壓力溫度流量液位控制系統(tǒng)基礎知識培訓課件

儀表基礎知識

特變電工新疆硅業(yè)有限公司

1壓力公式

壓

力

是

作

用

于

一

個

確

定

面

積

上

的

力

的

大

小

。壓

力

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式

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：其中：P=F/A

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小

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力

增

加

。壓力公式

壓力是作用于一個確定面2壓力單位

P95一體化體積流量計壓

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兩

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每

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厘

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數(shù)(g/cm2)1g/cm2＝1/1,000kg/cm2

帕(Pa或

N/m2)N代

表

牛

頓

千帕(kPa)1kPa=1,000Pa

巴1bar=100,000Pa

毫

巴(mbar)1mbar=1/1,000bar

壓力單位P95一體化體積流量計壓力單位可分3壓力單位

以

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毫

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汞

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在

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平

面

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球

大

氣

壓

作

用

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壓

力

壓力單位以液柱為基準的單位4基準壓力

基準壓力是同被測量的過程物料的壓力相比較的壓力測量。根據(jù)它們測量起始的基準壓力，可將壓力測量儀表分類。這三個基準壓力是：

絕壓

表壓

差壓

絕壓與表壓儀表測量過程流體的壓力與基準壓力之間的壓差。差壓儀表測量過程流體在不同點處的兩個壓力，并測量它們之間的壓差。基準壓力基準壓力是同被測量的過5表壓絕壓示意圖表壓絕壓示意圖6壓力單位換算壓力單位換算7壓力測量儀表的分類壓力傳感器從其原理及結構來看可分為：液柱式、機械式及電氣式測量壓力的儀表，按信號原理不同，大致可分為四類：液柱式：根據(jù)流體靜力學原理，把被測壓力轉換成液柱高度機械式：根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉換成位移電氣式：將被測壓力轉換成各種電量，如電感、電容、電阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實現(xiàn)壓力的間接測量活塞式：根據(jù)水壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉換成活塞面積上所加平衡砝碼的質量壓力測量儀表的分類壓力傳感器從其原理及結構來看可分為：液柱式8機械式壓力儀表

機

械

式

壓

力

儀

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部

分

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械

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廣

泛

用

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程

控

制

工

業(yè)

。機械式壓力儀表

機械式壓力儀表有9彈性壓力儀表原理：利用彈性元件在被測介質的壓力作用下，產(chǎn)生彈性形變而制成。結構簡單，牢固可靠，使用方便，價格低廉，精度很好，測量范圍寬（幾百帕～上千兆帕）。可增加附加裝置，如電氣變換裝置、控制元件等等，實現(xiàn)壓力的遠傳、報警、自動控制等等。彈性式壓力計彈性壓力儀表彈性式壓力計10

彈性元件在彈性限度內受壓后會產(chǎn)生變形，變形大小與被測壓力成正比關系。彈性元件在彈性限度內受壓后會產(chǎn)生變形，變形大11彈簧管壓力表（1）彈簧管壓力表結構簡單，使用方便，價格低廉，使用范圍廣，測量范圍寬可測負壓、微壓、低壓、中壓和高壓精度有0.5、1.0、1.5、2.5等彈簧管壓力表（1）彈簧管壓力表12電子壓力變送器

電子變送器將輸入壓力轉換成為數(shù)字的或電信號。電子變送器有兩個基本的部分：

傳感器

電子線路(裝置）

傳感器把實際的位移轉換成為電氣性質的變化，例如，電容、電壓、電感或磁阻。變送器的電子線路部分把傳感器的輸出信號改變成為一個標準的電子信號。在過程控制工業(yè)中最廣泛采用的電子信號是(4-20mA)信號。電子壓力變送器電子變送器將輸入壓力轉換成13電子傳感器類型用于電子壓力變送器的若干類型的傳感器列舉如下：

可變電容

壓敏電阻

壓電晶體

可變電感

可變磁阻

振動線

應變計

電子傳感器類型用于電子壓力變送器的14

可變電容原理可變電容

電容是一種物質保持電荷的能力。電容器是由彼此對準中心但不接觸的兩個導電板組成的器件。兩板之間的空間充滿稱為電介質的絕緣介質。在大多數(shù)壓力變送器的可變電容傳感器中，其電介質是油。有三個因素影響電容器的電容：

電容器板的表面積

電介質的絕緣性質

板間的距離

可變電容原理可變電容15

可變電容結構圖傳感膜片堅固的絕緣體電容極板隔離膜片灌充液引線

可變電容結構圖堅固的電容極板灌充液引線16一、壓力檢測儀表的選擇1.儀表量程的選擇被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應超過儀表滿量程的3/4被測壓力波動較大或測脈動壓力：最大工作壓力不應超過儀表滿量程的2/3為保證測量準確度：最小工作壓力不應低于滿量程的1/3優(yōu)先滿足最大工作壓力條件壓力檢測儀表的選擇與校驗一、壓力檢測儀表的選擇壓力檢測儀表的選擇與校驗172.儀表精度的選擇

