過程測量儀表PPT課件

1、1第三講 過程檢測儀表 3.1 檢測儀表的基礎(chǔ)知識(shí) 組成、接線方式 測量誤差、信號處理 安全防爆 3.2 常見被控量檢測儀表 壓力、溫度、流量、物位、成分等檢測 3.3 儀表技術(shù)的發(fā)展第1頁/共93頁2第三講 過程檢測儀表 檢測儀表是過程控制的“眼睛”； 許多過程控制系統(tǒng)不能長期使用的主要原因就在于傳感器故障！第2頁/共93頁33.1 檢測儀表組成及功能 檢測儀表組成及功能 （一）功能：用于確定被控變量的當(dāng)前值 （二）組成： 傳感器（sensor）：檢測儀表中的首要部件，直接與被測量發(fā)生聯(lián)系（但不一定直接接觸）。感受被測參數(shù)的變化，并產(chǎn)生相應(yīng)的電或非電量信號 ，也稱為一次儀表 。 變送器（tr

2、ansmitter）：將傳感器送來的檢測信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大、整形、濾波等處理后，調(diào)制成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號，并輸出給控制器或進(jìn)行模擬、數(shù)字顯示，也稱為二次儀表 。有時(shí)也將傳感器和變送電路統(tǒng)稱為傳感器。 非標(biāo)信號標(biāo)準(zhǔn)信號第3頁/共93頁4檢測儀表組成及功能 （三）對檢測儀表的要求 高準(zhǔn)確性：傳感器的輸出信號與被測參數(shù)成嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。 高穩(wěn)定性：不受時(shí)間或環(huán)境溫度變化等因素的影響。 高靈敏度：被測參數(shù)微小變化時(shí)，輸出量變化明顯。 第4頁/共93頁5信號標(biāo)準(zhǔn)及接線方式 （一）信號標(biāo)準(zhǔn) 電動(dòng)儀表：4-20mA，DC（遠(yuǎn)距離）；1-5V，DC（柜內(nèi)傳輸） 氣動(dòng)儀表：20-100KPa 除變送器外，控制器和執(zhí)

3、行器的信號標(biāo)準(zhǔn)也如此！第5頁/共93頁6變送器的信號及接線方式 （二）接線方式 1、電流二線制和四線制 2、電阻三線制 3、現(xiàn)場總線方式第6頁/共93頁7變送器的信號及接線方式 1、電流二線制和四線制 二線制線路簡單，節(jié)省電纜； 四線制儀表的工作電源可為直流，也可為交流。第7頁/共93頁8變送器的信號及接線方式 2、電阻三線制 若僅采用兩根導(dǎo)線將熱電阻接入電橋，將會(huì)由于遠(yuǎn)距離連接導(dǎo)線的電阻而引入誤差。為防止由于遠(yuǎn)距離接線而造成橋臂不平衡，工程中大量采用三線制。第8頁/共93頁9變送器的信號及接線方式 3、現(xiàn)場總線方式 以HART為例，在一條電纜上同時(shí)傳輸直流420mA的模擬信號和數(shù)字信號。 在

4、直流420mA基礎(chǔ)上疊加幅值為0.5mA的正弦調(diào)制波作為數(shù)字信號，1200Hz頻率代表邏輯“1”，2200Hz頻率代表邏輯“0”。第9頁/共93頁10檢測儀表的誤差及處理 （一）誤差的基本概念 測量誤差：測量值與真值之間存在的差別。 真值：一個(gè)變量本身所具有的真實(shí)值，它是一個(gè)理想的概念，一般是無法得到的。 在計(jì)算誤差時(shí)，一般用約定真值或相對真值來代替。第10頁/共93頁11檢測儀表的誤差及處理 （一）誤差的基本概念 約定真值一個(gè)接近真值的值，它與真值之差可忽略不計(jì)。實(shí)際測量中以在沒有系統(tǒng)誤差的情況下，足夠多次的測量值之平均值作為約定真值。 相對真值指當(dāng)高一級標(biāo)準(zhǔn)器的誤差僅為低一級的1/3以下時(shí)

