測量儀表第一節(jié)

儀表基礎(chǔ)知識儀控中心技術(shù)科一、一次儀表就是現(xiàn)場安裝儀表，主要為測量變送單元和執(zhí)行單元兩類。

二、二次儀表就是控制室內(nèi)安裝儀表，主要為轉(zhuǎn)換單元類、調(diào)節(jié)單元類、運(yùn)算單元類、顯示單元類、給定單元類和輔助單元類。儀表的分類溫度檢測與儀表液位檢測與儀表壓力檢測與儀表流量檢測與儀表執(zhí)行器主要內(nèi)容檢測與過程控制儀表我們通常稱為自動化儀表，由于自控儀表種類繁多，分類方法也較多。儀表分類按儀表在測量與控制系統(tǒng)中的作用進(jìn)行劃分：檢測儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)(控制)儀表、執(zhí)行器按被測變量劃分：壓力、溫度、流量、物位、成分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥儀表的分類溫度檢測與儀表液位檢測與儀表壓力檢測與儀表流量檢測與儀表執(zhí)行器主要內(nèi)容溫度檢測與儀表自然界中幾乎所有的物理化學(xué)過程都與溫度緊密相關(guān)，因此溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)試驗以及日常生活中需要普遍進(jìn)行測量和控制的一個重要物理量。溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量，而用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點（零點）和測量溫度的基本單位。目前國際上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫標(biāo)(℉)、攝氏溫標(biāo)(℃)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國際實用溫標(biāo)。概述分類測溫方法分為接觸式和非接觸式，測溫儀器亦分為接觸式和非接觸式兩大類。

接觸式儀器又可分為:

膨脹式溫度計(包括液體和固體膨脹式溫度計、雙金屬溫度計)、

熱電阻式溫度計(包括金屬熱電阻溫度計和半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計)、

熱電偶式溫度計(包括標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶)。

非接觸式溫度計又可分為：輻射溫度計、亮度溫度計和比色溫度計，由于它們都是以光輻射為基礎(chǔ)，故也統(tǒng)稱為輻射溫度計。(便攜式紅外測溫儀

)常用測溫儀表：1、雙金屬溫度計主要特點

現(xiàn)場顯示溫度，直觀方便；安全可靠，使用壽命長；方便維護(hù)或更換；可以満足各種現(xiàn)場安裝的需要。工作原理

利用不同金屬膨脹系數(shù)不同的原理。用繞制成螺旋管狀的雙金屬片一端被固定，另一自由端與指針連接，隨著溫度的變化而轉(zhuǎn)動，并帶動指針旋轉(zhuǎn)。

應(yīng)用可以直接測量各種生產(chǎn)過程中的-80℃-+500℃范圍內(nèi)液體蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。

常用測量儀表：2、熱電阻溫度計

熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。主要特點測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

測溫原理

熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量。

材料熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅。

防爆型鉑熱電阻使用溫度已擴(kuò)大到-200～850C，初始電阻有100和50兩種。銅熱電阻可用來測量－50～＋150C的溫度WZC-111/Φ12*1000mmCu50銅熱電阻

熱電偶溫度計

熱電偶是目前世界上科研和生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍、最廣泛的溫度測量元件。它將溫度信號轉(zhuǎn)換成電勢（mV）信號，配以測量毫伏的儀表或變送器可以實現(xiàn)溫度的測量或溫度信號的轉(zhuǎn)換。具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、準(zhǔn)確度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、體積小、響應(yīng)時間短等各種優(yōu)點。熱電偶測溫的主要優(yōu)點

1、測溫范圍廣：下限可達(dá)-270C，上限可達(dá)1800C以上；2、它屬于自發(fā)電型傳感器：測量時可以不需外加電源，可直接驅(qū)動儀表。普通裝配型熱電偶的外形圖

接線盒引出線套管

不銹鋼保護(hù)管

固定螺紋

（出廠時用塑料包裹）標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶（1）廉金屬熱電偶1）T型（銅－康銅）熱電偶2）K型（鎳鉻－鎳鋁或鎳硅）熱電偶3）E型（鎳鉻－康銅）熱電偶4）J型（鐵－康銅）熱電偶（2）貴金屬熱電偶

