16%能耐鹽酸、硫酸、硝酸以及其他各種酸類，也耐堿和氫氧化物的腐蝕，可作為調(diào)節(jié)閥和儀表測量機(jī)構(gòu)及膜片材料；Ni76Cr16Fe7合金（因

31、考耐爾合金），因含鎳量高，主要用于高溫耐堿和硫化物的材料，可用作調(diào)節(jié)閥的防腐材料；鈦（titanium）及鈦合金，能耐氯化物和次氯酸、溫氯、氧化性酸、有機(jī)酸和堿等的腐蝕，但因價(jià)格較貴，一般作為儀表防腐鍍層和薄層襯里；鉭（tantalum（Ta），除了氫氟酸、氟、發(fā)煙硫酸、堿外，幾乎能耐一切化學(xué)介質(zhì)（包括沸點(diǎn)的鹽酸、硝酸和175C以下的硫酸）的腐蝕，由于價(jià)格昂貴，用作儀表防腐膜片。3普通不銹鋼的耐腐性應(yīng)用場合不銹鋼是含鉻11%以上，同時(shí)含鎳的鋼種通稱，它在常溫氧化環(huán)境中（如大氣、水、強(qiáng)氧化性酸等）容易純化，使表面產(chǎn)生一層氧化鉻（C2Q）為主，保護(hù)性很強(qiáng)的薄膜，其腐蝕率極低，因此得“不銹鋼”之名。

32、但當(dāng)溫度增高或環(huán)境氧化能力減少時(shí)，將由鈍態(tài)變?yōu)榛顟B(tài)，腐蝕顯著增大。各類不銹鋼對有機(jī)酸、有機(jī)化合物、堿、中性溶液和多種氣體都有良好的耐腐性。在非氧化性酸中（硫酸、鹽酸等）腐蝕嚴(yán)重。常為局部腐蝕，當(dāng)處于純態(tài)和活態(tài)邊緣，在含有鹵素離子的鹽溶液中會(huì)產(chǎn)生蝕孔。用于儀表防腐，以Cr18Ni9Ti不銹鋼為主，大量用于儀表的測量機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)閥的閥座、閥芯，節(jié)流裝置的孔板、噴嘴，測溫元件的保護(hù)套管及分析儀器的采樣器等。4儀表防腐常用的非金屬材料、耐腐蝕性能和應(yīng)用非金屬耐腐材料種類很多，適用于儀表防腐的大致有以下3類。塑料類：有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹指、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、采購玻璃、氯化聚醚、聚苯硫醚、A

33、BS塑料、聚三氟氯乙烯和聚四氟乙烯等。可作儀表和調(diào)節(jié)閥殼體材料，其中以三氟氯乙烯和聚四氟乙烯在儀表防腐上應(yīng)用最廣，適用于200C以下，耐酸、堿、硫化物的腐蝕，由于價(jià)貴，一般作為涂層和襯里。橡膠類：分天然橡膠和合成橡膠兩種，其中合成橡膠品種很多，耐腐與耐溫性能以氟橡膠為最優(yōu)，因價(jià)貴，常用作密封墊圈，其余橡膠都作為變送器及調(diào)節(jié)閥的內(nèi)襯。玻璃和陶瓷類：都是以二氧化硅為主的熔化或煅燒制品，具有很好的耐腐性。品種很多，用于強(qiáng)腐蝕環(huán)境的品種有高鋁玻璃、硼玻璃（后者耐酸性和耐熱性更好），耐酸陶瓷除了氫氟酸和含氟的一些其他物質(zhì)及濃熱堿液外，幾乎能耐所有腐蝕介質(zhì)，包括濃熱硝酸、鹽酸、王水、鹽溶液、有機(jī)溶液等。但

