温度压力测量仪表.ppt

2008-5-5 1第 页 共 47 页 温度、压力等是工业生产中极其普 遍、重要的参数，为了保证生产安全平 稳运行、确保产品高产优质，迫切需要 更高的自动化控制及仪表检测技术，而 随着科技的不断进步，使得这些得以实 现。 概概 述述 英买作业区处理厂 2008-5-5 2第 页 共 47 页 仪表的性能指标仪表的性能指标 仪表的分类及图例仪表的分类及图例 温度检测与仪表温度检测与仪表 压力检测与仪表压力检测与仪表 主主 要要 内内 容容 英买作业区处理厂 2008-5-5 3第 页 共 47 页 精确度（又称精度） 变差 灵敏度 仪表性能指标仪表性能指标 英买作业区处理厂 2008-5-5 4第 页 共 47 页 仪表精度仪表精度 英买作业区处理厂 几个概念：几个概念： 测量误差：测量误差：测量值与真实值之间存在的差别测量值与真实值之间存在的差别 真值：真值：一个变量本身所具有的真实值，它是一个变量本身所具有的真实值，它是 一个理想的概念，一般是无法得到的。一个理想的概念，一般是无法得到的。在计算误 差时，一般用约定真值或相对真值来代替。 相对真值：是当高一级的标准器仅为低一级 的1/31/20时,可认为高一级的标准器或仪表是 低一级的相对真值。 2008-5-5 5第 页 共 47 页 英买作业区处理厂 约定真值：约定真值：一个接近真值的值，它与真一个接近真值的值，它与真 值之差可忽略不计。实际测量中以在没有系值之差可忽略不计。实际测量中以在没有系 统误差的情况下，足够多次的测量值之平均统误差的情况下，足够多次的测量值之平均 值作为约定真值。值作为约定真值。 绝对误差：绝对误差：是仪表读数与被测参数真实是仪表读数与被测参数真实 值之差。仪表的绝对误差只能是读数与约定值之差。仪表的绝对误差只能是读数与约定 真值或相对真值之差。真值或相对真值之差。 2008-5-5 6第 页 共 47 页 英买作业区处理厂 引用误差引用误差（基本误差） ：绝对误差与仪表量绝对误差与仪表量 程的百分比。程的百分比。 相对误差：相对误差：仪表的绝对误差与真值的百分比。仪表的绝对误差与真值的百分比。 仪表的准确度：在正常的使用条件下,仪表测 量结果的准确程度。 引用误差越小,仪表的准确度越高,而引用误差 与仪表的量程范围有关,所以在使用同一准确度的 仪表时,往往采取压缩量程范围,以减小测量误差. 2008-5-5 7第 页 共 47 页 仪表精度仪表精度 英买作业区处理厂 在工业测量中,为了便于表示仪表的质量,通常用准确度 等级来表示仪表的准确程度。 仪表精度=（绝对误差的最大值/仪表量程）*100% 以上计算式取绝对值去掉%就是精度等级。 精度等级是由国家计量检定规程规定的，我国过程检测 控制仪表的精度等级有0.005、0.02、0.1、0.35、0.5、1.0 、1.5、2.5、4等，精度数字越小说明仪表精确度越高 。 2008-5-5 8第 页 共 47 页 仪表精度计算 精度精度 = =（测量值（测量值- -约定真值）约定真值）/ /（标尺上限值（标尺上限值- -标标 尺下限值）尺下限值）100% 100% 或或 精度精度 = =（绝对误差（绝对误差/ /测量范围）测量范围）100%100% 式中约定真值也就是标准器示值。在仪表调试中式中约定真值也就是标准器示值。在仪表调试中 ，仪表精度是作为仪表的一个重要指标来检查和调整，仪表精度是作为仪表的一个重要指标来检查和调整 的。的。 英买作业区处理厂 2008-5-5 9第 页 共 47 页 【例例】 一台测温仪表测量范围是一台测温仪表测量范围是60060011001100， 其绝对误差是其绝对误差是66。 此表的精度等级计算：此表的精度等级计算： 6/6/（1100-6001100-600）100% = 1.2% 100% = 1.2% 则仪表精度等级应是则仪表精度等级应是1.51.5级。级。 英买作业区处理厂 2008-5-5 10第 页 共 47 页 仪表变差 变差是指仪表被测变量（可理解为输入信号）多 次从不同方向达到同一数值时，仪表指示值之间的最 大差值，或者说是仪表在外界条件不变的情况下，被 测参数由小到大变化（正向特性）和被测参数由大到 小变化（反向特性）不一致的程度，两者之差即为仪 表变差。 