5、，可認(rèn)為高一級的標(biāo)準(zhǔn)器或儀表示值為低一級的相對真值。第11頁/共93頁12檢測儀表的誤差及處理 （一）誤差的基本概念 絕對誤差的實(shí)質(zhì)，是儀表讀數(shù)與被測參數(shù)真實(shí)值之差。 儀表的絕對誤差只能是讀數(shù)與約定真值或相對真值之差。 AM 絕對誤差；絕對誤差； M M 儀表讀數(shù)；儀表讀數(shù)； A A 約定真值或相對真值。約定真值或相對真值。第12頁/共93頁13檢測儀表的誤差及處理 （一）誤差的基本概念 相對誤差儀表的絕對誤差與（約定或相對）真值的百分比。 引用誤差絕對誤差與儀表量程的百分比： %100 Xm %100 A 第13頁/共93頁14檢測儀表的誤差及處理 （一）誤差的基本概念 儀表精度等級（1）又

6、稱準(zhǔn)確度級，是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小劃分成的等級。（2）我國儀表精度等級有：0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。級數(shù)越小，精度（準(zhǔn)確度）就越高。（3）工業(yè)控制用儀表多在0.14.0級，控制用儀表對精度要求較計(jì)量用儀表低。（4）儀表的精度等級應(yīng)視工藝需求而定，不能片面追求高精度。第14頁/共93頁15檢測儀表的誤差及處理 （一）誤差的基本概念 例1：某壓力表刻度0100kPa，在50kPa處測量值為49.5kPa，求在50kPa處儀表示值的絕對誤差、相對誤差和引用誤差？ 儀表的絕對誤差： 儀表的相對誤差： 儀表的引用誤

7、差：kPa5 . 05 .4950 %1%100505 .0 %5 . 0%1001005 . 0 m 第15頁/共93頁16檢測儀表的誤差及處理 （二）測量信號的處理 過程控制系統(tǒng)中，測量信號往往帶有噪聲； 除傳感器本身需考慮抗干擾處理外，還可以采用軟件進(jìn)行數(shù)字濾波處理。 第16頁/共93頁17檢測儀表的誤差及處理 （二）測量信號的處理 數(shù)字濾波即程序?yàn)V波，通過計(jì)算機(jī)軟件（運(yùn)算與判斷）濾去干擾信號，提高信號的真實(shí)性。 在計(jì)算機(jī)中常采用數(shù)字濾波消除低頻干擾。 常用的數(shù)字濾波有如下幾種：1.算術(shù)平均值濾波2.程序判斷濾波3.中位值法濾波4.一階慣性濾波第17頁/共93頁18檢測儀表的誤差及處理

8、（二）測量信號的處理1.算術(shù)平均值濾波 又稱為遞推平均濾波，對周期性等幅振蕩的干擾有較明顯的濾波效果。 niiiXnY11第18頁/共93頁19檢測儀表的誤差及處理 （二）測量信號的處理2.程序判斷濾波 當(dāng) 時(shí)，則Xi為輸入計(jì)算機(jī)的采樣值。 當(dāng) 時(shí)，應(yīng)將Xi-1采樣值作為第i次采樣值輸入計(jì)算機(jī)。B 值的選擇主要決定于對象的被測參數(shù)的變化速度。BXXii 1BXXii 1第19頁/共93頁20檢測儀表的誤差及處理 （二）測量信號的處理3.中位值法濾波 連續(xù)采樣三次以上的被測值，從中選擇大小居中的那個(gè)值作為有效的測量信號 適用場合：對變化速度不太快的參數(shù)，去掉其干擾脈沖。 第20頁/共93頁21檢

