儀表基礎(chǔ)知識(shí)講座第一章

儀表基礎(chǔ)知識(shí)講座第一章第一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六

第一章檢測(cè)技術(shù)

第一節(jié)概述

第二節(jié)溫度檢測(cè)

第三節(jié)流量檢測(cè)

第四節(jié)壓力檢測(cè)

第五節(jié)物位檢測(cè)

第二章執(zhí)行器

第一節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第二節(jié)控制閥

第三章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)第一節(jié)系統(tǒng)組成原理及分析第二節(jié)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第三節(jié)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的投運(yùn)與參數(shù)整定第二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六

第四章流體輸送設(shè)備的控制

第一節(jié)泵的控制

第二節(jié)壓縮機(jī)的控制

笫三節(jié)防喘振控制系統(tǒng)

第五章DCS控制的應(yīng)用

第三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六第四頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、檢測(cè)技術(shù)概述

檢測(cè)元件：又稱為敏感元件、傳感器，它直接響應(yīng)工藝變量，并轉(zhuǎn)化成一個(gè)與之成對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出信號(hào)。

檢測(cè)儀表：將檢測(cè)元件、變送器及顯示裝置的統(tǒng)稱，或者將檢測(cè)元件稱為一次儀表，將變送器和顯示裝置稱為二次儀表。信號(hào)傳送：4~20mA(0~20mA、0-10mA)；20~100kPa

對(duì)于檢測(cè)儀表來(lái)說(shuō)，檢測(cè)、變送與顯示可以是三個(gè)獨(dú)立部分，也可以只用到其中兩個(gè)部分。

過(guò)程控制對(duì)檢測(cè)儀表有以下三條基本的要求：①測(cè)量值y(t)要正確反映被控變量C(t)的值，誤差不超過(guò)規(guī)定的范圍；②在環(huán)境條件下能長(zhǎng)期工作，保證測(cè)量值y(t)的可靠性；③測(cè)量值y(t)必須迅速反映被控變量c(t)的變化，即動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較迅速。第五頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六測(cè)量誤差

檢測(cè)環(huán)節(jié)分成兩個(gè)部分：一是能量形式的一次或多次轉(zhuǎn)換過(guò)程；二是將被測(cè)變量與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較并輸出檢測(cè)結(jié)果。而檢測(cè)儀表就是實(shí)施檢測(cè)功能的工具。

測(cè)量誤差：從檢測(cè)儀表獲得的被測(cè)值與實(shí)際被測(cè)變量真實(shí)值之間存在一定的差距，可分為絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。

絕對(duì)誤差是指儀表指示值x與被測(cè)量的真值x0之間的差值，即△=│x一x0│(1—1)

相對(duì)誤差即儀表引用誤差，它是絕對(duì)誤差與測(cè)量標(biāo)尺范圍之比.±(X—X0)δ=-------------------------×100％(1—2)

標(biāo)尺上限一標(biāo)尺下限

±(X—X0)maxδmax=-------------------------×100％(1—3)

標(biāo)尺上限一標(biāo)尺下限第六頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六

儀表性能指標(biāo)精確度變差線性度靈敏度和分辨率動(dòng)態(tài)誤差線性度示意圖

第七頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、溫度檢測(cè)1、主要溫度檢測(cè)方法a、接觸式

●膨脹式：玻璃液體、雙金屬●壓力式：氣體、蒸汽、液體●熱電類：熱電偶●熱電阻：鉑電阻、銅電阻、熱敏電阻●其他電學(xué)：集成溫度傳感器、石英晶體溫度計(jì)b、非接觸式◆光纖類：光纖溫度傳感器、光纖輻射溫度計(jì)◆輻射式：輻射式、光學(xué)式、比色式第八頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六2、熱電偶介紹(a)熱電偶熱電效應(yīng)

EAB(θ，θ0)=EAB(θ)一EAB(θ0)(1—5)

EAB(θ，θ0)=f(θ)一C=Φ(θ)(1—6)

（b）熱電偶測(cè)溫回路第九頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六工業(yè)常用熱電偶外形結(jié)構(gòu)

普通型熱電偶鎧裝熱電偶

多點(diǎn)式熱電偶隔爆型熱電偶表面型熱電偶

普通型熱電偶基本結(jié)構(gòu)圖鎧裝熱電偶

第十頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六◎補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線連接圖