其中变差产生的主要原因是仪表传动机构的间隙 ，运动部件的磨擦，弹性元件滞后等。 英买作业区处理厂 2008-5-5 11第 页 共 47 页 仪表灵敏度 灵敏度是指仪表对被测参数变化的灵敏程度，或 者说是对被测的量变化的反应能力。 在稳态标准条件下，输出变化对输入变化的比值 称灵敏度，用K表示 即： K=输出量的变化量/输入量的变化量=dy/dx 对于线性传感器来说，它的灵敏度K是个常数。 英买作业区处理厂 2008-5-5 12第 页 共 47 页 仪表的性能指标仪表的性能指标 仪表的分类及图例仪表的分类及图例 温度检测与仪表温度检测与仪表 压力检测与仪表压力检测与仪表 主主 要要 内内 容容 英买作业区处理厂 2008-5-5 13第 页 共 47 页 检测与过程控制仪表我们通常称为自动化仪表，由于检测与过程控制仪表我们通常称为自动化仪表，由于 自控仪表种类繁多，分类方法也较多。自控仪表种类繁多，分类方法也较多。 仪表分类仪表分类 按仪表在测量系统中的按仪表在测量系统中的作用作用进行划分：进行划分： 检测仪表、显示仪表、调节检测仪表、显示仪表、调节( (控制控制) ) 仪表仪表 按被测按被测变量变量划分：划分： 压力、温度、流量、物位、成分压力、温度、流量、物位、成分 英买作业区处理厂 2008-5-5 14第 页 共 47 页 根据以上分类，国家行业标准根据以上分类，国家行业标准HG/T20505-2000 ，自控常，自控常 用图形及代号如下：用图形及代号如下： PGPG：就地指示压力表：就地指示压力表 TGTG：就地指示温度计：就地指示温度计 LGLG ：就地指示液位计：就地指示液位计 PTPT：压力变送器：压力变送器 PdTPdT ：差压变送器：差压变送器 TTTT：温度变送器：温度变送器 LTLT：液位变送器：液位变送器 FTFT：流量变送器：流量变送器 PVPV ：压力调节阀：压力调节阀 TVTV：温度调节阀：温度调节阀 LVLV： 液位调节阀液位调节阀 仪表图例仪表图例 英买作业区处理厂 2008-5-5 15第 页 共 47 页 XX XX 就地指示就地指示 XX XX 带远传、控制单元带远传、控制单元 第一个字母：第一个字母： T T 温度温度 P P 压力压力 L L 液位液位 F F 流量流量 第二个字母及以后：第二个字母及以后：I I 指示指示 C C 控制控制 A A 报警报警 仪表图例仪表图例 英买作业区处理厂 S S 开关、联锁开关、联锁 Q Q 累积累积 2008-5-5 16第 页 共 47 页 仪表的性能指标仪表的性能指标 仪表的分类及图例仪表的分类及图例 温度检测与仪表温度检测与仪表 压力检测与仪表压力检测与仪表 主主 要要 内内 容容 英买作业区处理厂 2008-5-5 17第 页 共 47 页 温度检测仪表温度检测仪表 温度：是表征物体冷热程度的物理量。温度只 能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。 温标：而用来量度物体温度数值的标尺叫温标 。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的 基本单位。常用温标有华氏温标()、摄氏温标 ()、热力学温标(K)等。 概述 英买作业区处理厂 2008-5-5 18第 页 共 47 页 摄氏温标(Celsius scale，Centigrade scale)： 规定在标准大气压下，以水的冰点为0oC，正常沸 点为100，中间分成100等分，每一等分为1oC。 华氏温标(Fahrenheit scale)： 规定在标准大气压下水的冰点为32度，沸点为 212度，两个标准点之间分为180等分，每等分代表1 度。华氏温度用字母表示。 热力学温标(Kelvin scale)： 以水的冰点为273.15K，正常沸点为373.15K，中 间分成100等分，每一等分为1K。 英买作业区处理厂 2008-5-5 19第 页 共 47 页 英买作业区处理厂 换算关系： F（9/5）C32 T C +273.15K C +273K C（5/9）（F32） 2008-5-5 20第 页 共 47 页 分类分类 测温方法分为接触式和非接触式； 测温仪器亦分为接触式和非接触式两大类。 