9、測儀表的誤差及處理 （二）測量信號的處理4.一階慣性濾波 實(shí)質(zhì)上是通過計(jì)算機(jī)算法來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的RC低通濾波11)()( sTsXsYf)1()1()( )( tytxty 第21頁/共93頁22檢測儀表的誤差及處理 （二）測量信號的處理5.數(shù)字濾波使用原則 根據(jù)具體情況選擇采用。在實(shí)際應(yīng)用中，一般先對采樣值進(jìn)行程序判斷濾波，然后再應(yīng)用算術(shù)平均濾波或一階慣性濾波等方法處理； 應(yīng)保證測量值的實(shí)時(shí)性（Real Time）和真實(shí)性。 對于存在較大干擾的信號，應(yīng)從干擾抑制上考慮，而不是僅僅濾波！第22頁/共93頁23測量變送的幾個(gè)問題 1、信號滯后問題 2、傳輸距離問題 3、信號抗干擾處理 4、傳感器的定

10、期維護(hù)問題第23頁/共93頁24測量變送的幾個(gè)問題 1、信號滯后問題 測量信號滯后問題，主要由測量元件本身的特性和安裝位置不當(dāng)?shù)仍斐伞?多路循環(huán)測量時(shí)，應(yīng)保證每路信號控制的實(shí)時(shí)性。 氣動(dòng)信號在管道傳送過程的滯后要特別注意。第24頁/共93頁25測量變送的幾個(gè)問題 2、傳輸距離問題 電流信號較電壓信號抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)； 不同電流信號傳輸距離視變送器帶載能力而定，帶載能力一般在250-750之間； 采用通信方式時(shí)，信號有時(shí)需加轉(zhuǎn)換器或中繼器（Repeater）以延長傳輸距離。第25頁/共93頁26測量變送的幾個(gè)問題 3、信號抗干擾處理 干擾分類差模干擾、共模干擾 硬件措施電源隔離、屏蔽接地

11、、雙絞線、RC濾波電路、光電隔離、硬件看門狗等等 軟件措施軟件看門狗、數(shù)字濾波等等第26頁/共93頁27測量變送的幾個(gè)問題 4、傳感器的定期維護(hù)問題 工業(yè)用儀表要定期進(jìn)行校驗(yàn)或標(biāo)定，校正零點(diǎn)和量程； 可結(jié)合過程控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行斷線、越限等異常報(bào)警。 要根據(jù)具體儀表的使用要求定期維護(hù)，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴的關(guān)鍵儀表，如在線成分分析儀表等。第27頁/共93頁28安全防爆 在石油、化工等多個(gè)行業(yè)，大量存在含有易燃易爆材料的場合（危險(xiǎn)區(qū)域），如原油及其衍生物、酒精、天然氣、金屬屑、粉塵、纖維、飛揚(yáng)物等等。 安全防爆是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，與過程控制關(guān)系密切。 安全防爆意義重大。 第28頁/共93頁29安

12、全防爆 （一）危險(xiǎn)區(qū)分類類類 別別級別級別說說 明明氣體和蒸汽爆氣體和蒸汽爆炸危險(xiǎn)環(huán)境炸危險(xiǎn)環(huán)境0 0區(qū)區(qū) 連續(xù)地出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境，或預(yù)計(jì)會(huì)長期出現(xiàn)或連續(xù)地出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境，或預(yù)計(jì)會(huì)長期出現(xiàn)或頻繁出現(xiàn)爆炸性氣體的環(huán)境區(qū)域頻繁出現(xiàn)爆炸性氣體的環(huán)境區(qū)域1 1區(qū)區(qū) 在正常操作時(shí)，預(yù)計(jì)會(huì)周期性地（或偶然的）出現(xiàn)在正常操作時(shí)，預(yù)計(jì)會(huì)周期性地（或偶然的）出現(xiàn)爆炸性氣體的環(huán)境區(qū)域，也可能是短時(shí)存在的環(huán)境區(qū)域爆炸性氣體的環(huán)境區(qū)域，也可能是短時(shí)存在的環(huán)境區(qū)域2 2區(qū)區(qū) 在正常操作時(shí)，預(yù)計(jì)不會(huì)出現(xiàn)爆炸性氣體的環(huán)境，在正常操作時(shí)，預(yù)計(jì)不會(huì)出現(xiàn)爆炸性氣體的環(huán)境，即使出現(xiàn)爆炸性氣體，也只是短時(shí)間存在的場所即使出現(xiàn)爆

