儀表培訓(xùn)教程

1、自動(dòng)化儀表培訓(xùn)教程第一章 概述生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化及儀表的發(fā)展一、自動(dòng)化儀表的發(fā)展就地分散控制。集中控制（一些工廠、企業(yè)實(shí)現(xiàn)了車間或大型裝置）。分散型綜合控制系統(tǒng)就地分散控制檢測(cè)和控制儀表：普遍采用基地式儀表和部分單元組合儀表（多數(shù)是氣動(dòng)儀表）。目的：實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的穩(wěn)定操作。集中控制儀表使用：電動(dòng)單元組合儀表DDZIDDZDDZDDCSPCQDZIQDZQDZ氣動(dòng)單元組合儀表工業(yè)控制計(jì)算機(jī)分散型綜合控制系統(tǒng)（DCS）。特點(diǎn)：集中管理，分散控制。儀表使用：微處理器、微機(jī)與傳統(tǒng)儀表相結(jié)合的過(guò)程控制儀表（數(shù)字調(diào)節(jié)器或可編程序調(diào)節(jié)器）。二、生產(chǎn)過(guò)程儀表分類1 、按儀表用途分類：a. 檢測(cè)儀表、傳感器和變送器

2、b. 顯示儀表c.轉(zhuǎn)換和傳輸儀表（D/A、A/D、數(shù)據(jù)公路、標(biāo)準(zhǔn)接口等）d.調(diào)節(jié)控制儀表及裝置e.執(zhí)行器f.配套設(shè)備和裝置（調(diào)試、投運(yùn)工具，如操作臺(tái)、儀表盤、穩(wěn)壓電源、空氣壓縮及凈化裝置等）按儀表組成形式分類：基地式儀表：測(cè)量、顯示、調(diào)節(jié)等各部分裝在一個(gè)殼體內(nèi)，不可分割，構(gòu)成簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，臺(tái)數(shù)少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但構(gòu)成復(fù)雜系統(tǒng)較困難、不靈活。單元組合式儀表：根據(jù)自調(diào)系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的不同功能和使用要求，將整套儀表劃分成能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)某種功能的若干單元，各單元間用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)聯(lián)系，靈活、方便。c.組裝式電子綜合控制裝置：在單元組合儀表基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種功能分離、結(jié)構(gòu)組件化的成套儀表裝置，適合大型復(fù)雜工藝設(shè)

3、備的自動(dòng)化。d.DCS:以CPU為核心，在4C技術(shù)（即control、computer、communication、CRT陰極射線管顯象技術(shù)）迅速發(fā)展基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。按被測(cè)參數(shù)不同分類：壓力測(cè)量流量測(cè)量溫度測(cè)量液位測(cè)量自動(dòng)成份分析儀表第二章 工藝參數(shù)的測(cè)量和變送壓力的測(cè)量和變送流量的測(cè)量和變送液位的測(cè)量和變送溫度的測(cè)量和變送主要內(nèi)容：第一節(jié)壓力的測(cè)量和變送一、概述二、彈簧管壓力表三、氣動(dòng)壓力變送器四、壓力表的選用與安裝一、概述：壓力的測(cè)量和控制是保證工藝要求、設(shè)備完全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要條件。壓力垂直作用于單位面積上的力（同物理概念中的壓強(qiáng)）單位：帕斯卡（ ），國(guó)際單位制（ ）因Pa太小，工程上常用

4、M Pa（兆帕）表示 M Pa=1×106 Pa過(guò)去還有多種壓力單位表示方式，84年2月27日國(guó)務(wù)院實(shí)行法定計(jì)量單位的命令規(guī)定不在使用。但有換算關(guān)系表。其它壓力測(cè)量單位：Pa KPa MPa 是國(guó)際通用的計(jì)量單位PSI 美國(guó)、英國(guó)選用 Bar 德國(guó)等國(guó)家選用 還有工程大氣壓Kgf/cm2、mmHg、mmH2o、絕對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）絕對(duì)壓力介質(zhì)所受的實(shí)際壓力。表壓指高于大氣的絕對(duì)壓力與大氣壓力之差。負(fù)壓（真空度）指大氣壓力與低于大氣壓力的絕對(duì)壓力之差。P表= P絕-P大P真= P大- P絕常用的測(cè)量壓力的方法和儀表有：液體壓力平衡法：通過(guò)液體產(chǎn)生或傳遞壓力來(lái)平衡被測(cè)壓力，如液

