儀表工手冊.doc

-關于壓力等級-我們通常所用的PN，CLass，都是壓力的一種表示方法，所不同的是，它們所代表承受的壓力對應參照溫度不同，PN歐洲體系是指在120下所對應的壓力，而CLass美標是指在425.5下所對應的壓力。所以在工程互換中不能只單純的進行壓力換算， 如CLass300#單純用壓力換算應是2.1MPa，但如果考慮到使用溫度的話，它所對應的壓力就升高了，根據材料的溫度耐壓試驗測定相當于5.0MPa。相對應于國外，常用的壓強單位是“psi”，單位是“1 pound/inch2”, 就是“磅/平方英寸”，英文全稱為Pounds per square inch。但是更常用的是直接稱呼其質量單位，即磅(LB.)，實際這LB.就是前面提到的磅力。把所有的單位換成公制單位就可以算出：1 psi=1磅/inch2 0.068bar，1 bar14.5psi0.1MPa，歐美等國家習慣使用psi作單位。序號ANSI標準壓力級ClassMPABARKGF/CM211502.02020.423005.05051.034006.8869.4460010.0100102.0580013.51358137.7690015.0150153.07150025.0250255.08250042.0420428.09300050.5505515.010350059.0590601.01 LB= 1 psi（pounds per square inch 磅/平方英寸）= kgf/cm21磅=0.45359237公斤0.9公斤 1 inch=25.4 第1篇 基礎知識 一、儀表基礎知識儀表的主要性能指標：精確度（又稱精度）、變差、靈敏度。精確度：儀表精確度簡稱精度，又稱準確度，簡言之就是儀表測量值接近真值的準確程度，通常用相對百分誤差來表示：=x/（標尺上限值-標尺下限值）或表示為 =x/測量范圍。其中x為絕對誤差，等于被測參數測量值與被測參數標準值之差。標準值：精確度比被測儀表高35倍的標準表測得的數值。精確度是儀表很重要的一個質量指標，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號和%。按照國家統(tǒng)一規(guī)定劃分的等級有0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4等。數字越小，說明儀表精確度越高。變差：儀表被測變量（可理解為輸入信號）多次從不同方向達到同一數值時，儀表指示值之間的最大差值?；蛘哒f是儀表在外界條件不變的情況下，被測參數由小到大變化（正向特性）和被測參數由大到小變化（反向特性）不一致的程度，兩者之差即為變差。靈敏度：儀表對被測參數變化的靈敏程度，或者說是對被測量變化的反應能力。二、儀表常用圖例符號1、常用圖形符號a) 測量點：由過程設備或管道符號引到儀表圓圈的連接引線的起點。連接線：儀表圓圈與過程測量點的連接引線。 氣壓信號線 導壓毛細管 分散控制系統(tǒng)圖形符號：（a） 分散控制系統(tǒng)儀表圖形符號；（直徑12或10）（b） 分散控制系統(tǒng)一個部件的計算機功能圖形符號；（對角線長12或10）（c） 分散控制系統(tǒng)內部連接的可編程序邏輯控制器功能圖形符號。（外正方形邊長12或10）調節(jié)閥體圖形符號: 截止閥 球閥 蝶閥 閘閥2、自控專業(yè)常用英文縮寫H-High 高； L-Low 低；ON 開； OFF 關；AC-Alternating current 交流電； DC-Direct current 直流電；FC-Fail closed 故障關； FO-Fail open 故障開；FI-Fail indeterminate 故障時任意位置；FL-Fail locked 故障時保位；IA-Instrument air 儀表空氣； PA-Plant air 工廠空氣；MAX-Maximum 最大； MIN-Minimum 最?。