13、炸性氣體，也只是短時(shí)間存在的場所粉塵爆炸危險(xiǎn)粉塵爆炸危險(xiǎn)環(huán)境環(huán)境1010區(qū)區(qū) 連續(xù)地出現(xiàn)爆炸性粉塵混合物，或預(yù)計(jì)會(huì)長期出現(xiàn)連續(xù)地出現(xiàn)爆炸性粉塵混合物，或預(yù)計(jì)會(huì)長期出現(xiàn)或頻繁出現(xiàn)爆炸性粉塵混合物的環(huán)境區(qū)域或頻繁出現(xiàn)爆炸性粉塵混合物的環(huán)境區(qū)域1111區(qū)區(qū) 有時(shí)會(huì)將積留下的粉塵揚(yáng)起而偶然形成爆炸性粉塵有時(shí)會(huì)將積留下的粉塵揚(yáng)起而偶然形成爆炸性粉塵混合物的環(huán)境區(qū)域混合物的環(huán)境區(qū)域第29頁/共93頁30安全防爆（二）可燃物的燃點(diǎn)和閃點(diǎn) 爆炸的形成，與可燃物的燃點(diǎn)、閃點(diǎn)密切有關(guān)。 燃點(diǎn)指可燃物受熱發(fā)生自燃的最低溫度。達(dá)到這一溫度，可燃物質(zhì)與空氣接觸，不需要明火作用，就能自行燃燒。 燃點(diǎn)越低，發(fā)生起火的危險(xiǎn)性

14、越大。如汽油的燃點(diǎn)為220oC。 閃點(diǎn)是易燃物或可燃液體揮發(fā)出的蒸氣與空氣形成混合物后，遇火源發(fā)生燃燒的最低溫度。如汽油閃點(diǎn)39oC。 安裝在危險(xiǎn)區(qū)的電子儀表（傳感器、執(zhí)行器或控制器），其表面溫度必須受限，并避免產(chǎn)生火花。第30頁/共93頁31安全防爆 （三）防爆技術(shù) 為了確保電子設(shè)備在危險(xiǎn)場所安全使用，發(fā)展了多種防爆技術(shù)： 隔爆型（d ） 本安型（ i ） 正壓型（） 油浸型（） 充砂型（） 各種防爆技術(shù)規(guī)范由國家標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制規(guī)定，不同的防爆技術(shù)適用于不同的場合。 第31頁/共93頁32安全防爆 1、隔爆型（d ） 把設(shè)備可能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的部件全部封閉在一個(gè)外殼內(nèi)； 其外殼能夠承受通過外

15、殼任何接合面或結(jié)構(gòu)間隙，滲透到殼內(nèi)的可燃性混合物在內(nèi)部爆炸而不損壞；并且不會(huì)引起外部由一種、多種氣體或蒸汽形成的爆炸性環(huán)境的點(diǎn)燃，從而達(dá)到隔爆目的。 適用于1區(qū)和2區(qū)。第32頁/共93頁33安全防爆 2、本安型（i ） 設(shè)備內(nèi)部的所有電路在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，產(chǎn)生的任何電火花或任何熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體。 該防爆型式只能應(yīng)用于弱電設(shè)備中（控制器、傳感器等）。適用于0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)。 安裝在安全區(qū)（如控制室內(nèi)）的非防爆型儀表，需經(jīng)防爆安全柵與安裝在危險(xiǎn)區(qū)的本安儀表聯(lián)接。第33頁/共93頁34安全防爆 （四）防爆安全柵安全柵安裝在安全場所，一方面?zhèn)鬏斝盘?，另一方面將流入危險(xiǎn)場所的能量控制在爆