1）S型（鉑銠10－鉑）熱電偶2）R型（鉑銠13－鉑）熱電偶3）B型（鉑銠30－鉑銠6）熱電偶常用測量儀表：3、熱電偶溫度計

熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一，常用于測量高溫區(qū)優(yōu)點：①測量精度高。②測量范圍廣。-

③構(gòu)造簡單，使用方便。原理：

將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個接點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。AB測量端參考端常用測量儀表：4、一體化溫度變送器

溫度變送器是現(xiàn)場安裝式溫變送單元，變送器可以安裝于熱電偶、熱電阻的接線盒內(nèi)與之形成一體化結(jié)構(gòu)，也可單獨安裝于儀表盤內(nèi)作轉(zhuǎn)換單元，該儀表以十分簡捷的方式把-200～1300℃的溫度信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)4～20mA電流信號實現(xiàn)對溫度的精確測量與控制。溫度變送器可與顯示儀、控制系統(tǒng)等調(diào)節(jié)器配套使用，并被廣泛應(yīng)用于石化、發(fā)電、醫(yī)藥、鍋爐等工業(yè)領(lǐng)域。TCM200溫度變送器TNCR-08系列便攜式紅外測溫儀儀表的分類溫度檢測與儀表液位檢測與儀表壓力檢測與儀表流量檢測與儀表執(zhí)行器主要內(nèi)容壓力檢測與儀表壓力是連續(xù)生產(chǎn)過程的重要工藝參數(shù)。為了保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，必須對壓力進(jìn)行監(jiān)測和控制。物理上把單位面積上所受的作用力叫做壓強(qiáng)，而把某一面積所受力的總和稱之為壓力。我們這里所說的壓力實際上就是物理概念中的壓強(qiáng)。概述壓力表示方法有兩種：絕對壓力和相對壓力

絕對壓力是以絕對真空作為基準(zhǔn)所表示的壓力。

相對壓力是以大氣壓力作為基準(zhǔn)所表示的壓力。由于大多數(shù)測壓儀表所測得的壓力都是相對壓力，故相對壓力也稱表壓，絕對壓力與相對壓力的關(guān)系為：

絕對壓力=相對壓力+大氣壓力壓力檢測與儀表按其作用原理可分為液柱式、彈性式、電氣式及活塞式四大類

分類液柱式：包括U型管式、傾斜式、杯式和補(bǔ)償式

結(jié)構(gòu)簡單、使用方便彈性式：包括彈簧管式、膜片式、膜盒式、波紋管式

使用范圍廣，測量范圍寬電氣式：包括電位器式、應(yīng)變片式、電感式、電容式、霍爾片式等

輸出信號根據(jù)不同的形式可以是電阻、電流、電壓、頻率

活塞式：包括單活塞式和雙活塞式兩種

測量精度很高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較貴

常用壓力儀表：1、壓力表工作原理

當(dāng)彈簧管內(nèi)受到介質(zhì)壓力時，它的活動端就向外伸張，經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動指針轉(zhuǎn)動，由刻度盤上指示出介質(zhì)的壓力。

。

壓力表的選用原則壓力表滿量程刻度為容器或容器系統(tǒng)最高工作壓力的1.5—3.0倍，最好選用2倍。壓力表的安裝（1）應(yīng)設(shè)置在便于觀察、清理處，應(yīng)避免受到輻射熱、凍結(jié)或振動等不利因素影響；（2）壓力表應(yīng)垂直安裝，安裝位置較高時，可略向前傾斜，以便于觀察，但傾斜角度不得超過30度；（3）一情況下壓力表前應(yīng)裝有緩沖彎管，緩解壓縮空氣直接沖入彈簧彎管內(nèi)，還可積存凝結(jié)水；（4）壓力表和緩沖彎管之間應(yīng)裝有三通旋塞或針型閥，以便更換和校驗壓力表。壓力表的使用要求壓力表在安裝前，應(yīng)經(jīng)國家認(rèn)可的計量部門對壓力表進(jìn)行校驗，并出具校驗合格證。使用中的壓力表至少每年校驗一次，出現(xiàn)壓力指示不靈，指針?biāo)蓜?，刻度不清，表盤玻璃破裂，泄壓后指針不回零位及鉛封損壞等問題之一時，必須立即更換常用壓力儀表：2、壓力變送器工作原理

