儀表常見故障分析及解決方法

儀表常見故障分析及解決方法溫度儀表壓力儀表物位儀表流量儀表執(zhí)行器主要內(nèi)容溫度儀表第1節(jié)第一節(jié)溫度儀表溫度參數(shù)是不能直接測量的，一般只能根據(jù)物質(zhì)的某些特性值與溫度之間的函數(shù)關系，實現(xiàn)間接測量，溫度測量的基本原理是與這些特性值的選擇密切相關的。工業(yè)上測溫的基本原理有：應用熱膨脹原理測溫應用壓力隨溫度變化的原理測溫應用熱阻效應測溫應用熱電效應測溫應用熱輻射原理測溫

按工作原理分：有膨脹式、熱電阻、熱電偶以及輻射等。按測量方式分：有接觸式和非接觸式兩類。

熱電偶

將兩種不同的導體或半導體連接成如圖所示的閉合回路，如果兩個接點的溫度不同（T>T0),則在回路內(nèi)會產(chǎn)生熱電動勢，這種現(xiàn)象稱為賽貝克熱電效應。圖中閉合回路稱之為熱電偶。導體A和B稱之為熱電偶的熱電絲或熱偶絲。熱電偶兩個接點中，置于溫度為t的被測對象中的接點稱為測量端，又稱工作端，溫度為參考溫度t0的另一端稱之為參考端，又稱自由端或冷端。2、特點測量精度高，測量范圍廣，構(gòu)造簡單，使用方便，不受大小和形狀的限制，外有保護套管，用起來方便。

1、原理熱電偶溫度計是基于熱電效應這一原理測量溫度的；它的測溫范圍很廣，可測量-200~160O℃范圍內(nèi)在在特殊情況下，可測至2800℃的高溫。3、熱電偶的類形（8種）S：鉑銠10-鉑–20～1300℃B：鉑銠90-鉑銠6300～1600℃K：鎳鉻-鎳硅-50～1000℃J：鐵-康銅-40～750℃R：鉑銠13-鉑-0～1600℃E：鎳鉻-康銅-40～1000℃T：銅-康銅-40～350℃4、各種熱電偶的分度表均是在參考端即溫度t0為0℃的條件下得到的熱電勢與溫度之間的關系，因此，熱電偶測溫時，冷端溫度必須為0℃，否則將產(chǎn)生測量誤差。而在工業(yè)上使用時，要使冷端溫度保持在0℃是比較困難的，所以，必須根據(jù)不同的使用條件和要求的測量精度，對熱電偶冷端溫度采用一些不同的處理辦法，常用的方法有如下幾種：補償導線延伸法冰點法計算修正法儀表零點校正法補償電橋法5、補償導線延伸法熱電偶做得很長，使冷端延長到溫度比較穩(wěn)定的地方。由于熱電偶本身不便于敷設，對于貴金屬熱電偶也很不經(jīng)濟，因此，采用一種專用導線將熱電偶的冷端延伸出來，而這種導線也是由兩種不同金屬材料制成，在一定溫度范圍內(nèi)（100℃以下）與所連接的熱電偶具有相同或十分相近的熱電特性，其材料也是廉價金屬，將這種導線稱為補償導線。注意：無論是補償型還是延伸型，補償導線本身并不能補償熱電偶冷端溫度的變化，只是起到熱電偶冷端延伸作用，改變冷位置。在規(guī)定的范圍內(nèi)，由于補償導線熱電特性不可能與熱電偶完全相同，因而仍存在一定的誤差。6、計算修正法當熱電偶冷溫度不是0℃而是t0時，測得的熱電偶回路中的熱電勢為E(t,t0)。可采用正式進行修正：

E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)只適用于實驗室或臨時性測溫的情況，而對于現(xiàn)場的連續(xù)測量顯然是不實用的7、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法溫度示值偏低或不穩(wěn)電極短路找出短路原因，如潮濕或絕緣損壞接線柱處積灰清掃補償導線與熱偶極性接反糾正接線補償導線與熱偶極不配套更換相配套的補償導線冷端補償不符要求調(diào)整冷端補償達到要求熱偶安裝位置不當按規(guī)定重新安裝溫度示值偏高補償導線與熱偶極不配套更換相配套的補償導線有直流干擾信號進入排除直流干擾顯示不穩(wěn)定接線柱處接觸不良將接線柱擰緊測量線路絕緣破損，引起斷續(xù)短路或接地找出故障點，修復絕緣熱偶安裝不牢或有震動緊固電偶，消除震動熱電偶電極將斷未斷更換熱偶外界干擾查出干擾源，采取屏蔽措施顯示誤差大熱電偶電極變質(zhì)更換熱偶熱電偶安裝位置不當改變安裝位置保護管表面積灰清除積灰顯示無窮大接線斷路找到斷點，重新接好熱電極斷開或損壞更換熱電偶熱電阻1、測溫原理：熱電阻溫度計是基于金屬導體或半導體電阻值與溫度成一定函數(shù)關系的原理實現(xiàn)溫度測量的。2、熱電阻材料