34、其主要缺點(diǎn)是：強(qiáng)度低、熱導(dǎo)率低、熱膨脹系數(shù)較大、易碎裂，適用于300C以下作調(diào)節(jié)閥、測量變送器襯里，或噴涂于儀表內(nèi)壁作防腐層，如分析儀器的采樣器，也可作在0.6Mpa以下低壓情況下的測溫保護(hù)套管（管壁不超過3mm）。5聚四氟乙烯塑料的耐蝕性能取四氟乙烯塑料英文簡寫PTFE有時(shí)也叫Teflon（美國杜邦公司的商標(biāo)）。它是塑料中化學(xué)性能最穩(wěn)定的一種材料，能耐沸騰的鹽酸、硫酸（濃度98%及發(fā)煙硫酸稍差）、硝酸和王水，也能耐濃堿和各種有機(jī)溶劑，所以有塑料王之稱。適用溫度200260C,分解溫度為415C。6測溫儀表的保護(hù)套管的防腐措施及需要注意的問題測溫儀表的測量元件一般都是裝在保護(hù)套管內(nèi)，再插入工藝

35、管道或設(shè)備內(nèi)，其防腐措施主要是選用相應(yīng)耐腐材料，根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性質(zhì)作如下選擇：選用耐腐性能好的金屬或合金材料做保護(hù)套管，例如鈦、鉭、鋁鈦耐酸鋼、鎳基合金等；如果測溫元件是熱電偶或熱電阻，采用貴金屬作防腐材料，則可采用鎧裝式，以節(jié)約材料；當(dāng)金屬或合金不耐高溫腐蝕介質(zhì)時(shí)，可選用石英玻璃作保護(hù)套管，可耐溫1000C以上。也可在普通金屬保護(hù)套管外面電鍍、噴涂、襯膠等，溫度在200C以下可采用涂三氟氯乙烯或聚四氟乙烯，當(dāng)補(bǔ)涂非金屬材料時(shí)，涂層不宜太厚，以免影響傳熱。在采用防腐措施時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：測溫保護(hù)管與設(shè)備或管道要采用法蘭連接，便于防腐和拆裝；盡量不用傳熱差的非金屬材料保護(hù)套管，以免增加測溫元件

36、的惰性時(shí)間；在管道上測量帶有顆粒雜質(zhì)介質(zhì)時(shí)，為了防止保護(hù)套管長期受沖刷而損壞，可在溫度計(jì)前加一擋板，這對采用噴涂法防腐的保護(hù)套管更有意義。7壓力表的防腐措施對一般腐蝕介質(zhì)，如果不銹鋼彈簧管能耐12年的腐蝕，則可選作氨用壓力表，安裝時(shí)，導(dǎo)壓管要短，緩沖盤管改用緩沖罐，以防雜質(zhì)堵塞。如果介質(zhì)對不銹鋼及銅有旨腐蝕，可將緩沖罐改用隔離罐，加入耐腐蝕的隔離液。隔離液的種類可根據(jù)被測介質(zhì)的性質(zhì)選用，但要求使用半年以上不變質(zhì)為好。若普通隔離液都不能適用時(shí)，可用氟油作隔離液，但價(jià)格很貴，因此隔離罐要做得小，拆裝時(shí)要回收氟油重復(fù)使用?？刹捎酶裟な綁毫Ρ?，目前有鉬、鈦和鉭片，膜片與彈道管之間用甲基硅油傳送壓力，最

37、小量程可做到0100kPa,如果膜片材料還不耐腐，則可加一層F46（聚四氟乙丙烯）膜片，但儀表靈敏底有所降低。也可直接用F46作隔離膜片，但要注意介質(zhì)的滲透性，傳遞液可選用氟油，則可起雙重隔離作用。&氫氣的滲透性氫氣不是腐蝕性介質(zhì)，但它有滲透能力，因?yàn)闅浞肿雍苄。鼤?huì)進(jìn)入金屬的晶格里面，使金屬鼓泡（稱為“氫脆”）。這種現(xiàn)象對于較厚的金屬來說，也許問題不大，但對于只有0.1mm厚的變送器膜盒中的隔離膜片來說，氫的滲透就顯得十分重要。因?yàn)橛械臍浞肿由踔習(xí)高^金屬膜片，進(jìn)入填充液內(nèi)部，從而使填充液中含有氣體，影響儀表性能。解決氫滲透的辦法是在金屬膜片表面鍍層。日本XX公司新推出的FCX-AX變送器，

