化工测量仪表(温度).
化工厂仪表分类
化工厂仪表分类
化工厂仪表主要分为以下几类：
1. 温度测量仪表：主要有液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计（双金属温度计）、压力式温度计和热电阻温度计等。
这些仪表可用于测量化工生产过程中的温度参数和变化情况。
2. 压力测量仪表：主要用于测量压力、液位等参数，包括压力表、压力变送器、压力开关等。
3. 流量测量仪表：用于测量流体的流量，如流量计、流量开关等。
4. 物位测量仪表：用于测量液体、固体物料的液位或料位，如液位计、料位计等。
5. 气体分析仪表：用于测量气体成分和浓度，如气体分析仪、气相色谱仪等。
6. 调节阀和执行机构：调节阀是化工厂自动化控制系统中非常重要的组成部分，用于控制各种工艺参数，如温度、压力、流量等；执行机构则用于驱动调节阀等设备。
这些仪表在化工厂中起着至关重要的作用，可以全面监测化工生产期间的温度、压力、流量等参数，生成相关检测数据，再通过调节温度等参数对整个生产过程进行有效控制。
中国石油大学化工检测仪表第六章 温度测量
非接触式测温
非典 钢水
红外温度计
接触式与非接触式测温特点比较
方 式
测量 条件
接 触 式
感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的 加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过 感温元件能承受的上限温度 ; 被测对象不对感 温元件产生腐蚀 特别适合1200℃以下、热容大、无腐蚀性 对象的连续在线测温，对高于l 300℃以上 的温度测量较困难
七个基本物理单位之一
一、温标
温标：为了保证温度量值的准确和利于传递， 需要建立一个衡量温度的统一标准尺度，这 种用来量度物体温度高低的标尺叫温度标尺， 简称温标。 各种温度计的刻度数值均由温标确定。 它规定了： ① 温度的起点； ② 测量温度的基本单位； ③ 各种温度计的分度值。
通常采用具有所定标物理量固定不变的东西作为基准。 例如：长度单位，1983年10月第十七届国际计量大会通过了米 的新定义：“1米是光在真空中1／299792458秒的时间间隔内 所经路程的长度”。 新的米定义有重大科学意义。从此光速c 成了一个精确数值。 例如：时间单位，在1967年召开的第13届国际度量衡大会对秒 的定义是：铯133原子基态的两个超精细能阶间跃迁对应辐射 的9,192,631,770个周期的持续时间。 温度定标：在标准大气压下，单组分物质具有固定的三相点、 沸点、融点等。
6.3.2 常用热电阻的材料
1. 铂热电阻
国标ITS一90规定，在-259．34～630．74℃温度范围 内，以铂电阻温度计作为基准温度仪器。
测温范围：-200～850℃。
-200℃～0℃范围： Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3] 0～850℃范围： Rt=R0(1＋At＋Bt2）
石油化工自动化及仪表概论5温度检测及仪表
（5-5）
热电偶A、B在接点温度为T、T0 时的电动势EAB(T,T0)， 等于热电偶A、B在接点温度为 T 、TC 和 TC 、T0 时的电动势 EAB(T,TC ) 和 EAB (TC ,T0 )的代数和。
中间温度定则为工业测温中使用补偿导线提供了理论 基础。
3. 常用工业热电偶及其分度表 1) 热电极材料的基本要求
温度是表征物体冷热程度的物理量，是物体分子运 动平均动能大小的标志。
温度不能直接加以测量，只能借助于冷热不同的物 体之间的热交换,或物体的某些物理性质随着冷热程度 不同而变化的特性间接测量。
根据测温元件与被测物体接触与否，温度测量可以 分为接触式测温和非接触式测温两大类。
1. 接触式测温 接触式测温选择合适的物体作为温度敏感元件，其某一
、集测量和自动控制
度的影响
测温时，不破坏被测温度场
低温段测量不准，环境条件 会影响测温准确度
测温范围大，适于测温度分布， 易受外界干扰，标定困难 不破坏被测温度场，响应快
5.1.2 温标
为了保证温度量值的统一和准确而建立的衡量温度的 标尺，称为温标。温标即为温度的数值表示法，它定量 地描述温度的高低，规定了温度的读数起点（零点）和 基本单位。各种温度计的刻度数值均由温标确定。 1. 经验温标
尔文量值相同，它们之间的关系为：
t90 T90 273.15
（5-2）
