自動(dòng)化儀表知識(shí)

自動(dòng)化儀表知識(shí)第一頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

檢測(cè)儀表

第一節(jié)溫度檢測(cè)

第二節(jié)壓力檢測(cè)

第三節(jié)流量檢測(cè)

第四節(jié)物位檢測(cè)

第二頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三第一節(jié)溫度檢測(cè)1、溫度的測(cè)量與變送：

溫度是化工過(guò)程中最普遍而重要的操作參數(shù)。所有的過(guò)程都是在一定的溫度條件下進(jìn)行的；溫度決定一些反應(yīng)能否進(jìn)行；溫度不能直接測(cè)量，溫度的測(cè)量都是通過(guò)溫度傳遞到敏感元件后，其物理性質(zhì)隨溫度變化而進(jìn)行的。第三頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三接觸式非接觸式雙金屬溫度計(jì)熱電阻熱電偶紅外高溫計(jì)2、分類

測(cè)量方式第四頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三常用溫度計(jì)的種類及適用溫度第五頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.1膨脹式溫度計(jì)玻璃液體溫度計(jì)利用液體受熱膨脹并沿玻璃毛細(xì)管延伸而直接顯示溫度雙金屬溫度計(jì)不同金屬受熱膨脹不同，雙金屬片在受熱情況下發(fā)生彎曲而顯示溫度t=t0tt03.工作特點(diǎn)第六頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三應(yīng)用熱膨脹原理測(cè)溫

測(cè)量原理物體受熱時(shí)產(chǎn)生膨脹

液體膨脹式溫度計(jì)

固體膨脹式溫度計(jì)

玻璃管溫度計(jì)

雙金屬溫度計(jì)第七頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三測(cè)量中低溫度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表?？梢灾苯訙y(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中的-80℃～+500℃范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。特點(diǎn)：現(xiàn)場(chǎng)顯示溫度，直觀方便；精度不高，需定期檢定。3.2雙金屬溫度計(jì)

第八頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三9工作原理：用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊接在一起制成雙金屬片。受熱后，由于兩金屬片的膨脹長(zhǎng)度不同而產(chǎn)生彎曲。若將雙金屬片制成螺旋形，當(dāng)溫度變化時(shí)，螺旋的自由端便圍繞著中心軸偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)指針在刻度盤(pán)上指示出相應(yīng)溫度值。圖1-1雙金屬片第九頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.3熱電阻

中低溫區(qū)最常用的一種遠(yuǎn)傳溫度檢測(cè)器。工作原理：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(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。一般適用于（-200~500℃）應(yīng)用最廣泛的是PT100鉑熱電阻。0℃時(shí)的電阻是100歐姆。第十頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

熱電阻溫度計(jì)是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表（不平衡電橋或平衡電橋）以及連接導(dǎo)線所組成。圖1-2熱電阻溫度計(jì)第十一頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三熱電阻結(jié)構(gòu)第十二頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍寬，便于遠(yuǎn)距離傳送與檢測(cè)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3采用專用補(bǔ)償導(dǎo)線，型號(hào)要與熱電偶型號(hào)一致連接電纜1工作原理由兩種不同材料導(dǎo)體焊接而成，熱端與冷端間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)3.4熱電偶第十三頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三熱電偶的結(jié)構(gòu)

圖1-3熱電偶的結(jié)構(gòu)普通熱電偶第十四頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三S型鉑銠10-鉑，準(zhǔn)確度最高，價(jià)格也貴，長(zhǎng)期使用溫度為1300℃。E型鎳鉻-康銅，靈敏度最高，便宜，適合500_800℃范圍K型鎳鉻-鎳硅，穩(wěn)定性較好，價(jià)格便宜。適合750_1000℃范圍常用種類第十五頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三熱電偶第十六頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

3.5紅外式溫度計(jì)

原理：通過(guò)測(cè)量物體紅外波段熱輻射功率來(lái)測(cè)量溫度。紅外線測(cè)溫計(jì)第十七頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二節(jié)壓力的測(cè)量與變送

壓力的表示：絕對(duì)壓力單位面積所受到的力相對(duì)壓力（表壓）絕對(duì)壓力與大氣壓之差真空度大氣壓與絕對(duì)壓力之差絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力真空度表壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓一、壓力的表示與單位：第十八頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三表壓指的是管道壓力，指的是壓力表、真空表、U形管等儀器測(cè)量出來(lái)的壓力，一般用G表示。絕壓指的是直接作用于容器或物體表面的壓力，一般用A表示。簡(jiǎn)單的理解，在大氣壓下，表壓為0，絕對(duì)壓力就是1.013bar.絕壓?jiǎn)挝唬篗Pa,KPa,Pa等；