38、就是在膜盒的SUS316L隔離膜片上鍍了兩層鍍層，先鍍了一層陶瓷，然后再在陶瓷上鍍黃金，目的就是抑制氫的滲透。四電路基本知識（一）歐姆定律當(dāng)電阻兩端加上電壓時(shí)，電阻中就會(huì)有電流通過。實(shí)驗(yàn)證明：在一段沒有電動(dòng)勢而只有電阻的電路中，電流的大小與電阻兩端的電壓高低成正比，與電阻的大小成反比。這一規(guī)律稱為歐姆定律，用公式表示如下：I=U/R（二）克希荷夫（Kirchhoff）定律支路電路中通過同一電流的每個(gè)分支稱為支路。圖16中的ab、cd、ef均是支路。節(jié)點(diǎn)電路中三條或三條以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。圖16中a、b兩點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)?；芈冯娐分腥我婚]合路徑稱為回路。圖16中的abdca、aefba、aefbd

39、ca均是回路,其中回路abdca和aefba內(nèi)部不包含支路，稱為網(wǎng)任何復(fù)雜電路都有三條以上的支路、兩個(gè)以上的節(jié)上的回路。1.克希荷夫電流定律（KCLTOC o 1-5 h z克希荷夫電流定律是用來確定聯(lián)結(jié)在同一節(jié)點(diǎn)上各的關(guān)系電路克希荷夫電流定律指出：在任一瞬時(shí)，流入電路中任一和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和，即：刀I入=EI出（15）如果規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正號，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)寫為：刀1=0（16）孔。點(diǎn)和兩個(gè)以支路電流間圖16復(fù)雜I節(jié)點(diǎn)的電流之號，則上式可改任一個(gè)節(jié)點(diǎn)上因此，克希荷夫電流定律也可表述為：在任一瞬時(shí)，電路中電流的代數(shù)和等于零。圖17KCL擴(kuò)展應(yīng)用例：圖18表示某復(fù)雜電路中的一個(gè)節(jié)

40、點(diǎn)假設(shè)通過R的電流I4的參考方向如圖所示解：根據(jù)克希荷夫電流定律列出電流方程為：刀I入=11+14=刀I出=12+13l4=l2+l3-l1=3+8-(-6)=17(A)I2=3A,I3=8A,的電流I4?？讼：煞螂娏鞫赏ǔ?yīng)用于節(jié)點(diǎn)，但也可以把它推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面，如圖17所示，IA+IB+IC=0。或電位升等于電位降。即:R1=15路電流的參I，回故I4為正值，表明與假設(shè)的參考方向相同，通過R的電流I4的實(shí)際方向是流入a點(diǎn)的。2.克希荷夫電壓定律(KVL)圖18例題圖克希荷夫電壓定律指出：在任一瞬時(shí)，沿電路任一回路順時(shí)針或逆時(shí)針繞行一周，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于

41、零(一般取電位升為正，電位降為負(fù))，刀U=0或刀U升=EU降例：在圖19中，E仁50V,E2=100V,E3=25VR3=10Q,R4=10Q，求回路中的電流。解：假設(shè)回路繞行方向?yàn)轫槙r(shí)針，回路電流為考方向也為順時(shí)針。根據(jù)KVL列出方程如下：刀U升=EU降Q,R2=15Q,解得：圖19例題圖l=(E1+E2-E3)/(R1+R2+R3+R4)=(50+100-25”(15+15+10+10)=2.5(A)3支路電流法計(jì)算電路的步驟標(biāo)出各支路電流的方向。如果不能確定電流的實(shí)際方向，可先任意假設(shè)一個(gè)方向。最后根據(jù)計(jì)算得到的電流值是正還是負(fù)，判別實(shí)際方向與假設(shè)方向一致或相反。根據(jù)克希荷夫電流定律，對

42、n個(gè)節(jié)點(diǎn)列出(n-1)個(gè)獨(dú)立的電流方程式。所謂獨(dú)立的電流方程，一般是指在方程中至少包含一個(gè)在其他方程中沒有出現(xiàn)過的新支路電流。根據(jù)克希荷夫電壓定律，對各回路列出b-(n-1)個(gè)獨(dú)立的電壓方程式。獨(dú)立的電壓方程數(shù)等于電路的網(wǎng)孔數(shù)。網(wǎng)孔是指內(nèi)部不包含其他支路的回路。個(gè)。(4)具有b個(gè)支路、n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路中，網(wǎng)孔數(shù)為b-(n-1)解聯(lián)立方程組，求出各未知的支路電流。上面根據(jù)克希荷夫電流定律和電壓定律一共可列(n-1)=b個(gè)獨(dú)立方程，所以能解出例：試求圖110所示電路的各支路電流。解：在電路圖中標(biāo)出電流和回路繞行方向，根據(jù)出方程為：對節(jié)點(diǎn)A:I1+I2=I3對回路1:E仁R1I1+R3I3對回路2:E