5、柱式壓力計(jì)和活塞式壓力計(jì)。機(jī)械力平衡法：將被測(cè)壓力通過(guò)一些隔離元件（如彈性元件）轉(zhuǎn)換成一個(gè)集中力，并在測(cè)量過(guò)程中用一個(gè)外界力（如電磁力或氣動(dòng)力）來(lái)平衡這個(gè)未知的集中力，然后通過(guò)對(duì)外界力的測(cè)量而得知被測(cè)壓力值，如力平衡式壓力變送器。彈性力平衡法：彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的大小，如薄膜式、波紋管式、彈簧管式壓力表。電測(cè)法：通過(guò)機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成各種電量（如電壓、電流、頻率等）來(lái)測(cè)量。彈性元件：石化生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的一種壓力測(cè)量元件。根據(jù)測(cè)量范圍的不同，常用的彈性元件有：q 單圈彈簧管q 多圈彈簧管q 膜片q 膜盒q 波紋管在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下，彈性元件發(fā)生彈性變形，產(chǎn)生相應(yīng)的位移，通

6、過(guò)轉(zhuǎn)換裝置，將位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)或氣信號(hào)，以供遠(yuǎn)傳顯示、報(bào)警或調(diào)節(jié)用。即：P測(cè)彈性元件X（位移） 轉(zhuǎn)換裝置電、氣信號(hào)顯示、報(bào)警、調(diào)節(jié)二、彈簧管壓力表：即單圈彈簧管壓力表的簡(jiǎn)稱。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、品種規(guī)格較齊全、測(cè)量范圍極廣（ . 160MPA)、便于制造、維修、價(jià)廉等。（一）結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理組成：彈簧管、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（拉桿、扇形齒輪、中心齒輪）、示數(shù)裝置（指針、分度盤）、外殼、游絲等。彈簧管：一端封閉并彎成2700圓孤形的空心管子，截面呈扁圓或橢圓形。封閉的一端B為自由端，即位移輸出端；另一固定端為被測(cè)壓力輸出端。因 P測(cè)，故壓力表的刻度標(biāo)尺是均勻的。自由端位移引起彈簧管中心角相對(duì)變化值動(dòng)作原

7、理（過(guò)程）：測(cè)（ 端進(jìn)入） 彈簧管變形、隨之產(chǎn)生向外挺直擴(kuò)張變形，使自由端發(fā)生位移（ ） 通過(guò)拉桿使扇形齒輪作逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)中心齒輪作順時(shí)針偏轉(zhuǎn)固定中心齒輪上的指針也作順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，在刻度盤上顯示出測(cè)的刻度值。游絲：克服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間的間隙而產(chǎn)生的測(cè)量誤差。調(diào)整螺釘：改變其位置（即改變機(jī)械傳動(dòng)的放大倍數(shù)），可實(shí)現(xiàn)壓力表量程的調(diào)整。若測(cè)小于管外壓力（ 大），則自由端將隨負(fù)壓增大而向內(nèi)彎曲，故彈簧管壓力表既可測(cè)正壓（ 表），也可測(cè)負(fù)壓（真空表）。多圈（ 圈） 遠(yuǎn)傳特殊用途：氨壓表耐腐蝕、黃色；氧用壓力表藍(lán)色、禁油（二）電接點(diǎn)式壓力表具有高低報(bào)警，使壓力控制在一定范圍內(nèi)。由中間繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。有一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)、二個(gè)

8、靜觸點(diǎn)。當(dāng)動(dòng)、靜觸點(diǎn)接通則發(fā)出光電信號(hào)。（三）壓力儀表的量程選用穩(wěn)定壓力：不能超過(guò)量程3/4波動(dòng)壓力：不能超過(guò)量程2/3最低量程：不能超過(guò)量程1/3量程選用考慮其它因素考慮精度環(huán)境及腐蝕性（儀表的材質(zhì)）尺寸大?。ㄋ模毫x表的安裝與修正（a）測(cè)量蒸汽（b）測(cè)量有腐蝕性介質(zhì)（c）壓力表位于生產(chǎn)設(shè)備之下圖2-11壓力表安裝示意圖1、壓力表2、截止閥3、隔離罐4、工藝管線5、1被測(cè)介質(zhì)密度2、隔離液密度（五）壓力儀表的選用就地測(cè)量：普通壓力表微壓：膜片式低壓：波紋管式中高壓：波登管式真空：真空壓力表遠(yuǎn)傳：電動(dòng)（氣動(dòng)）壓力變送器三、氣動(dòng)壓力變送器（一）氣動(dòng)元件和組件：彈性元件：氣動(dòng)表中作為感測(cè)元件或轉(zhuǎn)