表壓?jiǎn)挝唬篗Pa（G）,KPa（G）,Pa（G）等。

第十九頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、壓力計(jì)的分類與工作原理工業(yè)壓力計(jì)通常按敏感元件的類型進(jìn)行分類：液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)第二十頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.液柱式壓力計(jì)P=ρgh

所以h=P/ρg測(cè)量原理：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量。

第二十一頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三按其結(jié)構(gòu)形式的不同

有U形管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)等

優(yōu)點(diǎn)這類壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便

缺點(diǎn)

其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響，測(cè)量范圍較窄，一般用來(lái)測(cè)量較低壓力、真空度或壓力差。

第二十二頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三2、彈性式壓力計(jì)與常用壓力表工作原理：采用彈性元件將壓強(qiáng)大小轉(zhuǎn)換為位移量，再通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)和放大，推動(dòng)指針偏移。根據(jù)敏感元件形式的不同可以分為：彈簧管式壓力計(jì)薄膜式壓力計(jì)第二十三頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三2023年6月13日24彈簧管壓力表

分類單圈彈簧管壓力表1—彈簧管；2—拉桿；3—扇形齒輪；4—中心齒輪；5—指針；6—面板；7—游絲；8—調(diào)整螺絲；9—接頭彈簧壓力表使用的測(cè)壓元件

多圈彈簧管壓力表。

第二十四頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三3、電氣式壓力計(jì)與信號(hào)轉(zhuǎn)換電氣式壓力計(jì)，實(shí)際上是將彈性元件、液柱式壓力計(jì)所產(chǎn)生的微小位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的一類壓力計(jì)。電氣式壓力計(jì)通常兩部分組成：一次儀表（壓力探頭）：將壓力轉(zhuǎn)換為微弱電參數(shù)；二次儀表：將微弱電參數(shù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。第二十五頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖1-4電氣式壓力計(jì)組成方框圖組成

一般由壓力傳感器、測(cè)量電路和信號(hào)處理裝置所組成。常用的信號(hào)處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機(jī)等。第二十六頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三4、電氣式壓力計(jì)一次探頭常用電參數(shù)有：電阻、電感、電容、電壓等。常見(jiàn)壓力變換器（壓力探頭）有：應(yīng)變式壓力變換器；（稱重的壓力傳感器）壓電電阻式壓力變換器；（硅電阻的壓力傳感器）電感式壓力變換器；電容式壓力變換器。第二十七頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三5、電氣壓力計(jì)二次儀表作用：將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)通訊信號(hào)。DDZⅢ型儀表標(biāo)準(zhǔn)通訊信號(hào)為：4~20mA。智能型壓力傳感器在二次儀表中另外附加一些功能，如：模/數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)通訊，工程單位轉(zhuǎn)換，信號(hào)（變化）阻尼，故障診斷等。第二十八頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三常見(jiàn)壓力傳感器外形

工業(yè)壓力變送器數(shù)字壓力變送器通用壓力變送器隔離壓力變送器高溫壓力變送器隔離壓差變送器隔離液位變送器微壓變送器電容壓力變送器隔膜壓力變送器絕壓變送器雙膜壓差變送器第二十九頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三下圖這種壓力變送器主要利用液體或氣體在檢測(cè)器件上形成的壓力來(lái)檢測(cè)液體或者氣體的流量或壓強(qiáng)。把這種壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的0-10V或者4-20mA電信號(hào)。以便控制使用。

壓力變送器

6、壓力變送器實(shí)例介紹第三十頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三差壓（壓力）變送器

電動(dòng)單元組合儀表（簡(jiǎn)稱為DDZ儀表）作用：將各種物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)差壓變送器力平衡式變送器

位移平衡式變送器DDZ-Ⅱ型儀表為0～10mADC

DDZ-Ⅲ型儀表為4～20mADC第三十一頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

DDZ－Ⅲ型差壓(壓力)變送器基于力矩平衡工作原理，主要由檢測(cè)元件、杠桿系統(tǒng)、位移檢測(cè)放大器和電磁反饋裝置組成。第三十二頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三節(jié)流量檢測(cè)及儀表1.1、概述

介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所必需的一個(gè)重要參數(shù)。

流量檢測(cè)的基本概念:瞬時(shí)流量－單位時(shí)間內(nèi)流體通過(guò)一定截面積的數(shù)量。體積流量－用流體的體積來(lái)表示（qv），單位為m3/h。質(zhì)量流量－用流量的質(zhì)量來(lái)表示（qm），單位為kg/h。累積流量－一段時(shí)間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值。第三十三頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三累積體積流量流量計(jì)量——對(duì)在一定通道內(nèi)流動(dòng)流體的流量進(jìn)行測(cè)量。累積質(zhì)量流量流量測(cè)量的任務(wù)：根據(jù)測(cè)量目的，被測(cè)流體的種類、狀態(tài)、測(cè)量場(chǎng)所等條件，研究各種相應(yīng)的測(cè)量方法，并保證流量值的正確傳遞。第三十四頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.2、分類