43、2=R2I2+R3I3將已知數(shù)據(jù)代入上面的方程，b-b個(gè)支路得:11+12-13=0出(n-1)+電流。KCL與KVL列圖110例題E1+E2=R1I+R2I+E3+R4I+R3I11+413=1212+413=6解聯(lián)立方程組得：I仁4AI2=-2AI3=2A正弦交流電的三要素大小和方向均隨時(shí)間作周期性變化且平均值為零的電動(dòng)勢、電壓和電流統(tǒng)稱為交流電。交流電的波形可以為正弦、三角形或矩形等。其中隨時(shí)間作正弦規(guī)律變化的電動(dòng)勢、電壓和電流，稱為正弦交流電，正弦交流電流的波形如圖12-9所示。正弦交流電的瞬時(shí)值可用正弦函數(shù)表示，如圖12-9所示正弦交流電流可表示為：i=Imsin(wt+$)角頻率、

44、幅值和初相位稱為正弦電量的三要素。1.頻率、周期與角頻率正弦交流電作周期性變化一次所需的時(shí)間稱為周期T,單位是秒（s）。每秒內(nèi)變化的次數(shù)稱為頻率f,其單位是赫茲（Hz）。正弦交流電每秒內(nèi)變化的電角度稱為角頻率3,其單位是弧度/秒（rad/s）。顯然，頻率、周期與角頻率的關(guān)系為3=2nf=2n/T幅值與有效值正弦交流電在任一瞬間的值稱為瞬時(shí)值，用小寫字母來表示，如i、u、e分別表示電流、電壓、電動(dòng)勢的瞬時(shí)值。瞬時(shí)值中最大的值稱為幅值或最大值，用帶下標(biāo)m的大寫字母來表示，如Im、Um和Em分別表示電流、電壓和電動(dòng)勢的幅值。當(dāng)一個(gè)直流電流和一個(gè)交流電流在該交流電的一個(gè)周期內(nèi)通過相同的電阻產(chǎn)生的熱量相

45、等時(shí)的該直流電流值稱為該交流電流的有效值。相位、初相位與相位差交流電的頻率、周期與角頻率要素表示交流電變化的快慢，交流電的幅值與有效值要素表示交流電的大小，表示交流電變化的起點(diǎn)的要素就是相位、初相位。以交流電流i=lmsin（3t+$）為例，我們把（3t+$）稱為正弦交流電的相位角或相位，t=0時(shí)的相位角即$，稱為初相角或初相位，簡稱初相。初相位的取值范圍一般規(guī)定為-nW$Wn。4.三相交流電路三相交流電源是由三個(gè)頻率相同、大小相等、彼此之間具有120相位差的對稱三相電動(dòng)勢組成的，一般稱為對稱三相電源。對稱三相電動(dòng)勢是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，對用戶來說也可看成是變壓器提供的。不管發(fā)電機(jī)還是變壓

46、器，三相電源都是由三相繞組直接提供的。每相繞組的始端標(biāo)為A、BC,而末端標(biāo)為X、Y、Z。AXBYCZ分別稱為A相、B相和C相繞組。在三個(gè)繞組中分別產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差120。的三個(gè)正弦交變電動(dòng)勢eA、eBeC,稱為對稱三相電動(dòng)勢。每相電動(dòng)勢的正方向規(guī)定為從每相繞組的末端指向始端。若以A相電動(dòng)勢作為參考相量（初相位等于零），則對稱三相電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式為：eA=Emsin3teB=Emsin（3t-120）eC=Emsin（3t+120）（四）變壓器變壓器的電磁感應(yīng)部分包括電路和磁路兩部分。電路又有一次電路與二次電路之分。各種變壓器由于工作要求、用途和型式不同，外形結(jié)構(gòu)不盡相同，但是