16、炸性氣體或混合物的點(diǎn)火能量以下。發(fā)生故障時(shí)，安全柵能將串入到故障儀表的能量限制在安全值以內(nèi)，從而確?，F(xiàn)場設(shè)備、人員和生產(chǎn)的安全。防爆防爆儀表儀表非防爆非防爆儀表儀表第34頁/共93頁35安全防爆 （四）防爆安全柵 分為齊納式安全柵與隔離式安全柵兩種。第35頁/共93頁36安全防爆 1、齊納式安全柵 基于齊納二極管反向擊穿特性原理。由限壓電路、限流電路和熔斷器三部分組成。第36頁/共93頁37安全防爆 1、齊納式安全柵 優(yōu)點(diǎn)：采用的器件非常少，體積小，價(jià)格便宜; 缺點(diǎn)：齊納式安全柵必須本安接地，且接地電阻必須小于1；對供電電源電壓要求高。 第37頁/共93頁38安全防爆 2、隔離式安全柵 變壓器

17、隔離式安全柵利用變壓器或電流互感器將供電電源、信號輸入端和信號輸出端進(jìn)行電氣隔離，同時(shí)通過電子電路（限能器）限制進(jìn)入危險(xiǎn)場所的能量。 變壓器隔離式安全柵分為檢測端安全柵（輸入式安全柵）和操作端安全柵（輸出式安全柵）兩種。第38頁/共93頁39安全防爆 2、隔離式安全柵與齊納式安全柵相比，具有如下突出優(yōu)點(diǎn)： 隔離式安全柵的電源、信號輸入、信號輸出均通過變壓器耦合，實(shí)現(xiàn)信號的輸入、輸出完全隔離。 通用性強(qiáng)，可以在危險(xiǎn)區(qū)或安全區(qū)認(rèn)為合適的任何一方接地； 隔離式安全柵由于信號完全浮空，大大增強(qiáng)信號的抗干擾能力。第39頁/共93頁40進(jìn)液出料量氣動(dòng)執(zhí)行器差壓式液位變送器V420 mA15 VQ出Q進(jìn)LP

18、氣氣420 mA420 mAVII操作端安全柵I顯示儀表危險(xiǎn)場所:現(xiàn)場非危險(xiǎn)場所:控制室P液位檢測端安全柵24V DC24V DC24V DC控制器V30V DCI1000 ），而冷端在室溫范圍，可以忽略冷端的影響，即無需補(bǔ)償。第50頁/共93頁511、熱電偶（Thermocouple） 熱電偶冷端溫度對被測溫度的影響用分度號為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測量溫度，在沒有采取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下，顯示儀表指示值為500，而這時(shí)冷端溫度為60。試問：（1）實(shí)際溫度應(yīng)為多少？（2）如果熱端溫度不變，設(shè)法使冷端溫度保持在20，此時(shí)顯示儀表的指示值應(yīng)為多少？ 已知：mVE64.20)60,500( mVE43

19、6. 2)0 ,60( mVE076.23)0 ,557( mVE798. 0)0 ,20( mVE278.22)0 ,538( 第51頁/共93頁521、熱電偶（Thermocouple） 熱電偶冷端溫度對被測溫度的影響 顯示儀表指示值為500時(shí)，查表可得此時(shí)顯示儀表的實(shí)際輸入電勢為20.64mV，即 冷端溫度為60產(chǎn)生的電勢： 由23.076mV查表可得：t=557。即實(shí)際溫度為557。 mVEtEO436. 2)0 ,60()0 ,( mVttEO64.20),( mVtEttEtE076.23436. 264.20)0 ,(),()0 ,(00 第52頁/共93頁531、熱電偶（The