壓力檢測儀表的精度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實際被測壓力允許的最大絕對誤差應小于儀表的基本誤差。3.儀表類型的選擇從被測介質壓力大小來考慮被測介質的性質對儀表輸出信號的要求使用的環(huán)境2.儀表精度的選擇18壓力儀表的校驗校驗就是將被校驗壓力表和標準壓力表通以相同壓力，比較它們的指示數(shù)值，如果被校表對于標準表的讀數(shù)誤差，不大于被校表規(guī)定的最大準許絕對誤差時，則認為被校表合格。常用的校驗儀器是活塞式壓力計，它由壓力發(fā)生部分和測量部分組成，它的精度等級有0.02、0.05和0.2級，可用來校準0.25級精密壓力表，也可校準各種工業(yè)用壓力表，被校壓力的最高值為60MPa。壓力儀表的校驗校驗就是將被校驗壓力表和標準壓力表通以相同壓力19壓力發(fā)生部分測量部分壓力發(fā)生部分測量部分20壓力表的安裝1.取壓口的選擇在管道或煙道上取壓測量流動介質的壓力測量液體介質的管道上取壓壓力表的安裝1.取壓口的選擇212.導壓管的鋪設

導壓管是傳遞壓力、壓差信號的。導壓管的鋪設2.導壓管的鋪設導壓管的鋪設223.壓力、壓差計的安裝壓力、壓差計的安裝3.壓力、壓差計的安裝壓力、壓差計的安裝23差壓液位系統(tǒng)介紹法蘭式過程連接螺紋式過程連接衛(wèi)生型過程連接差壓液位系統(tǒng)介紹法蘭式過程連接24儀表基礎知識培訓議程1.壓力知識培訓2.溫度知識培訓3.流量知識培訓

4.液位知識培訓5.控制理論知識培訓儀表基礎知識培訓議程1.壓力知識培訓25引

言

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述

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。引言溫度是材料內部分子活動26現(xiàn)今在用的三種溫標是：

華氏

攝氏(也叫百分度)

絕對(開爾文溫標與蘭金溫標)

溫

度

測

量

溫

標

要將溫度由攝氏轉換成華氏，則用以下公式：

F=1.8C+32現(xiàn)今在用的三種溫標是：溫度測量溫27溫度傳感器在工業(yè)環(huán)境中，高的過程溫度、壓力與振動需要有強固的溫度傳感器。同時也需要有快速的響應時間、精度與穩(wěn)定性。雖然可利用若干類型的溫度傳感器，工業(yè)過程測量中最常用的兩種是:電阻式溫度檢測器(RTD)熱電偶(T/Cs)。

溫度傳感器在工業(yè)環(huán)境中，高的過程28共同的結構特點熱電阻(RTDs)與熱電偶(T/Cs)有若干共同的結構特點(圖4.2)：

檢測元件

傳感器鎧裝(護套)

引線

螺紋式轉換接頭(任選)

圖4.2溫度傳感器共同的特點共同的結構特點熱電阻(RTDs)與熱29

什么是熱電阻傳感器（RTD）什么是RTD?ResistanceTemperatureDetector工作特性由金屬的固有特性決定（通常為鉑電阻〕:當金屬上溫度發(fā)生變化，與電流相對應的電阻發(fā)生變化。如果能夠測量金屬的電阻，就可以知道溫度!鉑的電阻隨溫度而變化兩種常用RTD測量元件類型:線繞測量元件薄膜測量元件

什么是熱電阻傳感器（RTD）什么是RTD?鉑的電阻兩種30RTD常用材料制造RTD最常用的三種金屬電阻是鉑、銅與鎳。

鉑

鉑熱電阻元件是用于過程工業(yè)最常見的熱電阻類型的元件。鉑元件具有高的精度、高的重復性及溫度每變化一度時高的電阻變化率。銅

銅熱電阻在其整個溫度范圍內是高度線性的，但精度有限，而且溫度范圍比鉑電阻元件窄。鎳

鎳熱電阻元件溫度每變化一度具有高的電阻變化值，但線性度差，精度有限，并且溫度范圍相對較窄。RTD常用材料制造RTD最常用的三種金屬31紅紅白白RTD熱電阻傳感器－2,3,和4-線RTD4-線RTD

為什么使用2-,3-,或4-線RTD?2-線:成本最低--使用極少，因為引線電阻的誤差很大3-線:成本/性能比適中.引線補償良好.4-線:

理論上最好的引線補償方法(完全補償);精度最高，成本最高.一般從傳感器伸出的導線為銅導線

測量元件(如：線繞，薄膜)紅紅白白RTD熱電阻傳感器－2,3,和4-線R32

RTD分類級別-A級和B級A級熱電阻

A級熱電阻被定義為精確到IEC751標準理想值0.15C+(0.002xT)C(其中T是以C為單位的工藝過程溫度)。A級熱電阻要比B級熱電阻貴。

B級熱電阻

B級熱電阻被定義為精確到IEC751標準理想值0.3C+(0.005xT)C(其中T是以C為單位的工藝過程溫度)。雖然比A級熱電阻精度差些，但對大多數(shù)工業(yè)應用是足夠的

RTD分類級別-A級和B級A級熱電阻33熱電阻傳感器如何轉換溫度電阻轉換成溫度

一旦確定了電阻的測量值，它就被轉換成溫度測量值。變送器用兩個轉換方法中的其中一個：

電阻式溫度檢測器標準(例如IEC751標準)

Callendar-VanDusen(卡倫德)公式

熱電阻傳感器如何轉換溫度電阻轉換成溫度34RTD熱電阻傳感器－電阻變化具有重復性

什么是RTD?ResistanceTemperatureDetector鉑線電阻的變化近于理想曲線－IEC751oC Ohms0 100.0010 103.9020 107.7930 111.67電阻(歐姆)

