儀表基礎知識講座一講

1、 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 一、人身安全十大禁令 1、安全教育和崗位技術考核不合格者，嚴禁獨立頂崗操作。 2、不按規(guī)定著裝或班前飲酒者，嚴禁進入生產(chǎn)崗位和施工現(xiàn)場。 3、不戴好安全帽者，嚴禁進入生產(chǎn)裝置和檢修、施工現(xiàn)場。 4、未辦理安全作業(yè)票及不系安全帶者

2、，嚴禁高處作業(yè)。 5、未辦理安全作業(yè)票，嚴禁進入塔、罐、容器、油艙、反應器、下水井、 電纜溝等有毒、有害、缺氧場所作業(yè)。 6、未辦理維修工作票，嚴禁拆卸停用的與系統(tǒng)聯(lián)通的管道、機泵等設備。 7、未辦理電氣作業(yè)“三票”，嚴禁電氣施工作業(yè)。 8、未辦理施工破土工作票，嚴禁破上施工。 9、機動設備或受壓容器的安全附件、防護裝置不齊全好用，嚴禁啟動使 用。 10、機動設備的轉動部件，在運轉中嚴禁擦洗和拆卸。 二、防火防爆十大禁令 1、嚴禁在廠內(nèi)吸煙及攜帶火種和易燃、易爆、有毒、易腐蝕物品人廠。 2、嚴禁未按規(guī)定辦理用火手續(xù)，在廠內(nèi)進行施工用火或生活用火。 3、嚴禁穿易產(chǎn)生靜電的服裝進入油氣區(qū)工作。 4

3、、嚴禁穿帶鐵釘?shù)男M入油氣區(qū)及易燃、易爆裝置。 5、嚴禁用汽油、易揮發(fā)溶劑擦洗設備、衣服、工具及地面等。 6、嚴禁未經(jīng)批準的各種機動車輛進入生產(chǎn)裝置、罐區(qū)及易燃易爆區(qū)。 7、嚴禁就地排放易燃、易爆物料及化學危險品。 8、嚴禁在油氣區(qū)用黑金屬或易產(chǎn)生火花的工具敲打、撞擊和作業(yè)。 9、嚴禁堵塞消防通道及隨意挪用或損壞消防設施。 10、嚴禁損壞廠內(nèi)各類防爆設施。 三、車輛安全十大禁令 1、嚴禁超速行駛、酒后駕車。 2、嚴禁無證開車或學車、實習司機單獨駕駛。 3、嚴禁空檔放坡或采用直流供油。 4、嚴禁人貨混載、超限裝載或駕駛室超員。 5、嚴禁違反規(guī)定裝運危險物品。 6、嚴禁迫使、縱容駕駛員違章開車。

4、7、嚴禁車輛帶病行駛或私自開車。 8、嚴禁非機動車輛或行人在機動車臨近時，突然橫穿馬路。 9、嚴禁吊車、叉車、電瓶車等工程車輛違章載人行駛或作業(yè)。 10、嚴禁撐傘、撒把、帶人及超速騎自行 四、HSE HSE是健康（Health）、安全（Safety）和環(huán)境（Environment）管理體 系的簡稱 即健康、安全、環(huán)境。 承包商的施工人員入廠前的HSE教育 a)作業(yè)地點和作業(yè)對象的主要危險因素及安全注意事項； b)施工作業(yè)中應遵守的HSE規(guī)定; c)易發(fā)生泄漏、跑冒、著火、爆炸、中毒的部位及防范措施； d)生產(chǎn)裝置消防報警設施和保護、救護設施的擺放位置及使用方法； e)事故發(fā)生后應急處理的方法。

5、隱患評估分為：隱患自評、申報和 復查、評估三個步驟。企業(yè)及二級單位一般每年至少進行一次內(nèi)部 審核，必要時可適當增加審核次數(shù)。 一、檢測技術概述 檢測元件檢測元件：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。 一次儀表 二次儀表 自動檢測裝置的部件（元件）之一。帶有感受元件，用以感受被 測介質參數(shù)的變化?；蚓哂袠顺撸甘咀x數(shù)；或沒有標尺，本身不指 示讀數(shù)。 在生產(chǎn)過程中，對測量儀表往往采用按換能次數(shù)來定性的稱呼， 能量轉換一次的稱一次儀表，轉換兩次的稱二次儀表。以熱電偶測量 溫度為例，熱電偶本身將熱能轉換成電能，故稱一次儀表，若再將電 能用電位計(或毫伏計

6、)轉換成指針移動的機械能時，進行第二次能量轉 換就稱為二次儀表。換能的次數(shù)超過兩次的往往都按兩次稱呼，如孔 板測量流量，孔板本身為一次儀表，差壓變送器沒有稱呼，而指示儀 表則叫做二次儀表。 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。 一、檢測技術概述 過程控制對檢測儀表有以下三條基本的要求： 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； 在環(huán)境條件下能長期工作，保證測量值y(t)的可靠性； 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。 常用術語 測量范圍 measuring range：按規(guī)定準（精）確度