20、rmocouple） 熱電偶冷端溫度對被測溫度的影響 例1： 當(dāng)熱端為557，冷端為20時(shí)，由于E（20，0）=0.798mV,故有： 查表可得顯示儀表指示值應(yīng)為538.4。mVtEtEttE278.22798. 0076.23)0 ,()0 ,(),(00 第53頁/共93頁541、熱電偶（Thermocouple） 基本為定型生產(chǎn)，有標(biāo)準(zhǔn)化分度表。 常用熱電偶型號 鉑銠30-鉑銠6熱電偶（也稱雙鉑銠熱電偶，分度號B）；測溫范圍300-1600。 鉑銠10-鉑電偶（分度號S）；測溫范圍0-1300。 鎳鉻-鎳硅（鎳鉻-鎳鋁，分度號K）熱電偶；測溫范圍-50-1000。第54頁/共93頁552

21、、熱電阻（RTD） 在中、低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢很??； 而在中、低溫區(qū)，用熱電阻比用熱電偶做為測溫元件時(shí)的測量精確度更高； 熱電阻特點(diǎn)：性能穩(wěn)定、測量精度高，一般可在-270900范圍內(nèi)使用（推薦在150以下時(shí)選用）。第55頁/共93頁562、熱電阻（RTD） 工業(yè)熱電阻的材料要求： 電阻隨溫度的變化呈線性關(guān)系； 電阻溫度系數(shù)大； 電阻率大； 熱容量小； 在測溫范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能。 熱電阻的材料主要有鉑、銅等。)(100ttRRt 第56頁/共93頁572、熱電阻（RTD） 不同熱電阻特點(diǎn)及分度號 鉑在氧化介質(zhì)或高溫時(shí)，物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。分度號有Pt100、Pt10。測溫范

22、圍-200-850。 銅在-50-150穩(wěn)定性好，超過100易被氧化。分度號有Cu50、Cu100。測溫范圍-50-150。 鎳在我國含量少，不常用。分度號有Ni100、Ni300和Ni500。測溫范圍-60-180。 三種熱電阻中，鉑（特別是Pt100）使用最廣第57頁/共93頁583、半導(dǎo)體熱敏電阻（Thermistor） 包括正溫度系數(shù)PTC、負(fù)溫度系數(shù)NTC和臨界溫度電阻CTR 三類。 連續(xù)測溫中主要采用負(fù)溫度系數(shù)NTC；而PTC和CTR一般用于制作位式作用溫度開關(guān)。 熱容量小，響應(yīng)快；但互換性差，熱電特性非線性大。測溫范圍-50-300。第58頁/共93頁59（三）熱電偶、熱電阻的選

23、型 根據(jù)工藝要求的測溫范圍和使用要求確定相應(yīng)分度號的熱電偶、熱電阻。 優(yōu)先選擇一體化熱電偶或熱電阻（1500C）溫度變送器，直接輸出標(biāo)準(zhǔn)信號。 根據(jù)環(huán)境條件選用不同型式的接線盒。潮濕或露天場所選用防濺式、防水式；易燃易爆場合注意防爆。第59頁/共93頁60（四）測溫元件管道安裝原則 測量流動(dòng)介質(zhì)（管道內(nèi)）溫度時(shí)，感溫點(diǎn)應(yīng)處于管道中流速最大的地方，應(yīng)保證傳感器與介質(zhì)充分接觸。 傳感器與被測介質(zhì)成逆流狀態(tài)（至少呈正交式），斜裝或在管道彎頭處安裝。 當(dāng)測溫管道過細(xì)（直徑小于80）時(shí)，安裝測溫元件需加裝擴(kuò)充管。 第60頁/共93頁61壓力檢測 （一）壓力的基本概念 過程控制中的壓力即壓強(qiáng)。 壓力的單位