目前，使用的金屬熱電阻材料有銅、鉑、鎳、鐵等，其中因鐵、鎳提純比較困難，其電阻與溫度的關系線性較差，純鉑絲的各種性能最好，純銅絲在低溫下性能也好，所以實際應用最廣的是銅、鉑兩種材料，并已列入了標準化生產(chǎn)。鉑電阻（PT100）-200~850℃銅電阻（Cu50、Cu100）-50~150℃鎳電阻（Ni100）-60~180℃

熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑電阻的測量精度是最高的，可作為基準儀器。3、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法溫度示值偏低或不穩(wěn)保護管內(nèi)有金屬屑、積灰，接線柱處臟污或短路除去金屬屑，清掃灰塵、水滴等，找到短路點，加強絕緣溫度示值無窮大熱電阻或引線斷路更換熱電阻，找到斷點重新接好溫度顯示負值熱電阻接線有錯或有短路現(xiàn)象改正接線，找出短路處，加強絕緣溫度顯示誤差大熱電阻絲材料受腐蝕變質(zhì)更換熱電阻第2節(jié)壓力儀表第二節(jié)壓力測量1、基本概念

在物理概念中，壓力是垂直作用在單位面積上的力。是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一，在壓力測量中，常有絕對壓力、表壓力、負壓力和真空度之分。所謂絕對壓力是指被測介質(zhì)作用在容器單位面積上的全部壓力，用符號Pj表示。地面上的空氣柱所產(chǎn)生的平均壓力稱為大氣壓力，用Pq來表示。絕對壓力與大氣壓力之差，稱為表壓力，有Pb來表示。即Pb=Pj-Pq。當絕對壓力值小于大氣壓力值時，表壓力為負值（即負壓力），此負壓力值的絕對值，稱為真空度，用Pz來表示。P絕絕對壓力、表壓、（真空度）的關系P表P真P絕絕對壓力的零線大氣壓力線2、壓力測量原理按測量原理分為兩種：根據(jù)壓力的定義直接測量單位面積上受力的大小。例：液柱式、彈性式應用壓力作用于物體后所產(chǎn)生的各種物理效應來實現(xiàn)壓力。例：電阻式：它是由金屬導體或半導體制成的電阻體，其阻值隨壓力的變化而變化。壓電效應：當晶體受壓力作用發(fā)生機械變形時，在其相對的兩個側(cè)面上產(chǎn)生異性電荷的現(xiàn)象。3、壓力測量儀表的分類

壓力測量原理可分為液柱式、彈性式、電阻式、電容式、電感式和振頻式等。

彈性式壓力計將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移。類型：彈簧管壓力計、波紋管壓力計及膜式壓力計等。特點：結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、價格低廉，在工業(yè)上廣泛應用。

電氣式壓力計

通過機械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）。結(jié)構(gòu)分類：各種壓力傳感器和壓力變送器。例：電容式壓力變送器它是由檢測和變送兩個環(huán)節(jié)組成。檢測環(huán)節(jié)感受被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。變送環(huán)節(jié)則將電容變化量轉(zhuǎn)換成標準電流信號4~20mADC輸出。測壓點的選擇被測介質(zhì)直管段測量流動介質(zhì)：取壓點與流動方向垂直。測液體壓力：取壓點在管道下部測氣體壓力：取壓點在管道上部4、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法壓力無指示無電源檢查電源接線，接通電源信號接線斷路檢找斷點，重新接線壓力指示跳動被測介質(zhì)壓力波動大關小閥門開度安裝位置震動大可安裝減震器或移到震動小的地方顯示不變化導壓管堵透通導壓管導壓管切斷閥未打開打開切斷閥顯示誤差大變送器與儀表量程設置不一致重新設置量程檢測元件損壞更換壓力計零點量程調(diào)跑了重新調(diào)校壓力計第3節(jié)流量儀表1、基本概念流量是單位時間內(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。體積流量：流體量以體積表示時稱為體積流量。qv=uA