溫度(oC)電阻與溫度國際通用關系圖:IEC7512:SensorsPDS(V.1)IEC751RTD熱電阻傳感器－電阻變化具有重復性什么是RTD?oC35IEC751曲線IEC751標準(已編程在我們的所有變送器中)描述了Pt100a385熱電阻的理想的電阻與溫度的關系.溫度傳感器及附件-熱電阻校驗溫度(oC)電阻(Ω)B級的公差標準IEC751曲線B級的公差0.8oCat-100oC0.3oCat0oC0.8oCat100oC1.3oCat200oC1.8oCat300oC2.3oCat400oC(傳感器互換性誤差)目標是找出實際熱電阻曲線是什么樣的，然后按照“實際”曲線重新對變送器編程!每個熱電阻都有一點不同-它們不是理想的!IEC751曲線IEC751標準(已編程在我們的所有變36根據(jù)C.V.D.溫度系數(shù)，繪制熱電阻的真實曲線Rt=

Ro

+

Roa[t-d(0.01t-1)(0.01t)-b(0.01t-1)(0.01t)3]Rt =在溫度t(oC)時的電阻Ro

=傳感器特性系數(shù)(t=0oC時的電阻)a

=傳感器特性系數(shù)d

=傳感器特性系數(shù)b

=傳感器特性系數(shù)使用C.V.D.溫度系數(shù)，消除傳感器的互換性誤差!IEC751曲線溫度(oC)電阻(W)B級公差變送器不使用IEC751標準曲線.

C.V.D.溫度系數(shù)用于下面的公式中,生成傳感器的真實曲線根據(jù)C.V.D.溫度系數(shù)，繪制熱電阻的真實曲線Rt=Ro37熱電偶過程溫度熱端兩種不同的金屬在“熱“端結合冷端+-MV引線接至一個儀表(電壓表)上，該表測量出由兩端的溫差所產(chǎn)生的電勢。DT兩種不同金屬的結合端產(chǎn)生一個與溫度成正比的小的電壓輸出!什么是熱電偶?熱電偶過程溫度熱端兩種不同的金屬在“熱“端結合冷端+-MV38熱電偶分度號常用TypeJIron/ConstantanWhite,Red0to760oC最經(jīng)濟TypeEChromel/ConstantanPurple,Red0to900oC敏感性最好TypeKChromel/AlumelYellow,Red0to1150oC

線性最好TypeTCopper/ConstantanBlue,Red-180to371oC抗潮氣腐蝕能力好+-+-+-+-JKETJKETJKET熱電偶分度號常用TypeJTypeETypeKType39特殊熱電偶TypeBPt,6%Rh/Pt,30%Rh38to1800oCTypeSPt,10%Rh/Pt-50to1540oCTypeRPt,13%Rh/Pt-50to1540oC高溫工業(yè)/實驗室標準熱電勢輸出低!(不是很敏感)貴!特殊熱電偶TypeBTypeSTypeR高溫40電壓的測量與塞貝克(溫差電動勢)效應電壓的測量與塞貝克(溫差電動勢)效應

熱電偶利用稱之為塞貝克(溫差電動勢)效應來確定過程溫度。根據(jù)塞貝克效應，在熱電偶冷端測量的電壓與熱端和冷端之間的溫度差成正比。

若熱端溫度保持恒定，則冷端溫度增加將減小電壓，因為在熱端與冷端之間的溫度差在減小。當冷端與熱端達到相同溫度時，觀察到的電壓將為零伏。

在冷端產(chǎn)生的電壓信號的大小也取決于形成熱電偶所用的金屬種類。不同的金屬或不同類型的熱電偶，在相同溫度下有不同的熱電電壓。電壓的測量與塞貝克(溫差電動勢)效41熱電偶分度號曲線熱電偶的類型是：

E型

鉻鎳合金與康銅

J型

鐵與康銅

K型

鉻鎳合金與鋁鎳合金

R型與S型

鉑(Pt)與銠(Rh)(在鉑的百分數(shù)含量方面不同)

T型

銅與康銅熱電偶分度號曲線熱電偶的類型是：42正確!錯誤!熱電偶補償導線經(jīng)常用來將熱電偶連線到控制系統(tǒng)或至遠程變送器。所有熱電偶的引線的延長線必須使用相同類型的線!產(chǎn)生了另一個熱端不好!冷端補償和補償導線由于在冷端被測量的電壓與熱端和冷端之間的溫度差成正比，因此在電壓信號可轉換成溫度讀數(shù)之前，必須知道冷端的溫度。正確!錯誤!熱電偶補償導線經(jīng)常用來將43更好的精度和重復性RTD信號對噪聲較不敏感更好的線性RTD可與變送器匹配(消除傳感器互換性誤差)冷端補償誤差是熱電偶固有的；熱電阻的引線電阻誤差可以消除更好的穩(wěn)定性熱電偶的漂移不穩(wěn)定，無法預計;熱電阻的漂移可預計；熱電偶不能重新標定更大的靈活性無需特殊的補償導線無需關注冷端(溫度)為什么使用熱電阻，而不使用熱電偶?更好的精度和重復性為什么使用熱電阻，而不使用熱電偶?44為什么使用熱電偶，而不使用熱電阻?

高溫場合高于600oC測量元件成本更低當考慮溫度點性能要求時，成本相同響應快與熱套管和過程的響應時間相比，響應時間微乎其微比看到的更堅固堅固的結構，抗震動好為什么使用熱電偶，而不使用熱電阻?