24、有帕（Pa）、兆帕（MPa）、巴（bar）等。國內(nèi)用戶常用“公斤”，應(yīng)注意用戶習(xí)慣。 Pa10807. 9bar9807. 01 1 9678. 04 公公斤斤個(gè)個(gè)工工程程大大氣氣壓壓個(gè)個(gè)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)大大氣氣壓壓第61頁/共93頁62壓力檢測 （一）壓力的基本概念 壓力的表示方式有三種： 絕對壓力Pa，物體所承受的實(shí)際壓力，其零點(diǎn)為絕對真空。 表壓力P，指高于大氣壓力時(shí)的絕對壓力與大氣壓力之差。 真空度（負(fù)壓） Ph，大氣壓力與低于大氣壓力時(shí)的絕對壓力之差。 第62頁/共93頁63壓力檢測 （二）常用壓力檢測方法 1. 應(yīng)變片式壓力檢測 2.擴(kuò)散硅壓力傳感器，使用最廣。 3.電容式差壓變送器 其他

25、方法：彈性式、液柱式等，多用于就地指示，不便遠(yuǎn)傳。第63頁/共93頁64壓力檢測 1、應(yīng)變片式壓力檢測 基于應(yīng)變片（電阻體）受力變形，阻值發(fā)生變化的原理。 測量范圍寬，可達(dá)數(shù)百M(fèi)Pa，多用于固體壓力測量。第64頁/共93頁65壓力檢測 2、擴(kuò)散硅式壓力傳感器 在半導(dǎo)體材料的基片上（硅片或鍺片）利用集成電路工藝制成擴(kuò)散電阻，受外力作用時(shí)，擴(kuò)散電阻的電阻率變化而導(dǎo)致阻值改變。 主要優(yōu)點(diǎn)：體積小，結(jié)構(gòu)簡單，良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，易集成，價(jià)格便宜。 應(yīng)用廣泛，約占液體、氣體壓力檢測的80%以上。第65頁/共93頁66壓力檢測 3、電容式差壓變送器 電容式差壓變送器采用差動(dòng)電容作為檢測元件 由測量部件、轉(zhuǎn)換電

26、路、放大電路三部分組成第66頁/共93頁673、電容式差壓變送器第67頁/共93頁683、電容式差壓變送器感壓膜片電容-電流轉(zhuǎn)換器PiCi2-Ci1cIi放大和輸出限制電路反饋電路-If調(diào)零、遷移電路II0(I2-I1)0100 kPa420 mA差動(dòng)電容S測量部件轉(zhuǎn)換電路放大電路第68頁/共93頁69壓力檢測 （三）壓力傳感器的安裝 測點(diǎn)要選在前后有足夠長的直管段上。 取壓管端面與管道連接處的內(nèi)壁應(yīng)平齊，不應(yīng)有凸出物或毛刺。 引壓導(dǎo)管不宜過長，一般不大于50m；引壓導(dǎo)管不宜過細(xì)，一般采用內(nèi)徑為1015mm的無縫鋼管。 測點(diǎn)與壓力傳感器之間應(yīng)加裝閘閥，以備檢修壓力傳感器時(shí)使用，且應(yīng)盡量靠近測點(diǎn)

27、一側(cè)。第69頁/共93頁70壓力檢測 （三）壓力傳感器的安裝 在測量蒸汽壓力時(shí)，應(yīng)加裝凝汽管，以防止高溫蒸汽與測壓元件直接接觸； 對于有腐蝕性的介質(zhì)，應(yīng)加裝充有中性介質(zhì)的隔離罐。 針對被測介質(zhì)的不同性質(zhì)（臟污、結(jié)晶、粘稠等），應(yīng)采取相應(yīng)的防堵等措施，并注意日常維護(hù)。第70頁/共93頁71流量檢測 （一）流量的基本概念 單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的流體數(shù)量，稱為瞬時(shí)流量。 當(dāng)流體的數(shù)量以體積表示時(shí)，稱體積流量。過程控制中使用很多。 當(dāng)流體的數(shù)量以質(zhì)量表示時(shí)，稱質(zhì)量流量。 在某一段時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的流體總和稱為總（流）量或累積流量。一般只用于計(jì)量考核，不參于過程控制。第71頁/共93頁72流量檢