籖TD-Resistance temperature detector 熱電阻；DCS-Destributed control system 集散控制系統(tǒng)；ESD-Emergency Shut Down 緊急停車系統(tǒng)； 三、計量知識1、國際單位制的基本單位 長度-米，m； 質量-千克，kg; 時間-秒，S;電流-安培，A；2、國際單位導出單位頻率-赫茲，Hz; 壓力-帕，Pa；3、可與國際單位制并用的我國法定計量單位 時間：分（min）、小時（h）、天（d）； 平面角：度（）； 轉速：轉每分（r/min或RPM）; 體積：升（L） 4、企業(yè)計量標準為了保證檢測與過程控制儀表的完好，需要定期進行修理和校正，根據中華人民共和國計量法和有關法規(guī)的要求，這些儀表以及其他計量器具要定期進行檢定，企業(yè)根據生產經營管理和保證產品質量的要求，有必要建立量值傳遞標準，也稱企業(yè)計量標準。企業(yè)計量標準通常分為兩個部分，一是企業(yè)最高標準，二是次級標準，也稱工業(yè)標準。5、常用的計量器具直流數字電壓表、直流數字萬用表、標準電阻箱、標準壓力表、標準直流電壓電流源、標準氣壓源。四、電工與電子學知識1、供電系統(tǒng)供電的質量指標：電壓、頻率穩(wěn)定性、供電可靠性。對于檢測與過程控制系統(tǒng)，電源質量要求以下幾項指標： 電源電壓及允許偏差:、交流：220V10% 、直流：24V(+10%-3%) 電源頻率及允許偏差： 50Hz1Hz2、UPS UPS工作原理 UPS是交流不間斷電源裝置（Uninterrupted Power Supply System）的簡稱，是一種高可靠性交流電源設備。UPS通常由兩套系統(tǒng)構成，一套用蓄電池儲能，另一套直接使用交流電網，兩者互為備用，通過電子開關切換，一旦電網突然停電或供電質量不符合要求，另一套能立即投入使用，時間在幾毫秒之內。 UPS 主要部件有逆變器、電子開關器件、蓄電池。3、熔斷器熔斷器是用于過載和短路保護的電器，俗稱保險，主要由絕緣管（熔管）和熔體組成。五、工藝與安全知識1、工藝知識化工企業(yè)的特點是高溫、高壓、易燃易爆、有毒。 高溫： 指溫度在200以上； 高壓： 指壓力大于6.3MPa； 易燃易爆介質： 指閃點在28以下介質（屬甲類防爆等級）及80以下低沸點介質； 有毒介質 一般指對人的機體能引起功能障礙、疾病，甚至死亡的介質，如苯酚、氯氣、硫化氫、一氧化碳。2、 隔離隔離是防腐的一種方法。隔離還廣泛使用在測量粘度高、含固體介質的液體、有毒介質，或在常溫下可能汽化、冷凝、結晶、沉淀的介質等場合。隔離通常用隔離膜片或隔離液將被測介質與儀表傳感部件或測量管線隔離，達到防腐作用。膜片隔離常用在膜片壓力表也稱隔膜壓力表上，我們主要介紹用隔離液進行隔離。隔離液常用于流量、壓力、液位測量系統(tǒng)的測量管線上，采用管內隔離和容器隔離兩種形式。 隔離液在選擇的時候應注意的原則：化學穩(wěn)定性好，與被測介質不發(fā)生化學作用；與被測介質不互溶，不發(fā)生物理作用；與被測介質具有不同的密度，且密度差值盡可能大，分層明顯；對儀表和測量管線無腐蝕；沸點高，揮發(fā)性小；不結凍。 常用的隔離液有乙二醇、變壓器油、硅油、四氯化碳、煤油、甘油等。管內隔離 容器隔離3、易燃易爆場所儀表操作注意事項在易燃易爆場所，儀表工從事儀表維護、故障處理時要注意以下安全事項： 首先要了解工作場所易燃易爆等級、危險性程度以及對電氣設備的防爆要求； 具體操作時，必須由兩人以上作業(yè)； 對儀表進行故障處理，需和工藝人員聯系，并取得他們同意后方可進行； 電動儀表拆裝必須先斷開電源； 帶聯鎖的儀表先解除聯鎖（切換手動），再進行維護、修理； 使用工具要合適，如敲擊時，應使用木錘或橡膠錘，必要時用銅錘，不能用鋼錘，避免敲擊出現火花； 照明燈具必須符合防爆要求，采用安全電壓，用防爆接頭； 進入化工設備、容器內進行檢修，必須進行氣體取樣分析，分析結果表明對人體沒有影響，在設備內動火符合安全防爆規(guī)范時，才能進入； 在易燃易爆場所進行動火作業(yè)時，必須要辦理動火證，經企業(yè)安全部門同意后才能進行。動火時要派人進行監(jiān)護，一旦發(fā)生火情，及時撲滅； 不要在有壓力的情況下拆卸儀表，對于法蘭式差壓變送器，應先卸下法蘭下邊兩個螺栓，用改錐敲開一個縫，排氣、排殘液，然后再拆卸儀表； 儀表電源、信號電纜接線要符合防爆電氣對接線的要求，防止可燃性或腐蝕性氣體進入儀表內部。