◎熱電偶參比溫度補(bǔ)償方法◆計(jì)算法：根據(jù)補(bǔ)償原理計(jì)算修正；◆冰浴法：一般僅用于實(shí)驗(yàn)室；◆機(jī)械調(diào)零法：一般儀表在未工作時(shí)指針指在零位(機(jī)械零點(diǎn))；◆補(bǔ)償電橋法：利用參比端溫度補(bǔ)償器產(chǎn)生的不平衡電勢(shì)去補(bǔ)償熱電偶因溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化值。第十一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六3、熱電阻分類☆金屬熱電阻

工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)型式有普通型、皚裝型和專用型等型式

a)銅電阻b)鉑電阻c)電阻體的外肜

普通熱電阻結(jié)構(gòu)

☆半導(dǎo)體熱敏電阻a)珠形b)棒形c)管形

半導(dǎo)體熱敏電阻結(jié)構(gòu)

第十二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六4、電偶、熱電阻的選用

(1)選擇

一般熱電偶用于較高溫度的測(cè)量，在500℃以下(特別是300℃以下)用熱電偶測(cè)溫就不十分妥當(dāng)。中低溫區(qū)采用熱電阻進(jìn)行測(cè)溫。

(2)安裝

①選擇有代表性的測(cè)溫點(diǎn)位置，測(cè)溫元件有足夠的插人深度。

②熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應(yīng)朝下，以免積水及灰塵等造成接觸不良，防止引入擾動(dòng)信號(hào)。③檢測(cè)元件應(yīng)避開(kāi)熱輻射強(qiáng)烈影響處。

(3)使用

熱電偶測(cè)溫時(shí)，一定要注意參比端溫度補(bǔ)償。除正確選擇補(bǔ)償導(dǎo)線、正負(fù)極性不能接反外，熱電偶的分度號(hào)應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號(hào)一致。熱電阻分度號(hào)要與配接的溫度變送器、顯示儀表分度號(hào)一致。。

第十三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、流量檢測(cè)

※流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面的流體的數(shù)量，即瞬時(shí)流量?！矔r(shí)流量在某一時(shí)段的累積量稱為累積流量(總流量)。

流量通常有三種表示方法

①質(zhì)量流量qm

②工作狀態(tài)下的體積流量qv。qm=qvρ或qv=qm/ρ

③標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量qvn。

qvn=qm/Pn或qv=qvnPnqv=qvP/Pn或qv=qvnPn/P1、流量檢測(cè)的主要方法

(1)測(cè)體積流量

①容積法

②速度法：差壓式(節(jié)流式)、旋渦式、渦輪式、聲學(xué)式、熱學(xué)式

(2)測(cè)質(zhì)量流量

①直接法直接測(cè)量質(zhì)量流量

②間接法又稱推導(dǎo)法

第十四頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六2、速度式流量計(jì)（1）節(jié)流裝置—包括孔板、噴嘴和文丘管Q=K*Sqr(?P)節(jié)流裝置前后的壓力分布情況

節(jié)流裝置與差壓變送器連接要使儀表的指示值與通過(guò)管道的實(shí)際流量相符，必須做到以下幾點(diǎn)

①差壓變送器的差壓和顯示儀表流量標(biāo)尺選擇時(shí)應(yīng)與節(jié)流裝置孔徑匹配。②在測(cè)量蒸汽和氣體流量時(shí)，遇到工作條件的密度p與設(shè)計(jì)時(shí)的密度pc不相同，必須對(duì)示數(shù)進(jìn)行修正。③顯示儀表測(cè)量值(差壓信號(hào))要經(jīng)開(kāi)方運(yùn)算線性化處理后再送顯示儀表。④節(jié)流裝置應(yīng)正確安裝。⑤接至差壓變送器的差壓應(yīng)該與節(jié)流裝置前后差壓相一致，這就需要正確安裝差壓信號(hào)管路。（如后面圖示）

第十五頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六被測(cè)流體為液體時(shí)的信號(hào)管路安裝示意圖

被測(cè)流體為氣體時(shí)信號(hào)管路安裝示意圖

被測(cè)流體為水蒸氣時(shí)信號(hào)管路安裝示意圖被測(cè)介質(zhì)具有腐蝕性時(shí)采用噴吹系統(tǒng)

