控制仪表基础知识培训

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差压式流量计
• 由节流元件、连接管路和差压变送器组成 一体，统称为差压式流量计。 • 差压变送器由两部分组成，下半部分为测 量部分，上半部分为转换部分。测量部分 包括测量室、测量元件（膜盒）等，转换 部分包括主杠杆、矢量机构、副杠杆、差 动变压器、反馈机构、调零装置和放大器 等。
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分度号 S B K E R T 热电偶名称 铂铑10-铂 铂铑30-铂铑6 镍铬-镍硅 镍铬-康铜 铂铑13-铂 铜-康铜 测温范围 （℃） 0~1300 0~1600 -200~1200 -200~750 0~1600 -200~350 允许偏差
热电阻温度计
• 测温原理：热电阻温度计是基于金属导体 或半导体电阻值与温度成一定函数关系的 原理实现温度测量的。 • 常用的有Pt100，Cu50 • 铂电阻特点：精度高、性能可靠 • 工业用热电阻的结构型式有普通型、皑装 型和专用型等型式
要使仪表的指示值与通过管道的实际流量相 符，必须做到以下几点 ①差压变送器的差压和显示仪表流量标尺选择时 应与节流装置孔径匹配。 ②在测量蒸汽和气体流量时，遇到工作条件的密 度p与设计时的密度p0不相同，必须对示数进行修 正。 ③显示仪表测量值(差压信号)要经开方运算线性 化处理后再送显示仪表。 ④节流装置应正确安装。 ⑤接至差压变送器的差压应该与节流装置前后差 压相一致，这就需要正确安装差压信号管路。 （如后面图示）
第三节
流量检测仪表
• 流量是指单位时间内流过管道某一截面的 流体的数量，即瞬时流量。 • 瞬时流量在某一时段的累积量称为累积流 量(总流量)。 • 流量可用体积流量和质量流量来表示。
流量检测的主要方法
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二、腰轮流量计（罗茨流量计）
◆安装注意： • 1、水平安装罗茨轴，如果侧圈磨损，影响 精度。 • 2、流体流向与流量计本体箭头方向一致。 • 3、设置旁路方便检修；设过滤器避免杂质 损坏仪表。 • 4、竖直安装时上管段要短，防止杂质沉淀。
三、涡街流量计
• ◆基本原理：涡街流量计是根据卡门涡
街原理制成的。在流动的流体中插入一个 非流线型柱状物（如圆柱体或三角形柱 体），则在柱体下游会产生两列不对称且 又有规律的漩涡。该漩涡在柱体的侧后产 生、分开、形成漩涡列，通常称作卡门涡 街或卡门涡列。涡列的个数即涡街频率和 流体的流速成正比。因而，通过测量旋涡 频率，就可知道流体的流速，从而测出流 体流量
• 仪表示值几乎不受温度、压力、密度、黏 度及成分等影响。用水或空气标定的流量 计可用于其他液体或气体的流量测量而不 用校正。涡街流量计适用于各种液体、气 体、蒸汽流量的测量。 • 适用介质：可用于测量水、蒸汽、氮气等。 我厂主要在水厂、空分、聚丙烯、亚砜等 装置。
◆安装注意： • 直管段要求一般前10D后5D。 • 测量蒸汽要求蒸汽不能带水，否则影 响测量。
辐射式温度计
• 辐射式温度计属于非接触式测温仪表，主 要是利用物体的辐射能随温度的变化的原 理制成的。 • 辐射式温度计在应用时只需要把温度计对 准被测物体，而不必与被测物体直接接触， 它可以用于运动物体以及高温物体表面的 温度检测，而且不会破坏被测对象的温度 场。
• 辐射测温主要有三种基本方法，即全辐射 法、亮度法和比色法。 • 无论采用何种辐射测温法，辐射温度计主 要由光学系统、检测元件、转换电路和信 号处理等部分组成。
仪表主要性能指标
– 变差：指仪表被测变量多次从不同方向达到同 一数值时，仪表指示值之间的最大变差 变差产生的主要原因：仪表转动机构的间隙， 运动部件的摩擦，弹性元件滞后等 灵敏度：指仪表对被测变量变化的灵敏程度。 S=∆L/ ∆X， ∆L：仪表输出变化增量 ∆X：仪表输入变化增量 – 稳定性：通常用仪表零点漂移来衡量仪表稳定 性。仪表稳定性不好，仪表维护量增大 – 可靠性
• 测温原理：热电偶温度计是以热电效应为 基础，将温度变化转换为热电势变化进行 温度测量的仪表。是目前应用最为广泛的 温度传感器。 • 特点：精度高，灵敏度好，稳定性较好， 响应时间少，结构简单，测温范围广，可 以测量-200~1600℃，在特殊情况下，可测 至2800℃的高温或4K的低温。
常用热电偶类型
四、电磁流量计
• 基本原理：是基于电磁感应定律工作的， 被测介质垂直于磁力线方向流动，因而在 与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生 一感应电动势Ex=KQ。感应电势Ex与被测 介质的体积流量Q成正比。 • 电磁流量计由变送器和转换器两部分组成， 二者之间用连接线（励磁线信号线）相互 连接。
光电温度计
• 光电温度计采用光电元件作为敏感元件，感受辐 射源的亮度变化，并根据被测物体亮度与温度的 关系确定温度的高低。 • 光电温度计虽然和全辐射高温计相比仪器结构复 杂，接受的能量小，但抗环境干扰的能力强，有 利于提高测量的稳定性。光电温度计的温度测量 范围一般为200—1500℃（通过分档实现），测 量误差在1.0%—1.5%左右，响应时间在1.5—5s 之间。