实际应用中，一般直接用 和T 代t 替 T和90 。t90
5.2 常用温度检测仪表
石油化工生产过程中的温度检测一般都采用接触式测 温。常用的仪表有膨胀式温度计、热电偶温度计、热电 阻温度计等，又以后两者最为常用。
5.2.1 膨胀式温度计
基于物体受热体积膨胀的性质而制成的温度计 称为膨胀式温度计。
化工仪表的主要类型
化工仪表的主要类型一、引言化工仪表是化工生产过程中不可或缺的重要设备，它们广泛应用于化工领域的各个环节，如流程控制、温度测量、压力监测等。
本文将从功能和特点两个方面，介绍化工仪表的主要类型。
二、功能类型1. 测量仪表测量仪表是化工生产中最常见的仪表之一，用于测量和监测各种物理量，如温度、压力、流量、液位等。
其中，温度计、压力计、流量计和液位计是常见的测量仪表。
它们通过传感器将被测量的物理量转换为电信号，并经过放大、处理、显示等步骤，提供准确的测量结果。
2. 控制仪表控制仪表用于对化工生产过程进行控制和调节，以实现生产目标。
常见的控制仪表有调节阀、控制器和可编程逻辑控制器（PLC）。
调节阀通过调节介质的流量、压力和温度等参数，控制化工过程中的物质流动和能量转移。
控制器通过接收传感器信号，并与设定值进行比较，输出控制信号，实现对过程参数的闭环控制。
PLC是一种多功能、可编程的控制器，可实现复杂的逻辑控制和自动化控制。
3. 分析仪表分析仪表用于对化学组分和物理性质进行分析和检测。
常见的分析仪表有气相色谱仪、液相色谱仪和光谱仪。
气相色谱仪通过气相色谱柱和检测器，对气态或挥发性物质进行分离和检测。
液相色谱仪则通过液相色谱柱和检测器，对溶解性物质进行分离和检测。
光谱仪则通过测量样品在特定波长处的吸收、发射或散射光，分析样品的组成和性质。
三、特点类型1. 安全仪表安全仪表主要用于监测和控制化工过程中的安全参数，以确保生产过程的安全稳定。
常见的安全仪表有火焰探测器、气体泄漏探测器和防爆仪表。
火焰探测器通过探测火焰的辐射和光谱特性，及时发出警报并采取相应的措施。
气体泄漏探测器则通过探测气体浓度的变化，及时发出警报以避免事故。
防爆仪表则具有防爆能力，能够在有爆炸危险的环境中安全运行。
2. 无线仪表无线仪表是近年来快速发展的一种新型化工仪表。
它采用无线通信技术，能够克服传统有线仪表布线困难和成本高的问题，实现远程监测和控制。
化工测量仪表的分类、品质指标、测量过程和测量误差
化工测量仪表的分类、品质指标、测量过程和测量误差化工测量仪表的分类凡是用来直接或间接将被测参数和测量单位作比较的设备，均称为测量仪表。
测量仪表的分类方法有以下几种：1、按仪表使用的能源分类(1)电动仪表：电动仪表以电为能源，信号之间联系比较方便，适宜于远距离传送和集中控制；便于与计算机联用；近年来，电动仪表也可以做到防火，防爆，更有利于电动仪表的安全使用。
但电动仪表一般结构较复杂；易受温度，湿度，电磁场，放射性等环境影响。
(2)气动仪表：气动仪表的结构比较简单，直观；工作比较可靠；对温度，湿度，电磁场，放射性等环境影响的抗干扰能力较强；能防火，防爆；价格比较便宜。
但气动仪表信号传递速度慢，传输距离短，管线安装与检修不便，不宜实现远距离大范围的集中显示与控制；与计算机联用比较困难。
2、按信息的获得，传递，反映和处理的过程分类(1)检测仪表：检测仪表的主要作用是获取信息，并进行适当的转换。
在生产过程中，检测仪表主要用来测量某些工艺参数，如温度、压力、流量、物位以及物料的成分，物性等，将被测参数的大小成比例地转换成电的信号(电压，电流，频率等)或气压信号。
(2)显示仪表：显示仪表的作用是将由检测仪表获得的信息显示出来，包括各种模拟量，数字量的电动，气动指示仪，记录仪和积算器，以及工业电视，图象显示器等。
(3)集中控制装置：包括各种巡回检测仪，巡回控制仪，程序控制仪，数据处理机，电子计算机以及仪表控制盘和操作台等。
(4)控制仪表：控制仪表可以根据需要对输入信号进行各种运算，例如放大、积分、微分等。
控制仪表包括各种电动，气动的控制器以及用来代替模拟控制仪表的微处理机等。
(5)执行器：执行器可以接受控制仪表的输出信号或直接来自操作人员的指令，对生产过程进行操作或控制。
执行器包括各种气动、电动、液动执行机构和控制阀。
3、按仪表的组成形式分类(1)基地式仪表：这类仪表的特点是将测量，显示，控制等各部分集中组装在一个表壳里，形成一个整体。
化工测量及仪表第9章
化工仪表的类型与功能
数据采集
数据分析
各类仪表能够实时采集各种物理量数 据，为生产监控和管理提供基础数据。
