仪表基础知识培训讲解

2、热电阻
工作原理部分
电阻温度计是借金属丝的电阻随温度的变化而变化的原理制成。 热电阻温度计广泛用来测量中、低温 (一般为500℃以下)。它的特 点是准确度高，在测量中、低温时，它的输出信号比热电偶要大得 多，灵敏度高，同样可实现远传、自动记录和多点测量。
在单支温度显示时，热偶或热阻指示值的准确性基本无法直观确 认，基本上可以通过相连或相关的温度进行参考，或者根据操作经 验值进行判断。仪表人员一般在进行准确性判断时，最简单有效的 方法是拿同类型的热偶或热阻在同一测温点进行比对。
工作原理部分
孔板取压要求：
气体：一般要求变送器安装位置高于取压点 液体：一般要求变送器安装位置低于取压点
差压变送器的检测元件采用膜盒组件，在使用的差压即使差压 超过范围时，即单向过载，膜盒不容易损坏。膜盒内充满硅油，除 用于传递压力之外，还有阻尼作用，使仪表输出平稳。范围内，具 有很好的灵敏度和线性，测量范围广，静压误差小。
4.2 探头安装方式
超声波流量计传感器可以安装在管道外侧，可以不与介质 接触；也可以安装在管道内。前者安装时不需将管道截断，不 需开孔，比较方便，但由于管道的不确定性，测量精度较差。
工作原理部分
5、流量仪表选型需要考虑因素
（1） 被测流体的种类（气体、液体、粉尘）、操作条件（压力、 温度）、流动工况（层流、脉动流）、物理性质（密度、粘度、腐 蚀性）； （2）仪表功能；
②、没有可动部件，虽然检测管有振动，但振幅很小，不会对测 量产生影响
③、管道内无障碍物，便于清洗。
④、除一般介质外，还可测量高粘度的流体、浆液，并可测气 体
⑤、安装时不需要前后直管段
⑥、还可以获得介质密度信号
工作原理部分
4、超声波流量计
4.1 工作原理
超声波在流体中的传播速度，顺流方向和逆流方向是不一 样的，其传播的时间差和流体的流速成正比。所以只要测出了 超声波在两个方向上传播的时间差，便可以知道流体的流速， 再乘上管道截面积，便可得流体流量。
压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力，法定计量单位是帕斯 卡（Pa）。
1 Pa=1 N/m2=1 Kg/m*S2 绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准来表示的压 力为绝对压力。 测量流体压力用的压力表上的读数叫表压，它是流体绝对压力与 该处大气压力的差值。
如果被测流体的绝对压力地狱大气压，则压力表所测得的压力为 负压，其值称为真空度。
2、3 适用缺点
采用电磁流量计，要求测量介质温度不能太高，一般不超过 120℃，压力不超过1.6MPa，流速不得低于0.3m/s；被测介质必须 是导电介质，不能用于气体、蒸汽、石油制品等非导电性流体。被 测介质不能含气泡。
3、质量流量计
3.1 工作原理
工作原理部分
质量流量计一般分三个部分：①传感器；②变送器；③显示器
主调节器的作用方向的选择可按下述方法进行：当主、副变量 增加（或减少）时，如果要求调节阀的动作方向是一致的，则主调 节器应选“反”作用；反之，则应选“正”作用。
2.3 例子
进料
仪表控制部分
T1C T2C
冷却水
出料
根据工艺安全性，可以判断调节阀为气关型，副调节器的正、 反作用可以通过单回路来进行判断。由于T2C温度升高时要求补充 冷却水，即加大阀门开度，而阀门为气关型，如果输入阀门的信号 增加，阀门反而关小，因此要求输出阀门的信号是变小；这样就可 以判断T2C调节器为反作用。
仪表控制部分
串级控制系统对副变量的要求不严。在控制过程中，副变量不 断跟随主调节器的输出变化而变化，所以，副调节器一般采用比例 控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是 不需要的。
2.2 串级控制系统中主副调节器正、反作用的确定
副调节器的作用方向与副对象特性、调节阀的气开、气关形式 有关，其选择方法与简单控制系统中调节器正、反作用的选择方法 相同。
比例调节依据“偏差”大小来动作，它的输出与输入偏差的大 小成比例。比例调节及时、有力，但有余差。它用比例度δ来表 示其作用的强弱， δ越小，放大倍数Kc愈强，调节作用愈强。 比例作用太强时，会引起振荡。
仪表控制原理
积分调节依据“偏差是否存在”来动作，它的输出与偏差对时 间的积分成比例，只有当余差消失时，积分作用才会停止。其作 用是消除余差。但积分作用使最大动偏差增大，延长了调节时间。 它用T来表示其作用的强弱，T愈小，积分作用愈强，但积分作用 太强时，也会引起振荡。
流体通过孔板内孔后，会产生前后差压。差压变送器就是通过 这个前后差压的变化来计算出流量的变化。
工作原理部分
基本的流量计算方程式为：
Q=0.01252aℇd*d SQRT（∆P/ρ1）
Q：工作状态下的体积流量 a：流量系数 ℇ：流体膨胀系数 d：工作状态下的节流孔直径 ρ1：工作状态下的流体密度