47、它們的基本結(jié)構(gòu)都是由鐵心和繞組組成的。鐵心是磁通的通路，它是用導(dǎo)磁性能好的硅鋼片沖剪成一定的尺寸，并在兩面涂以絕緣漆后，按一定規(guī)則疊裝而成。變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)可分為心式和殼式兩種，如圖111所示。心式變壓器繞組安裝在鐵心的邊柱上，制造工藝比較簡單，一般大功率的變壓器均采用此種結(jié)構(gòu)。殼式變壓器的繞組安裝在鐵心的中柱上，線圈被鐵心包圍著，所以它不需要專門的變壓器外殼，只有小功率變壓器采用此種結(jié)構(gòu)。繞組是電流的通路。小功率變壓器的繞組一般用高強(qiáng)度漆包線繞制，大功率變壓器的繞組可以采用有絕緣的扁形銅錢或鋁線繞制。繞組分為高壓和低壓繞組。高壓繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線粗。(a)心式變壓器;圖

48、111變壓器(b)殼式變壓器；(c)單相變壓器的符號1變壓器的工作原理單相變壓器有兩個(gè)繞組，其中一個(gè)繞組接交流電源，叫做一次繞組(又叫原繞組、初級繞組)，匝數(shù)為N1，另一個(gè)繞組接負(fù)載，叫做二次繞組(又叫副繞組、次級繞組)，匝數(shù)為N2。若將變壓器的一次繞組接交流電源，二次繞組開路不接負(fù)載，這種運(yùn)行方式叫做變壓器的空載運(yùn)行，如圖112所示。fao當(dāng)一次繞組接上交流電壓U1時(shí)，繞組中有空載電在鐵心中產(chǎn)生磁場，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，交變的然在一次、二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢空載運(yùn)行時(shí)，忽略一次繞組的電阻、漏磁通和鐵則它們在數(shù)值上分別為：U仁E仁4.44fN1mU2=E2=4.44fN2m電壓比K貝U為單相變

49、壓器空載運(yùn)行E1、E2。o-5-oXK=U1/U2=E1/E2=N1/N22變壓器的負(fù)載運(yùn)行當(dāng)變壓器的一次繞組接交流電源，二次繞組兩端接上負(fù)載時(shí)，稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)行，如圖示。變壓器的二次繞組接上負(fù)載ZL之后，由于電動(dòng)勢E2的作用，在二次繞組中便有電流大小和相位決定于負(fù)載阻抗的大小和性質(zhì)，因此稱為負(fù)載電流。根據(jù)能量守恒定律，忽略損耗，S仁U1I1U2I2=S2,所以一次、二次電流的關(guān)系為：I1/I2U2/U仁N2/N1=1/KI2流10流過。主磁通必當(dāng)變壓器耗的影響，圖112113所流過，I2的例：某變壓器的一次繞組電壓220V,825匝，二次繞組電壓36V,純電阻負(fù)載熾燈泡。試求二次繞組的匝

50、數(shù)N2和接負(fù)繞組中的電流I1、12。解:(1)二次繞組的匝數(shù)N2=U2/U1N1=36/220X825=135(匝)(2)負(fù)載電燈泡為純電阻負(fù)載接負(fù)載時(shí)二次繞組電流為I2=P/U2=60/36=1.67(A)一次繞組電流變壓器負(fù)載運(yùn)行l(wèi)1=N2/N1l2=135/825X1.67=0.27(A)(五)三相異步電動(dòng)oXo-31匝數(shù)N1為為60W的白載時(shí)一、二次圖113單相異步電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子和轉(zhuǎn)子之間留有一定的氣隙，此外還有端蓋、軸承及風(fēng)扇等部件，其外形和結(jié)構(gòu)如圖114所示。圖114異步電動(dòng)機(jī)的外形和結(jié)構(gòu)1定子異步電動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成。定子

51、鐵心是由很薄的硅鋼片經(jīng)過沖剪、涂絕緣漆后疊壓而成。定子繞組一般由絕緣銅線或鋁線繞成。接線柱的布置如圖115所示。r定子繞組的布置與連接b）星形連接；（c）三角形連接D4口盤06D4D5圖115（a）接線柱的布置；（將接線柱上的連接銅片進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接，就可以使三相定子繞組接成星形或三角形，以滿足異步電動(dòng)機(jī)不同運(yùn)行工作狀態(tài)時(shí)對繞組不同接法的要求。機(jī)座的主要作用是固定定子鐵心和端蓋。中、小型機(jī)座采用鑄鐵制成；小機(jī)座也有的用鋁合金壓鑄而成?？紤]不同安裝場合的要求，機(jī)座的基本安裝結(jié)構(gòu)形式有機(jī)座帶底腳或不帶底腳，端蓋有凸緣或無凸緣等形式，分別適合臥式或立式安裝。2轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和

