化工仪表工--讲义1

1、一、化工生产的特点 二、化工测量仪表类型 三、化工控制系统 四、化工控制系统中的执行器 化工仪表工一、化工生产的特点 化工生产是指利用各种原料，在高温、高压或低温、负压下以及各种催化剂存在等条件下，经过一系列的化学反应和净化、合成、分离等多个工序处理而得到各种化工产品的过程。 化工生产中包含有千千万万种物理反应及化学反应，高温、高压、低温、低压设备多，对反应条件要求非常严格，技术装备和自动化水平也较高，同时易燃、易爆、有毒、有害、腐蚀性介质多，所以化工生产有其自身的一些特点： 1、生产过程具有高度的连续性 化工生产中，上一个工序生产出来的产物，源源不断地通过工艺管道送往下一个工序进行加工处理。

2、这样就使整个生产过程中的各工序之间、生产装置与辅助工序之间，具有高度的连续性，都相互紧密联系，确保化工安全生产保证生产的连续进行。2、生产系统复杂 化工生产的全过程比较复杂。以甲醇生产为例，生产过程中包括原料的贮存、运输和加工、原料气的制造、净化、压缩、合成、精馏、储存等十几道工序。为了满足生产上的需要，还设有供汽(供热)、供气、供水、电力等系统。其中包括工业水、循环水、脱盐水、和催化剂等；为全厂提供各种动力的电力系统；仪表以及自控调节、信号联锁系统；生产调度、供水调度以及供电调度的各种指挥系统等，从而构成了一个庞大复杂的生产机构。这些系统虽然各自独立，但却密切相关，互相制约，只有各方面协调合

3、作，步调一致，才能保证生产系统正常安全运行。 3、工艺参数严格，操作控制技术要求高 化工生产中，各工序、各反应器的对反应条件的要求各不相同，如制造煤气的气化炉、造气炉等操作温度高达10001450C，而空气分离装置的操作则在负195.8C的低温下进行。气体合成塔、压缩机的操作压力达1532兆帕，而尿素的蒸发操作则需要在负压下进行，各工序中有许多大功率运转机组，等等。这些条件的确定都是根据生产中化学反应的需要，也就是说，是由生产性质所决定的。因此，整个生产过程的工艺条件变得十分复杂、多变，而且对工艺条件的控制也要求的高，不允许有超出规定的变化。 4、生产中存在着多种化学危险物质 化工生产所使用的

4、原料，中间产品和成品，以及生产过程中使用的各种吸收剂、催化剂，如氧气、氮气、煤气、氨、硫化氢、二氧化硫、NHD溶液、硫酸、盐酸，分析化验所用的各种药品和辅助材料，生产过程中排出的废水、废气、废液等大多是易燃、易爆、有毒、有害、有腐蚀性的物质。化工生产的原料煤气中氧含量如超过了规定的工艺指标或者发生泄漏与空气混合，在很弱的外部触发能源作用下就能发生爆炸。煤气中的一氧化碳、硫化氢、中间产品氨，以及氨加工过程中产生的氨氮氧化物、二氧化硫等，都是有毒气体；高浓度的氮气、二氧化碳、氢气、煤气等，会引起窒息。 在化工生产中，一些生产介质具有较强的腐蚀性，如硫化氢、二氧化碳气体、NHD等，对设备、阀门、管道

5、等具有较强的腐蚀作用，使设备、管道壁厚减薄，强度降低，造成跑、冒、滴、漏，缩短了设备的使用寿命。在高温高压下，氢气易使钢材发生氢脆；氮气则能产生渗氮，导致设备机械强度降低。尿素生产中的尿液对设备的强腐蚀性，同样也给安全生产带来了隐患。 二、化工测量仪表类型 1、物位测量仪表 物位是液位、料位、界位的总称，指储存于容器或工业生产设备里的液体或粉粒状固体与气体之间的分界面位置，也可以是互不相溶的两种液体间由于密度不同而形成的界面位置。对物位进行测量，指示和控制的仪表，称物位检测仪表。各种物料的性质各不相同，相对应的物位检测方法也很多，所用的仪表、传感器、变送器、显示仪表也各有特点。按工作原理分以下

6、几类：1）直读式（称连通器式） 根据流体力学中连通器原理工作的，就是应用最普通的玻璃液位计，它的特点是结构简单、价廉、直观，适于现场使用，易破损，内表面容易沾污，造成读数困难，观察时视线需要与液位高度处于水平面进行观察，不便于远传显示和调节。工业应用的玻璃管液位计的长度为3001200mm。工作压力不大于1.6MPa；玻璃板液位计的长度为5001700mm，最大耐压为5.0MPa，耐温400，它有透光式和折光式两种形式。 2）浮力式液位计 浮力式液位计是根据液位变化时，漂浮在液体表面的浮子随之同步移动的原理工作的。这一移动距离通过传输、转换机构传出或变成气信号或电信号，即可测出液位；也可将浮筒