高溫場合45溫度產(chǎn)品-熱套管什么是熱套管?一個保護傳感器的裝置，以抗過程流量，壓力，振動和腐蝕無需停車即可取出傳感器響應時間減慢(最多5倍)為什么有不同類型材質?為了用于不同的腐蝕性環(huán)境中為了滿足不同的溫度和壓力極限要求溫度產(chǎn)品-熱套管什么是熱套管?為什么有不同類型材質?46溫度產(chǎn)品-熱套管熱套管損壞在某些條件下熱套管會損壞流體在熱套管周圍流動形成渦流，即卡門旋渦渦流以某一特定頻率從一側變到另一側，該特定頻率與許多參數(shù)有關如果那個頻率恰巧與熱套管的固有頻率相同熱套管就會折斷!溫度產(chǎn)品-熱套管熱套管損壞47熱套管設計型式:

比較表Tapered錐型Stepped階梯型Straight直型過程壓力時間響應渦流頻率價格132113?3?111*與流體，流體流速和熱套管長度有關阻力2*12*級別:1=最好Stepped階梯型Straight直型Tapered錐型熱套管設計型式:比較表Tapered過程壓力時間響應渦流頻48熱套管安裝型式螺紋式

最常用易于拔出和安裝焊接式不可拔出用于高流速，高溫和高壓流體用于要求無泄漏的場合法蘭式用于腐蝕性環(huán)境用于高流速，高溫場合熱套管安裝型式螺紋式49溫

度

傳

感

器

信

號

的

傳

輸

為了使溫度測量對控制、安全或監(jiān)視目的有用，溫度測量信號必須由測量點傳輸?shù)焦に囘^程的DCS。溫度信號以許多方法之一被傳輸?shù)紻CS。本章將要討論的兩個最通用的方法是：

變送器傳感器以短距離接線至變送器，在此其信號被轉換成數(shù)字的或4－20毫安的信號。該變送器向后連線，而轉換了的信號被傳輸至DCS。

直接接線傳感器的引線接至DCS的整個距離。在沿線路中沒有發(fā)生信號轉換。溫度傳感器信號的傳輸為了使溫度50溫度監(jiān)測點常見的測量方式-1方式1:傳感器直接接線式很小的一個毫伏信號DCSorPLCI/O特殊的補償導線=結點專用熱電偶卡(J,K,…)或熱電卡接線盒端子盤/柜溫度監(jiān)測點常見的測量方式-1方式1:傳感器直接接線式很小51溫度監(jiān)測點常見的測量方式-2方式2:單一傳感器輸入的監(jiān)測點測量溫度變送器4-20mA,or,signalDCSorPLCI/O4-20mA,HART,orFOUNDATIONfieldbusCard接線盒端子盤/柜銅導線=結點溫度監(jiān)測點常見的測量方式-2方式2:單一傳感器輸入的監(jiān)測52抗電磁干擾能力測試閃電射頻干擾信號電磁干擾信號DCSI/OHARTFF4-20mAT/C熱電偶直接接線式單一傳感器輸入變送器(4-20mA)單一傳感器輸入變送器(HART)多通道輸入變送器(現(xiàn)場總線)4-20mAmV電容耦合噪聲符合IEC標準(普通干擾環(huán)境)所有電纜均為屏蔽,雙絞線在DCS側接地抗電磁干擾能力測試閃電射頻干擾信號電磁干擾信號DCSI/53抗電磁干擾能力比較°CNoiseperIECStds(LightIndustry)Time現(xiàn)場總線變送器HART智能變送器4-20mA變送器熱電偶直接接線式抗電磁干擾能力比較°CNoiseperIECStds54在溫度監(jiān)測點測量時為什么使用溫度變送器?可實現(xiàn)…采用變送器比傳感器直接接線式具有更好的精度/總體性能變送器使用銅導線，更易于安裝DCS和PLC使用標準的輸入卡件,成本更低智能型溫度變送器的診斷能力令現(xiàn)場維護更容易

多參數(shù)溫度變送器令總體安裝成本更低實現(xiàn)更好的總體性能變送器的輸出信號比傳感器直接接線式的mV信號抗電磁干擾能力(EMI)更強4-20mAHARTFOUNDATIONfieldbus現(xiàn)場總線在溫度監(jiān)測點測量時為什么使用溫度變送器?可實現(xiàn)…551.50°C1.0°C0.50°C總體系統(tǒng)誤差644H,經(jīng)變送器-傳感器匹配后

標準精度,未匹配1.06°C0.23oC在溫度監(jiān)測點測量時為什么使用溫度變送器?實現(xiàn)更好的總體性能(續(xù))當使用熱電阻測量時,通過變送器-傳感器匹配功能,可消除傳感器的互換性誤差變送器按照傳感器微調后,可大大減少傳感器互換性誤差

可較少誤差達75%!1.50°C1.0°C0.50°C總體系統(tǒng)誤差644H,經(jīng)56儀表基礎知識培訓議程1.壓力知識培訓2.溫度知識培訓3.流量知識培訓

4.液位知識培訓5.控制理論知識培訓EmersonProcessManagementOverviewDate:20-Apr-01,Slide57儀表基礎知識培訓議程1.壓力知識培訓EmersonProc57貿易交接完善產(chǎn)品指示效率控制過程變量

安全

為什么要測量流量貿易交接為什么要測量流量58流

量

公

式

流

量

公

式

是

用

來

計

算

通

過

管

道

流

體

流

量

的

數(shù)

