電工基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)（儀表部分）

1、電工基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)（儀表部分）目 錄一、溫度及常用檢測(cè)儀表二、壓力及常用檢測(cè)儀表三、物位測(cè)量儀表： 四、流量計(jì)五、智能儀表的HART協(xié)議通訊六、諧波對(duì)自動(dòng)化控制設(shè)備的干擾七、 智能儀表使用中抗干擾措施 工業(yè)電氣自動(dòng)化 工業(yè)電氣自動(dòng)化就是工業(yè)生產(chǎn)中的各種參數(shù)為控制目的，實(shí)現(xiàn)各種過程控制，在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中，盡量減少人力的操作，而使工業(yè)能進(jìn)行自動(dòng)生產(chǎn)的過程稱為工業(yè)電氣自動(dòng)化。 要實(shí)現(xiàn)工業(yè)電氣自動(dòng)化，首先要有先進(jìn)的傳感技術(shù)、智能儀表、PLC、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、DCS計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。 自動(dòng)化儀表 儀器儀表將向微型化、數(shù)字化、智能化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并在產(chǎn)品性能上向高精度、高可靠性、高環(huán)境適應(yīng)性目標(biāo)前進(jìn)。

2、 工業(yè)生產(chǎn)過程中：溫度、壓力、振動(dòng)、位移、物位、計(jì)量等都要靠儀表檢測(cè)來完成，儀表是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化必不可少組成部份。一、溫度及常用檢測(cè)儀表： 1、熱膨脹式溫度計(jì) 液體熱膨脹式：玻璃棒（酒精、水銀）。 氣體熱膨脹式：壓力溫度計(jì) 由溫包、毛細(xì)管、彈簧管、表盤、指針等組成。 2、雙金屬溫度儀表 將繞成螺紋旋形的雙金屬片作為感溫器件，一端受熱膨脹時(shí)，帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，在標(biāo)度盤上指示對(duì)應(yīng)的溫度。 WSS系列雙金屬溫度計(jì)是一種測(cè)量中低溫度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表。雙金屬溫度計(jì)可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過程中的-80+500范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。3、熱電阻溫度計(jì)： 常用的有PT100 、 Cu50。 PT100熱電阻：

3、為鉑電阻， 0時(shí)的電阻為100歐姆， ， 100時(shí)的電阻為歐姆。測(cè)溫范圍是-200650度。 300400度采用云母鉑電阻，建議500度不使用鉑電阻。 CU50熱電阻：為銅電阻， 0時(shí)的電阻為50歐姆， ， 100時(shí)的電阻為歐姆。測(cè)溫范圍是-50150度。 熱電阻特性：隨著溫度的升高，熱電阻的阻值成線性的升高。 精度要求不高，鉑電阻的導(dǎo)線短的可以用兩線制Pt100，建議一般都采用三線制的pt100電阻。 絕緣電阻：電阻元件與保護(hù)管之間的絕緣電阻100M。溫度與熱電阻對(duì)照表溫度Cu50()Pt100()溫度Pt100()050.00 100.00 250194.07 5060.70 119.40

4、 300212.0210071.40 138.50 350229.6715082.13 157.31 400247.04200175.84 450264.11500280.90 熱電阻特性：隨著溫度的升高，熱電阻的阻值成線性的升高。精度要求高用三線制的pt100電阻。4、熱電偶： 常用：K分度號(hào)鎳絡(luò)鎳硅、S分度號(hào)鉑銠鉑 、 B分度號(hào)鉑銠30-鉑銠6 原理：兩種不同金屬材質(zhì)的熱電特性不同，有一 定電勢(shì)差，其差值與溫度成正比。輸出mV信號(hào)。 利用熱電偶來測(cè)量溫度，熱電偶與變送器或儀表之間要使用補(bǔ)償導(dǎo)線，分度號(hào)不同的熱電偶使用的補(bǔ)償導(dǎo)線是不相同的，根據(jù)說明選用。 絕緣電阻：熱電偶與其保護(hù)套管之間的絕

