現(xiàn)場儀表基礎(chǔ)培訓(xùn)

現(xiàn)場儀表基礎(chǔ)培訓(xùn)第1頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

溫度儀表1.1熱電偶1.2熱電阻1.3熱電偶、熱電阻的選用1.4常見故障及其處理第2頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2熱電偶(1)測溫原理——熱電效應(yīng)熱電偶的熱電特性由電極材料的化學(xué)成分和物理性能所決定。熱電勢的大小與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)，與熱偶絲的粗細和長短無關(guān)。熱電偶產(chǎn)生熱電勢的條件是兩熱電極材料相異，兩接點溫度相異。第3頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月常用工業(yè)熱電偶比較第4頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月常用熱電偶類型：普通型熱電偶鎧裝熱電偶多點式熱點偶防爆型熱點偶表面型熱點偶第5頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月普通熱電偶按照安裝方式可分為無固定方式固定螺紋式固定法蘭式活絡(luò)管接頭式第6頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月無固定裝置固定法蘭式固定螺紋式活絡(luò)管接頭式直型管接頭式圖3.5防爆型熱電偶一覽圖第7頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月多點熱電偶適用于生產(chǎn)現(xiàn)場存在溫度梯度不顯著，須同時測量多個位置或位置的多處測量。廣泛應(yīng)用于大化肥合成塔、存儲罐等裝置中。圖3.4多點熱電偶第8頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月鎧裝熱電偶的特點·熱響應(yīng)時間少，減小動態(tài)誤差；·可彎曲安裝使用；·測量范圍大；·機械強度高，耐壓性能好；第9頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月扁接插式鎧裝熱電偶補償導(dǎo)線式鎧裝熱電偶防噴式鎧裝熱電偶防水式鎧裝熱電偶手柄式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶圖3.3第10頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)補償導(dǎo)線進行冷端補償?shù)脑蚴牵涸趯嶋H應(yīng)用中，由于熱電偶冷端暴露在空間受到周圍環(huán)境影響，所以測溫中的冷端溫度不可能保持0度不變，也不可能固定在某個溫度不變，而熱電偶電勢既決定與熱端溫度，又決定與冷端溫度，所以如果冷端溫度自由變化，必然會引起測量誤差，為了消除這種誤差，必須進行冷端補償。補償導(dǎo)線要求：價格便宜，0~100℃范圍內(nèi)的熱電性質(zhì)與要補償?shù)臒犭娕嫉臒犭娦再|(zhì)幾乎完全一樣。一般使用材料為銅-康銅。第11頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3熱電阻⑴測溫原理：熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時，其電阻也隨著發(fā)生變化的特征來測量溫度的。當(dāng)阻值變化時，工作儀表便顯示出阻值所對應(yīng)的溫度值。

常用熱電阻：鉑電阻和銅電阻熱電阻的按安裝方式可分為：無固定方式、固定螺紋式、固定法蘭式、卡套式第12頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

無固定裝置熱電阻

固定螺紋式熱電阻

活動法蘭式熱電阻

固定螺紋錐式熱電阻

固定螺紋管接頭式熱電阻

活絡(luò)管接頭式熱電阻圖3.8第13頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月裝配式熱電阻圖3.9第14頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月防噴式鎧裝熱電阻扁接插式鎧裝熱電阻防水式鎧裝熱電阻圓接插式鎧裝熱電阻補償導(dǎo)線式鎧裝熱電阻圖3.10第15頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月端面熱電阻——適合于測量電廠汽輪機及電機軸瓦或其它機體表面溫度。防腐熱電阻——采用新型防腐材料，外包覆聚四氟乙烯F46，適合于石油化工各種腐蝕性介質(zhì)中測溫。是氯堿行業(yè)的專用測溫儀表。圖3.11

端面熱電阻圖3.12防腐熱電阻第16頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月微型熱電偶/熱電阻