9、換元件。將P測(cè)彈性元件X（位移）或力信號(hào)。阻容元件：氣阻：氣體流過(guò)節(jié)流元件時(shí)會(huì)受到一定阻力，這種節(jié)流元件為氣阻。它阻礙氣體流動(dòng)，起降壓力、限流量作用。恒氣阻：氣阻值為常數(shù)，即流通斷面積不能調(diào)整的節(jié)流元件?？烧{(diào)氣阻：氣阻值即流通斷面積可調(diào)。變氣阻：工作中自動(dòng)地改變氣阻值的節(jié)流元件。如噴嘴檔板型變氣阻。氣容：氣體通過(guò)時(shí)，能貯存或放出氣體的氣室。起緩沖、防止振蕩等作用。氣體流入或流出氣室時(shí)，氣室時(shí)的壓力就隨著變化。定氣容：氣室容積固定。（如煤氣罐）變氣容：彈性氣容容積隨壓力而變。（如波紋管、氣球等）阻容耦合元件：用導(dǎo)管將氣阻和氣容聯(lián)接起來(lái)。常見(jiàn)的有：節(jié)流盲室：節(jié)流通室：作為氣動(dòng)表的反饋環(huán)節(jié)，以得到P

10、、I、D調(diào)節(jié)規(guī)律。噴嘴檔板機(jī)構(gòu)：氣動(dòng)表中的氣動(dòng)控制元件，由恒氣阻、氣容和噴嘴檔板機(jī)構(gòu)型變氣阻串聯(lián)組成。作用：把檔板相對(duì)于噴嘴的微小位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的氣壓信號(hào)背作為它的輸出。Ø 工作過(guò)程：氣源（ ）經(jīng)恒氣阻后只有少量進(jìn)入背壓室，而背隨噴嘴檔板之間距離變化，檔板靠近噴嘴氣阻增大，則背上升；反之背下降。功率放大器：因背往往很小，故輸出氣壓信號(hào)功率很小，為把信號(hào)遠(yuǎn)傳和推動(dòng)執(zhí)行器，常在控制元件后串聯(lián)一個(gè)功率放大器。氣動(dòng)功率即壓力和流量的乘積，故氣動(dòng)功率放大器能將信號(hào)壓力和氣量進(jìn)行放大。（二）氣動(dòng)壓力變送器的結(jié)構(gòu)原理組成：1、測(cè)量部分（波紋管、密封膜片），將P測(cè)F測(cè)。2、轉(zhuǎn)換部分（主、副杠桿、反饋

11、波紋管、噴嘴檔板機(jī)構(gòu)、功放， 將F測(cè)20100KPA。工作過(guò)程：力矩平衡原理工作。工作過(guò)程：力矩平衡原理工作。被測(cè)壓力引至測(cè)量波紋管，對(duì)主杠桿下端產(chǎn)生一個(gè)推力（測(cè)量力），于是產(chǎn)生使主杠桿圍繞密封膜片的中心作逆時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)的測(cè)量力矩，當(dāng)主杠桿作逆時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)擋板向噴躊靠攏，噴嘴背壓就上升，經(jīng)放大器放大后即為壓力變送器的輸出，同時(shí)，輸出壓力進(jìn)入反饋波紋管，產(chǎn)生一個(gè)反饋力推動(dòng)副杠桿以量程螺母為支點(diǎn)作順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，使擋板離開(kāi)噴嘴，這種相反的作用，直至反饋力矩和測(cè)量力矩相等時(shí)，杠桿就處于平衡狀態(tài)，擋板和噴嘴間距離不再變化，變送器就穩(wěn)定地輸出一個(gè)與被測(cè)壓力或比例的氣壓信號(hào)。如果被測(cè)壓力變化時(shí)，杠桿的

12、平衡就被破壞，通過(guò)反饋?zhàn)饔?，又建立新的平衡狀態(tài)，壓力變送器輸出一個(gè)相應(yīng)的氣壓信號(hào)。第二節(jié)流量的測(cè)量和變送一、概述：流量測(cè)量和變送的目的：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的控制；進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算。1、流量（即瞬時(shí)流量）在工程上指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面的流體的體積或質(zhì)量。流量的計(jì)量單位：體積流量（Q）常用單位：m3/h、l/min（升每分）、l/s（升每秒）質(zhì)量流量（M）常用單位：t/h（噸每小時(shí)）、kg/h、kg/s等M=Q 或Q=M/ （為流體密度，kg/m3)2、總量（即累積流量）流體在一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面的總量。（流量測(cè)量?jī)x表上配以積算機(jī)構(gòu)就可讀出總量）其實(shí)流體的密度最隨工況參數(shù)而變化的，即壓力、溫度變