5、緣電阻應(yīng)不小于5M。 常用保護(hù)外套：不銹鋼、耐磨合金、剛玉。 固定方式：螺紋連接、法蘭連接。 熱電偶溫度與熱電偶對(duì)照表溫度鎳鉻-鎳硅溫度鎳鉻-鎳硅溫度鎳鉻-鎳硅00.000 45018.513 90037.325 502.022 50020.640 95039.310 1004.095 55022.772 100041.269 1506.137 60024.902 105043.202 2008.137 65027.022 110045.108 25010.151 70029.128 115046.985 30012.207 75031.214 120048.828 35014.292 800

6、33.277 125050.633 40016.395 85035.314 5、溫度變送器： 溫度變送器為24V供電、二線制的一體化變送器。將熱電阻或熱電偶的信號(hào)放大，并轉(zhuǎn)換成4-20mA的輸出電流。 溫度變送器接線： 變送器輸出420毫安的模擬量信號(hào)接到PLC或DCS的AI端子上，在PLC的觸摸屏或DCS中控顯示或參與控制。二、壓力及常用檢測(cè)儀表1、 壓力表： 一般壓力表（彈簧管） 一般壓力表適用測(cè)量無爆炸，不結(jié)晶，不凝固，對(duì)銅和銅合金無腐蝕作用的液體、氣體或蒸汽的壓力。 隔膜壓力表 隔膜壓力表采用間接測(cè)量結(jié)構(gòu)，適用于測(cè)量粘度大、易結(jié)晶、腐蝕性大、溫度較高的液體、氣體或顆粒狀固體介質(zhì)的壓力。

7、隔離膜片有多種材料，以適應(yīng)各種不同腐蝕性介質(zhì)。 一般壓力表 耐震壓力表 隔膜式壓力表 電接點(diǎn)壓力表 2、壓力變送器： 用于測(cè)量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然后將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成4-20mADC信號(hào)輸出。 壓力變送器主要有： 電容式壓力變送器 擴(kuò)散硅壓力變送器 陶瓷壓力變送器 應(yīng)變式壓力變送器 電容式壓力變送器： 電容傳感器，當(dāng)壓力直接作用在測(cè)量膜片的表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，測(cè)量膜片上的電容值發(fā)生變化轉(zhuǎn)換成與壓力成正比電信號(hào)，然后采用專用芯片將這個(gè)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的420mA電流信號(hào)。精度等級(jí)：、 擴(kuò)散硅壓力變送器 擴(kuò)散硅壓力芯片，當(dāng)壓力直接作用在測(cè)量膜片的表面，使膜片產(chǎn)生微小的位移

8、，測(cè)量膜片上的電阻值發(fā)生變化轉(zhuǎn)換成與壓力成正比電信號(hào)，然后采用專用芯片將這個(gè)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的420mA電流信號(hào)。精度等級(jí)：、 陶瓷壓力變送器 壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)。精度等級(jí)：、 應(yīng)變式壓力變送器 電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件，當(dāng)壓力直接作用在應(yīng)變片上，電阻值發(fā)生變化轉(zhuǎn)換成與壓力成正比電信號(hào)，然后采用專用芯片將這個(gè)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的420mA電流信號(hào)。精度等級(jí)：、 結(jié)構(gòu) 壓

9、變主要有傳感器、信號(hào)放大器、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、數(shù)-模轉(zhuǎn)換器、操作鍵、顯示屏等幾部分組成。 智能壓力變送器原理 傳感器產(chǎn)生的信號(hào)被信號(hào)放大器放大后，經(jīng)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在微處理器中經(jīng)線性和溫度校正后，在經(jīng)數(shù)-模轉(zhuǎn)換成直流4-20mA輸出信號(hào)。涉及測(cè)量元件的電子數(shù)據(jù)和變送器功能參數(shù)數(shù)據(jù)都被存儲(chǔ)在兩個(gè)EEPROM中，通過3個(gè)輸入調(diào)整鍵直接在測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。也可以在數(shù)字顯示中讀取測(cè)量結(jié)果、故障信息和工作方式。 壓力變送器的工作原理圖如下： 接線 壓力變送器采用二線制接線方式，由PLC柜內(nèi)24VDC直流電源提供工作電壓,輸出420mA信號(hào)隔離器接到PLC模擬輸入板（AI板）。3、電容