質(zhì)量流量：流體量以質(zhì)量表示時稱為質(zhì)量流量。qm=ρqv=ρuA2、分類工業(yè)上常用的流量儀表可分為兩大類（1）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)來計算的儀表。（2）容積式流量計：它以單位時間內(nèi)所排出的流體固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)。流量測量儀表還可以有以下的分類：①節(jié)流式流量計②轉(zhuǎn)子流量計③電磁流量計④容積式流量計⑤流體振動式流量計⑥超聲波流量計⑦質(zhì)量流量計

差壓式流量計

節(jié)流裝置與差壓變送器配套測量流體的流量，是目前使用最廣的一種流量測量儀表。在管道中流動的流體具有動能和位能，在一定條件下這兩種能量可以相互轉(zhuǎn)換，但參加轉(zhuǎn)換的能量總和是不變的。節(jié)流元件測量流量就是利用這個原理來實現(xiàn)的。在節(jié)流裝置中，應用最多的是孔板、噴嘴、文丘利管等。根據(jù)能量守恒定律及流體連續(xù)原理，節(jié)流裝置的流量公式可以寫成：

Q=k√△P轉(zhuǎn)子流量計

轉(zhuǎn)子流量計又稱面積式流量計或恒壓降式流量計，也是以液體流動時的節(jié)流原理為基礎的一種流量測量儀表。其特點是可以測量多種介質(zhì)的流量，壓力損失小而且穩(wěn)定，反應靈敏，量程較寬，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，使用維護方便。但轉(zhuǎn)子流量計的精度受測量介質(zhì)的溫度、密度和粘度的影響，而且儀表必須垂直安裝。

原理：轉(zhuǎn)子流量計是由一段向上擴大的圓錐形管子和密度大于被測介質(zhì)密度，且能隨被測介質(zhì)流量大小上下浮動的轉(zhuǎn)子組成的。當液體自下而上流過時，轉(zhuǎn)子因受到液體沖擊而向上運動。隨著轉(zhuǎn)子的上移，轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)形流通面積增大，液體流速減低，沖擊作用減弱，直到液體作用在轉(zhuǎn)子上向上的推力與轉(zhuǎn)子在流體中的重力相平衡。此時，轉(zhuǎn)子停留在錐管中某一高度上。如果液體流量再增大，則平衡時轉(zhuǎn)子所處的位置更高；反之則相反。因此，根據(jù)轉(zhuǎn)子懸浮的高低就可測知液體流量的大小。

3、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法顯示偏低正壓則切斷閥未打開或正導壓管堵打開切斷閥，透通導壓管平衡閥關不嚴關嚴平衡閥或更換三閥組顯示偏高負壓則切斷閥未打開或負導壓管堵打開切斷閥，透通導壓管導壓管內(nèi)隔離液被介質(zhì)置換重新加注隔離液，使兩導壓管內(nèi)充滿隔離液顯示跳動被測介質(zhì)壓力波動大關小閥門開度安裝位置震動大可安裝減震器或移到震動小的地方顯示不變化導壓管堵透通導壓管導壓管切斷閥未打開打開切斷閥顯示誤差大變送器與儀表量程設置不一致重新設置量程檢測元件損壞更換壓力計零點量程調(diào)跑了重新調(diào)校壓力計沒有開方運算設置開方運算第4節(jié)物位儀表1、概念生產(chǎn)過程中罐、塔、槽等容器中存放的液體表面位置稱為液位。把料斗、堆場倉庫等儲存的固體塊、顆粒、粉料等的堆積高度和表面位置稱為料位；兩種互一相溶的物質(zhì)的界面位置稱為界位。液位、料位以及界位總稱為物位。用來測量物位的儀表稱為物位儀表。2、分類物位測量儀表的種類很多，按液位、料位和界位來可分：（1）液位儀表：浮力式（浮筒、浮球、浮標、沉筒）、靜壓式（壓力式、差壓式）、電容式、電感式、電阻式、超聲波式、微波式等。（2）界位儀表：浮力式、差壓式、電極式、超聲波式等。（3）料位儀表：重錘探測式、音叉式、超聲波式、激光式、放射性式等。3、浮力式液位計浮力式液位計有兩種。一種是維持浮力不變的液位計，稱為恒浮力式液位計，如浮球、浮標式液位計等。另一種是在檢測過程中浮力是發(fā)生變化的，稱為變浮力式液位計，如沉筒式液位計等。