——適用于狹小場所的溫度測量與控制。是紡織、絳綸等行業(yè)業(yè)不可缺少的溫度測量裝置。爐壁熱電偶/熱電阻

適合于電廠鍋爐爐壁，管壁及其它圓柱體表面測量。微型熱電偶/熱電阻

特殊熱電偶/熱電阻

爐壁熱電偶/熱電阻

圖3.13第17頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4熱電偶、熱電阻的選用(1)選用原則：較高溫度——熱電偶中低溫區(qū)——熱電阻一般以500℃為分界，但不絕對①熱電偶、熱電阻一般根據(jù)測溫范圍選用。熱電偶的測量溫度較高，量程較大，熱電阻的測量溫度低，量程較小。有振動的場合，宜選用熱電偶。測溫精確度要求較高，無劇烈振動、測量溫差等場合，宜選用熱電阻。另外，還應(yīng)注意工作環(huán)境，如環(huán)境溫度、介質(zhì)性質(zhì)（氧化性、還原性、腐蝕性）等，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo套管、連接導(dǎo)線等。第18頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(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入深度。螺紋式和法蘭式熱元件的總長和插深相差150mm。②熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應(yīng)朝下，以免積水及灰塵等造成接觸不良，防止引入干擾信號。③檢測元件應(yīng)避開熱輻射強烈影響處。要密封安裝孔，避免被測介質(zhì)溢出或冷空氣吸入而引入誤差。④螺紋連接頭固定方式，一般適用于在無腐蝕性介質(zhì)的管道上安裝測溫元件。具有體積小、安裝較為緊湊的特點。螺紋式溫度元件要安裝凸臺；法蘭固定方式，適用于在設(shè)備安裝測溫元件。在高溫、強腐蝕性介質(zhì)、結(jié)焦淤泥介質(zhì)、劇毒介質(zhì)、粉狀介質(zhì)以及測觸媒層多點溫度時，采用法蘭固定方式，以方便維護。第19頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1、溫度顯示不穩(wěn)定，波動大。原因：①接觸不好。

②熱元件損壞。2、溫度顯示偏低或者偏高。原因：①線路斷開或者短路。

②熱元件損壞。常見故障及其處理第20頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1壓力定義2.2壓力的表示方法2.3壓力的檢測方法2.4常用壓力檢測儀表2.5壓力表的選用2.6壓力變送器的使用2.7常見故障壓力儀表第21頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

國際單位制（SI）中定義：1牛頓力垂直均勻地作用在1平方米面積上形成的壓力為1“帕斯卡”。帕斯卡簡稱“帕”，單位符號為Pa。

其他的壓力單位“工程大氣壓”（即kgf/cm2）、“毫米汞柱”（即mmHg）、“毫米水柱”（即mmH2O）、物理大氣壓（即atm）等還在應(yīng)用，換算關(guān)系見p40表3-6。式中:P——壓力；F——作用力；A——作用面積。

2.1壓力定義P=F/A第22頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2壓力的表示方法絕對壓力指作用于物體表面積上的全部壓力，其零點以絕對真空為基準(zhǔn)，又稱總壓力或全壓力，一般用大寫符號P表示大氣壓力是指地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓力，以P0表示。表壓力這是指絕對壓力與大氣壓力之差，一般用p表示。測壓儀表一般指示的壓力都是表壓力，表壓力又稱相對壓力。當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時，則表壓力為負壓，負壓又可用真空度表示，負壓的絕對值稱為真空度。如測爐膛和煙道氣的壓力均是負壓。差壓任意兩個壓力之差稱為差壓。如靜壓式液位計和差壓式流量計就是利用測量差壓的大小來知道液位和流體流量的大小的。第23頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月絕對壓力、表壓力、負壓之間的關(guān)系圖3.33第24頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)彈性式壓力表彈性式壓力表是以彈性元件受壓后所產(chǎn)生的彈性變形作為測量基礎(chǔ)的。它結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，現(xiàn)場使用和維修都很方便，又有較寬的壓力測量范圍，因此在工程中獲得了非常廣泛的應(yīng)用。2.4常用壓力檢測儀表第25頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-34彈性元件示意圖

彈性元件采用不同材料、不同形狀的彈性元件作為感壓元件，可以適用于不同場合、不同范圍的壓力測量。目前廣泛使用的彈性元件有彈簧管、波紋管和膜片等。圖3-34給出了一些常用彈性元件的示意圖。其中波紋膜片和波紋管多用于微壓和低壓測量；單圈和多圈彈簧管可用于高、中、低壓和真空度的測量。

第26頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月彈簧管壓力表

第27頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月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，如指示、記錄、報警、控制等。我廠使用的壓力表大多數(shù)是彈簧管式的。選用的依據(jù)如下：(1)必須滿足工藝生產(chǎn)過程的要求，包括量程和精度；(2)考慮被測介質(zhì)的性質(zhì)，如溫度、壓力、粘度、腐蝕性、易燃易爆程度等；(3)注意儀表安裝使用時所處的現(xiàn)場環(huán)境條件，如環(huán)境溫度、電磁場、振動等。2.5壓力表的選用第28頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)壓力傳感器——是能夠檢測壓力并提供遠傳信號的裝置。能夠滿足自動化系統(tǒng)集中檢測顯示和控制的要求。當(dāng)壓力傳感器輸出的電信號進一部變換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號時，又將它稱為壓力變送器。應(yīng)變片式：壓電式：壓阻式：電容式：集成式：第29頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)某些材料受到某一方向的壓力作用而發(fā)生變形時，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上就產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)壓力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的材料稱為壓電材料。壓電材料種類較多，有石英晶體、人工制造的壓電陶瓷，還有高分子壓電薄膜等。壓電式壓力傳感器