英买作业区处理厂 接触式仪器又可分为: 膨胀式温度计 (包括液体和固体膨胀式温度计) 热电阻式温度计(包括金属热电阻温度计和半导体热敏电 阻温度计) 热电偶式温度计(包括标准热电偶和非标准热电偶)。 非接触式温度计又可分为： 辐射温度计、亮度温度计和比色温度计，由于它们都是以 光辐射为基础，故也统称为辐射温度计。(如便 携式红外测温仪 ) 2008-5-5 21第 页 共 47 页 1 1、玻璃管温度计、玻璃管温度计 工作原理工作原理 玻璃管温度计是利用热胀冷缩 的原理来实现温度的测量的。 由于测温介质的膨胀系数与沸 点及凝固点的不同，所以我们 常见的玻璃管温度计主要有： 酒精温度计、煤油温度计、水 银温度计、红钢笔水温度计。 英买作业区处理厂 2008-5-5 22第 页 共 47 页 1 1、玻璃管温度计、玻璃管温度计 英买作业区处理厂 优缺点 优点是结构简单，使用 方便，测量精度相对较高， 价格低廉。 缺点是测量上下限和精 度受玻璃质量与测温介质的 性质限制。且不能远传，易 碎。 2008-5-5 23第 页 共 47 页 2 2、双金属温度计、双金属温度计 工作原理工作原理 利用不同金属膨胀系数不利用不同金属膨胀系数不 同的原理。用绕制成螺旋管状同的原理。用绕制成螺旋管状 的双金属片一端被固定，另一的双金属片一端被固定，另一 自由端与指针连接，随着温度自由端与指针连接，随着温度 的变化而转动，并带动指针旋的变化而转动，并带动指针旋 转。转。指针则随之指在刻度盘上 的不同位置，从刻度盘上的读 数，便可知其温度。 英买作业区处理厂 2008-5-5 24第 页 共 47 页 2 2、双金属温度计、双金属温度计 主要特点主要特点 现场显示温度，直观方便现场显示温度，直观方便 ; ; 安全可靠，使安全可靠，使 用寿命长；方便维护或更换用寿命长；方便维护或更换 ； 可以満足可以満足 各种现场安装的需要。各种现场安装的需要。 应用范围应用范围 可以直接测量各种生产过程中的可以直接测量各种生产过程中的-80-80- - +500+500范围内液体蒸汽和气体介质温度。范围内液体蒸汽和气体介质温度。 英买作业区处理厂 2008-5-5 25第 页 共 47 页 3 3、热电阻温度计、热电阻温度计 测温原理测温原理 热电阻测温是基于金属导体或半导体 热电阻测温是基于金属导体或半导体 的电阻值与温度存在一定函数关系的原理的电阻值与温度存在一定函数关系的原理 实现温度测量。实现温度测量。 其关系式为：其关系式为：RtRtRtRt 0 0 【1 1a a（t tt t 0 0 ）】 式中式中 RtRt 温度为温度为t t时的电阻值时的电阻值 RtRt0 0 温度为温度为t t 0 0 时的电阻值时的电阻值 a a 电阻温度系数，即温度每电阻温度系数，即温度每 升高升高1 1 时电阻相对变化量时电阻相对变化量 英买作业区处理厂 2008-5-5 26第 页 共 47 页 3 3、热电阻温度计、热电阻温度计 英买作业区处理厂 铂的温度系数是铂的温度系数是0.00374/0.00374/。 它是一个百分数。在它是一个百分数。在2020时，时， 一个一个10001000欧的铂电阻，当温度欧的铂电阻，当温度 升高到升高到2121时，它的电阻将变时，它的电阻将变 为为1003.741003.74欧。欧。 【例例】 2008-5-5 27第 页 共 47 页 主要特点主要特点 测量精度高，性能稳定。其中铂热电测量精度高，性能稳定。其中铂热电 阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应 用于工业测温，而且被制成标准的基准仪用于工业测温，而且被制成标准的基准仪 。 英买作业区处理厂 热电阻结构热电阻结构 感温元件感温元件 内引线内引线 保护套管保护套管 其作用主要是使感温其作用主要是使感温 元件和内引线免受环境元件和内引线免受环境 有害介质的影响。有害介质的影响。 