13、化引起密度變化，故在測(cè)量氣體體積流量時(shí)，必須同時(shí)測(cè)量氣體的溫度和壓力，并將工作狀態(tài)下的體積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)體積流量。二、差壓式流量計(jì)（也稱節(jié)流式流量計(jì)）基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差與其流量有關(guān)而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。組成：1、節(jié)流裝置（包括節(jié)流元件和取壓裝置）作用：Q測(cè)P2、導(dǎo)壓管3、差壓計(jì)或差變及其顯示儀表（一）節(jié)流裝置的測(cè)量原理1、節(jié)流現(xiàn)象及其原理：節(jié)流裝置設(shè)置在管道中能使流體產(chǎn)生局部收縮的節(jié)流元件和取壓裝置的總和。最廣泛的有：孔板、噴嘴、文丘里管。節(jié)流現(xiàn)象流體在有節(jié)流元件的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流元件前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象。QP流量系數(shù)dt孔板孔口直徑膨

14、脹校正系數(shù)（不可壓縮液體 =1）P節(jié)流元件前后實(shí)際測(cè)得的靜壓差1節(jié)流元件前流體密度故不加開(kāi)方器的話，流量標(biāo)尺刻度是不均勻的，開(kāi)頭很密，后來(lái)逐漸變疏。因此差壓法測(cè)Q時(shí)，Q不應(yīng)接近于儀表刻度的下限值（一般>量程30），否則誤差大。流體基本方程式（定量闡述Q與P的關(guān)系）（二）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置即把節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化，有孔板、噴嘴、文丘里管。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取壓方式： 標(biāo)準(zhǔn)孔板：角接取壓法蘭取壓噴嘴：角接取壓（三）電容式壓力變送器（無(wú)杠桿變送器）它與節(jié)流裝置配合，可連續(xù)測(cè)量和變送液體、蒸汽、氣體的流量，也可測(cè)量和變送差壓、壓力、液位等工藝參數(shù)。以電（24V.DC）為能源作用：將P 4 -20mA.DC送調(diào)節(jié)器

15、、顯示儀進(jìn)行調(diào)節(jié)、指示、記錄。1、結(jié)構(gòu)原理兩部分組成：電容式感壓組件：將P C2-C1 / C2+C1轉(zhuǎn)換放大電路：C2-C1 / C2+C1 4 -20mA.DC（其殼體內(nèi)帶有現(xiàn)場(chǎng)批示表）推導(dǎo)得：C2-C1 / C2+C1=K2S= K2 * K1 * P即差動(dòng)電容的相對(duì)變化值與輸入差壓的關(guān)系為:C2-C1 / C2+C1 P電容式差變的使用特點(diǎn)：因采用微位移式的工作原理，并采用差動(dòng)電容作為檢測(cè)元件，故整個(gè)變送器無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部件；中心感壓測(cè)量膜片是唯一可動(dòng)的，且是液壓傳送，故結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、體積小、動(dòng)態(tài)特性好、精度高、高穩(wěn)定性、可靠性、抗震性、耐腐蝕。（四）差壓式流量計(jì)使用中的測(cè)量誤差差壓式

16、流量計(jì)實(shí)際使用時(shí)往往有較大的測(cè)量誤差（有時(shí)高達(dá)1020），完全由于使用不當(dāng)引起，而不是儀表本身。故要合理選型、準(zhǔn)確設(shè)計(jì)加工制造、正確安裝、維護(hù)、符合使用條件。第三節(jié)液位的測(cè)量和變送一、概述液位測(cè)量目的：1、通過(guò)液位測(cè)量來(lái)確定容器里的原料或產(chǎn)品的數(shù)量，預(yù)先計(jì)劃好原料用量或經(jīng)濟(jì)核算。2、了解液位是否在規(guī)定范圍內(nèi)，確保安全生產(chǎn)。類型工作原理主要特點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合直讀式連通器原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、但讀數(shù)不太明顯、玻璃易損壞現(xiàn)場(chǎng)指示浮標(biāo)式浮標(biāo)在液面中隨液面的變化而變化結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜測(cè)量?jī)?chǔ)罐內(nèi)液位沉筒式阿基米德原理可連續(xù)測(cè)量敞口或密封容器中的液位和界面用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)，或控制指示液位的場(chǎng)合差壓式基于液面升降造