學

關

系

式

。流

量

公

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由

相

互

關

系

的

三

個

變

量

組

成

：

流

體

性

質

環(huán)

境

條

件

管

道

幾

何

尺

寸

與

條

件下列流體性質經(jīng)常用于過程工業(yè)，既是作為流量公式中的變量又分別用來評價與預測過程效率與安全：

密度比重

粘度流體類型

流量分布

流量公式

流量公式是用來計算通過59流

量

性質密

度

密

度

()，一

個

最

常

用

的

度

量

之

一

，是

每

單

位

體

積

流

體

的

質

量

。一

般

來

說

，密

度

與

壓

力

成

正

比

，而

與

溫

度

成

反

比

。比

重

比重(G)是流體的密度對一種參考流體的密度之比值。液體與氣體比重的定義不同。

液

體

的

比

重

液體的比重是在流動條件下過程液體的密度對在基礎條件(60F[16C])下水的密度之比值。

氣

體

的

比

重

氣體的比重是過程氣體的分子量對空氣分子量之比值。因為氣體的分子量并不隨壓力或溫度變化，故氣體的比重保持恒定。

粘度

粘度可被認為是流體的厚度。粘度是流體傾向于抵抗剪切力或抵抗流動的一個度量流體密度愈高，則剪切流體需要的力就愈大，流體流動的速率也愈慢用來表示粘度的典型單位是泊(cm/g/sec[厘米/克/秒])與厘泊(cp)。

流量性質密度60流體類型

可測量各種各樣過程流體類型的流量。流體經(jīng)常包含可影響流量計功能或測量精度的懸浮固體或其它顆粒物質：

清潔流體

沒有固體顆粒的流體(如水)

含雜質的流體

含固體顆粒的流體(如泥沙水)

漿料含懸浮精細固體顆粒、能通過管道自由流動的液體(如紙漿與紙料）流體類型 流體類型流體類型 61流速分布圖

流速(或叫速度)分布圖說明流體通過管道流動時運行狀態(tài)的特征(例如平穩(wěn)或湍流、對稱或不對稱)。流體在它抵達其終點前，可能會改變其流速分布圖若干次。通常，在時間的給定點上，流體將有其中一個下列流速分布圖：

層流

湍流

過渡狀態(tài)流速分布圖

62流

量

性質雷諾數(shù)

影響流體流動最重要因素的作用效果可組合起來，并以無量綱數(shù)字值叫做雷諾數(shù)(RD)來表示。雷諾數(shù)可被認為是流量流束中的慣性力與粘性力之比值。雷諾數(shù)的基本公式為：

其中：＝流體密度

V＝流體速度

D=管道內直徑＝流體粘度

由于雷諾數(shù)表示流量流束的特征，當確定一個特定流量計是否適合于某個應用場合時，該數(shù)很有用。雷諾數(shù)在預測流速分布圖時尤其有用：

層流

RD<2,000

過渡流

RD2,000－4,000

湍流

RD>4,000流量性質雷諾數(shù)63流

量

計

技

術

規(guī)

格

在選擇流量計時，必須考慮流量計的技術規(guī)格。

精度

精度是一個給定的測量符合被測數(shù)量真實值的程度?？烧{范圍(大小量程比)

可調范圍或大小量程比是流量計能維持測量精度前提下最大與最小值流量大小之比。例如，若一個流量計將從100標米立方/時(Nm3/hr)測量10:1量程比的流量，則該流量計可精確地測量10－100Nm3/hr大小的流量重復性

重復性是流量計每次測量某個流量時提供同一個測量值的能力。高度重復性并不確保精度。取決于應用場合，流量計的重復性可能比精度更重要。例如，在一個流量控制回路中，若一個流量計給出一個穩(wěn)定的重復性的讀數(shù)，則該測量的真實精度未必重要。流量計技術規(guī)格在選擇流量計時，必64流

量

計

的

分

類

流量計分成四類：差壓流量計速度流量計質量流量計排氣/液式流量計(也叫容積式流量計)

當要為一個具體應用場合決定采用哪一種流量計時，流量計屬于哪一類的問題很重要。流量計的分類流量計分成四類：65差壓流量計類型一些常用的流量計是：

孔板

皮托管

流量噴嘴

文丘里管

楔形流量元件

V形錐體

轉子流量計差壓流量計類型一些常用的流量計是：66孔板是一個放置在流體流量通路中具有銳邊開孔(銳孔)的薄圓片。當流體通過孔板時，流體的速度增加，而壓力減少，這就產(chǎn)生了壓力降。通過測量孔板前高壓取壓嘴的壓力及孔板后低壓取壓嘴的壓力，可確定該壓力降的數(shù)值。壓力降一般用差壓或多變量變送器測量。孔板流量計孔板是一個放置在流體流量通路中67阿牛巴流量計

阿牛巴(Annubars?)，其設計型式是在整個管線的直徑范圍內包含若干測量孔。阿牛巴孔的設計要比常規(guī)皮托管產(chǎn)生更為精確得多的流量測量值。阿牛巴流量計