被测流体为液体时 信号管路安装示意图
被测流体为气体时 信号管路安装示意图
被测流体为水蒸气时 信号管路安装示意图
被测介质具有腐蚀 性时采用喷吹系统
二、腰轮流量计（罗茨流量计）
◆基本原理：通过测量元件把流体连续不断 地固体体积的单元液体，然后根据测量元 件的动作次数给出流体的总量，即容积法 测出出流体流量。 • ◆特点： 1、可测液体、气体流量，准确度高，可达 0.5-0.1级。 2、体积大比较笨重；周期检定比较困难；压 损大，运作中有振动。
第一篇 自动化仪表基础知识
第一章 第二章 仪表基本概念 检测技术
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 概述 温度检测仪表 流量检测仪表 压力检测仪表 物位检测仪表
第三章
调节阀
第一章
仪表基本概念
– 精确度：简称精度。精确度与误差可以说是
孪生兄弟，因为有误差存在才有精度这个概念。 不仅与绝对误差有关，而且和仪表的测量范围 有关。 仪表精确度简言之就是测量值接近真值的 准确程度，通常用引用误差表示。常用精度等 级来规范和表示，精度等级就是最大引用误差 去掉正负号和%。显然数字越小，说明仪表精 确度越高。 引用误差指绝对误差与量程的比值,以百分 数表示
例如：压力敏感元件石英、压电陶 瓷都是在受到压力时就会在材料表 面上产生一定的电荷；而气敏元件 气敏电阻则是当其接触不同浓度被 测气体时就会表现出电阻不同的性 质。
第二节
温度检测仪表
• 温度仪表分类 ◆按工作原理分，有膨胀式、热电阻、热电 偶、辐射式等 ◆按测量方式分，有接触式和非接触式。
热电偶温度计
第一节
概述
对于检测仪表来说，检测、变送与显示可以是三个 独立部分，也可以只用到其中两个部分。 • 过程控制对检测仪表有以下三条基本的要求： • ①测量值y(t)要正确反映被控变量C(t)的值，误差 不超过规定的范围； • ②在环境条件下能长期工作，保证测量值y(t)的 可靠性； • ③测量值y(t)必须迅速反映被控变量c(t)的变化， 即动态响应比较迅速。
仪表分类
◆按仪表所使用能源分为气动仪表、电动仪 表和液动仪表。 ◆按仪表安装形式，分为现场仪表、盘装仪 表和架装仪表。 ◆按仪表信号形式，分为模拟仪表和数字仪 表，现在又出现了现场总线仪表。 ◆按仪表在测量与控制系统中的作用分，一 般分为检测仪表、显示仪表、调节仪表和 执行器4大类有齿， 靠联在转子外的一 对啮合轮相互驱动， 转子不相接触，有 间隙，寿命较长。
二、腰轮流量计（罗茨流量计）
◆适用介质：可用于各种清洁液体流量测量， 无须直管段。如：石脑油、渣油、柴油、 蜡油等。在焦化、常压、沥青等装置都有 应用。 • 主要用来测量不含固体杂质的液体，如油 类、冷凝液、树脂和液态食品等粘稠流体 的流量。对于高粘度介质的流量，其他流 量计很难测量，而容积式流量计却能精确 测量。精度可达±0.2%。
全辐射高温计
• 全辐射高温计是接受被测物体全部辐射能量来测 定温度的。这种高温计的光学系统有透镜式和反 射镜式两种结构。透镜式系统将物体的全辐射能 透过透镜及光阑、滤光片等聚焦于检测元件；反 射镜式系统则将全辐射能利用反射聚光镜反射后 聚焦在检测元件上。前者主要用来测量高温，后 者用于测量中温。 • 全辐射温度计的温度测量范围一般在400— 2000℃（根据不同的结构形式），测量误差在 1.5%—2.0%左右。
比色温度计
• 比色温度计是基于维恩位移定律工作的。 根据维恩位移定律，物体温度变化时，辐 射强度最大值所对应的波长要发生移动， 从而使特定波长λ 1和λ 2下的亮度发生变化， 测出这两个波长对应的亮度比，就可以求 出被测物体温度。 • 比色温度计结构比较复杂，仪表设计和制 造要求较高。这种温度计的测量范围一般 为400—2000℃，基本测量误差为±1%。
三、涡街流量计
涡街流量计是由检测器（圆柱或三角柱等）、 放大器和转换器等组成。
◆特点： • 管道内无可动部件，寿命长、量程比大、 压力损失小。 • 精度较高，量程比宽，可达100:1，安 装简便，维护量小，故障极少。 • 流速分布及脉动流影响测量，有直管段 要求，检测元件必要时清污。
三、涡街流量计
一、差压式流量计
• 节流装置与差压变送器配套测量流体的流 量，仍是目前炼油、化工生产中使用最广 的一种流量测量仪表。 • 目前工业生产中应用有各种各样的节流装 置，但应用最多的是孔板、喷嘴、文丘里 管和文丘利喷嘴。
差压式流量计
• • • • • • • • • • • • 测量原理 在管道中流动的流体具有动能和位能，在一定条件 下这 两种能量可以相互转换，但参加转换的能量总和是不变 的，节流元件测量流量就是利用这个原理来实现的。 根据能量守恒定律及流体连续性原理，节流装置的流量 公式可以写成： 体积流量 Q F 2 （2-1-11） 质量流量 M F 2p （2-1-12） 式中M—质量流量，kg/s; Q—体积流量，m3/s α—流量系数； ε—流束膨胀系数； F0—节流装置开孔截面积，m2； ρ1—流体流经节流元件前的密度，kg/m3; Δp—节流元件前后压力差，即Δp=p1-p2,pa。