工作時，高、低壓側(cè)的隔離膜片和灌充液將過程壓力傳遞給灌充液，接著灌充液將壓力傳遞到傳感器中心的傳感膜片上。傳感膜片是一個張緊的彈性元件，其位移隨所受壓而變化，且位移量與壓力成正比。特點

結(jié)構(gòu)小巧、堅固、抗震

模塊化結(jié)構(gòu)

三、壓力儀表類

3、PB350系列壓力變送器4、PB450智能壓力變送器5、HPB-360高溫型壓力變送器6、GCECC差壓變送器7、LPB220型衛(wèi)生型液位變送器8、GCECC-II智能型雙閥蘭壓力變送器9、GCECC-I智能型單閥蘭壓力變送器4657938儀表的分類溫度檢測與儀表液位檢測與儀表壓力檢測與儀表流量檢測與儀表執(zhí)行器主要內(nèi)容液位檢測與儀表在工業(yè)生產(chǎn)過程中，常遇到大量的液體物料它們占有一定的體積，我們把生產(chǎn)過程中罐、塔、槽等容器中存放的液體表面位置稱為液位。概述測量液位的儀表很多，按測量方式分為玻璃管(板)式、稱重式、浮力式(浮筒、浮球、浮標(biāo))、靜壓式(壓力式、差壓式)、電容式、電感式、電阻式、超聲波式、放射性式、激光式及微波式常用液位儀表：1、玻璃板式液位計玻璃板式液位計是一種直讀式液位測量儀表，使用于工業(yè)過程中一般貯液設(shè)備的液體位置的現(xiàn)場檢測.其結(jié)構(gòu)簡單，測量可靠，是傳統(tǒng)的現(xiàn)場液位測量工具。常用液位儀表：2、磁性翻板液位計它通過法蘭或其他接口與容器組成一個連通器；根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用研制而成,材料為全不銹鋼或防腐型材料,當(dāng)被測容器中的液位升降時,液位計主測量管中的浮子也隨之升降,浮子內(nèi)的永久磁鋼通過磁耦合傳遞到現(xiàn)場指示器,驅(qū)動紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°當(dāng)液位上升時，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色，當(dāng)液位下降時，翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色，指示器的紅、白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實際高度，從而實現(xiàn)液位的指示。

常用液位儀表：3、差壓式液位計原理：它是利用容器內(nèi)的液位改變時，液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。

特點：

a、不占容器空間b、便于操作維護(hù)c、解決了高凝固、易結(jié)晶、腐蝕性、含有懸浮物介質(zhì)的液位測量問題

常用液位儀表：3、雷達(dá)液位計是采用微波技術(shù)來檢測料位的高科產(chǎn)品.微波脈沖沿著浸沒于過程介質(zhì)的探頭的引導(dǎo)向下發(fā)射。當(dāng)雷達(dá)脈沖抵達(dá)具有不同介電常數(shù)的介質(zhì)表面時，部分能量被反射回變送器而被發(fā)射(參考信號)與被反射脈沖之間的時間差正比于空間距離，由此距離計算出總的液位優(yōu)點:有非接觸．低維護(hù)，不掛料，抗粘附、高性能、高精度、高可靠性，使用壽命長等儀表的分類及圖例溫度檢測與儀表液位檢測與儀表壓力檢測與儀表流量檢測與儀表執(zhí)行器主要內(nèi)容流量檢測與儀表在工業(yè)生產(chǎn)過程中另一個重要的參數(shù)就是流量。流量是單位時間內(nèi)流經(jīng)某一截面的流體數(shù)量。流量可用體積流量和質(zhì)量流量來表示，其單位分別用M3/h、L/h和kg/h等。概述工業(yè)上常用的流量儀表分為兩大類A、速度式流量計以測量流體在管道中的流速作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。(差壓式流量計、電磁流量計、漩渦流量計等)B、容積式流量計以單位時間內(nèi)所排出的流體固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)。(腰輪流量計、刮板式流量計和活塞式流量計等)常用流量儀表：1、一體化孔板流量計原理：當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)孔板時產(chǎn)生局部收縮，流速增加，靜壓力降低，于是在孔板前后產(chǎn)生一個靜壓差，該壓力差與流量存在一定的函數(shù)關(guān)系，流量越大，壓力差就越大。通過引壓管將差壓、壓力和溫度信號傳遞到變送器進(jìn)行自動補(bǔ)償從而實現(xiàn)流體的測量。優(yōu)點:a.減少直管段需求b.降低孔板安裝成本c.方便維護(hù)d.精確并可重復(fù)常用流量儀表：2、渦街流量計

