仪表知识汇编

1、一、仪表分类：n1、检测和过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类很多。按仪表所用的能源分：气动仪表，电动仪表，和液动仪表等；按安装形式分：现场仪表，盘装仪表，和架装仪表；随着发展仪表以微处理器的引用，仪表又分为智能仪表和非智能仪表；根据仪表信号的形式分为模拟仪表和数字仪表 。n仪表最常用的分类，是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分，可分为检测仪表、显示仪表、调节控制仪表和执行器四大类。n检测仪表根据其被测变量不同，根据化工生产5大参量又可分为温度检测仪表、流量检测仪表、压力检测仪表、物位检测仪表和分析仪表（器）。 n2、仪表的控制回路及组成、仪表的控制回路及组成n仪表的控制回路由检测仪表、显

2、示仪表、调节（控制）仪表和执行器4大类，其显示仪表、调节（控制）仪表一般为DCS系统，测量仪表为压力、温度、液面、流量，执行单元有控制阀组成。整个仪表的回路构成如图示：二、误差n按误差数值表示的方法可分为绝对误差、相对误差、引用误差；按误差出现的规律分为系统误差、随机误差、疏忽误差；按使用条件分为基本误差、附加误差；按被测量与时间的关系分表态误差、动态误差；按被测量的关系可分为定值误差、累计误差。n绝对误差是测量结果与真值之差，即n绝对误差测量值真值n相对误差是绝对误差与被测量值之比，常用绝对误差与仪表示值之比，以百分数表示，即n相对误差绝对误差仪表示值100%n引用误差是绝对误差与是一种之比

3、，以百分数表示，即n引用误差绝对误差量程100%n仪表的精度等级是根据引用误划分的。三、温度测量n概述：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，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。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。n摄氏温度值t和华氏温度值tF有如下关系：nt = 5/9(tF-32)nA、我厂温度仪表的种类及各自的特点。n工业上常用的温度检测仪表的分类：n 非接触式测温仪表：辐射式n接触式测温仪表：双金属温度计、压力式温度计、玻璃液体温度计、热电阻、热电偶。n双金

4、属温度计的精度等级:1,1.5,2.5n热电阻的精度等级:0.53级；常用有热电阻有Pt100、 CU100 、CU50等。n热电偶的精度等级:0.51级 常用的热电偶有K、E、J、S、T等。序号分度号等级允许偏差12 3 温度范围允许偏差温度范围允许偏差温度范围允许偏差热偶名称1K型4001.64003-20001.5%t镍铬镍硅24000.4%t4000.75%t镍铬镍铝3E型-408001.50.4%t-409002.50.75%t-200-402.51.5%t镍铬康铜4镍铬康铜nB、温度仪表的测量原理n热电偶：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，如图所示。当导

5、体A和B的两个接点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一定大小的电流，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 n nnn如图所示，热电的一端将A、B两种导体焊在一起，置于温度为t的被测介质中，称为工作端;另一端称为自由端，放在温度为t0 的恒定温度下。当工作端的被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入显示仪表进行指示或记录，或送入微机进行处理，即可获得温度值。 ABtt0n热电偶两端的热电势差可以用下式表示：nE1=EAB(t)-EAB(t0)n热电阻：热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。n图为双金

6、属片，其中a层的膨胀系数大，b的膨胀系数小。n两种不同膨胀系数的金属彼此牢固结合在一起的组合材料。其中膨胀系数大的一层叫主动层，小的一层叫被动层。n当温度升高时，主动层变形大，被动层变形小，因而双金属片向上弯曲。双金属温度计baban双金属片的其中一端固定，另一端通过传动机构和和指针相连。当温度变化时，双金属片产生角位移，带动指针指示相应的温度。这就是双金属温度计的工作原理。n目前，国产双金属温度计的测量范围为80+600，精度为1、1.5和2.5级。四、物位测量n物位测量包括：液面测量、界面测量、料位测量。n物位测量的主要目的有1.通过物位测量来确定容器中的原料、产品或半成品的数量，以保证连