第十六頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)靶式流量計(jì)F≈K*Q

靶式流量計(jì)示意圖

(3)轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)示意圖

(4)渦輪流量計(jì)

渦輪流量計(jì)示意圖

(5)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)工作原理圖

(6)旋渦流量計(jì)q=f/k旋渦發(fā)生原理圖

(7)超聲波流量計(jì)?t≈2Lv/c2超聲波測(cè)速原理圖

第十七頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六3、容積式流量計(jì)

橢圓齒輪測(cè)量流量示意圖

4、質(zhì)量流量計(jì)

科氏力流量計(jì)測(cè)量原理

(1)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)

(2)量熱式質(zhì)量流量計(jì)量熱式質(zhì)量流量計(jì)原理圖

(3)間接式質(zhì)量流量計(jì)間接式質(zhì)量流量計(jì)組合示意圖

第十八頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六5、流量?jī)x表的選用

按被測(cè)介質(zhì)特性選用流量計(jì)

第十九頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六四、壓力檢測(cè)

1、壓力單位和壓力檢測(cè)方法

（1）壓力單位在工程上，壓力定義為垂直均勻地作用于單位面積上的力，用符號(hào)

P表示。在國(guó)際單位制中定義1N垂直作用于1m2面積上所形成的壓力為l帕斯卡(簡(jiǎn)稱“帕”，符號(hào)Pa)。

(2)壓力的表示方法

壓力有絕對(duì)壓力、表壓力、負(fù)壓或真空度三種表示方法，其關(guān)系如右圖。絕對(duì)壓力是指物體所受的實(shí)際壓力。表壓力是指一般壓力儀表所測(cè)得的壓力。P表壓=P絕對(duì)壓力一P大氣壓力真空度是指大氣壓與低于大氣壓的絕對(duì)壓力之差，是負(fù)的表壓(負(fù)壓)，即

P真空度=P大氣壓力一P絕對(duì)壓力

(3)壓力的檢測(cè)方法

①?gòu)椥粤ζ胶夥椒ɑ趶椥栽膹椥宰冃翁匦赃M(jìn)行測(cè)量。②重力平衡方法主要有活塞式和液柱式。③機(jī)械力平衡方法。④物性測(cè)量方法基于在壓力作用下測(cè)壓元件的某些物理特性發(fā)生變化的原理。

第二十頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六2、常用壓力檢測(cè)儀表

（1）彈性式壓力表

①膜片②波紋管波紋管③彈簧管彈簧管平薄膜波紋膜波紋管單圈彈簧管

多圈彈簧管

(2)壓力傳感器

①應(yīng)變片式壓力傳感器②壓電式壓力傳感器③壓阻式壓力傳感器④電容式壓力傳感器⑤集成式壓力傳感器彈簧管壓力表

箔式應(yīng)變片壓電式壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

電容式壓力傳感器示意圖壓阻式集成傳感器檢測(cè)元件示意圖第二十一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六五、物位檢測(cè)

3、壓力表的選用

壓力表的選用主要包括儀表型式、量程范圍、精度和靈敏度、外形尺寸以及是否還需要遠(yuǎn)傳和其他功能。選用的依據(jù)如下：

①必須滿足工藝生產(chǎn)過(guò)程的要求，包括量程和精度；②必須考慮被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)，如溫度、壓力、粘度、腐蝕性等；③必須注意儀表安裝使用時(shí)所處現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，如環(huán)境溫度、振動(dòng)等。

物位包括三個(gè)方面：①液位②料位③界位

1、物位檢測(cè)方法

①直讀式

②靜壓式

③浮力式

④機(jī)械接觸式

⑤電氣式⑥聲學(xué)式⑦射線式

⑧光學(xué)式

☆物位開(kāi)關(guān)工作原理與相應(yīng)的物位計(jì)工作原理相同，物位開(kāi)關(guān)有浮球式、電學(xué)式、超聲波式、射線式、振動(dòng)式等。

第二十二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六

(1)差壓式液位計(jì)

——利用靜壓原理來(lái)測(cè)量

靜壓式液位測(cè)量原理液位測(cè)量的正遷移2、常用物位檢測(cè)儀表

正遷移:當(dāng)差壓式液位計(jì)的取壓口低于