儀表課件培訓

儀表知識及故障判斷思路簡介

一、儀表主要性能指標：儀表性能指標通常用精確度（又稱精度）、變差、靈敏度來表示。校驗儀表通常也是調(diào)校精確度、變差和靈敏度三項。

1、儀表精確度：指儀表測量值接近真值的準確程度，通常用相對百分誤差表示。Δxδ=——————————————×100%標尺上限值—標尺下限值Δx——絕對誤差，被測參數(shù)測量值x1和被測參數(shù)標準值x2之差。從上式看出，精確度不僅和絕對誤差有關，而且和儀表的測量范圍有關。絕對誤差大，相對百分誤差就大，儀表精確度就低。如果絕對誤差相同的兩臺儀表，其測量范圍不同，那么測量范圍大的儀表相對百分誤差就小，儀表精確度就高。精確度等級劃分為0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4等。數(shù)字越小，說明儀表精確度越高。標準表的允許誤差應該是被測儀表允許誤差的1/3。標準表的量程應該是被校表的4/3。2、變差：儀表在外界條件不變的情況下，被測參數(shù)由小到大變化（正向特性）和被測參數(shù)由大到小變化（反向特性）不一致的程度，兩者之差即為儀表變差。

Δmax

變差=——————————————×100%

標尺上限值—標尺下限值

Δmax=ⅠA1－A2Ⅰ

變差產(chǎn)生的原因是儀表傳動機構的間隙，運動部件的摩擦，彈性元件的滯后等造成的。比如閥門的執(zhí)行機構等儀表。3、靈敏度：指儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度，或者說是對被測的量變化的反映能力，是在穩(wěn)態(tài)下輸出變化增量對輸入變化增量的比值。