4、 幾種有毒物質的理化性質和毒性1、一氧化碳（CO）理化性質：氣體，無色無味無刺激性，密度是0.967g/cm3，微溶于水，易溶于氨水，有劇毒。對人體的危害：能和血液中的血紅蛋白結合，妨礙其輸氧功能，造成缺氧。當空氣中CO濃度為400mg/m3時，會出現頭痛、惡心、虛脫等癥狀。濃度達到1000 mg/m3以上時，出現昏迷、痙攣以至于死亡。100mg/m3以上時，長時間的暴露也有不良的影響，會造成神經及心血管等系統(tǒng)受損，并可引起“急性CO中毒神經系統(tǒng)后發(fā)癥”。2、硫化氫（H2S） 理化性質：是無色有臭雞蛋氣味的氣體，密度是1.1906 g/cm3，能溶于水、乙醇及甘油，化學性質穩(wěn)定，在空氣中易燃燒。 對人體的危害：為強烈神經毒物。低濃度對呼吸道及眼睛的局部刺激作用明顯，高濃度引起急性肺水腫及使呼吸與心臟驟停，嚴重中毒引起痙攣，昏迷，甚至死亡。慢性中毒可引起神衰癥候群，或伴發(fā)心動過速或過緩，食欲減退，惡心與嘔吐等。 3、氨氣（NH3） 理化性質：無色氣體，有強烈刺激性臭味。密度0.5971 g/cm3，易液化成液體。 對人體的危害：刺激眼睛、呼吸道及有腐蝕作用。引起呼吸困難、支氣管炎、肺充血、肺水腫等。濃度過高時可使神經系統(tǒng)興奮性增強，引起痙攣。4、甲醛（HCHO） 理化性質：為無色氣味，有特殊刺激氣味。對空氣的密度為1.067，易溶于水、醇、醚。 對人體的危害：為刺激性毒物，對黏膜有刺激作用。能使蛋白質凝固。當空氣中濃度2.4-3. 6mg/m3時，開始出現刺激癥狀；5-6 mg/m3以上，即有不適感，可致結合膜炎、鼻炎、咽炎等；濃度高時可發(fā)生喉痙攣、聲門水腫及氣管炎，并能抑制汗腺分泌。長期接觸，使皮膚干燥、皺裂、手掌角化，及引起皮炎。5、鉛（Pb）理化性質：灰白色質軟的金屬。密度為11.3 g/cm3。對人體的危害：鉛主要危害神經系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和肝、腎等器官。鉛能抑制血紅蛋白的合成代謝過程，還能直接作用于成熟紅細胞。進入血液循環(huán)的鉛能迅速分布到骨骼、肝、腎、腦等器官，體內大部分鉛儲存于骨骼中。中毒早期常感乏力、肢體輕度酸痛，口內有金屬味和流涎多。繼之表現：有神經衰弱癥候群、周圍神經炎，重癥患者可出現精神障礙等中毒性腦炎；食欲不振、惡心、嘔吐、便秘、腹絞痛，有的出現中毒性肝炎、肝壞死；引起鉛中毒性貧血；重病例對腎臟有損害，可出現蛋白尿。六、自控專業(yè)標準體系表標準代號含義1、國內標準代號2、國外標準代號 第2篇 儀表與控制系統(tǒng) 一、 檢測儀表1、溫度檢測與儀表溫度測量的基本概念：溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度測量儀表的分類：按照測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。通常來說接觸式測溫儀表比較簡單、可靠、測量精度較高；但因測量元件與被測介質需要進行充分的熱交換，故需要一定的時間才能達到平衡，所以存在測溫的延遲現象，同時受耐高溫材料的限制，不能應用于很高的溫度測量。非接觸式儀表測溫是通過熱輻射原理來測量的，測溫元件不需與被測介質接觸，測溫范圍廣，不受測溫上限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，反應速度一般也比較快；但受到物體的發(fā)射率、測溫距離、煙塵和水汽等外界因素的影響，其測量誤差較大。工業(yè)上常用的溫度檢測儀表的分類 接觸式：熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計；非接觸式紅外線-測溫時，不破壞被測溫度場，響應快，測溫范圍大；易受外界干擾，標定困難。2、熱電偶、熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。