7、的一部分浸入液体中，并使之不能自由漂浮，则其所受的浮力将随液位或相界面位置而变化，测出此浮力变化即可测出液位。浮力式液位计包括恒浮力式和变浮力式两类，通过浮子随液位升降的位移来反映液位变化的，称为恒浮力式液位仪表，通过液面升降对浮筒所受浮力的改变反映液位的，称为变浮力式液位仪表。 3）静压式液位计 静压式液位的测量方法是根据液体的静压大小与液位高度成正比的原理，通过测得液柱的高度产生的静压实现液位测量的。 静压式液位计又分为压力式液位计和压差式液位计两大类。压力式液位计： 压力式液位计是基于测压仪表所测压力高低来测量液位的原理，主要用于敞口容器的液位测量。 测压仪表（压力表、压力变送器或差压变

8、送器）通过导压管线与容器底部相连，由测压仪表的指示便可知道液位的高度。 测量有腐蚀性、高粘度或含有悬浮颗粒液体的液位，可以采用吹气（泡）法进行测量。吹气式测量，要求气源压力应足够高，使相应于最大液位的液封压力时，仍有气泡吹出，同时气源流量恒定不变。 压缩空气经过过滤减压阀后，再经定值器输出一定的压力，经节流元件后分两路：一路进到安装在容器内的导管，由容器底部吹出；另一路进入压力计进行指示。 用测压仪表测量 吹气法测量 当液位最低时，气泡吹出没有阻力，背压为零，压力计指零；当液位增高时，气泡吹出要克服液柱的静压力，背压增加，压力指示增大。因此，背压即压力计指示的压力大小，就反映了液面的高低。吹泡

9、式液位计结构简单、价廉，适用于测量具有腐蚀性、粘度大和含有悬浮颗粒的敞口容器的液位，但精度较低。 压差式液位计： 主要用于密闭有压容器的液位测量，有气相和液相两个取压口。气相取压点处压力为设备内气相压力；液相取压点处压力除受气相压力作用外，还受液柱静压力的作用，液相和气相压力之差，就是液柱所产生的静压力。采用差压式液位计测量液位时，由于一次仪表安装位置不同，一般情况下会存在零点迁移的问题。零点迁移分为无迁移、正迁移和负迁移三种情况。 4）电容式液位计 电容式物位仪表的工作原理是把物位的变化，变换成相应电容量的变化，然后测量此电容量的变化从而得到物位变化的。电容式物位仪表体积小，测量滞后小，容易

10、实现远传和调节，用于测量导电、非导电液体、具有腐蚀性或固体物料的液位、料位或相界面位置，可供连续测量和定点监控之用。 电容式液位计用一根金属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数1和液面上的介电常数2不同，比如：12，则当液位升高时，两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降，值减小，电容量也减小。 所以，可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。电容液位计的灵敏度主要取决于两种介电常数的差值，而且，只有1和2的恒定才能保证液位测量准确，因被测介质一般具有导电性，所以金属棒电极都有绝缘层覆

11、盖。 5）非接触式液位计 非接触式物位计一般用于测量高温、高压、剧毒、剧腐蚀、易爆的液位、沸腾状态介质的物位等，同时也适用于一般情况下物位的测量。主要有两种类型： 超声波（雷达波）式物位仪表 超声波（雷达波）式物位仪表是利用超声波（雷达波）在气体、液体或固体中的衰减、穿透能力和声阻抗不同的性质来测量两种介质的界面。一般分为利用声波（雷达波）阻断原理和利用声波（雷达波）反射原理两类。声波（雷达波）阻断式物位仪表在物位升高而阻断从发射换能器到接收换能器的声束时，接受换能器接受到的声能会产生突变，并发出突变的开关信号；声波（雷达波）反射物位仪表是根据声波（雷达波）从发射换能器到液面或料面，再从这一表

12、面反射回到接收换能器的时间间隔，来测出物位的。 核辐射液位计 核辐射液位计是通过放射源发出射线，穿过被测物料后由探测器接收。当物位改变时，由于被测物料的吸收剂量改变，而使探测器接受到的辐射强度改变，再转换为电信号的变化，经放大后送给显示仪表连续显示物位。 核辐射物位仪表的特点是：射线能穿透很厚的壁以实现不接触测量，因而可用于高压、高温和有毒的密闭容器的液位或料位测量，且不受周围电磁场、烟气和灰尘等影响，但此类仪表成本高，使用维护不方便，同时射线对人体危害性大。 2、流量测量仪表 在化工生产过程自动检测和控制中，为了有效地操作、控制和监测，需要检测各种流体的流量。此外，对物料总量的计量还是能源管