681999ARCUnitStudy楔形流量元件插入過程管道以便在管道內壁上形成一個楔形障礙物。當流體流過該障礙物時，便產(chǎn)生一個差壓。

楔形元件流量計通常與遠程密封件(膜盒)測量壓力差的儀表一起使用。圖1：楔形流量計1999ARCUnitStudy楔形流量元件69文丘里管由三個主要部分組成

漸縮入口錐形管

該漸縮入口錐形管逐漸減少其管直徑，并產(chǎn)生壓力降。一個高壓取壓嘴定位于該入口錐形管的起始點。

喉部管段入口錐形管在喉部結束，低壓取壓嘴定位于此處。在喉部流體速度既不增加也不減少。

漸擴出口錐形管出口錐形管的橫截面積增加，這使流體能夠恢復到非?？拷脑瓉韷毫Α３隹阱F形管也消除氣穴，并使摩擦損失最小。文丘里管流量計文丘里管由三個主要部分組成文丘里管流70流量的測量氣體場合氣體流量轉子流量計渦街流量計阿牛巴流量計孔板流量計質量流量計熱值流量計克羅尼羅斯蒙特E+H橫河羅斯蒙特國產(chǎn)羅斯蒙特羅斯蒙特E+HFCI轉子流量計孔板流量計渦街流量計阿牛巴流量計質量流量計請根據(jù)用戶需求選擇合適流量計滿足技術要求價值曲線流量的測量氣體場合氣體流量轉子流量計渦街流量計阿牛巴71流量的測量液體場合液體流量轉子流量計渦街流量計阿牛巴流量計孔板流量計質量流量計電磁流量計克羅尼羅斯蒙特E+H橫河羅斯蒙特國產(chǎn)羅斯蒙特羅斯蒙特E+H羅斯蒙特科隆橫河轉子流量計孔板流量計渦街流量計超聲波流量計阿牛巴流量計電磁流量計質量流量計請根據(jù)用戶需求選擇合適流量計滿足技術要求超聲波流量計GE價值曲線流量的測量液體場合液體流量轉子流量計渦街流量計阿牛巴72流量的測量蒸汽場合蒸汽流量渦街流量計阿牛巴流量計孔板噴嘴流量計羅斯蒙特國產(chǎn)羅斯蒙特孔板流量計阿牛巴流量計請根據(jù)用戶需求選擇合適流量計滿足技術要求渦街流量計價值曲線羅斯蒙特E+H橫河流量的測量蒸汽場合蒸汽流量渦街流量計阿牛巴流量計孔板73儀表基礎知識培訓議程1.壓力知識培訓2.溫度知識培訓3.流量知識培訓

4.液位知識培訓5.控制理論知識培訓EmersonProcessManagementOverviewDate:20-Apr-01,Slide74儀表基礎知識培訓議程1.壓力知識培訓EmersonProc74

液位測量

液位測量是確定基準點(通常是儲存容器的基準面)與液體表面或固料頂部之間的線性垂直距離。準確控制在罐里、反應器或其它容器里的液位或干性物料料位在許多過程應用場合中很重要。為達到優(yōu)良控制，精確測量是必不可少的環(huán)節(jié)。

液位測量液位測量是確定基準點75

液位四個術語液位測量一般以英尺或米來表示。液位也可以滿量程百分數(shù)或

被測量程間距的百分數(shù)給出。有些時候測量液位是為了它自己的原因

例如，若該測量的目標是要防止溢出。更為經(jīng)常的是，測量液位是要得到被儲存產(chǎn)品物料的其它某種性質。可由液位測量確定的產(chǎn)品物料的性質(或可確定液位測量的產(chǎn)品物料性質)是：

界面(位)

密度

質量

體積

液位四個術語液位測量一般以英尺或76

界面界面界面是具有不同密度(例如油與水)的兩種非互溶(不能混合)液體之間的界線。界面測量得到儲存在同一個罐里且各有不同密度的兩種液體之間的界線。例如，當油與水占據(jù)同一個罐時，油就漂浮在水頂上。這兩種液體之間的界面是水的上部液位與油的下部液位。

圖2.4界面

界面界面圖2.4界面77液位技術的分類

為了將一般特性加以分類，液位測量設備可組成為下列四類：

手動/機械式

電動機械式

電子接觸式

電子非接觸式手動/機械式在手動/機械式這類里的測量設備沒有電子輸出信號。操作員用此設備得到容器內物料量的直觀指示。在此類的液位測量設備的實例是觀察玻璃液位計或桿狀計量系統(tǒng)。這些測量設備是低成本的，但沒有自動化。

液位技術的分類為了將一般特性加78液位技術的分類電動機械式在此電動機械式類里的測量設備是機械組合件，配備能產(chǎn)生用于控制的電子輸出信號的若干運動的零部件。與手動/機械式測量設備不同，電動機械式測量設備構成可遠程讀數(shù)的自動化了的測量設備。具有運動零部件的測量設備往往有較高的維修要求。電動機械式測量設備暴露于黏性的、粘稠的或腐蝕性液體，就產(chǎn)生了這樣一個工作環(huán)境，即測量設備的機械部分易發(fā)生結垢(運動零部件變臟)與腐蝕，這導致頻繁的清洗或修理。屬本類液位測量設備的一個例子便是浮筒(標)式液位計。

液位技術的分類電動機械式79液位技術的分類

電子接觸式在電子接觸式類里的測量設備沒有運動零部件。雖然它們不能免除被測物料涂敷其上或腐蝕問題，但電子接觸式測量設備往往更為堅固耐用，因而比電動機械式測量設備需要較少的維修。屬本類液位測量設備的例子便是電容探頭與基于壓力的液位變送器。電子非接觸式在電子非接觸式類里的測量設備提供先進的液位測量技術并在任何時候無需接觸產(chǎn)品物料。因為它們沒有運動零部件及沒有與產(chǎn)品物料直接接觸，所以其維修量是最小的。電子非接觸式測量設備比其它液位測量設備更易于安裝，因為儲存容器一般不需要被排空或被填滿。屬此類的液位測量設備的實例是雷達測量設備。