17、成液柱差的原理能遠(yuǎn)傳液位的變化用于敞口或密封容器的的液位測(cè)量或變送電容式置于液體中的電容，其電容值隨液位的高低而變化能遠(yuǎn)傳指示，測(cè)量滯后小，但線路復(fù)雜，成本較高測(cè)量高壓腐蝕性介質(zhì)的液位電阻式基于金屬電阻體浸在導(dǎo)電溶液中，液位變化引起電阻的變化。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、只適用于導(dǎo)電液貯罐液位測(cè)量幅射式放射性同位素發(fā)射和接收程度隨液位高低而變化非接觸測(cè)量，能測(cè)量各種液位，成本高，使用和維修不便用于腐蝕性介質(zhì)的液位測(cè)量超聲波式利用超聲波在氣體、液體和固體中的裒減程度，穿透能力和輻射聲阻抗不相同和性質(zhì)。測(cè)量準(zhǔn)確度高，慣性小，非接觸測(cè)量，價(jià)格貴，維修和使用不便用于測(cè)量精度要求較高的場(chǎng)合微波式利用微波發(fā)射和接收的相位差

18、隨液位高低而變化非接觸測(cè)量，能測(cè)量各種液位，精度高，價(jià)格貴用于敞口或密封容器的的液位測(cè)量或變送二、浮筒式液位計(jì)組成： 、浮筒式液位變送器、顯示儀表測(cè)量原理：浮力原理，即利用浮筒浸沉在被測(cè)液體中，當(dāng)液位變化，浮筒浸沒(méi)程度不同，浮筒所受浮力也不同，只要測(cè)出浮力的變化，液位高低便確定了。v 浮筒式液位變送器（有氣動(dòng)和電動(dòng)兩種，均由檢測(cè)部分和轉(zhuǎn)換兩部分構(gòu)成，轉(zhuǎn)換部分有所不同）（一）檢測(cè)部分：作用將H S主要由浮筒、杠桿、扭力管及芯軸等組成。工作過(guò)程：=KH（K轉(zhuǎn)換系數(shù)）H越高，扭角越小。將 通過(guò)芯軸變成檔板或霍爾片的位移，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電氣信號(hào)。（二）氣動(dòng)電動(dòng)轉(zhuǎn)換部分作用： S20100KPA（或42

19、0MA.DC)。原理：位移平衡原理。（三）使用特點(diǎn)1、浮筒式液位變送器的輸出信號(hào)不僅與液位高度有關(guān)，且與被測(cè)介質(zhì)的密度有關(guān)。2、它可用來(lái)測(cè)量?jī)煞N密度的液體分界面。3、浮筒的長(zhǎng)度就是儀表的量程。一般為3002000mm。4、氣源應(yīng)干燥、清潔（氣源凈化裝置除固體塵粒、水蒸汽、油霧）。三、差壓液位計(jì)（用差壓計(jì)或差壓變送器測(cè)量變送液位，目前應(yīng)用廣泛）（一）測(cè)量原理利用容器內(nèi)液位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。對(duì)于密閉容器，即P=P1-P2=Hg。通常已知，故測(cè)得P就能知道液位高度H。對(duì)于敞口容器，差變負(fù)壓室通大氣就可，也可用壓力變送器或壓力計(jì)直接測(cè)量H。也有P=P1-P2=Hg。（二

20、）零點(diǎn)遷移問(wèn)題差變或差壓計(jì)測(cè)液位時(shí)，一般都有P=P1-P2=Hg當(dāng)H=0時(shí)， P1=P2即P=0（ P的下限從零開(kāi)始）此為無(wú)遷移情況。但實(shí)際應(yīng)用中，差變的差壓下限不一定從零開(kāi)始。為防止容器內(nèi)液體和氣體進(jìn)入變送器而造成管線堵塞或腐蝕，并保持負(fù)壓室液柱高度恒定，在正負(fù)壓室與取壓口之間加裝隔離罐，充隔離液。 P1-P2= （ 2 1）2對(duì)比無(wú)遷移相當(dāng)于在負(fù)壓室多了一項(xiàng)固定值為（ 2 1）2 的壓力。對(duì)電動(dòng)變送器，當(dāng)有這個(gè)固定值存在時(shí)，意味著，變送器的輸出小于；max時(shí)，變送器輸出也小于。解決方法：在儀表上加裝一遷移裝置，以抵消固定差壓的作用這種方法即為遷移。為使儀表能正確反映液位的高低，必須設(shè)法抵消