2008-5-5 28第 页 共 47 页 4 4、热电偶温度计、热电偶温度计 热电偶是工业上最常用的温 度检测元件之一，常用于测量高 温区。 工作原理：工作原理： 将两种不同材料的导体或 半导体A和B焊接起来，构成一个 闭合回路。当导体A和B的两个接 点1和2之间存在温差时，两者之 间便产生热电动势, 这种现象称 为塞贝克热电效应。热电偶就是 利用这一效应来工作的。 A B 测量端 参考端 英买作业区处理厂 热电偶工作原理图 2008-5-5 29第 页 共 47 页 4 4、热电偶温度计、热电偶温度计 E Et t e e ABAB（t t） e e ABAB（t t 0 0 ） 式中式中 E E t t 热电偶的热电势热电偶的热电势 e eABAB（t t） 温度为温度为t t是工作端是工作端 的热电势的热电势 e eABAB（t t 0 0 ） 温度为温度为t t 0 0 是自由端是自由端 的热电势的热电势 当自由端温度当自由端温度t t 0 0 恒定时，热电势恒定时，热电势 只与工作端的温度有关只与工作端的温度有关 A B 测量端 参考端 英买作业区处理厂 热电偶工作原理图 2008-5-5 30第 页 共 47 页 热电偶结构： a a 热电极热电极 b b 绝缘子：绝缘子： 保证热电偶两级之间及热电极保证热电偶两级之间及热电极 与保护套管之间的电气绝缘与保护套管之间的电气绝缘 c c 保护套管保护套管 保护热电极不受化学腐蚀和保护热电极不受化学腐蚀和 机械损伤机械损伤 D D 接线盒接线盒 将热电偶的参考端引出，供将热电偶的参考端引出，供 热电偶和导线连接之用，兼热电偶和导线连接之用，兼 有密封和保护接线端子等作用有密封和保护接线端子等作用 英买作业区处理厂 2008-5-5 31第 页 共 47 页 英买作业区处理厂 热电偶优点优点： 测量精度高测量精度高 测量范围广。测量范围广。 构造简单，使用方便。构造简单，使用方便。 2008-5-5 32第 页 共 47 页 由于各种热电偶的分度表都是在参考端由于各种热电偶的分度表都是在参考端 即冷端（自由端）温度（即冷端（自由端）温度（t0t0）为）为0 0的条件下的条件下 ，得到的热电势与温度之间的关系，而在实，得到的热电势与温度之间的关系，而在实 际使用中，要使冷端保持在际使用中，要使冷端保持在0 0时是比较困难时是比较困难 的，所以必须根据不同的使用条件和要求的的，所以必须根据不同的使用条件和要求的 测量精度，对热电偶冷端温度进行补偿。测量精度，对热电偶冷端温度进行补偿。 方法：方法： a a 补偿导线延伸法补偿导线延伸法 b b 冰点法冰点法 c c 计算修正法计算修正法 d d 仪表零点校正法仪表零点校正法 e e 补偿电桥法补偿电桥法 英买作业区处理厂 热电偶的冷端温度补偿 2008-5-5 33第 页 共 47 页 5 5、一体化温度变送器、一体化温度变送器 温度变送器是现场安装式温变送单元温度变送器是现场安装式温变送单元 ，包括测温元件，包括测温元件，A/DA/D转换模块，显示模转换模块，显示模 块。变送器可以安装于热电偶、热电阻的块。变送器可以安装于热电偶、热电阻的 接线盒内与之形成一体化结构（我们现场接线盒内与之形成一体化结构（我们现场 所用为热电阻式），该仪表以十分简捷的所用为热电阻式），该仪表以十分简捷的 方式把方式把-200-20013001300的温度信号转换为标的温度信号转换为标 准准4 420mA20mA电流信号实现对温度的精确测电流信号实现对温度的精确测 量与控制。量与控制。 温度变送器可与控制系统、调节阀等温度变送器可与控制系统、调节阀等 配套使用实现调节功能，并被广泛应用于配套使用实现调节功能，并被广泛应用于 石化、发电、医药、锅炉等工业领域。 石化、发电、医药、锅炉等工业领域。 