液位技術的分類電子接觸式80導波雷達液位計－測量原理TDR(時域反射)技術微波脈沖沿導波桿傳播脈沖在到達不同介電常數(shù)的介質表面(液面)時,一部分能量將反射返回雷達頭空高(液面上方)=脈沖傳播速度X消耗的時間/2導波雷達液位計－測量原理TDR(時域反射)技術81

讀取系統(tǒng)可根據(jù)客戶要求提供兩種類型的讀取系統(tǒng)：

滑塊型

或活板型。還可提供其它多種選項。

浮筒室也可稱為主管，它由不銹鋼或合成材料的管道組成，配備法蘭（按標準），用于外側安裝。管道還可配備底部法蘭裝配件，該裝配件配備排放旋塞用于排放和清洗。可提供多種其它連接類型。

旋塞與排氣

(?BSP或NPT)排氣可按照客戶的過程和應用而定?？商峁┰S多其它類型的連接。銘牌制造商的銘牌，包括所有符合適用規(guī)范和標準的主要技術數(shù)據(jù)和技術規(guī)格。

報警開關根據(jù)標準，采用不銹鋼聯(lián)接螺旋夾安裝在浮筒室上。標準型或通過ATEX防燃認證

(EExd)。

過程連接件可為過程儲罐連接提供多種選項。4-20mA變送器Mc10004-20mA變送器，用于遠程測量?？商峁藴释鈿せ蚍廊夹屯鈿?。

浮子

配備

360°

磁體-隨浮筒室內液體的變化而變動。根據(jù)要求，可提供各種材料、磁體類型和壓力等級。

選項或標準取決于類型磁翻板液位計

讀取系統(tǒng)浮筒室管道還可配備底部法蘭裝配件，該裝配件配備排82演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！83

儀表基礎知識

特變電工新疆硅業(yè)有限公司

84壓力公式

壓

力

是

作

用

于

一

個

確

定

面

積

上

的

力

的

大

小

。壓

力

、力

與

面

積

之

間

的

關

系

可

以

下

面

公

式

表

示

：其中：P=F/A

P=壓力

F=力

A=面積

若

力(由

于

物

理

接

觸)作

用

于

一

個

面

積

上

，則

壓

力

便

產(chǎn)

生

作

用

。若

力

增

加

或

力

所

作

用

的

面

積

大

小

減

小

，則

壓

力

增

加

。壓力公式

壓力是作用于一個確定面85壓力單位

P95一體化體積流量計壓

力

單

位

可

分

成

兩

類

：面

積

上的

力

的

單

位

與

以

液

柱

為

基準

的

單

位

。

面

積

上

的

力

的

單

位

下

列

是

一

個

確

定

面

積

上

的

力

的

單

位

：

每

平

方

英

寸

面

積

上

的

磅

數(shù)(psi)

每

平

方

厘

米

面

積

上

的

公

斤

數(shù)(kg/cm2)

每

平

方

厘

米

面

積

上

的

克

數(shù)(g/cm2)1g/cm2＝1/1,000kg/cm2

帕(Pa或

N/m2)N代

表

牛

頓

千帕(kPa)1kPa=1,000Pa

巴1bar=100,000Pa

毫

巴(mbar)1mbar=1/1,000bar

壓力單位P95一體化體積流量計壓力單位可分86壓力單位

以

液

柱

為

基

準

的

單

位

下

列

是

以

液

柱

為

基

準

的

壓

力

單

位

：

英

寸

水

柱(在68F[20C]下

的

inH2O)

在

美

國

最

普

遍

使

用

的

單

位

。

英

尺

水

柱(ftH2O)

米

水

柱(mH2O)

毫

米

水

柱(mmH2O)

英

寸

汞

柱(inHg)

毫

米

汞

柱(mmHg)

大

氣

壓(atm)

在

海

平

面

處

由

地

球

大

氣

壓

作

用

的

壓

力

壓力單位以液柱為基準的單位87基準壓力

基準壓力是同被測量的過程物料的壓力相比較的壓力測量。根據(jù)它們測量起始的基準壓力，可將壓力測量儀表分類。這三個基準壓力是：

絕壓

表壓

差壓

絕壓與表壓儀表測量過程流體的壓力與基準壓力之間的壓差。差壓儀表測量過程流體在不同點處的兩個壓力，并測量它們之間的壓差?；鶞蕢毫鶞蕢毫κ峭粶y量的過88表壓絕壓示意圖表壓絕壓示意圖89壓力單位換算壓力單位換算90壓力測量儀表的分類壓力傳感器從其原理及結構來看可分為：液柱式、機械式及電氣式測量壓力的儀表，按信號原理不同，大致可分為四類：液柱式：根據(jù)流體靜力學原理，把被測壓力轉換成液柱高度機械式：根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉換成位移電氣式：將被測壓力轉換成各種電量，如電感、電容、電阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實現(xiàn)壓力的間接測量活塞式：根據(jù)水壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉換成活塞面積上所加平衡砝碼的質量壓力測量儀表的分類壓力傳感器從其原理及結構來看可分為：液柱式91機械式壓力儀表