对采集的数据进行统计和分析，为优 化生产过程和提高产品质量提供支持。
监控预警
通过设定阈值等方式，实现超限报警 和自动控制等功能，保障生产安全。
化工测量及仪表的重要性
保障生产安全
精确的测量及仪表控制能够及 时发现异常情况，避免事故发
热电阻温度计
原理
热电阻温度计利用导体电阻随温度变化的特性， 通过测量电阻值来反映温度。
优点
精度高、稳定性好、测量范围广、输出信号易于 处理。
应用
广泛应用于工业生产、科学研究等领域，尤其在 低温和常温环境下具有优势。
红外测温仪
原理
红外测温仪利用物体发 射的红外辐射能量随温 度变化的特性，通过测 量红外辐射能量来反映 温度。
应用
雷达液位计具有测量精度高、稳定性 好、抗干扰能力强等优点，适用于高 温、高压、腐蚀性等恶劣环境下的液 位测量。
超声波液位计
原理
超声波液位计利用超声波在空气中传播的特性来测量液位高度。当超声波遇到液面后反射回来，被接收器接收并 转换为电信号输出。
应用
超声波液位计具有非接触式测量、测量精度高、稳定性好等优点，适用于各种液体和固体的液位测量，尤其适用 于高温、高压、腐蚀性等恶劣环境下的液位测量。
优点
非接触式测量、测量范 围广、响应速度快、精 度高。
应用
广泛应用于工业生产、 科学研究等领域，尤其 在高温、远距离、小型 目标等环境下具有优势。
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第9章：液位测量仪表
液位测量仪表的分类与原理
分类
根据工作原理和应用场合，液位测量仪表可分为浮力式、压力式、电容式、超声 波式和雷达式等多种类型。
化工仪表与自动化-03-温度
一、工作原理
3、热电偶应用定则 ②中间温度定则
EABt, t0 EABt, tn EAB tn , t0
证明：
EAB (t, t0 ) eAB (t) eAB (t0 )
eAB(t) eAB (tn ) eAB(tn ) e (t0 ) AB
热电势组成：总热电势＝接触电势＋温差电势
因两种材料电 子密度不同而 产生的电势
同一导体两端 存在温差引发 的电势
一、工作原理
2、测温原理 (1) 接触电势
产生的原因：两种材料电子密度不同
电子扩散方向
+++-
eAB(t)
设导体A、B电子密度分别为 NA、NB，且NA>NB。
接触电势取决于两导体的 材料和接触点的温度。
化工仪表及自动化
Chemical Instrument and Automation
材料与化学工程学院 熊云杰
零点迁移
概念：调整变送器内部的迁移装置，抵消附加静压的影响。 附加静压：ΔP(H=0)=0— 无迁移 ΔP(H=0)>0—正迁移 ΔP(H=0)<0—负迁移 作用：使得H=Hmin＝0（ΔP＝ΔPmin）时，I0=4mA 实 质：改变变送器测量范围上、下限，量程不变
EAB (t, tn ) ECD (tn , t0 )
第三节 热电偶温度计
一、工作原理 二、常用热电偶 三、热电偶分度表 四、热电偶的结构 五、补偿导线的使用 六、冷端温度的处理方法 七、测温系统的构成 八、特点和适用场合
二、常用热电偶
1. 铂铑30-铂铑6 分度号: B 测温范围0～1600℃/1820℃；精度高；性能稳定，适用于 氧化性和中性介质中使用。热电势小。700℃：2.431mV
化工仪表基础知识
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主动层变形大被动层变形小，使 双金属片向被动层弯曲。弯曲产 生的角位移带动指针指示相应的 温度，双金属温度计的读数方法 和压力表的读数方法一样。
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2、 热电偶
• 热电偶是由2种不同材质的导体或半导体材
料使它们焊接或者铰链而成的。它是根据 热点效应来测被测介质的温度变化的。具 有物理稳定性高、化学稳定性高〔在高温 下电极不被氧化和腐蚀〕、线性好、复现 性好等特点，适用范围广泛。
• 2、国内外其它主要的DCS消费厂家 • 北京和利时、瑞士ABB、德国慕尼黑西门子、
日本横河、美国艾默生、美国霍尼韦尔
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3、DCS特性
集散控制系统的主要特性是它的
集中管理和分散控制。而且，随
着计算机技术的开展，网络技术
已经使集散控制系统不仅主要用
于分散控制，而且向着集成管理