21、此固定壓差值的作用，使：時(shí)， 0 ；max時(shí)， 0（三）用法蘭式差變測(cè)液位：測(cè)腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及粘度大、易凝固等液體液位，引壓管易被腐蝕、堵塞，可用法蘭式差變。注意：同樣存在零點(diǎn)遷移問(wèn)題。至此：我們知道差壓變送器能用來(lái)連續(xù)測(cè)量和變送：差壓、液位或分界面、流體的流量等工藝參數(shù)。第四節(jié)溫度的測(cè)量一、概述二、熱電偶溫度計(jì)三、熱電阻溫度計(jì)溫度表示物體冷熱程度的物理量。它不能直接測(cè)量，一般根據(jù)物質(zhì)的某些物理特性值（如液體的體積、導(dǎo)體的電阻）與溫度之間的函數(shù)，通過(guò)對(duì)這些特性值的測(cè)量間接獲得。按測(cè)量方式不同可分：接觸式（與介質(zhì)直接接觸）：測(cè)量?jī)x表簡(jiǎn)單、可靠、精度高，但有滯后現(xiàn)象，還可能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，且

22、不能應(yīng)用于很高溫度的測(cè)量。非接觸式：測(cè)溫范圍廣，速度較快，但精度低。測(cè)溫方式溫度計(jì)種類測(cè)溫原理溫溫范圍 接觸式玻璃液體溫度計(jì)液體受熱產(chǎn)生熱膨脹-100100有機(jī)液體0350水銀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確、價(jià)格低易破損、只能現(xiàn)場(chǎng)指示、不能遠(yuǎn)傳雙金屬溫度計(jì)固體受熱產(chǎn)生熱膨脹0300 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，能記錄、報(bào)警與自控精度低、量程與使用范圍均有限壓力式溫度計(jì)封閉在固定體積中的氣體、液體或蒸汽受熱時(shí)，其壓力受溫度變化的性質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防爆、格低，能記錄、報(bào)警與自控、不怕振勸精度低、測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí)，儀表滯后較大、一般超過(guò)測(cè)量點(diǎn)不超過(guò)10米熱電阻溫度計(jì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)-200650鉑

23、電阻-50150銅電阻-100200熱敏電阻測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制不能測(cè)量高溫?zé)犭娕紲囟扔?jì)熱電效應(yīng)-2002300 測(cè)量范圍廣、精度高、便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制需冷端溫度補(bǔ)償，在低溫段測(cè)量精度較低非接觸式光學(xué)高溫計(jì)亮度法、受熱物體的單色輻射強(qiáng)度（在可見(jiàn)光范圍）隨溫度升高而增強(qiáng)9002000 攜帶用，可測(cè)高溫，測(cè)量時(shí)不破壞被測(cè)溫度的溫度場(chǎng)。測(cè)量時(shí)，必須經(jīng)人工工為調(diào)整，有人為誤差，不能作遠(yuǎn)距離測(cè)量、記錄和自控輻射高溫計(jì)全幅射法，根據(jù)物體的熱幅射效應(yīng)測(cè)量物體的表面溫度1002000 測(cè)量元件不破壞被測(cè)溫度的溫度場(chǎng)。能作遠(yuǎn)距離測(cè)量、報(bào)警和自控，測(cè)溫范圍廣。低溫段測(cè)

24、溫不準(zhǔn)，環(huán)境條件會(huì)影響測(cè)量精度，連續(xù)測(cè)高溫時(shí)，感溫器須作冷卻。常用溫度計(jì)的測(cè)溫原理、測(cè)溫范圍和主要特點(diǎn)組成：熱電偶、電測(cè)儀表（電位差計(jì)或動(dòng)圈儀表）、連接導(dǎo)線熱電偶溫度計(jì)由兩根不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料焊接或絞接而成。（這兩根導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱為熱電極）當(dāng) 0時(shí)，則在熱電偶回路中便會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。若0保持不變，則熱電勢(shì)只是被測(cè)溫度的函數(shù)。（用電測(cè)儀表測(cè)得E，便可知道被測(cè)溫度t）（一）熱電偶測(cè)溫的基本原理熱電效應(yīng)：把兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，它們的兩個(gè)接點(diǎn)溫度為和0 （假設(shè) 0），則該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)的現(xiàn)象。熱電勢(shì)的產(chǎn)生：NA+NB接觸形成的靜電場(chǎng)當(dāng)兩種不同導(dǎo)體和接觸時(shí)，因兩者有不同的電子密