52、轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心也是由很薄的硅鋼片疊合而成，在外圓表面上有許多均勻分布的槽，槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式和繞線式兩種。（1）鼠籠式轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)都有裸銅（或鋁）導(dǎo)條，在伸出鐵心兩端的槽口處用兩個(gè)端環(huán)把所有導(dǎo)條都連接起來,使所有銅（或鋁）導(dǎo)條短路（故端環(huán)又稱短路環(huán)），由此構(gòu)成了鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組。如果去掉鐵心，整個(gè)繞組的形狀就像一個(gè)“鼠籠”，如圖116所示。圖116鼠籠式轉(zhuǎn)子(a)鼠籠；(b)鼠籠式轉(zhuǎn)子；(c)鑄鋁轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子與鼠籠式轉(zhuǎn)子相似，但是它用絕緣導(dǎo)線放置在轉(zhuǎn)子鐵心的槽內(nèi)，接成三相對稱繞組，通常把該三相繞組的末端連結(jié)在一起，首端的引線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)互相絕緣的銅

53、環(huán)(稱為集電環(huán)、滑環(huán))上，再通過電刷把電流引出，與外接的變阻器接通，以便對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)或調(diào)速，如圖117所示。圖117繞線式轉(zhuǎn)子3三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理(1)旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動(dòng)機(jī)定子具有對稱分布的三相定子繞組，接入三相交流電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與電源的頻率f、三相繞組的極數(shù)2p有關(guān)，對于p對極的三相繞組，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：n1=60f/p旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向與通入三相繞組電源的相序有關(guān)。若通入三相繞組電流的相序?yàn)锳tBtSA,即ia超前于ib120,ib超前于ic120,ic超前于ia120，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針；若將三相電流聯(lián)結(jié)的三根導(dǎo)線中的任意兩根的線端對調(diào)位置，繞組電

54、流的相序變成AtCtBtA,旋轉(zhuǎn)磁場將按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。(2)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁止的轉(zhuǎn)子與旋線產(chǎn)生感應(yīng)電118所示。的作用下，轉(zhuǎn)產(chǎn)生電磁力F。圖118轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子中通入三相交流電流后場。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場以n1速度沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)靜轉(zhuǎn)磁場之間有了相對運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體切割磁力動(dòng)勢。感應(yīng)電動(dòng)勢的方向可用右手定則來確定，如圖由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體是個(gè)閉合回路，因此在感應(yīng)電動(dòng)勢子繞組中形成感應(yīng)電流。此電流又與磁場相互作用而力的方向可由左手定則來確定。動(dòng)原理在圖118中，轉(zhuǎn)子上半部分導(dǎo)體受到的電磁力方向向右，下半部分導(dǎo)體受到的電磁力方向向左，這個(gè)力對轉(zhuǎn)子軸形成與旋轉(zhuǎn)磁場方向一致的

55、轉(zhuǎn)矩。在這個(gè)轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)作用下，轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。如果旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向改變，那么轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也隨之改變。這個(gè)轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩或電磁力矩。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速n與定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1方向一致，但是在數(shù)值上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能升至旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)不會(huì)等于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1,所以這種電動(dòng)機(jī)稱為異步電動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速也稱為同步轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速總是存在著轉(zhuǎn)速差(n1-n),亦稱轉(zhuǎn)差。通常將轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速的比值用S表示，稱為轉(zhuǎn)差率。即：S=(n1-n)/n1轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要的參數(shù)。上式可改寫為：n=n1(1-S)=6

56、0f(1-S)/p例:有一臺四極異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速為n=1450r/min，電源頻率為50Hz。求該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。解：同步轉(zhuǎn)速為n1=60f/p=60 x50/2=1500(r/min)0.033轉(zhuǎn)差率為：S=(n1-n)/n1=(1500-1450)/1500三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性(1)固有機(jī)械特性在額定電壓U1和轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)電阻R2下，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線n=f(T)稱為異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線，如圖119所示。(b)圖119異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(a)T=f(S)(b)n=f(T)額定轉(zhuǎn)矩TN異步電動(dòng)機(jī)在額定功率時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩稱為額定轉(zhuǎn)矩。以從電動(dòng)機(jī)的銘牌上查得額定