英买作业区处理厂 2008-5-5 34第 页 共 47 页 6 6、红外线测温仪、红外线测温仪 英买作业区处理厂 红外测温仪由光学系统，光电探测器，信号 大器及信号处理，显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视 场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并 转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温 在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体 都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体 的红外辐射能量的大小及其按波长的分布 与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通 过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确 地测定它的表面温度。 度值。 2008-5-5 35第 页 共 47 页 7 7、常见故障及维护、常见故障及维护 1 1、温度指示偏差、温度指示偏差 可能原因：可能原因： a a 温变插身不够温变插身不够 b b 保护套管进液保护套管进液 英买作业区处理厂 2 2、温度无指示、温度无指示 可能原因：可能原因： a a 温度超量程温度超量程 b b 接线松动接线松动 c c 检测元件损坏检测元件损坏 3 3、定期进行标定、定期进行标定 2008-5-5 36第 页 共 47 页 仪表的性能指标仪表的性能指标 仪表的分类及图例仪表的分类及图例 温度检测与仪表温度检测与仪表 压力检测与仪表压力检测与仪表 主主 要要 内内 容容 英买作业区处理厂 2008-5-5 37第 页 共 47 页 压力检测与仪表压力检测与仪表 压力是连续生产过程的重要工艺参数。为了保证生产正常 运行，必须对压力进行监测和控制。物理上把单位面积上所受 的作用力叫做压强，而把某一面积所受力的总和称之为压力。 我们这里所说的压力实际上就是物理概念中的压强。 概述 压力表示方法有两种：绝对压力和相对压力 绝对压力：是以绝对真空作为基准所表示的压力。 相对压力：是以大气压力作为基准所表示的压力。 由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对 压力也称表压，绝对压力与相对压力的关系为： 绝对压力 = 相对压力 + 大气压力 英买作业区处理厂 2008-5-5 38第 页 共 47 页 常用压力单位换算 英买作业区处理厂 2008-5-5 39第 页 共 47 页 按其作用原理可分为液柱式、弹性式、电气式及活塞式 四大类 压力检测仪表分类 液柱式： 包括U型管式、倾斜式、杯式和补偿式 结构简单、使用方便 弹性式： 包括弹簧管式、膜片式、膜盒式、波纹管式 使用范围广，测量范围宽 电气式： 包括电位器式、应变片式、电感式、电容式、 霍尔片式等，输出信号根据不同的形式可以是电 阻、电流、电压、频率 活塞式： 包括单活塞式和双活塞式两种 测量精度很高，结构较复杂，价格较贵，主要 英买作业区处理厂 作为压力基准仪表使用。 2008-5-5 40第 页 共 47 页 1 1、弹簧管压力表、弹簧管压力表 工作原理工作原理 当弹簧管内受到介质压当弹簧管内受到介质压 力时，它的活动端就向外伸力时，它的活动端就向外伸 张，经传动机构带动指针转张，经传动机构带动指针转 动，由刻度盘上指示出介质动，由刻度盘上指示出介质 的压力的压力。 1.1.表壳表壳 2.2.弹簧管弹簧管 3.3.指针指针 4.4.机芯机芯 5.5.连杆连杆 6.6.刻度盘刻度盘 7.7.接头接头 英买作业区处理厂 2008-5-5 41第 页 共 47 页 压力表的选用原则 英买作业区处理厂 压力表满量程刻度为容器 或容器系统最高工作压力 的 1.53.0倍，最好选 用2倍。 2008-5-5 42第 页 共 47 页 压力表的安装 （1）应设置在便于观察、清理处，应避免受到辐射热、冻结或振 动等不利因素影响； （2）压力表应垂直安装，安装位置较高时，可略向前倾斜，以便 于观察，但倾斜角度不得超过30度； （3）一情况下压力表前应装有缓冲弯管，缓解压缩空气直接冲入 弹簧弯管内，还可积存凝结水； （4）压力表和缓冲弯管之间应装有三通旋塞或针型阀，以便更换 和校验压力表。 英买作业区处理厂 2008-5-5 43第 页 共 47 页 压力表的使用要求 压力表