25、度（ A、B，且A B ）則電子的擴(kuò)散速率就不同。從跑到的電子數(shù)要比從跑到的電子數(shù)多，結(jié)果因失去電子帶正電荷， 得到電子帶負(fù)電荷，在、的接觸面上形成了一個(gè)從到的靜電場(chǎng)。這個(gè)電場(chǎng)將阻礙擴(kuò)散作用的繼續(xù)進(jìn)行，同時(shí)加速電子向反方向轉(zhuǎn)移，使到的電子增多，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。此時(shí)，、之間形成一電位差，稱接觸電動(dòng)勢(shì)AB。AB的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)和接點(diǎn)的溫度， 越高，導(dǎo)體中自由電子就越活躍，由擴(kuò)散到的自由電子就越多，AB也增高。故當(dāng)、材料已確定時(shí)， AB只與有關(guān)，所以稱為熱電勢(shì)。記作AB（ ）AB（ ） BA（ ）綜上所述：1、在A、B形成的回路中。兩接點(diǎn)溫度不同，則在接點(diǎn)處就產(chǎn)生了兩個(gè)大小不等、

26、方向相反的接觸電動(dòng)勢(shì)eAB（t）和eAB（t0），且eAB（t）eAB（t0）。2、對(duì)同一導(dǎo)體（A或B），因其兩端溫度不同，也產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電位差，稱溫差電動(dòng)勢(shì)eAB（t，t0）。但因其遠(yuǎn)小于接觸電動(dòng)勢(shì)，故常忽略。則熱偶回路中總的電動(dòng)勢(shì)為：AB（ ， 0） AB（ ） AB（ 0）AB（ ， 0） AB（ ） AB（ 0）即熱電勢(shì)EAB（t，t0） 等于熱電偶兩接點(diǎn)的接觸電勢(shì)的代數(shù)和。當(dāng)A、B材料確定，且保持不變，則熱電勢(shì)EAB（t，t0）就成為熱端溫度t的單值函數(shù)了，而和熱電極的長(zhǎng)短用粗細(xì)無(wú)關(guān)。故如果t為被測(cè)溫度，只要測(cè)出熱電勢(shì)的大小，就能判斷被測(cè)溫度的高低。這就是熱電偶測(cè)溫的基本原理。（也

27、即熱電效應(yīng)）注意幾點(diǎn)：若組成熱電偶回路的兩導(dǎo)體材料相同，則無(wú)論兩接點(diǎn)溫度如何，回路的總熱電勢(shì)為。、若熱電偶的兩結(jié)點(diǎn)溫度相同（ 0），盡管兩電極材料不同，回路的總熱電勢(shì)為。、不同熱電極材料制成的熱電偶在相同的溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不同的。（參見(jiàn)分度表）分度表：按熱電勢(shì)與被測(cè)溫度關(guān)系，并規(guī)定t0=00時(shí)進(jìn)行分度，并按熱電偶的不同種類，分別列成表格形式。故只有t0=00時(shí)，可用測(cè)得的熱電勢(shì)EAB（t，0）去查分度表，得到被測(cè)溫度t，或已知t 查得相應(yīng)的EAB（t，0）值。若t000時(shí)，則要進(jìn)行校正。可根據(jù)：EAB（t，t0）= EAB（t，0）- EAB（t0，0）或EAB（t，0） = EAB（t，

28、t0） + EAB（t0，0）用熱偶測(cè)溫時(shí)，必須用電測(cè)儀表測(cè)熱電勢(shì)值，而其往往遠(yuǎn)離測(cè)溫點(diǎn)，故需將熱電偶回路冷端斷開(kāi)，接入連接導(dǎo)線，形成閉合回路。結(jié)論：在熱電偶測(cè)溫回路中接入第三種導(dǎo)體時(shí)，只要接入導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對(duì)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)數(shù)值沒(méi)有影響。推論：在熱電偶測(cè)溫回路中接入多種導(dǎo)體時(shí)，只要接入導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對(duì)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)數(shù)值也沒(méi)有影響。應(yīng)用：開(kāi)路熱電偶的使用。（二）熱電偶的種類：理論上任何兩種導(dǎo)體都可以組成熱電偶，但實(shí)際并非如此，要嚴(yán)格選擇，材料應(yīng)滿足如下要求：1、在測(cè)溫范圍內(nèi)其熱電性質(zhì)要穩(wěn)定，不隨時(shí)變化。2、化學(xué)穩(wěn)定性要高，即在高溫下不被氧化和腐蝕。3、電阻溫度系數(shù)要小。導(dǎo)