57、功率P2N和額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)在額定功率時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩，可nN,由下式求得：TN=9550P2N/nN最大轉(zhuǎn)矩Tmax機(jī)械特性曲線上，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的最大值稱為最大轉(zhuǎn)矩或臨界轉(zhuǎn)矩。其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為nm稱為臨界轉(zhuǎn)速。最大轉(zhuǎn)矩反映了電動(dòng)機(jī)短時(shí)容許過載能力，通常以過載系數(shù)入表示：入=Tmax/TN1.82.2。一般三相異步電動(dòng)機(jī)的過載系數(shù)為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst電動(dòng)機(jī)在剛接通電源起動(dòng)時(shí)(轉(zhuǎn)速(2)人為機(jī)械特性改變電源電壓U1的人為機(jī)械特性曲線如圖120所示。轉(zhuǎn)子串電阻的人為機(jī)械特性曲線如圖1n=0,轉(zhuǎn)差率S=1)的轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。圖120對應(yīng)于不同電源電壓U1的n=f(T)曲線(R2=常數(shù))n=f圖12

58、1對應(yīng)于不同轉(zhuǎn)子電阻R2的(T)曲線(U仁常數(shù))圖123鐵殼開關(guān)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)接通交流電源，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由靜止?fàn)顟B(tài)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，一直加速到額定轉(zhuǎn)速，進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程。一般電動(dòng)機(jī)容量小于供電變壓器容量的7%10%時(shí)才允許直接起動(dòng)；否則應(yīng)采取降壓起動(dòng)或繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻起動(dòng)等方法，降壓起動(dòng)即在起動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，以減小起動(dòng)電流。鼠籠式電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)常用自耦降壓起動(dòng)和星形-三角形換接起動(dòng)方法。異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向是與旋轉(zhuǎn)磁場一致的。如果要改變轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，使異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，只要將接到

59、電動(dòng)機(jī)上的三根電源線中的任意兩根對調(diào)就可以了。異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速是指電動(dòng)機(jī)在負(fù)載不變的情況下，用人為方法改變它的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)過程的要求。由式n=60f/p(1-S)可知異步電動(dòng)機(jī)有以下三種調(diào)速方法。變極調(diào)速可以改變磁極對數(shù)的異步電動(dòng)機(jī)稱為多速電動(dòng)機(jī)。我國定型生產(chǎn)的變極式多速異步電動(dòng)機(jī)有雙速、三速、四速三種類型，其轉(zhuǎn)速可逐級變換。變頻調(diào)速變頻調(diào)速必須采用專用的變頻調(diào)速裝置。變轉(zhuǎn)差率調(diào)速繞線式異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速是通過調(diào)節(jié)串接在轉(zhuǎn)子電路的調(diào)速電阻來進(jìn)行的。這種調(diào)速方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，投資少，但能量損耗較大，廣泛應(yīng)用于起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備等方面。異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)有些機(jī)械完成某項(xiàng)工作后，需要立即停止運(yùn)

60、動(dòng)或反轉(zhuǎn)，但電動(dòng)機(jī)及其所帶的負(fù)載具有慣性，雖然電源已經(jīng)切斷，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分還會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一定時(shí)間后才能停止。這就需要對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)，使其立即停止下來。異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法有：電氣制動(dòng)a反接制動(dòng)b能耗制動(dòng)c發(fā)電反饋制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)還可采用機(jī)械制動(dòng)法，最常用的機(jī)械制動(dòng)方法是電磁抱閘制動(dòng)。6.三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)(1)型號系列代號：Y系列是小型鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)；JR系列是小型轉(zhuǎn)子繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)。機(jī)座長度代號：L長機(jī)座；M中機(jī)座；S短機(jī)座。例如：Y132S2-2電動(dòng)機(jī)。Y表示Y系列電動(dòng)機(jī)；132表示機(jī)座中心高度為132mmS2表示短機(jī)座中的第二種鐵心；最后的2表示磁極數(shù)為2