的方向开展。系统的开放不仅使
大致可分为四大类
• 1〕液柱式液位计 • 例如 U型压力计 • 2〕弹性式压力计 • 例如压力表 • 3〕电气式压力计 • 例如压力变送器
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控制系统
• 化工操作中，最早的操作是简单的化工消
费，没有自动化一说，都是一个人看着仪 表，去扳阀门，那是很累人的，但当时消 费工艺简单，流程不复杂，进展的是间歇 性的消费。随着大工业的开展和连续性消 费的开展，靠人来扳阀门已经完全不能适 应消费的需要了，或者说，随着自动控制 程度的进步，大工业、连续性消费才能得 以实现。
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1、 玻璃液位计
• 玻璃液位计是根据连通器原理进展工作的，
在观看玻璃液位计示值时应注意考虑外表 张力现象。
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t↑→eAB(t)↑ 中国石油管道学院
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热电偶回路总电势
EAB(t,t0)＝eAB(t) +eB(t,t0)-eAB(t0)-eA(t,t0)
(4-3-3)
t t kt0 N At0 kt N At ln B dt ln A dt t 0 e N Bt e N Bt0 t0 温差电势<<接触电势，则回路总电势EAB(t,t0)的方向 取决于eAB(t)的方向。脚标AB的顺序表示热电势的方向， 若顺序改变，则热电势符号也随之改变。即：
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二、接触电势
两种电子密度不同的导体接触时产生的热电势。
kt N A e AB (t ) ln e NB
（4-3-2）
k —波尔兹曼常数； e —单位电荷； NA、NB—温度为t时， A、B导体 的电子密度； t —接触点的温度。
只与两种导体的性质和接触点温度有关。 若两导体材料一定，仅与其接点温度有关。 返回 下一页
三、温度测量仪表的分类
按工作原理：膨胀式、热电阻、热电偶及辐射式等。 按测量方式：接触式和非接触两类。
各常用测温仪表的测温原理、基本特性见表4-1-1。
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第二章 膨胀式温度计
第一节 玻璃管液体温度计 第二节 压力式温度计
第三节 双金属温度计
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2. 非接触式测温
测温元件的任何部位均不与被测物体相接触。 特点：不会破坏被测对象的温度场，可测移动或转 动物体的温度，可通过扫描的方法测得物体表面的温 度。反映速度较快，测温范围很广，原理上不受温度 上限的限制。
受物体发射率、对象与仪表间距、烟尘和蒸汽等介 质的影响，准确性不高，通常用来测量1000℃以上的 移动、旋转或反应迅速的高温物体温度。 目前多以辐射式为主，通过被测物体与感温元件之间 的热辐射作用实现测温。 返回 下一页 上一页
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二、温标
1. 摄氏温标（用 t 表示，单位记为℃。） 2. 国际温标 热力学温度是基本温度，用 T 表示，单位开尔文， 记为Ｋ。 规定: 水的三相点热力学温度为273.16Ｋ； 定义 1K=1／273.16。 0℃ = 273.15K t ＝T - 273.15
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第一节
玻璃管液体温度计
测温原理 结构与分类
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一、测温原理
液体受热后体积膨胀和温度的关系可用下式表示：
Vt＝Vt0(α －α ′)(t－t0)
Vt —液体在t℃时的体积; Vt0 —液体在t0℃时的体积; α—液体的体积膨胀系数; α′—盛液容器的体积膨胀系数。
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二、测温原理