7、進行測量的被測 量的范圍。 測量范圍下限值 measuring range lower limit ：按規(guī)定準（精）確度 進行測量的被測量的最小值。 測量范圍上限值 measuring range higher limit ：按規(guī)定準（精）確度 進行測量的被測量的最大值。 報警限：高高、高、低、低低。 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。 絕對誤差絕對誤差是指儀表

8、指示值x與被測量的真值x0之間的差值，即 = x一x0 (11) 相對誤差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. (XX0) = -100 (12) 標尺上限一標尺下限 (XX0) max max= -100 (13) 標尺上限一標尺下限 儀表性能指標儀表性能指標 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 二、溫度檢測二、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

9、計 輻射式：輻射式、光學式、比色式 2、熱電偶介紹 (a)熱電偶熱電效應 EAB(，0)=EAB()一EAB (0) (15) EAB(，0)=f()一C =() (16) （b）熱電偶測溫回路 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 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(chǎn)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。 3、熱電

10、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 4 4、電偶、熱電阻的選用、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 選擇有代表性的測溫點位置，測溫元件有足夠的插人深度。 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。 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

11、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。 。 三、流量檢測三、流量檢測 流量是指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量，即瞬時流量。 瞬時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 質量流量qm 工作狀態(tài)下的體積流量qv。 qm = qv 或qv = qm/ 標準狀態(tài)下的體積流量qvn。 qvn = qm/Pn或qv = qvnPn qv =qvP/Pn或qv = qvn Pn/P 1、流量檢測的主要方法 (1)測體積流量 容積法 速

12、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 直接法直接測量質量流量 間接法又稱推導法 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 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。 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。 顯示儀表測量值(差壓信號)要經(jīng)開方運算線性化處理后再送顯示儀表。 節(jié)流裝置應正確安裝。 接至差壓變送器的差壓應該與節(jié)流裝置前后差壓相一

13、致，這就需要正 確安裝差壓信號管路。（如后面圖示） 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) (2)靶式流量計FK*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t2Lv/c2 超聲波測速原理圖 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

14、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 5、流量儀表的選用 按被測介質特性選用流量計 四、壓力檢測四、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)，

15、 即 P真空度=P大氣壓力一P絕對壓力 (3)壓力的檢測方法 彈性力平衡方法基于彈性元件的彈性變形特性進行測量。重力 平衡方法主要有活塞式和液柱式。機械力平衡方法。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。 2、常用壓力檢測儀表 （1）彈性式壓力表 膜片 波紋管波紋管 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 應變片式壓力傳感 器 壓電式壓力傳感器 壓阻式壓力傳感器 電容式壓力傳感器 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

16、元件示意圖 五、物位檢測五、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： 必須滿足工藝生產(chǎn)過程的要求，包括量程和精度； 必須考慮被測介質的性質，如溫度、壓力、粘度、腐蝕性等； 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：液位 料位 界位 1、物位檢測方法 直讀式 靜壓式 浮力式 機械接觸式 電氣式 聲學式 射線式 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。 (1)差壓式液位計 利用靜壓原理來測量 靜壓

17、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儲槽底部 P1=PB+ hopg =PA+ hg +hog P2=PA P=P1-P2= hg +hog 液位測量的負遷移 負遷移:當差壓式液位計的取壓口高于儲槽底部 P1=PA+ h1g +ho2g P2=PA +h12g P=P1一P2= h1g -（h1-ho）2g 利用差壓式液位計還可以測量液體的分界面 P1=h02g+(h1+h2)1g P2=(h2+h1+h0)lg p=Pl-P2= 0g(2-1) 用差壓式液位計測 分界面原理圖 P1=PA+hg P2=PA P=Pl-P2=hg (2)電容

18、式物位計 電容式物位計原理圖 (3)超聲波物位計 H=(1/2)vt (126) 超聲波液位檢測原理 (4)核輻射式物位計 射線方法檢測物位示意圖 (5)磁翻轉式液位計 磁翻轉式液位計示意圖 二、防火防爆十大禁令 1、嚴禁在廠內(nèi)吸煙及攜帶火種和易燃、易爆、有毒、易腐蝕物品人廠。 2、嚴禁未按規(guī)定辦理用火手續(xù)，在廠內(nèi)進行施工用火或生活用火。 3、嚴禁穿易產(chǎn)生靜電的服裝進入油氣區(qū)工作。 4、嚴禁穿帶鐵釘?shù)男M入油氣區(qū)及易燃、易爆裝置。 5、嚴禁用汽油、易揮發(fā)溶劑擦洗設備、衣服、工具及地面等。 6、嚴禁未經(jīng)批準的各種機動車輛進入生產(chǎn)裝置、罐區(qū)及易燃易爆區(qū)。 7、嚴禁就地排放易燃、易爆物料及化學危險品。 8、嚴禁在油氣區(qū)用黑金屬或易產(chǎn)生火花的工具敲打、撞擊和作業(yè)。 9、嚴禁堵塞消防通道及隨意挪用或損壞消防設施。 10、嚴禁損壞廠內(nèi)各類防爆設施。 一、檢測技術概述 檢測元件檢測元件：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