ΔLS=——————ΔXS——儀表靈敏度ΔL————儀表輸出變化增量

ΔX————儀表輸入變化增量4、儀表的復現(xiàn)性（重復性）：通常用不確定度來表示。具體是指在不同測量條件下，如不同的方法，不同的觀察者，在不同的檢測環(huán)境對同一被檢測的量進行檢測時，其測量結果的一致的程度。復現(xiàn)性體現(xiàn)了儀表對各種不同環(huán)境的適應能力，一致性越高說明儀表的抗干擾能力越強。5、穩(wěn)定性：在規(guī)定的工作條件下，儀表某些性能隨時間保持不變的能力。儀表的零點漂移是衡量穩(wěn)定性的重要指標之一。比如一臺變送器零點一年當中發(fā)生多次變化，說明這一臺變送器穩(wěn)定性太差，存在質(zhì)量問題。6、可靠性：是一個綜合性的指標?？衫斫鉃榭煽啃愿叩膬x表維護量小，可靠性差的維護量大。有些廠家提出了全智能變送器可靠性能保證50年不變。二、儀表術語1．首先，在分析現(xiàn)場儀表故障前，簡要了解相關生產(chǎn)工藝流程及重要設備(參數(shù))的聯(lián)鎖條件，了解儀表系統(tǒng)的設計方案，儀表的結構、特點、性能及參數(shù)要求等。儀表分類（術語）：按儀表所用的能源形式分為氣（液）動儀表和電動儀表。按儀表組合形式分為基地式儀表、單元組合儀表和綜合控制裝置。按儀表的安裝形式分為現(xiàn)場儀表、盤裝儀表和架裝儀表。按儀表內(nèi)部是否有微處理器分為智能儀表和非智能儀表按儀表的信號形式分為模擬儀表和數(shù)字儀表。按儀表在系統(tǒng)中所起的作用分為檢測儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)（控制）儀表和執(zhí)行器。按被測參數(shù)的不同分為溫度檢測儀表、壓力檢測儀表、流量檢測儀表、物位檢測儀表和分析儀表（儀器）。調(diào)節(jié)儀表可以分為可編程調(diào)節(jié)器和固定程序調(diào)節(jié)器。執(zhí)行器由執(zhí)行機構和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。執(zhí)行機構按能源劃分為氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器和液動執(zhí)行器；按結構形式分為薄膜式、活塞式（氣缸式）和長行程執(zhí)行機構。調(diào)節(jié)閥根據(jù)其結構特點分為直通單座、直通雙座、三通、角形、隔膜、蝶閥、球閥、偏心旋轉、套筒（籠式）、閥體分離等。調(diào)節(jié)閥按流量特性分為直線、對數(shù)（等百分比）、拋物線和快開等。閥門定位器屬于執(zhí)行機構中的一個附件。一次閥一般指離工藝管道最近的儀表管路上的閥門；一次表一般指安裝在工藝管道上的檢測元件，如鉑電阻和電偶等；2．在分析檢查現(xiàn)場儀表系統(tǒng)故障之前，要向現(xiàn)場操作人員了解異常參數(shù)的變化情況，查看故障儀表的記錄曲線和最近一段時間的參數(shù)值，進行綜合分析，以確定儀表故障原因所在。原因：首先應當相信熟練的操作人員對參數(shù)的變化是比較敏感的，參數(shù)值的異常說明兩個原因，一是工藝原因造成，二是檢測（干擾）原因造成。作為維護人員要有區(qū)分的能力。比如：有一個氣體流量參數(shù)，流量裝置是孔板，這個參數(shù)在設備每次啟動的前一個時間段，都出現(xiàn)超量程的現(xiàn)象，在排除了檢測回路故障可能的情況下，逐步發(fā)現(xiàn)當后續(xù)工況建立以后，該參數(shù)恢復正常，最后確定是由于工況建立之前，孔板之后的管路阻力過小引起流量過大的原因造成，一旦工況建立后，管路阻力達到正常值，流量參數(shù)正常。根據(jù)這一情況制定了變送器投運步驟。3．