7、续供应生产中各个环节所需的物料或进行经济核算。2.了解物位是否在规定的范围内，以便使生产过程正常进行，保证产品的质量、产量和生产安全。n1）测量液面的有 玻璃管、称重式、浮力式、静压式、放射式等n2）测量界面的有 玻璃管、静压式n3）测量料位的有 超声波、激光、放射式n概述：我们把生产过程中灌、塔、槽等容器中存放的液体表面位置称为液面。n我们把生产过程中灌、塔、槽等容器中存放的两种互不相溶的物质的分界位置称为界面。n我厂液面仪表的种类及各自的特点。玻璃板液面计的测量原理n玻璃板液面计的测量原理:玻璃管式仪表的测量原理主要是U型管原理n差压液面计的测量原理n差压式液面计是利用容器内的液面变化时，

8、液柱产生的静压也相应的变化的原理工作的。nP= ghntemp液面测量图.bmpntemp界面仪表测量原理.bmpn案例分析na、玻璃板液面计和差压液面计取压高度不同造成指示偏差。n如图式（1）玻璃板液面计取压点在差压液面计的中间n（2）玻璃板液面计上、下取压点均比差压液面计的正、负取压点高n（3）玻璃板液面计取压点在差压液面计的两端 n（4）玻璃板液面计上、下取压点均比差压液面计的正、负取压点低n（5）带有隔板的容器液面测量 nb、被测界质密度变化造成玻璃板液面计和差压变送器指示偏差。n P= ghnc、开工期间界面仪表指示为什么和玻璃板液面计不一致？nd、单法兰液面计和差压液面计在工艺压力

9、大幅波动后为什么会造成液面示偏差？ne、玻璃板液面计的下取压点堵上取压点漏造成和差压变送器的偏差五、流量测量n工业生产过程中另一个重要参数就是流量。流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表示，其单位分别用m3/h、 L/h和 kg/h等。n流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流体的流量值;计量表（总量表）是指测量流体总量的仪表，它能累计某段时间间隔内流体的叫量，即各瞬时流量的累加和，如水表、煤气表等。n我厂流量仪表的种类及各自的特点。n速度式流量计：差压式流量计、电磁流量计、漩涡流量计、靶式流量计、契式流量计、阿牛巴流量计n容积式流量计：椭圆齿轮流

10、量计、腰轮流量计、刮板式流量计n差压流量计的测量原理n介绍电容式差压流量计的工作原理.n根据能量恒定律及流体连续性原理，节流装置的流量公式可以写成：n体积流量 Q=a F0 2p/1n质量流量 M= a F02p1nM-质量流量,kg/s Q-体积流量 m3/s a-流量系数n-流速膨胀系数 F0-节流装置开孔截面积 P-节流元件前后压力差n1-流体流过节流元件的密度.n通过电容式膜盒简单介绍一下其工作原理.ntemp差压变送器膜盒原理.bmpn变送器的开方:一次表开方、DCS开方.n案例分析na、被测界质不符合设计工况造成流量指示偏差n原因分析 被测介质的气体压力、温度变化，势必导致其密度的

11、变化。由于实际密度与计算密度不等故有测量误差。如用差压变送器检测某气体流量时，设孔板的设计条件是：p设1.0MPa（绝压），t设30，而实际使用的工作条件是：p实0.8MPa(绝压) t实25。工况下二次表显示的流量为5000m3/h。n根据温、压补偿的计算式：nF设设 = F实实 p实实t设设 /p设设t实实n=5000 0.8(273.15+30)/1.0(273.15+25)n=4509.5m3/hn从计算结果看，这误差是相当大的，务必引起维修仪表人员的注意。n原因分析 调校、检查差压变送器，没有问题，符合精度， 稳定性能好;检查导压管系统，也没有发现负压导压管有泄漏;仪表本体负压室也无

12、泄漏。对仪表以及测量系统检查，没有发现问题，那么，剩下的原因就是工艺因素了。 流量计不能正常指示的原因n分析工艺过程，因为是管径很大，流体（水）流过管径阻力很小，压力损失也很小。观察离心泵出口压力表，表压很低，DN400管道和工艺阀门很大，一时难以判断阀门开度。从离心泵特性可知，离心泵扬程和流量有一定关系，上述情况就是离心泵流量太大，扬程太小。关小离心泵出口阀，离心泵出口压力指示上升，到0.4MPa差压变送器检测流量正常。所谓差压变送器不能开表的原因，实际上是流量太大，远远超过设计流量值，流量指示到最大值了。 n流量指示不准的其它原因n仪表的故障工艺原因：流量实际工况偏离设计工况甚大流量传输系