（1）恒浮力式液位計恒浮力式液位計是利用浮子本身的重量和所受的浮力均為定值，并使浮子始終漂浮在液面上，并隨液面的變化而變化的原理來測量液位的。

（2）變浮力式液位計變浮力式液位計的檢測元件是沉浸在液體事的浮筒。它隨液位變化而產(chǎn)生浮力的變化，去推動氣動或電動元件，發(fā)出信號給顯示儀表，以指示被測液面的值。

圖示為位移平衡浮筒式液位變送原理圖。當液位發(fā)生變化時，浮筒1（又稱沉筒）本身的重力與所受的浮力的不平衡力，經(jīng)杠桿2傳至扭力管3，而扭力管產(chǎn)生轉(zhuǎn)角彈性變形，由心軸4傳出，經(jīng)推板5傳到霍爾片6，轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，經(jīng)功率放大后轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準電信號輸出，以遠傳給顯示儀表指示。（3）差壓式液位計差壓式液位是利用容器內(nèi)的液位改變時，液柱產(chǎn)生的靜壓也相應變化的原理而工作的。

圖為差壓式液位計測量原理圖。當差壓計一端接液相，另一端接氣相時，根據(jù)液體靜力學原理，有：

Pb=Pa+ρgH式中H------液位高度

ρ------被測介質(zhì)密度

g--------被測當?shù)氐闹亓铀俣人杂校骸鱌=Pb-Pa=ρgH

在一般情況下，被測介質(zhì)的密度和重力加速度都是已知的，因此，差壓計測得的差壓與液位的高度H成正比，這樣就把測量液位高度的問題變成了測量差壓的問題。(4)翻板液位計翻板液位計的翻板是由導磁的薄鐵皮制成。垂直排列，并各自能繞框架上的小軸翻轉(zhuǎn)（如圖）。翻板一面涂紅漆，另一面涂銀灰色漆。工作時，液位計的連通管經(jīng)法蘭與容器相連通，構(gòu)成一連通器。連通器中間有浮標，它隨液位的變化而變化。浮標中間有一磁鋼，其位置正好與液面一致。當液位上升時，磁鋼將吸引翻板，并將它們逐個翻轉(zhuǎn)，使紅的一面在外邊；下降時，又將它們翻過來，使銀灰的一面在外邊。即以顏色表示液位高低，十分醒目。4、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法顯示偏低或不變化沉筒脫落或漏；浮球脫落修復沉筒、浮球或更換沉筒沉筒扭力管被污物卡住清理異物顯示偏高筒底部有污物排污顯示誤差大變送器與儀表量程設置不一致重新設置量程檢測元件損壞更換壓力計零點量程調(diào)跑了重新調(diào)校壓力計第5節(jié)執(zhí)行器1、概含執(zhí)行器常稱為調(diào)節(jié)閥，它由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩部分組成。其中執(zhí)行機構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的推動部分，它按控制信號的大小產(chǎn)生相應的推力，通過閥桿使調(diào)節(jié)閥閥蕊產(chǎn)生相應的位移。調(diào)節(jié)機構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部分，它與調(diào)節(jié)介質(zhì)直接接觸，在執(zhí)行機構(gòu)的推動下，改變閥蕊與閥座間的流通面積，從而達到調(diào)節(jié)流量的目的。

2、分類執(zhí)行器按其能源形式分氣動、電動、液動三大類。氣動執(zhí)行器按其執(zhí)行機構(gòu)形式分薄膜式、活塞式和長行程式。電動和液動執(zhí)行器按執(zhí)行機構(gòu)的運行方式分為直行程和角行程兩類。目前在石化工業(yè)中普遍采用氣動執(zhí)行器。

3、執(zhí)行機構(gòu)氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)是應用最廣泛的執(zhí)行機構(gòu)，它接受0.02~0.1MPa氣動信號。它正作用和反作用兩種形式，當信號壓力增加時推桿向下移動的叫正作用執(zhí)行機構(gòu)。信號壓力增加時推桿向上移動的叫反作用執(zhí)行機構(gòu)。

氣動薄膜（有彈簧）的薄膜的有效面積越大，執(zhí)行機構(gòu)的推力和位移也越大。氣動活塞式（無彈簧）執(zhí)行機構(gòu)隨氣缸兩側(cè)壓差而移動。因為沒有反力彈簧抵消推力，所以有很大的輸出推力，適用于高靜壓、高差壓的工藝場合。4、調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)又稱閥。種類很多，根據(jù)結(jié)構(gòu)、用途來分，其基本形式是直通單座閥、直通雙座閥、蝶閥、三通閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、套筒閥、角形閥