29、電率要高，組成熱偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)要大，熱電勢(shì)與溫度間成線性關(guān)系（提高精度）。4、復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)，良好的互換性。5、材料組織要均勻，韌性好，便于加工成絲。熱電偶名稱鉑銠10鉑鉑銠20鉑銠6 鎳鉻鎳硅鎳鉻康銅銅康銅分度號(hào)S B K E T（三）熱電偶的結(jié)構(gòu)型式：基本結(jié)構(gòu)型式組成（通常）：熱電極、絕緣管、保護(hù)套管、接線盒等。1、普通型熱電偶2、套管熱電偶3、薄膜式熱電偶（四）補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償：補(bǔ)償導(dǎo)線：已經(jīng)知道只有當(dāng)t0保持恒定時(shí)，熱電勢(shì)才是被測(cè)溫度的單值函數(shù)。而實(shí)際應(yīng)用時(shí)，冷端常常靠近設(shè)備和管道，不僅受環(huán)境溫度影響，還受設(shè)備和管道中物料溫度影響而難以恒定。故延伸冷端至溫度恒定處，但熱偶

30、往往是貴金屬不經(jīng)濟(jì)，用賤金屬（01000C范圍內(nèi)其熱電特性非常接近前述幾種標(biāo)準(zhǔn)化熱偶）代替即補(bǔ)償導(dǎo)線（用來(lái)延伸冷端的專用導(dǎo)線）補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只是用來(lái)延伸熱電極，達(dá)到移動(dòng)t0的目的。2006-9-24冷端溫度補(bǔ)償：因各種熱偶分度表均是在t0 =00C條件下得到的，與它配套使用的顯示儀表也是根據(jù)這一條件進(jìn)行刻度的。但實(shí)際應(yīng)用時(shí)由補(bǔ)償導(dǎo)線延伸的新冷端（中控溫度）往往高于零度，則顯示儀表示值必然偏低，且測(cè)量值也要隨新冷端溫度的變化而變化，產(chǎn)生誤差。故熱偶測(cè)溫時(shí)，應(yīng)使t0 保持為00C，或進(jìn)行一定的修正和補(bǔ)償才能得到準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)果的做法冷端溫度補(bǔ)償。幾種冷端溫度補(bǔ)償做法：冰浴法、熱電勢(shì)校正計(jì)算法、校正儀表

31、零點(diǎn)法、冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償裝置（補(bǔ)償電橋法）、補(bǔ)償熱電偶法三、熱電阻溫度計(jì)：廣泛用于中、低溫的測(cè)量（一般5000C以下）熱電阻溫度計(jì)組成：熱電阻、電測(cè)儀表（動(dòng)圈儀表或平衡電橋）、連接導(dǎo)線。熱電阻溫度計(jì)特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，靈敏度高，可遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄、多點(diǎn)測(cè)量。（一）熱電阻測(cè)溫原理：金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化的原理。一般：Rt=R01+a(t-t0)或Rt= Rt- R0=a R0ta電阻溫度系數(shù)，即溫度變化10C時(shí)電阻值的相應(yīng)變化量，單位0C-1。實(shí)驗(yàn)表明：大多金屬在溫度每升高1時(shí)，其電阻值要增加0.40.6。熱電阻溫度計(jì)就是把溫度變化引起熱電阻的變化值，通過(guò)測(cè)量電路（電橋）轉(zhuǎn)換成電壓

32、（mv）信號(hào)，然后由顯示儀表指示記錄t測(cè)。（二）熱電阻的種類：制作熱電阻絲的材料應(yīng)具備以下特性：1、電阻溫度系數(shù)要大，則測(cè)溫靈敏度就高；2、熱容量要小，則對(duì)溫度變化的響應(yīng)就快；3、在測(cè)溫范圍內(nèi)，物理、化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定；4、易加工，有良好的復(fù)現(xiàn)性；5、電阻與溫度最好近于線性或平滑曲線，便于分度和讀數(shù)；6、價(jià)格便宜。（目前應(yīng)用最廣的是鉑和銅）（三）熱電阻的構(gòu)造：由電阻體、保護(hù)套管以用接線盒組成。（與熱電偶相同）第三章集散控制系統(tǒng)傳統(tǒng)模擬式控制儀表：控制功能單調(diào)、運(yùn)算精度不高、反應(yīng)速度低、安裝過(guò)于分散、監(jiān)視操作不變。50年代末：開(kāi)始采用大型計(jì)算機(jī)集中控制，執(zhí)行復(fù)雜運(yùn)算、處理速度快，管理監(jiān)視操作集中，但危險(xiǎn)集中。集散控制系統(tǒng)（Total Distributed Control System，亦稱分散型綜合控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱DCS）是隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的不斷興起和過(guò)程控制要求的日益復(fù)雜應(yīng)運(yùn)而