10、式差壓變送器： 3051系列三、物位測(cè)量儀表： 1、雷達(dá)料位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)： 雷達(dá)料位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)是通過從探頭發(fā)射雷達(dá)電磁波，到被介質(zhì)表面然后反射到探頭的時(shí)間來計(jì)算出被告測(cè)量料位、液位。LHtd 物位高度：h= Hvt/2式中： h為料位；H為罐體高度； v為雷達(dá)波速度；t為雷達(dá)波發(fā)射到接收的間隔時(shí)間 雷達(dá)料位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：雷達(dá)料位計(jì)是非接觸式測(cè)量；雷達(dá)料位計(jì)應(yīng)用電磁脈沖進(jìn)行快速測(cè)量，精度高，抗干擾能力強(qiáng)；耐腐蝕（探頭大多采用316不銹鋼等材料）；耐壓高（40Kg/cm2）；耐溫高（200）。雷達(dá)料位計(jì)的特點(diǎn)：可在惡劣條件下連續(xù)準(zhǔn)確地測(cè)量；操作簡單，調(diào)試方便；準(zhǔn)確安全且節(jié)省能源；無需維修且可靠性

11、強(qiáng)； 幾乎可以測(cè)量所有介質(zhì)。 安裝應(yīng)注意事項(xiàng)：避免在發(fā)射角內(nèi)有造成假反射的裝置；傳感器的軸線和介質(zhì)表面保持垂直；避開進(jìn)料口，以免產(chǎn)生虛假反射；傳感器最佳安裝位置在容器半徑的1/2處；傳感器安裝在接管上，天線必須從接管伸出來。喇叭口天線伸出接管至少10mm ；導(dǎo)波管天線內(nèi)壁一定要光滑。2、超聲波液位計(jì)：由傳感器超聲波發(fā)出，聲波經(jīng)物體表面反射后被同一傳感器接收，并由聲波的發(fā)射和接收之間的時(shí)間來計(jì)算傳感器到被測(cè)物體的距離。 環(huán)境 衰減度平靜液體表面 0 dB波紋 5.10 dB攪拌液面 10.20 dB堅(jiān)硬、粗糙 40 dB重粉塵 20 dB大量加料 10.40 dB傳感器與物料溫差80 10.20

12、 dB 超聲波衰減值：超聲波與雷達(dá)應(yīng)用的區(qū)別： 超聲波精度不如雷達(dá)高； 雷達(dá)相對(duì)價(jià)位較高 ； 超聲波不能應(yīng)用于真空、蒸汽含量過高或液面有泡沫等工況； 雷達(dá)測(cè)量范圍要比超聲波大很多； 雷達(dá)比超聲波應(yīng)用于更復(fù)雜的工況。四、流量計(jì)1、孔板流量計(jì)： 孔板流量計(jì)是將標(biāo)準(zhǔn)孔板與差壓變送器、流量積算儀（溫度變送器、壓力變送器）配套組成的高量程比差壓流量裝置?？蓽y(cè)量氣體、蒸汽、液體的流量，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領(lǐng)域的過程控制和測(cè)量。 節(jié)流標(biāo)準(zhǔn)孔板是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件，可不需標(biāo)定直接依照國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，國家標(biāo)準(zhǔn)GB2624-81。 節(jié)流標(biāo)準(zhǔn)孔板： 孔板計(jì)量原理：介質(zhì)流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置，在節(jié)流件附

