儀表基礎知識講座第一章

儀表基礎知識講座第一章第一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

第一章檢測技術

第一節(jié)概述

第二節(jié)溫度檢測

第三節(jié)流量檢測

第四節(jié)壓力檢測

第五節(jié)物位檢測

第二章執(zhí)行器

第一節(jié)執(zhí)行機構第二節(jié)控制閥

第三章簡單控制系統(tǒng)第一節(jié)系統(tǒng)組成原理及分析第二節(jié)簡單控制系統(tǒng)的設計第三節(jié)簡單控制系統(tǒng)的投運與參數(shù)整定第二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

第四章流體輸送設備的控制

第一節(jié)泵的控制

第二節(jié)壓縮機的控制

笫三節(jié)防喘振控制系統(tǒng)

第五章DCS控制的應用

第三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六第四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六一、檢測技術概述

檢測元件：又稱為敏感元件、傳感器，它直接響應工藝變量，并轉化成一個與之成對應關系的輸出信號。

檢測儀表：將檢測元件、變送器及顯示裝置的統(tǒng)稱，或者將檢測元件稱為一次儀表，將變送器和顯示裝置稱為二次儀表。信號傳送：4~20mA(0~20mA、0-10mA)；20~100kPa

對于檢測儀表來說，檢測、變送與顯示可以是三個獨立部分，也可以只用到其中兩個部分。

過程控制對檢測儀表有以下三條基本的要求：①測量值y(t)要正確反映被控變量C(t)的值，誤差不超過規(guī)定的范圍；②在環(huán)境條件下能長期工作，保證測量值y(t)的可靠性；③測量值y(t)必須迅速反映被控變量c(t)的變化，即動態(tài)響應比較迅速。第五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六測量誤差

檢測環(huán)節(jié)分成兩個部分：一是能量形式的一次或多次轉換過程；二是將被測變量與其相應的測量單位進行比較并輸出檢測結果。而檢測儀表就是實施檢測功能的工具。

測量誤差：從檢測儀表獲得的被測值與實際被測變量真實值之間存在一定的差距，可分為絕對誤差和相對誤差。

絕對誤差是指儀表指示值x與被測量的真值x0之間的差值，即△=│x一x0│(1—1)

相對誤差即儀表引用誤差，它是絕對誤差與測量標尺范圍之比.±(X—X0)δ=-------------------------×100％(1—2)

標尺上限一標尺下限

±(X—X0)maxδmax=-------------------------×100％(1—3)

標尺上限一標尺下限第六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

儀表性能指標精確度變差線性度靈敏度和分辨率動態(tài)誤差線性度示意圖

第七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六二、溫度檢測1、主要溫度檢測方法a、接觸式

●膨脹式：玻璃液體、雙金屬●壓力式：氣體、蒸汽、液體●熱電類：熱電偶●熱電阻：鉑電阻、銅電阻、熱敏電阻●其他電學：集成溫度傳感器、石英晶體溫度計b、非接觸式◆光纖類：光纖溫度傳感器、光纖輻射溫度計◆輻射式：輻射式、光學式、比色式第八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六2、熱電偶介紹(a)熱電偶熱電效應

EAB(θ，θ0)=EAB(θ)一EAB(θ0)(1—5)

EAB(θ，θ0)=f(θ)一C=Φ(θ)(1—6)

（b）熱電偶測溫回路第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六工業(yè)常用熱電偶外形結構

普通型熱電偶鎧裝熱電偶

多點式熱電偶隔爆型熱電偶表面型熱電偶

普通型熱電偶基本結構圖鎧裝熱電偶

第十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六◎補償導線補償導線連接圖

◎熱電偶參比溫度補償方法◆計算法：根據(jù)補償原理計算修正；◆冰浴法：一般僅用于實驗室；◆機械調零法：一般儀表在未工作時指針指在零位(機械零點)；◆補償電橋法：利用參比端溫度補償器產生的不平衡電勢去補償熱電偶因溫度變化而引起的熱電勢變化值。第十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六3、熱電阻分類☆金屬熱電阻

工業(yè)用熱電阻的結構型式有普通型、皚裝型和專用型等型式

a)銅電阻b)鉑電阻c)電阻體的外肜

普通熱電阻結構

☆半導體熱敏電阻a)珠形b)棒形c)管形

半導體熱敏電阻結構

第十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六4、電偶、熱電阻的選用

(1)選擇

一般熱電偶用于較高溫度的測量，在500℃以下(特別是300℃以下)用熱電偶測溫就不十分妥當。中低溫區(qū)采用熱電阻進行測溫。

(2)安裝

①選擇有代表性的測溫點位置，測溫元件有足夠的插人深度。

②熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應朝下，以免積水及灰塵等造成接觸不良，防止引入擾動信號。③檢測元件應避開熱輻射強烈影響處。

(3)使用

熱電偶測溫時，一定要注意參比端溫度補償。除正確選擇補償導線、正負極性不能接反外，熱電偶的分度號應與配接的變送、顯示儀表分度號一致。熱電阻分度號要與配接的溫度變送器、顯示儀表分度號一致。。