28、測 （二）流量的測量方式 1、節(jié)流式（差壓式）流量計(jì) 2、電磁流量計(jì) 3、旋渦（渦街）流量計(jì) 4、其他流量計(jì)第72頁/共93頁73流量檢測 1、差壓式流量計(jì) 基于節(jié)流變壓降原理，由節(jié)流件、導(dǎo)壓管及差壓檢測儀表組成。 最常用的節(jié)流件：孔板、噴嘴及文丘利管。第73頁/共93頁74流量檢測 1、差壓式流量計(jì) 孔板第74頁/共93頁75流量檢測 1、差壓式流量計(jì) 噴嘴第75頁/共93頁76流量檢測 1、差壓式流量計(jì) 文丘利管第76頁/共93頁771、差壓式流量計(jì) （1）流量測量原理 流量與流體流過節(jié)流件前后產(chǎn)生壓差的平方根成正比例關(guān)系 其中： 為流量系數(shù)； 為可膨脹性系數(shù)； 為節(jié)流件的開孔面積； 為流

29、體密度； 為節(jié)流裝置前后的壓差。 pAqv 20 0A p 第77頁/共93頁781、差壓式流量計(jì) （2）差壓流量計(jì)節(jié)流件的安裝 務(wù)必使節(jié)流裝置前后保持足夠的直管段，使被測介質(zhì)在節(jié)流前后保持穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)； 在節(jié)流裝置附近不允許安裝測溫元件或開取樣口； 節(jié)流件的開孔與管道的軸線應(yīng)同心，節(jié)流件的端面與管道的軸線垂直； 管道內(nèi)流體必須充滿管道且為單向流動(dòng)，注意節(jié)流件的安裝方向； 流體不能含有顆粒、纖維等雜質(zhì)。第78頁/共93頁791、差壓式流量計(jì) （3）差壓流量計(jì)使用注意 開啟表時(shí)：應(yīng)打開平衡閥2，再開高低截止閥1、3，當(dāng)閥1、3全開后，再關(guān)閥2。 停表時(shí)：應(yīng)先打開平衡閥2，再關(guān)閉閥1、3。 13

30、2P1P2PiP1P2平衡閥截止閥截止閥I0Q第79頁/共93頁802、電磁流量計(jì) （1）電磁流量計(jì)原理 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成，用來測量管道中導(dǎo)電性液體體積流量。 電磁流量計(jì)的感應(yīng)電勢與流量成線性關(guān)系：KQQDBke 4vDQ42 kBDve 第80頁/共93頁812、電磁流量計(jì) （2）電磁流量計(jì)特點(diǎn) 測量管道內(nèi)無節(jié)流部件，管道無壓損； 不堵塞，可測帶顆粒、纖維等雜質(zhì)的導(dǎo)電流體； 維護(hù)方便，壽命長； 沒有測量滯后現(xiàn)象。 不受流體的溫度、壓力、密度和粘度的影響。第81頁/共93頁822、電磁流量計(jì) （3）電磁流量計(jì)的安裝要求 必須保證被測液體完全充滿測量導(dǎo)管： 在水平安裝時(shí)，應(yīng)低于管道； 垂直安裝時(shí)，液體流動(dòng)方向應(yīng)從下往上。 一般要求在變送器前后有長度為35倍管道直徑的直管段； 要求安裝地點(diǎn)遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場。第82頁/共93頁833、旋渦（渦街）流量計(jì) （1）旋渦（渦街）流量計(jì)利用流體自然振蕩的原理： 當(dāng)流體以足夠大的流速流過垂直于流體流向幾何尺寸適當(dāng)?shù)奈矬w時(shí)，則在物體的后面，沿兩條平等直線上產(chǎn)生整體排列、轉(zhuǎn)向相反的渦列。 渦列的個(gè)數(shù)，即渦街頻率，和流體的速度成正比：dSft 第83頁/共