一般情况下，标准孔板只测量口径50mm以上，300mm以下的 管道流量。
而主调节器T1C指示增加时也是要求阀门打开多补充冷水进行降 温，因此也可以判断是反作用。
仪表控制部分
3、分程控制 分程控制系统就是一个调节器同时控制两个或两个以上的调节
阀，每一个调节阀根据工艺的要求在调节器输出的信号范围内动作。 设置分程控制可以改善调节阀的工作条件，满足开停车时小流量和 正常生产时的大流量要求，使之都能有较好的调节质量以及满足正 常生产和事故状态下的稳定性和安全性。
二、流量测量仪表工作原理
工作原理部分
流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量
1、孔板+差变
孔板是标准节流装置中最为简单的一种，也最便宜，制作加工 好后无须标定就可投入使用。但在相同的差压下，其压损也最大。
若是测量腐蚀性或磨蚀性流体，由于入口边缘的变形，流量系数 会发生变化，体现在孔板上比较明显。
（3）流量范围； （4）流体的测量精度要求； （5）现场安装和使用条件； （6）经济性。
工作原理部分
三、物位测量仪表
1、浮筒式液位计
浮筒随着液位高低，浮力出现相应变化，影响扭力管所受的力 矩，通过电子元器件反映出来。
2、浮球式液位计
浮球液位计实际上是一种杠杆系统，杠杆的一端连浮球，另一 端连平衡锤；随着液位的高低，浮球所受的浮力是不变的，只是它 的位置随液位的变化而变化。如果介质密度有变化，浮球没入介质 中部分体积会有变化，体现在液位上也会有一定的偏差。
超声波液位计缺点是不耐高温，声速受介质温度和压力的影响。 另外，相对造价比较高
工作原理部分
四、温度仪表
1、热电偶
热电偶是由两根不同的导体或半导体材料焊接或绞接而成。焊接 的一端称为热电偶的热端(测量端或工作端)，和导线连接的一端称 为热电偶的冷端 (自由端)。
组成热电偶的两根导体或半导体称作热电极。把热电偶的热端插 入需要测温的生产设备中，冷端置于生产设备的外面，如果两端所 处的温度不同(譬如，热端温度为t，冷瑞温度为to)，则在热电偶 回路中便会产生热电势E。该热电势E与热电偶两端的温度t和to均E 有关。
换热器
T
调节器的正反作用：如果将调节器的输入偏差信号定义为测 量值减去给定值，那么，当偏差增加时，其输出也增加的调节 器称为“正作用”调节器；反之，调节器的输出信号随偏差的 增加而减小的称为“反作用”调节器。
调节阀的正反作用：阀的正反作用由它的气开、气关形式来 确定。气开阀为“正作用”，气关阀为“反作用”。
2、串级控制
2.1 串级控制简述
串级控制系统是由其结构上的特征而得名。它是由主、副两个
调节器串接工作的。主调节器的输出作为副调节器的给定值，副调
节器的输出去操纵调节阀，以实现对主变量的定值控制 。典型方块
图如下：
给定值 主调节器
副调节器
拭行器
扰动1
扰动2
副对象 主对象
副测量变送
主测量变送
串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要 求比较高，一般不允许有余差，所以主调节器一般选择比例积分控 制规律，当对象滞后比较大时，也可以引入适当的微分作用。
微分调节依据“偏差变化速度”来动作，它的输出与输入偏差 变化的速度成比例，其效果是阻止被控变量的一切变化，有超前 调节的作用，对滞后大的对象有很好的效果。它使调节过程偏差 减少，时间缩短，余差也减小（但不能消除）。它用Td来表示其 作用的强弱，Td愈大，作用愈强，但Td太大，也会引起振荡。
仪表控制原理
工作原理部分
如上图，被测介质垂直与磁励线方向流动，因而在介质流动 和磁力线都垂直的方向产生一感应电势Ex。
Ex=Bdv*10⁻⁴ B：磁感应强度 d：两电极间距离 v：被测介质平均流速
被测介质流量Q与d、v有关 Q=Π/4d*d*v 则Q=Ex/K K：为一常数
工作原理部分
2、2 选型优点
电磁流量计是一段光滑的管道，无活动及阻流部件，基本上无 压力损失；流量计输出与流量成线性关系，可测量2.5mm的管道；合 理选材可以测量腐蚀性的介质；安装要求比较低（前5D，后3D）； 精度高。
状态监测中采用的传感器分为接触式和非接触式传感器两种。 目前使用比较广泛的是非接触式传感器，主要是采用电涡流式趋近 传感器。
仪表控制原理
仪表控制原理及复杂回路举例
仪表控制原理
一、控制原理
1、简单控制系统。 简单控制系统是指单闭环控制，是指控制器与被控对象之间既有 顺向控制又有反向联系的自动控制。
仪表控制原理
一般而言，选择调节器的正、反作用目的是使调节器、调节阀、 对象三个环节组合起来，能在控制系统中起负反馈作用。首先由 操纵变量对被控变量的影响来确定对象的作用方向，然后由工艺 安全角度来确定调节阀的气开、气关形式，最后由对象、调节阀、 调节器三个环节组合后为负来确定调节器的正、反作用。
1、2 P I D调节
P2绝压 P2表压
P1负压 (真空度) P1绝压