13、统阻力分配不平衡，诸如造成离心泵扬程太小，流量过大工艺介质存在气液两相工艺管道内有堵塞现象，造成局部涡流等 六、调节阀n执行器由执行机构和调节阀两部分组成。执行机构按不同的分类：气动的、电动的、和液动的；薄膜式、活塞式、长执行机构；按结构特点和流量特性又可分：直通单座、直通双座、三通、角形、隔膜、蝶形、球阀（两种）、偏心旋转、套筒阀。按流量特性分：直线、对数（等百比）、抛物线、快开等。n调节阀流量特性曲线。开度流量从图上可以看出，直线特性始终在对数特性上方，同一开度下，直线特性流量大，调节速度快。直线特性小开度变化大，调节作用太快太强，易产生超调，引起振荡。大开度时调节太慢、太弱不及时，不灵敏

14、。而对数特性它的流量相对变化是一个常数，调节灵敏有效，其适应性比线性要强。快开直线对数n若一台调节阀开度在50%时，其流量是否在50%，要以阀的结构特性而定。n在两端压差恒定，的情况下，如是快开阀，则流量大于50%，如是直线阀则流量等于50%，如是对数阀，则流量小于50%。 对应装置来说DCS相当于调节器，测量元件相当于仪表车间的“一次表”。信号的输送采用424mA的电信号，在控制阀处转换为风来控制。自动仪表使用过程中会出现一下几种故障：1、由仪表一次表到DCS或由DCS到控制阀信号中断（包括信号线断开、 信号进入卡件或从卡件输出接触松动）； 2、有信号输入但是仪表一次表测量错误；3、控制阀失

15、灵，或跟踪不好。4、仪表零点飘移；5、仪表假指示；七、仪表故障判断对于仪表失灵的判断和处理n1、关于仪表信号中断n 对于上面所提到的第1种故障，仪表信号线短路或断开后其控制回路将不能实现控制。信号进入卡件或从卡件输出接触松动时，现象表现在仪表显示值满量程；仪表信号线短路或断开时，表现在DCS输出控制阀开关信号时，现场控制阀不动作。DCS显示中仪表计量在操作过程中若遇到上述现象可及时通知仪表处理，操作上可参考现场测量器具或其它有关参数。这种仪表信号中断时，可通过现场参数比对进行判断。n2、关于控制阀失灵n 对于控制阀失灵问题，由于参数显示准确，而控制阀不能按照人的意愿进行调节，只要认真监盘，一般

16、都能及时发现正确处理。n3、关于仪表一次表失灵n仪表一次表失灵以后对装置的危害作用比较大，一方面这种失灵存在一定的隐蔽性不容易识别出来，另一方面存在真假辩识的问题。尤其对于一些关键仪表需要在很短的时间内作出决断供操作人员分析判断的时间很短，进一步增加了正确判断的难度。因此要求大家在平时能有一定的预想，以帮助我们提高应急能力。4、仪表零点飘移，零点飘移是仪表失灵中一种常见的现象，零点飘移有测量值偏高和偏低两种情况。零点飘移以后会对操作造成影响，由于其隐蔽性较强不容易发现，操作人员可以根据其他参数进行判断（通过现场的液面计、压力表、温度计），有疑问时通知仪表进行检查确认。 5、仪表假指示（现象：仪

17、表指示满量程、回零、拉直线），仪表假指示是指测量值和实际值偏差比较大，造成这种现象的原因一般情况下是由于测量装置失效造成。由于仪表测量值失灵以后若不及时发现会对操作造成严重影响，并且由于真假问题比较难判断，因此危害最大。操作人员必须在平时操作过程中积累经验，总结出每一个参数和相关参数的关系。这种关系变化比较多主要靠操作人员经验的积累，找出每一个参数最直接的相关参数。n对于第5种情况有以下几种判断方法：n经常调用参数的历史趋势发现趋势画直线，没有丝毫波动则说明该参数属于失灵状态；n发现参数异常波动而相关操作操作参数没有大的变化。例如分馏塔顶压力指示0.45MPa，而回流罐压力指示在0.25MPa，而正常生产期间分馏塔顶压力在0.27MPa。这样的参数失灵的判断就要操作人员在平时日常操作过程中必须积累相关参数之间的关系这种经验；n对于液面的失灵可以