液体压力温度计 若忽略温包、毛细管和弹性元件组成的密封系统容 积变化，对一定质量的液体，压力与温度的关系可表 示为： Pt—工作液在t 时的压力; pt pt0 (t t0 ) Pt0 —工作液在t0时的压力; α—工作液的体积膨胀系数; 即： P t β—工作液的可压缩系数。
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第一节
概述
测温原理
温差电势 接触电势
热电偶的基本定律
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概 述
两种不同导体或半导体连接成闭合回路，若两个 接点的温度不同，在该回路内就会产生热电动势， 此现象称热电效应。
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一、温差电势
α 与α′差别越大，灵敏度越高。
(4－2-1)
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二、结构与分类
1. 按结构分为 棒状温度计 内标尺式温度计 外标尺式温度计：毛细管固定在标尺板上，多用来 测室温。
2. 按用途分为 标准温度计：有棒状、内标尺式的，分一等和二等， 分度值为0.05～0.1℃。 工业用温度计 返回
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一般为内标尺式。 实验室用温度计：形式与标准的相仿，精度较高。 中国石油管道学院
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第二节
压力式温度计
结构 测温原理
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一、结构
温包内充填的感温介质有气体、液体及蒸发液体等。 毛细管容积<<温包容积，通常为铜或不锈钢冷拉无 缝管，内径0.4mm左右，长度< 50m。
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章
概述 膨胀式温度计 热电偶温度计 热电阻温度计 接触式温度计的安装 本篇小结
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第一章 概述
一、温度测量方法
1. 接触式测温 任意两个冷热程度不同的物体相接触，必然要发生 热交换现象，热量将由温度高的物体传向温度低的物 体，直到两物体完全达到热平衡状态为止。 要求: 测温物体的物理性质必须是连续、单值地随温 度变化，并且复现性好。 常用: 玻璃温度计、压力温度计、双金属温度计、 热电偶温度计、热电阻温度计等。 需满足条件：感温部件与被测介质充分接触； 保证热交换时间。 2017/10/12 2 中国石油管道学院 下一页
多以有机液（甲苯、酒精、戊烷等）或水银作感温 介质。 返回 下一页
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第三节
双金属温度计
测温原理
双金属温度计的结构
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一、测温原理
两种膨胀系数不同的金属组成固体膨胀式温度计。
l2 x G t d
x —双金属片自由端的位移； l —双金属片的长度； d —双金属片的厚度； Δt —双金属片的温度变化量； G —弯曲率 测量范围 -80～600℃， 精度1、1.5、2.5级。 返回
同一导体中，因其两端温度不同而产生的热电势。
e A (t , t0 ) A dt
t0
t
（4-3-1）
σ A —导体的汤姆逊系数。表示 温差1℃(或1K)所产生的电动势， 与材料性质及两端温度有关。 温差电势只与导体材料性质和两端温度有关，与导 体长度、截面及沿导体长度上的温度分布无关。 返回
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二、双金属温度计的结构
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第三章 热电偶温度计
第一节 测温原理
第二节 热电偶材料与结构
第三节 热电偶冷端温度的处理方法 第四节 热电偶测温线路及误差分析
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