如果儀表記錄曲線為一條死線(一點變化也沒有的線稱死線)，或記錄曲線原來為波動，現(xiàn)在突然變成一條直線；故障很可能在儀表系統(tǒng)。因為目前記錄儀表大多由計算機系統(tǒng)替代，靈敏度非常高，參數(shù)的變化能非常靈敏的反應出來。此時可人為地改變一下工藝參數(shù)，看曲線變化情況。如不變化，基本斷定是儀表系統(tǒng)出了問題；如有正常變化可斷定儀表系統(tǒng)沒有大的問題。4．設備故障出現(xiàn)以前儀表記錄曲線一直表現(xiàn)正常，出現(xiàn)故障后記錄曲線變得毫無規(guī)律或使系統(tǒng)難以控制，甚至連手動操作也不能控制，此時故障可能是工藝操作系統(tǒng)造成的。5．當發(fā)現(xiàn)計算機系統(tǒng)顯示不正常時，可以到現(xiàn)場檢查同一位置就地儀表的指示值，如果它們差別很大，則很可能是儀表系統(tǒng)出現(xiàn)故障。6．分析現(xiàn)場儀表故障原因時，要特別注意被測控制對象和控制閥的特性變化，這些都可能是造成現(xiàn)場儀表回路故障假象的原因。所以，我們要從現(xiàn)場儀表系統(tǒng)和工藝操作系統(tǒng)兩個方面綜合考慮、仔細分析，檢查原因所在。三、壓力、流量、溫度、液位參數(shù)故障現(xiàn)象分析1．溫度參數(shù)故障現(xiàn)象分析分析溫度控制儀表系統(tǒng)故障時，首先要注意一點：該系統(tǒng)儀表的測量往往滯后較大。(1)溫度儀表系統(tǒng)的指示值突然變到最大或最小，一般為儀表系統(tǒng)故障。因為溫度儀表系統(tǒng)測量滯后較大，不會發(fā)生突然變化。此時的故障原因多是熱電偶、熱電阻、補償導線斷線或變送器失靈造成。(2)溫度示值或曲線出現(xiàn)快速振蕩現(xiàn)象，多為控制參數(shù)PID調(diào)整不當造成。(3)溫度示值或曲線出現(xiàn)大幅緩慢的波動時，一般是由于工藝操作變化引起的，如當時工藝操作沒有變化，則很可能是溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)本身的故障。(4)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)本身的故障分析步驟：檢查調(diào)節(jié)閥輸入信號是否變化，輸入信號不變化，調(diào)節(jié)閥動作，調(diào)節(jié)閥膜頭膜片漏了；檢查調(diào)節(jié)閥定位器輸入信號是否變化，輸入信號不變化，輸出信號變化，定位器有故障。2．壓力參數(shù)故障現(xiàn)象分析(1)壓力控制系統(tǒng)儀表示值或曲線出現(xiàn)快速振蕩波動時，首先檢查工藝操作有無變化，這種變化多半是工藝操作和PID參數(shù)整定不好造成。(2)壓力控制系統(tǒng)儀表示值或曲線出現(xiàn)死線，工藝操作變化了壓力指示還是不變化，一般故障出現(xiàn)在壓力測量系統(tǒng)中，首先檢查測量引壓導管系統(tǒng)是否有堵、漏的現(xiàn)象，不堵不漏，檢查壓力變送器輸出系統(tǒng)有無變化，有變化，故障出在變送器到模塊之間的接線上。3．流量控制儀表系統(tǒng)故障現(xiàn)象分析(1)流量控制儀表系統(tǒng)指示值達到最小時，首先檢查現(xiàn)場檢測儀表，如果正常，則故障在顯示儀表。當現(xiàn)場檢測儀表指示也最小，則檢查調(diào)節(jié)閥開度，若調(diào)節(jié)閥開度為零，則常為調(diào)節(jié)閥到調(diào)節(jié)器之間故障。當現(xiàn)場檢測儀表指示最小，調(diào)節(jié)閥開度正常，故障原因很可能是系統(tǒng)壓力不夠、系統(tǒng)管路堵塞、泵不上量、介質(zhì)結晶、操作不當?shù)仍蛟斐伞Ｈ羰莾x表方面的故障，原因有：孔板差壓流量計可能是正壓引壓導管堵；差壓變送器正壓室漏等。