第30頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月我廠使用的壓力變送器一般是EJA和羅斯蒙特的。壓力變送器一般是通過測量介質(zhì)直接或者間接積壓膜室后傳到表內(nèi)計得出。普通測量介質(zhì)一般選用普通壓力變送器，一般是EJA430A,3051等型號的產(chǎn)品。。測量介質(zhì)易結(jié)垢的測量點使用法蘭變送器。例如EJA438W。法蘭變送器由法蘭膜盒、毛細管和毛細管內(nèi)填充液組成。工作時，被測介質(zhì)作用在法蘭膜盒膜片上，使膜片變形，通過毛細管內(nèi)的填充液將壓力傳到表內(nèi)測量。法蘭變送器毛細管填充液一般選用硅油。2.6壓力變送器的使用第31頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1、壓力表顯示不準(zhǔn)。主要原因：①壓力表機械磨損嚴(yán)重②彈簧管變型，彈性失效等。2、壓力變送器顯示不準(zhǔn)。主要原因：①引壓管堵塞②法蘭變送器膜片損壞或者上附屬介質(zhì)多。③壓力變送器損壞。2.7常見故障及其處理第32頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月3流量檢測3.1

基本概念流量（瞬時流量）：單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量。計量表（總流量）：某一時段內(nèi)流過的流體的總合。瞬時流量在某一時段的累積量。M=Qρ如果t表示時間，則流量和總量之間的關(guān)系是：

第33頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月流量的表示方法：質(zhì)量流量(qm)：單位時間內(nèi)流過某截面的流體的質(zhì)量。單位：(kg/s)體積流量(qv)：單位時間內(nèi)流過某截面的流體的體積。(工作狀態(tài)下)單位:(m3/s)

qm=qvρ

第34頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月常見的流量計測量儀表類型有：1、差壓式孔板流量計又稱節(jié)流式，利用節(jié)流件前后的差壓和流速關(guān)系，通過差壓值獲得流體的流速；我廠使用的常見差壓流量計有橫河川儀EJA110，羅斯蒙特3095等。第35頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)節(jié)流裝置節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量敏感檢測元件，是安裝在流體流動的管道中的阻力元件。常用的節(jié)流元件有孔板、噴嘴、文丘里管。它們的結(jié)構(gòu)形式、相對尺寸、技術(shù)要求、管道條件和安裝要求等均已標(biāo)準(zhǔn)化，故又稱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件，如下頁圖所示。其中孔板最簡單又最為典型，加工制造方便，在工業(yè)生產(chǎn)過程中常被采用。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置按照規(guī)定的技術(shù)要求和試驗數(shù)據(jù)來設(shè)計、加工、安裝，無需檢測和標(biāo)定，可以直接投產(chǎn)使用，并可保證流量測量的精度。

第36頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-22標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件(a)孔板；(b)噴嘴；(c)文丘里管第37頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

(2)測量原理測量原理在管道中流動的流體具有動壓能和靜壓能，在一定條件下這兩種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)換，但參加轉(zhuǎn)換的能量總和不變。用節(jié)流元件測量流量時，流體流過節(jié)流裝置前后產(chǎn)生壓力差Δp(Δp=p1-p2)，且流過的流量越大，節(jié)流裝置前后的壓差也越大，流量與壓差之間存在一定關(guān)系，這就是差壓式流量傳感器測量原理。第38頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)流裝置的安裝介質(zhì)為液體時：

差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置下面，取壓點應(yīng)在工藝管道的中心線以下引出（下傾45°左右），導(dǎo)壓管最好垂直安裝，否則也應(yīng)有一定斜度。當(dāng)差壓變送器放在節(jié)流裝置之上時，要裝置貯液罐。圖3.25第39頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月介質(zhì)為氣體時：差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置的上面,防止導(dǎo)壓管內(nèi)積聚液滴，取壓點應(yīng)在工藝管道的上半部引出。圖3.26第40頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月介質(zhì)為蒸汽時：應(yīng)使導(dǎo)壓管內(nèi)充滿冷凝液，因此在取壓點的出口處要裝設(shè)凝液罐，其它安裝同液體。圖3.27第41頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2、電磁流量計由變送器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，兩者之間用連接線（包括勵磁線、信號線）相互連接。工作原理是基于電磁感應(yīng)定律來工作的。導(dǎo)電流體在磁場中運動產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢大小與流體的平均流速成正比；其測量介質(zhì)的必須是導(dǎo)電性液體，最低電導(dǎo)率》20us/cm。

電磁流量計的特點是光滑的直管，無壓力損失，合理選用襯里材料及電極材料可以測量各種腐蝕性介質(zhì)流量，測量精度高。缺點是不適合測量溫度高于120度，壓力高于1.6MPa的介質(zhì)。