原理：

是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時，在三角柱的漩渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過漩渦發(fā)生體的流體平均速度及漩渦發(fā)生體特征寬度有關(guān).優(yōu)點:渦街流量計測量范圍大，壓力損失小，準(zhǔn)確度高，安裝與維護(hù)簡單。但渦街流量計的環(huán)境相關(guān)參數(shù)較多，容易在使用現(xiàn)場被忽略而影響流量計性能的正確發(fā)揮。

電磁流量計電磁流量計的工作原理電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量計中，測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時，則會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個電極測量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。

電磁流量計特點:測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響，傳感器感應(yīng)電壓信號與平均流速呈線性關(guān)系，因此測量精度高。測量管道內(nèi)無阻流件，因此沒有附加的壓力損失；測量管道內(nèi)無可動部件，因此傳感器壽命極長。由于感應(yīng)電壓信號是在整個充滿磁場的空間中形成的，是管道載面上的平均值，因此傳感器所需的直管段較短，長度為5倍的管道直徑。傳感器部分只有內(nèi)襯和電極與被測液體接觸，只要合理選擇電極和內(nèi)襯材料，即可耐腐蝕和耐磨損。雙向測量系統(tǒng)，可測正向流量、反向流量。采用特殊的生產(chǎn)工藝和優(yōu)質(zhì)材料，確保產(chǎn)品的性能在長時候內(nèi)保持穩(wěn)定。電磁流量計分體式電磁流量計常用流量儀表：4、科里奧利質(zhì)量流量計以往要測量流體質(zhì)量流量，必須分別測出流體密度和體積流量,然后將兩數(shù)值相乘才得出質(zhì)量流量.而根據(jù)科里奧利力的原理制成的流量計,可以直接測得介質(zhì)的質(zhì)量流量。工業(yè)流程中經(jīng)常遇到介質(zhì)的密度、壓力、溫度、粘度、電導(dǎo)率、流動斷面的變化,以及介質(zhì)中存在均勻分布的小氣泡和固體微粒,均不影響科里奧利力質(zhì)量流量計的測量結(jié)果,艾默生的高準(zhǔn)（MicroMotion?）科里奧利流量計

儀表的分類溫度檢測與儀表液位檢測與儀表主要內(nèi)容壓力檢測與儀表流量檢測與儀表執(zhí)行器執(zhí)行器執(zhí)行器(常稱調(diào)節(jié)閥、又稱控制閥)在自動控制系統(tǒng)中的作用，就是接受調(diào)節(jié)器發(fā)出的控制信號，改變調(diào)節(jié)參數(shù)，把被調(diào)節(jié)參數(shù)控制在所要求的范圍內(nèi)，從而達(dá)到生產(chǎn)過程自動化，因此執(zhí)行器是自動控制系統(tǒng)中一個極為重要而不可缺少的組成部分。概述常見的執(zhí)行器有兩大類A、氣動執(zhí)行器以壓縮空氣為動力源的調(diào)節(jié)閥B、電動執(zhí)行器以電為動力源的高節(jié)閥閥閥是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部分，它直接與介質(zhì)接觸，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿的位移，改變調(diào)節(jié)閥內(nèi)的節(jié)流面積，達(dá)到調(diào)節(jié)的作用。閥是由閥體、上閥蓋組件、下閥蓋、閥內(nèi)件等組成。上閥蓋組件包括上閥蓋和填料函及填料。閥內(nèi)件是指與流體接觸并可拆卸的，起到改變節(jié)流面積和截流件導(dǎo)向等作用的零件總稱，例如閥芯、閥座、閥桿、導(dǎo)向套、套筒等。