以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表?；谶@種檢測(cè)方法的流量檢測(cè)儀表有差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)等。2.容積式流量計(jì)

以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。基于這種檢測(cè)方法的流量檢測(cè)儀表有如橢圓齒輪流量計(jì)。3.質(zhì)量流量計(jì)分類以測(cè)量流體流過(guò)的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量的檢測(cè)分為直接法和間接法兩種。直接式質(zhì)量流量計(jì)直接測(cè)量質(zhì)量流量，間接式質(zhì)量流量計(jì)是同時(shí)測(cè)出容積流量和流體的密度而自動(dòng)計(jì)算出質(zhì)量流量的。質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量精度不受流體的溫度、壓力和黏度等影響，是一種新型的正處于發(fā)展中的儀表。1.速度式流量計(jì)第三十五頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.3電磁流量計(jì)1、電磁流量計(jì)能夠測(cè)量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（例如泥漿）或纖維液體的流量。

2、電磁流量計(jì)的測(cè)量原理圖如圖所示。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在非磁性管道中，利用測(cè)量導(dǎo)電流體平均速度而顯示流量的流量計(jì)。則流體的體積流量為當(dāng)流道兩側(cè)有磁場(chǎng)作用時(shí)，導(dǎo)電流體在流動(dòng)過(guò)程中切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：第三十六頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三注意1、

只能用來(lái)測(cè)量導(dǎo)電液體的流量，且導(dǎo)電率要求不小于水的導(dǎo)電率，不能測(cè)量氣體、蒸汽及石油制品等的流量。要引入高放大倍數(shù)的放大器，會(huì)造成測(cè)量系統(tǒng)很復(fù)雜、成本高，并且易受外界電磁場(chǎng)的干擾。使用中要注意維護(hù)，防止電極與管道間絕緣的破壞。安裝時(shí)要遠(yuǎn)離一切磁源。不能有振動(dòng)。

2、流量計(jì)由一次裝置和二次裝置組成，按一次裝置和二次裝置的組合形式流量計(jì)可分為分體型和一體型；流量計(jì)主要用于測(cè)量導(dǎo)電液體的體積流量。第三十七頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.4轉(zhuǎn)子流量計(jì)垂直流道中的金屬轉(zhuǎn)子在壓差力和重力的共同作用下平衡。壓差與流速有關(guān)；流速取決于轉(zhuǎn)子的位置。由轉(zhuǎn)子高度可直接讀取通過(guò)的流量；測(cè)量轉(zhuǎn)子位置可進(jìn)一步獲得相應(yīng)的電氣信號(hào)。第三十八頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.5超聲波流量計(jì)多普勒效應(yīng)：當(dāng)一束波射向移動(dòng)的物質(zhì)并產(chǎn)生散射時(shí)，其散射波的頻率會(huì)產(chǎn)生變化（頻移），且頻率變化量與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度成正比。超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)：非接觸式測(cè)量；流體中需要有散射粒子：微泡或顆粒。第三十九頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三容積式流量計(jì)主要包括兩類：齒輪式流量計(jì)一對(duì)緊密嚙合的齒輪與殼體之間形成固定的間隙空間，齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，有固定流體通過(guò)間隙輸送通過(guò)。流體通過(guò)量與齒輪轉(zhuǎn)數(shù)成正比。容積式流量計(jì)的最大特點(diǎn)是對(duì)被測(cè)流體的粘度不敏感，常用于測(cè)量重油等粘稠流體。第四十頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三第四節(jié)物位的測(cè)量與變送物位：液位：容器中液體表面的高低；料位：容器中固體的堆積高度；界面：兩相物質(zhì)的交界面。第四十一頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三物位計(jì)的分類直讀式物位計(jì)浮力式物位計(jì)壓差式物位計(jì)核輻射式物位計(jì)超聲波物位計(jì)第四十二頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三一、直讀式物位計(jì)用帶有刻度的透明物質(zhì)（如玻璃、有機(jī)玻璃）作為容器壁的一部分或連通管，可以直接顯示容器內(nèi)液位的高低。第四十三頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、浮力式物位計(jì)利用浮子高度隨液面或液體界面變化而變化的原理工作。第四十四頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、壓差式物位計(jì)利用物料內(nèi)靜壓力與物料深度或堆積高度成正比的關(guān)系進(jìn)行測(cè)量。液體密閉容器液體敞開(kāi)容器第四十五頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

2.差壓式液位計(jì)

在封閉容器中，容器下部的液體壓力除了與液位高度有關(guān)外，還與液面上部的介質(zhì)壓力有關(guān)。在這種情況下，可以采用測(cè)量差壓的方法來(lái)測(cè)量液位，差壓式液位計(jì)采用差壓式變送器，將容器底部反映液位高度的壓力引入變壓器的正壓室，容器上