優(yōu)點：測量精度高，因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響；測量范圍廣，常用的熱電偶從-501600均可連續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269（如金鐵-鎳鉻），最高可達2800；構造簡單，使用方便。 、熱電偶的測溫原理 當組成熱電偶的熱電極的材料均勻時，其熱電勢的大小與熱電極本身的長度和直徑大小無關，只與熱電極材料的成分及兩端的溫度有關。因此，用各種不同的導體或半導體材料可做成各種用途的熱電偶，以滿足不同溫度對象測量的需要。 、熱電偶的種類 常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差，并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。、按照熱電偶的用途不同，常制成以下幾種形式：普通型熱電偶 鎧裝熱電偶 鎧裝熱電偶又稱纜式熱電偶，是由熱電極、絕緣材料和金屬保護管三者結合，經拉制而成一個堅實的整體。鎧裝熱電偶具有體積小、精度高、動態(tài)響應快、耐振動、耐沖擊、機械強度高、可撓性好、便于安裝等優(yōu)點，廣泛用于航空、原子能、電力、冶金和石油化工部門。表面熱電偶 表面熱電偶主要用來測量圓弧形表面溫度。它的測溫結構分為凸形、弓形和針形。 薄膜式熱電偶：用真空蒸鍍的方法，將熱電極沉積在絕緣基板上而成的熱電偶。這種熱電偶可以做得很薄，而且尺寸可做得很小。它的特點是熱容量小，響應速度快，適用于測量微小面積上的瞬變溫度。 快速消耗型熱電偶 這是一種專為測量鋼水及熔融金屬溫度而設計的特殊熱電偶。熱電極是由直徑為0.05-0.1的鉑銠10-鉑銠30等材料制成，且裝在外徑為1的U型石英管內，構成測溫的敏感元件。特點：當其插入鋼水后，保護帽瞬即熔化，熱電偶工作端立刻暴露于鋼水中，由于石英管和熱電偶的熱容量都很小，因此能很快反應出鋼水的溫度，反應時間一般為4-6秒。在測出溫度后，熱電偶和石英保護管都被燒壞，因此它只能一次性適用。、熱電偶冷端的溫度補償 由于熱電偶的材料一般都比較貴重，而測量點到儀表的距離都很遠，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延長熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需要采用其他修正方法來補償冷端溫度不等于0時對測溫的影響。 在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100。 常用熱電偶補償導線的型號說明： 3、 一體化熱電偶溫度變送器一體化熱電偶溫度變送器是國內新一代超小型溫度檢測儀表。它主要由熱電偶和熱電偶溫度變送器模塊組成，可用以對各種液體、氣體、固體的溫度進行檢測，應用于溫度的自動檢測、控制的各個領域，也使用于各種儀器以及計算機系統(tǒng)的配套使用。4、 熱電阻 熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精度是最高的。 1、測量原理和結構 、熱電阻的測量原理、材料熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。材料：熱電阻大部分是由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅。 、結構 鉑熱電阻結構圖 被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響，一般采用三線制或四線制。 2、鎧裝式熱電阻 鎧裝式熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體。 3、一體化熱電阻溫度變送器 一體化熱電阻溫度變送器與一體化熱電偶溫度變送器一樣，將熱電阻與變送器融為一體，把溫度值經熱電阻檢測后，轉換成420mA DC的標準信號輸出。 5、壓力檢測與儀表 1、概述壓力是工業(yè)生產中的重要參數之一，為了保證生產正常運行，必須對壓力進行檢測和控制。這里所說的壓力，實際上是物理概念中的壓強，即垂直作用在單位面積上的力。絕對壓力-被測介質作用在容器單位面積上的全部壓力；大氣壓力