直通單、雙座調(diào)節(jié)閥它們均由上、下閥蓋、閥體、閥芯、閥座、閥桿、填料和壓板等零部件組成。上、下閥蓋都裝有襯套，為閥芯移動起導(dǎo)向作用；由于上、下都有導(dǎo)向作用，故稱為雙導(dǎo)向，但對公稱直徑DN〈25mm的調(diào)節(jié)閥一般無下閥蓋，閥芯為單導(dǎo)向。單座閥特點是泄漏量小、易于保證關(guān)閉，但介質(zhì)對閥芯推力大即不平衡力大。雙座閥的特點是流通能力較單座閥大約20~25%，不平衡力小，允許壓差大，但是泄漏量較大。根據(jù)實際使用情況，著重介紹下面幾類閥的使用特點：角形閥角形調(diào)節(jié)閥閥體為直角形結(jié)構(gòu)，它流路簡單，阻力小，適用于高壓差、高粘度，含懸浮物和顆粒狀物質(zhì)流體的調(diào)節(jié)，可以避免結(jié)焦、堵塞，也便于自凈和清洗。其一般使用于底進(jìn)側(cè)出的場合，這樣可使調(diào)節(jié)閥有較好的穩(wěn)定性。但在高壓差或顆粒多的場合下，為延長閥芯使用壽命，可采用側(cè)進(jìn)底出，但這時在開度小時容易產(chǎn)生振蕩。高壓調(diào)節(jié)閥高壓閥是一種適用于高靜壓和高壓差調(diào)節(jié)的特殊閥門，為多角形單座結(jié)構(gòu)，最大公稱壓力可達(dá)32MPa。這種閥的閥體多為鍛造結(jié)構(gòu)，填料函與閥體做成一體，閥座與下閥體分開，該結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)件易配換。但閥芯為單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，只能用正裝式，因不平衡力大，一般要配用閥門定位器。套筒調(diào)節(jié)閥套筒閥也稱籠式閥，它的閥體與一般直通單座閥相似，但閥內(nèi)有一個圓柱形套筒，根據(jù)流通能力的大小要求，套筒開有四個、兩個或一個的窗口，窗口形狀由何種流量特性來取決。閥芯利用套筒導(dǎo)向在其中上下移，來改變窗口的節(jié)流面積，形成各種流量特性并實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。由于套筒閥采用平衡型的閥芯結(jié)構(gòu)，閥芯和套筒側(cè)面導(dǎo)向，因此不平衡力小，穩(wěn)定性好，不易振蕩，允許調(diào)節(jié)壓差也大，且維修方便并有降噪聲的作用。蝶閥蝶閥的形式較多，除普通型外，還有高溫型、切斷型、偏心型、軟密封型，以及采用各種不同作用的閥板構(gòu)成的蝶閥。它阻力小，結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長，特別適用于低壓差、大口徑、大流量氣體和帶有懸浮物流體的場合，一般泄漏較大。但也有高性能、低泄漏量的蝶閥結(jié)構(gòu)，如我廠空分系統(tǒng)用的軟密封切斷、調(diào)節(jié)蝶閥。它的流量特性在轉(zhuǎn)角60o前與等百分比相似，60o以后轉(zhuǎn)矩增大，工作不穩(wěn)定，特性變差，故蝶閥常在75o轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)使用。球閥氣動球閥按閥芯型式可分為O形球閥和V形球閥，從全開位置到全關(guān)位置的轉(zhuǎn)角為90o。O形球閥：其球體上開有一個直徑與管道直徑相等的通孔，球體可在密封座中旋轉(zhuǎn)。一般作二位調(diào)節(jié)用，流量特性為快開。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，維