第十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六三、流量檢測

※流量是指單位時間內流過管道某一截面的流體的數(shù)量，即瞬時流量?！矔r流量在某一時段的累積量稱為累積流量(總流量)。

流量通常有三種表示方法

①質量流量qm

②工作狀態(tài)下的體積流量qv。qm=qvρ或qv=qm/ρ

③標準狀態(tài)下的體積流量qvn。

qvn=qm/Pn或qv=qvnPnqv=qvP/Pn或qv=qvnPn/P1、流量檢測的主要方法

(1)測體積流量

①容積法

②速度法：差壓式(節(jié)流式)、旋渦式、渦輪式、聲學式、熱學式

(2)測質量流量

①直接法直接測量質量流量

②間接法又稱推導法

第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六2、速度式流量計（1）節(jié)流裝置—包括孔板、噴嘴和文丘管Q=K*Sqr(?P)節(jié)流裝置前后的壓力分布情況

節(jié)流裝置與差壓變送器連接要使儀表的指示值與通過管道的實際流量相符，必須做到以下幾點

①差壓變送器的差壓和顯示儀表流量標尺選擇時應與節(jié)流裝置孔徑匹配。②在測量蒸汽和氣體流量時，遇到工作條件的密度p與設計時的密度pc不相同，必須對示數(shù)進行修正。③顯示儀表測量值(差壓信號)要經開方運算線性化處理后再送顯示儀表。④節(jié)流裝置應正確安裝。⑤接至差壓變送器的差壓應該與節(jié)流裝置前后差壓相一致，這就需要正確安裝差壓信號管路。（如后面圖示）

第十五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六被測流體為液體時的信號管路安裝示意圖

被測流體為氣體時信號管路安裝示意圖

被測流體為水蒸氣時信號管路安裝示意圖被測介質具有腐蝕性時采用噴吹系統(tǒng)

第十六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六(2)靶式流量計F≈K*Q

靶式流量計示意圖

(3)轉子流量計轉子流量計示意圖

(4)渦輪流量計

渦輪流量計示意圖

(5)電磁流量計電磁流量計工作原理圖

(6)旋渦流量計q=f/k旋渦發(fā)生原理圖

(7)超聲波流量計?t≈2Lv/c2超聲波測速原理圖

第十七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六3、容積式流量計

橢圓齒輪測量流量示意圖

4、質量流量計

科氏力流量計測量原理

(1)科里奧利質量流量計

(2)量熱式質量流量計量熱式質量流量計原理圖

(3)間接式質量流量計間接式質量流量計組合示意圖

第十八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六5、流量儀表的選用

按被測介質特性選用流量計

第十九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六四、壓力檢測

1、壓力單位和壓力檢測方法

（1）壓力單位在工程上，壓力定義為垂直均勻地作用于單位面積上的力，用符號

P表示。在國際單位制中定義1N垂直作用于1m2面積上所形成的壓力為l帕斯卡(簡稱“帕”，符號Pa)。

(2)壓力的表示方法

壓力有絕對壓力、表壓力、負壓或真空度三種表示方法，其關系如右圖。絕對壓力是指物體所受的實際壓力。表壓力是指一般壓力儀表所測得的壓力。P表壓=P絕對壓力一P大氣壓力真空度是指大氣壓與低于大氣壓的絕對壓力之差，是負的表壓(負壓)，即

P真空度=P大氣壓力一P絕對壓力

(3)壓力的檢測方法

①彈性力平衡方法基于彈性元件的彈性變形特性進行測量。②重力平衡方法主要有活塞式和液柱式。③機械力平衡方法。④物性測量方法基于在壓力作用下測壓元件的某些物理特性發(fā)生變化的原理。

第二十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六2、常用壓力檢測儀表

（1）彈性式壓力表

①膜片②波紋管波紋管③彈簧管彈簧管平薄膜波紋膜波紋管單圈彈簧管

多圈彈簧管

(2)壓力傳感器

①應變片式壓力傳感器②壓電式壓力傳感器③壓阻式壓力傳感器④電容式壓力傳感器⑤集成式壓力傳感器彈簧管壓力表

箔式應變片壓電式壓力傳感器結構示意圖

壓阻式壓力傳感器結構示意圖

電容式壓力傳感器示意圖壓阻式集成傳感器檢測元件示意圖第二十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六五、物位檢測

3、壓力表的選用

壓力表的選用主要包括儀表型式、量程范圍、精度和靈敏度、外形尺寸以及是否還需要遠傳和其他功能。選用的依據(jù)如下：

①必須滿足工藝生產過程的要求，包括量程和精度；②必須考慮被測介質的性質，如溫度、壓力、粘度、腐蝕性等；③必須注意儀表安裝使用時所處現(xiàn)場環(huán)境條件，如環(huán)境溫度、振動等。

物位包括三個方面：①液位②料位③界位

1、物位檢測方法

①直讀式

②靜壓式

③浮力式

④機械接觸式

⑤電氣式⑥聲學式⑦射線式

⑧光學式

☆物位開關工作原理與相應的物位計工作原理相同，物位開關有浮球式、電學式、超聲波式、射線式、振動式等。

第二十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

(1)差壓式液位計

——利用靜壓原理來測量

靜壓式液位測量原理液位測量的正遷移2、常用物位檢測儀表

正遷移:當差壓式液位計的取壓口低于