機

械

式

壓

力

儀

表

有

兩

個

基

本

部

分

：

檢

測

器

件

機

械

刻

度

盤

或

指

示

器(連

接

到

檢

測

器

件

；給

出

壓

力

讀

數(shù))最

普

遍

采

用

的

壓

力

檢

測

器

件

是

：

布

爾

登

管

波

紋

管

與

膜

盒

機

械

式

壓

力

計

仍

然

廣

泛

用

于

過

程

控

制

工

業(yè)

。機械式壓力儀表

機械式壓力儀表有92彈性壓力儀表原理：利用彈性元件在被測介質的壓力作用下，產(chǎn)生彈性形變而制成。結構簡單，牢固可靠，使用方便，價格低廉，精度很好，測量范圍寬（幾百帕～上千兆帕）?？稍黾痈郊友b置，如電氣變換裝置、控制元件等等，實現(xiàn)壓力的遠傳、報警、自動控制等等。彈性式壓力計彈性壓力儀表彈性式壓力計93

彈性元件在彈性限度內受壓后會產(chǎn)生變形，變形大小與被測壓力成正比關系。彈性元件在彈性限度內受壓后會產(chǎn)生變形，變形大94彈簧管壓力表（1）彈簧管壓力表結構簡單，使用方便，價格低廉，使用范圍廣，測量范圍寬可測負壓、微壓、低壓、中壓和高壓精度有0.5、1.0、1.5、2.5等彈簧管壓力表（1）彈簧管壓力表95電子壓力變送器

電子變送器將輸入壓力轉換成為數(shù)字的或電信號。電子變送器有兩個基本的部分：

傳感器

電子線路(裝置）

傳感器把實際的位移轉換成為電氣性質的變化，例如，電容、電壓、電感或磁阻。變送器的電子線路部分把傳感器的輸出信號改變成為一個標準的電子信號。在過程控制工業(yè)中最廣泛采用的電子信號是(4-20mA)信號。電子壓力變送器電子變送器將輸入壓力轉換成96電子傳感器類型用于電子壓力變送器的若干類型的傳感器列舉如下：

可變電容

壓敏電阻

壓電晶體

可變電感

可變磁阻

振動線

應變計

電子傳感器類型用于電子壓力變送器的97

可變電容原理可變電容

電容是一種物質保持電荷的能力。電容器是由彼此對準中心但不接觸的兩個導電板組成的器件。兩板之間的空間充滿稱為電介質的絕緣介質。在大多數(shù)壓力變送器的可變電容傳感器中，其電介質是油。有三個因素影響電容器的電容：

電容器板的表面積

電介質的絕緣性質

板間的距離

可變電容原理可變電容98

可變電容結構圖傳感膜片堅固的絕緣體電容極板隔離膜片灌充液引線

可變電容結構圖堅固的電容極板灌充液引線99一、壓力檢測儀表的選擇1.儀表量程的選擇被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應超過儀表滿量程的3/4被測壓力波動較大或測脈動壓力：最大工作壓力不應超過儀表滿量程的2/3為保證測量準確度：最小工作壓力不應低于滿量程的1/3優(yōu)先滿足最大工作壓力條件壓力檢測儀表的選擇與校驗一、壓力檢測儀表的選擇壓力檢測儀表的選擇與校驗1002.儀表精度的選擇

壓力檢測儀表的精度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實際被測壓力允許的最大絕對誤差應小于儀表的基本誤差。3.儀表類型的選擇從被測介質壓力大小來考慮被測介質的性質對儀表輸出信號的要求使用的環(huán)境2.儀表精度的選擇101壓力儀表的校驗校驗就是將被校驗壓力表和標準壓力表通以相同壓力，比較它們的指示數(shù)值，如果被校表對于標準表的讀數(shù)誤差，不大于被校表規(guī)定的最大準許絕對誤差時，則認為被校表合格。常用的校驗儀器是活塞式壓力計，它由壓力發(fā)生部分和測量部分組成，它的精度等級有0.02、0.05和0.2級，可用來校準0.25級精密壓力表，也可校準各種工業(yè)用壓力表，被校壓力的最高值為60MPa。壓力儀表的校驗校驗就是將被校驗壓力表和標準壓力表通以相同壓力102壓力發(fā)生部分測量部分壓力發(fā)生部分測量部分103壓力表的安裝1.取壓口的選擇在管道或煙道上取壓測量流動介質的壓力測量液體介質的管道上取壓壓力表的安裝1.取壓口的選擇1042.導壓管的鋪設

導壓管是傳遞壓力、壓差信號的。導壓管的鋪設2.導壓管的鋪設導壓管的鋪設1053.壓力、壓差計的安裝壓力、壓差計的安裝3.壓力、壓差計的安裝壓力、壓差計的安裝106差壓液位系統(tǒng)介紹法蘭式過程連接螺紋式過程連接衛(wèi)生型過程連接差壓液位系統(tǒng)介紹法蘭式過程連接107儀表基礎知識培訓議程1.壓力知識培訓2.溫度知識培訓3.流量知識培訓

4.液位知識培訓5.控制理論知識培訓儀表基礎知識培訓議程1.壓力知識培訓108引

言

溫

度

是

材

料

內

部

分

子

活

動

的

一

種

度

量

。當

分

子

活

動

的

程

度

上

升

時

，物

質

的

溫

度

便

上

升

。熱

的

與

冷

的

是

主

觀

定

性

地

描

述

分

子

活

動

方

面

上