13、近造成局部收縮，流速增加，在其上、下游兩側(cè)產(chǎn)生靜壓力差。介質(zhì)流動(dòng)的流量越大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓差就越大，所以孔板流量計(jì)可以通過測(cè)量壓差來計(jì)算出流體流量的大小。 被測(cè)流體為液體時(shí)，為防止氣泡進(jìn)入到牙關(guān)，取壓扣應(yīng)處于工藝管道中心線下偏45的位置上正負(fù)取壓口處于與管道對(duì)稱位置時(shí)，兩者應(yīng)在同一水平面上。 被測(cè)流體為氣體時(shí)，為防止液體（冷凝液）進(jìn)入導(dǎo)壓管，取壓口應(yīng)處工藝管道中心管道上方線上插45的位置，正負(fù)取壓口處于與管道對(duì)稱位置時(shí)，兩者應(yīng)在同一水平線上。 被測(cè)流體為蒸汽時(shí)，應(yīng)保證冷凝器中冷凝液面恒定和正負(fù)導(dǎo)壓管上的冷凝面高度一致，正負(fù)壓口處于與管道對(duì)稱位置時(shí)，兩者應(yīng)在同一水平面上。 被測(cè)流體為蒸汽時(shí)

14、，應(yīng)保證冷凝器中冷凝液面恒定和正負(fù)導(dǎo)壓管上的冷凝面高度一致。正負(fù)壓口處于與管道對(duì)稱位置時(shí)，兩者應(yīng)在同一水平面上； 對(duì)直管段的要求一般是前10D后5D。 按照孔板流量計(jì)計(jì)算書要求進(jìn)行安裝，儀表參數(shù)設(shè)置； 孔板流量計(jì)蒸汽計(jì)量安裝注意事項(xiàng)： 量程比小，實(shí)際使用僅3141，線性差； 孔板流量計(jì)壓力損失大； 蒸汽計(jì)量增加溫度、壓力雙補(bǔ)償； 測(cè)量的重復(fù)性、精確度在流量傳感器中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯(cuò)綜復(fù)雜，精確度難于提高。 孔板流量計(jì)蒸汽計(jì)量使用中注意事項(xiàng)：2、渦街流量計(jì)： 用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量，如氣體、液體、蒸氣。其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高?？煽啃愿撸S護(hù)量小。采用壓電應(yīng)

15、力式傳感器,可靠性高，可在-20+350的工作溫度范圍內(nèi)工作。 工作原理： 在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，通過檢測(cè)元件把渦街信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 檢測(cè)元件： 檢測(cè)元件有：熱敏元件、超聲換能器、膜片/電容、膜片/壓電片、圓盤/電磁、反射鏡/光電元件、應(yīng)變?cè)?不同的檢測(cè)元件適應(yīng)不同檢測(cè)對(duì)象（液體、氣體和蒸汽）和介質(zhì)溫度。 渦街流量計(jì)特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單而牢固，無可動(dòng)部件，可靠性高，長期運(yùn)行十分可靠； 安裝簡單，維護(hù)十分方便； 檢測(cè)傳感器不直接接觸被測(cè)介質(zhì)，性能穩(wěn)定，壽命長； 零點(diǎn)漂移小，精度高； 測(cè)量范圍寬，量程比可達(dá)1：10； 壓力

16、損失較小，運(yùn)行費(fèi)用低，更具節(jié)能意義。 安裝使用注意事項(xiàng)： 對(duì)直管段的要求較高，前直管段在15D左右，后直管段在5D左右； 大于DN250mm管徑的流量計(jì)穩(wěn)定性欠佳。 所測(cè)介質(zhì)溫度不能過高； 不適合安裝在管線振動(dòng)較大或干擾較強(qiáng)的地方； 用于蒸汽計(jì)量時(shí)，蒸汽的水擊容易造成探頭及旋渦發(fā)生體的損傷；五、智能儀表的HART協(xié)議通訊： 基于420mA電流信號(hào)可通過HART協(xié)議與上位機(jī)通訊或與手操器對(duì)變送器的型號(hào)、分度號(hào)、量程進(jìn)行遠(yuǎn)程信息管理、組態(tài)、變量監(jiān)測(cè)、校準(zhǔn)和維護(hù)功能。 HART協(xié)議工作方式： HART協(xié)議數(shù)字通信信號(hào)疊加在直流的420mA模擬信號(hào)上，進(jìn)行雙向數(shù)字通訊，疊加幅度為，數(shù)據(jù)傳輸率為。 HART375手操器： 375手操器與具有HART通信協(xié)