(2)流量控制儀表系統(tǒng)指示值達到最大時，則檢測儀表也常常會指示最大。此時可手動遙控調(diào)節(jié)閥開大或關小，如果流量能降下來則一般為工藝操作原因造成。若流量值降不下來，則是儀表系統(tǒng)的原因造成，檢查流量控制儀表系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥是否動作；檢查儀表測量引壓系統(tǒng)是否正常；檢查儀表信號傳送系統(tǒng)是否正常。

(3)流量控制儀表系統(tǒng)指示值波動較頻繁，可將控制改到手動，如果波動減小，則是儀表方面的原因或是儀表控制參數(shù)PID不合適，如果波動仍頻繁，則是工藝操作方面原因造成。4．液位控制儀表系統(tǒng)故障現(xiàn)象分析(1)液位控制儀表系統(tǒng)指示值變化到最大或最小時，可以先檢查檢測儀表看是否正常，如指示正常，將液位控制改為手動遙控液位，看液位變化情況。如液位可以穩(wěn)定在一定的范圍，則故障在液位控制系統(tǒng)；如穩(wěn)不住液位，一般為工藝系統(tǒng)造成的故障，要從工藝方面查找原因。(2)差壓式液位控制儀表指示和現(xiàn)場直讀式指示儀表指示對不上時，首先檢查現(xiàn)場直讀式指示儀表是否正常，如指示正常，檢查差壓式液位儀表的負壓導壓管封液是否有滲漏；若有滲漏，重新灌封液，調(diào)零點；無滲漏，可能是儀表的負遷移量不對了，重新調(diào)整遷移量使儀表指示正常。(3)液位控制儀表系統(tǒng)指示值變化波動頻繁時，首先要分析液面控制對象的容量大小，來分析故障的原因，容量大一般是儀表故障造成。容量小的首先要分析工藝操作情況是否有變化，如有變化很可能是工藝造成的波動頻繁。如沒有變化可能是儀表故障造成。四、閥門定位器的作用與應用：閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的主要部件，它可以分為氣動閥門定位器和電—氣閥門定位器。氣動閥門定位器接受氣動信號0.02--0.1MPa，輸出為0.02--0.1MPa（0.04--0.3MPa）。電—氣閥門定位器將4--20mADC的控制信號轉換成0.02—0.1MPa（0.04--0.3MPa）的氣壓信號。閥門定位器接受調(diào)節(jié)器（計算機）輸出的控制信號，去驅動調(diào)節(jié)閥的動作，并利用閥桿的位移進行反饋，將位移信號直接與閥位比較，改善閥桿行程的線性度，克服閥桿的各種附加摩擦力,消除被調(diào)介質(zhì)在閥上產(chǎn)生的不平蘅力的影響，從而使閥位對應于調(diào)節(jié)器的控制信號，實現(xiàn)正確定位。電—氣閥門定位器主要由接線盒組件、轉換組件、氣路組件和反饋組件等四部分組成。工作原理是線圈2接受到4-20mA信號，使位于線圈之中的動鐵4磁化而產(chǎn)生磁場，另外，動鐵又位于永久磁鋼所產(chǎn)生的磁場之中，因此，兩個磁場相互作用，使動鐵產(chǎn)生以支點3為中心的偏轉電磁力矩。在動鐵的一端固定有擋板13，所以動鐵的偏轉改變了噴嘴12與擋板之間的間隙，從而引起氣動放大器背壓的變化，背壓的變化經(jīng)氣動放大器14放大后，得到20-100KPa的氣壓信號，驅動氣動薄膜調(diào)節(jié)閥10閥桿。利用調(diào)節(jié)閥桿9的位移，帶動比例臂8，使比例臂另一端的凸輪軸7轉動，凸輪推動反饋桿6，通過反饋彈簧5給動鐵以反饋力矩，使動鐵達到力的平衡，從而實現(xiàn)了輸入電流與閥位的比例關系。調(diào)整“調(diào)零螺釘”就可以通過“調(diào)零彈簧”11來改變動鐵的初始位置，從而實現(xiàn)調(diào)零。調(diào)校方法：1、閥門處于自動位置。2、校正凸輪使反饋桿上滾輪位于中點，加一個50%的信號，這時調(diào)節(jié)閥推桿位于行程的50%處。調(diào)整連接螺釘、槽板位置，使槽板和比例臂平行并均處于水平位置。3、輸入4mA的信號，調(diào)整調(diào)零螺釘，根據(jù)實際閥門位置確定零點位置。4、輸入20mA的信號，調(diào)整比例臂的位置及量程調(diào)整螺釘，根據(jù)實際閥門位置確定量程位置。5、反復調(diào)整幾次即能達到要求。123456789101112131415

氣動學的基礎知識彈性元件彈性元件是作為感測元件或轉換元件，將壓力或差壓信號轉換成位移或力信號。通常的彈性元件有：非金屬膜片、金屬膜片、波紋管及彈簧等。氣阻元件在管路中起產(chǎn)生壓力降和改變空氣流量作用的元件，稱為氣阻，也叫節(jié)流元件或節(jié)流孔。(毛細管式恒氣阻)

圓錐—圓錐型可調(diào)氣阻

（平面盤可調(diào)氣阻）

（圓球--圓柱型變氣阻）

三、氣容元件：能儲存或放出氣體的容室稱為氣容（室）。如圖：（定容氣室）

（彈性氣室）

四、動控制元件：最基本的控制元件就是不同形式的噴嘴擋板機構。噴嘴擋板機構的作用，是把微小的位移轉換成相應的壓力信號。普通的噴嘴擋板機構如圖：（噴嘴）P0

P1

（擋板）

它由一個恒氣阻，一個流通氣室，一個變氣阻串聯(lián)構成。當擋板與噴嘴之間的距離發(fā)生微小的位移時，其背壓P1將發(fā)生很大的變化（從0~P0）。國產(chǎn)氣動儀表的噴嘴直徑一般為D=1mm，所以擋板有效位移H的上限值不超過D/4=0.25mm，也就是說，擋板位移H超過0.25mm時就