我廠使用的電磁流量計主要品牌是是光華和E+H。第42頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月3、質(zhì)量流量計；科里奧利質(zhì)量流量計（以下簡稱CMF）是利用流體在直線運動的同時處于一旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接測量質(zhì)量流量的儀表。質(zhì)量流量計一般由傳感器、變送器和顯示器組成。質(zhì)量流量計特點是不受溫度、壓力粘度和密度因素的影響，應(yīng)用范圍廣，可以測量高粘度的流體、漿液和氣體。一般振動較大的場所不適合使用，會產(chǎn)生共振，產(chǎn)生測量誤差。第43頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月5、轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計是工業(yè)中最為常用的一種主要適用于50mm以下的管道使用，主要原理是：壓差不變通道變；轉(zhuǎn)子流量計有玻璃和金屬兩種類型。

第44頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月流量儀表的選用選擇流量儀表要考慮的主要因素：流體種類、操作條件、流動工況、流體特性（物性參數(shù)和流動參數(shù)）、化學(xué)性質(zhì)、臟污結(jié)垢、影響最大的是：密度和粘度、使用環(huán)境：是否會腐蝕。第45頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月常見故障現(xiàn)象1、測量不準(zhǔn)。①差壓式是引壓管堵塞、法蘭式是法蘭膜片被異物附著或者膜片被損壞。②質(zhì)量流量計為管道振動大。③電池流量計是電極被異物附著或被損壞。④儀表損壞。⑤工藝發(fā)生變化，儀表不能滿足測量要求。第46頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4物位檢測4.1基本概念在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位，容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫料位。測量液位的儀表叫液位計，測量料位的儀表叫料位計，測量兩種密度不同的液體介質(zhì)分界面的高低（界位）的儀表叫界面計。上述三種儀表統(tǒng)稱為物位計。物位開關(guān)：在物位檢測中，有時不需要對物位進行連續(xù)測量，只需要測量物位是否達到上線、下限或某個特定的位置，這種定點測量用的儀表被稱為物位開關(guān)。一般用來監(jiān)視、報警、輸出控制信號。第47頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1、常用物位檢測儀表——差壓式液位計圖3-41差壓傳感器測量液位原理圖

設(shè)被測介質(zhì)的密度為ρ，容器頂部為氣相介質(zhì)，氣相壓力為pA，pB是液位零面的壓力，p1是取壓口的壓力，根據(jù)靜力學(xué)原理可得因此，差壓變送器正負壓室的壓力差為液位測量問題就轉(zhuǎn)化為差壓測量問題了。但是，當(dāng)液位零面與檢測儀表的取壓口不在同一水平高度時，會產(chǎn)生附加的靜壓誤差。就需要進行量程遷移和零點遷移。(1)取壓點與液位零面在同一水平面第48頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月法蘭式液位計由法蘭膜盒、毛細管和毛細管內(nèi)填充液組成。。例如EJA118W和EJA118N。法蘭變送器工作時，被測介質(zhì)作用在法蘭膜盒膜片上，使膜片變形，通過毛細管內(nèi)的填充液將壓力傳到表內(nèi)測量。法蘭變送器毛細管填充液一般選用硅油第49頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、雷達液位計雷達液位計是采用高頻振蕩器作為微波發(fā)生器，發(fā)生器產(chǎn)生的微波用波導(dǎo)管將它引到輻射天線，并向下射出。當(dāng)微波遇到障礙物，例如液體液面時，部分被吸收，部分被反射回來。通過測量發(fā)射波與液位反射波之間某種參數(shù)管理來實現(xiàn)液位測量。雷達液位計由傳感器、工作部件和波導(dǎo)單元組成。雷達液位計的特點是無位移、傳動部件，不受溫度、壓力的閑置。測量無盲區(qū)，精度高。安裝雷達液位計時應(yīng)該避開進料口和旋窩，不要安裝在攪拌器附件。液體產(chǎn)生的泡沫會使微波信號受到衰減，從而影響雷達液位計的正常測量。我廠使用的雷達液位計的品牌是E+H。第50頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月3、核輻射式液位計由放射源和儀表組成。工作原理：由發(fā)射源發(fā)射射線后，穿過設(shè)備壁和其內(nèi)的被測物料到達探測器。射線同物料相互作用的規(guī)律是射線強度隨穿過的物料的厚度增加而呈指數(shù)規(guī)律減弱。當(dāng)料位變化時，射線穿過物料的厚度也隨之發(fā)生變化，并保持一定的函數(shù)管理。I=f(h)。一般由放射源、被測設(shè)備、探測器、信號轉(zhuǎn)換器和顯示表組成的。第51頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4、電容式液位計工作原理：用電容式液位計測量介電介質(zhì)液位時候，電機面積不變。液位變化，相當(dāng)與電極面積在變化。電容式液位計結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，可靠性高，適用范圍廣等特點。。第52頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4、浮力式液位計