13、理和经济核算的重要依据。 1）差压式流量计 差压式流量计（节流式流量计）基于流体在通过设置于流通管道上的流动阻力件时产生的压力差与流体流量之间的确定关系，通过测量差压值求得流体流量。通常是由能将被测流体的流量转换成压（力）信号的孔板、喷嘴、文丘里管等节流装置，以及用来测量压力差而显示出流量的差压计（包括气动、电动差压变送器）所组成，它是目前化工生产中应用最广泛的一种流量测量仪表。 1-节流元件 2-引压管路3-三阀组 4-差压计 2）转子流量计 转子流量计又名浮子流量计，具有压力损失小，检测范围大（量程比10：1），结构简单，使用方便等特点。它只能安装在垂直流动的管道上，且流体介质的流向应该是

14、自下而上的，即从锥形管下端进入，经浮子与锥形管壁之间的环形截面，从上端流出。 玻璃管转子流量计：主要由玻璃锥形管、转子和支撑结构组成。转子根据不同的测量范围及不同介质(气体或液体)可分别采用不同材料制成不同形状。流量示值刻在锥形管上。 金属管转子流量计：金属管转子流量计的锥形管采用金属材料制成，其流量检测原理与玻璃管转子流量计相同。金属管转子流量计有就地指示型和电气信号远传型两种 。 转子流量计是一种非通用性仪表，出厂时其刻度需单独标定。仪表厂在工业标准状态下，以空气标定测量气体流量的仪表；以水标定测量液体流量的仪表。若被测介质不是水或空气，则流量计的指示值与实际流量值之间存在差别，必须对流量

15、指示值按照实际被测介质的密度、温度、压力等参数的具体情况进行刻度修正。 3）容积式流量计 容积式流量计采用容积分界的方法，检测密闭管道中的流体流量。流量计内部的转子在流体的压力作用下转动，随着转子的转动，使流量从入口流向出口，在转子转动中，转子和流量计壳体形成一定的容积空间，流体不断充满这一空间，并随着转子的转动，流体被一份一份从计量室送出。在已知计量容积的情况下，测量出转子的转动次数，就可以计算出这段时间内流体通过仪表的体积量，从而确定流体的流量。 4）速度式流量计 涡轮流量计 在一定范围内，涡轮的转速与流体的平均流速成正比。涡轮将流量转换成涡轮的转速，磁电装置又把此转速变成电脉冲,经前置放

16、大器送入显示仪表进行积算和显示，由单位时间的脉冲数和累计脉冲数反映出瞬时流量和累积流量。通过磁电转换装置将涡轮转速变成电脉冲信号，以推导出被测流体的瞬时流量和累积流量。 涡轮流量计采用非接触式的，反作用小的磁电转换方式，大大减轻了涡轮的负载，耐压高且反应快，并用数字显示流量。 涡轮流量计一般用于洁净介质的流量测量。对于不洁净的介质，应在变送器前加装过滤器。安装时一般采取水平安装，避免垂直安装，且变送器前后要保证有足够的直管段。 涡街流量计 在均匀流动的流体中,垂直地插入一个具有非流线型截面的柱体,称为漩涡发生体，则在该漩涡发生体两侧会产生旋转方向相反、交替出现的漩涡，并随着流体流动，在下游形成

17、两列不对称的漩涡列，称之为“卡门涡街”。迎流面对称地嵌入两个热敏电阻组成桥路的两臂，以恒定电流加热使其温度稍高于流体，在交替产生的漩涡的作用下，两个电阻被周期地冷却，使其阻值改变，阻值的变化由桥路测出。 产生漩涡的检测器一般有圆柱形检测器、三角形检测器、T形检测器等。 涡街流量计测量精度较高；量程比宽,可达30:1；使用寿命长，压力损失小，安装与维护比较方便；测量几乎不受流体参数变化的影响，用水或空气标定后的流量计无须校正即可用于其它介质的测量；易与数字仪表或计算机接口,对气体、液体和蒸汽介质均适用。流体流速分布情况和脉动情况将影响测量准确度，因此适用于紊流流速分布变化小的情况，并要求流量计前

18、后有足够长的直管段。 在漩涡检测器前要有15倍管道内径，后要有倍管道内径的直管段长度的要求，要求内表面光滑。管道内的流速必须在规定的范围内。另外敏感元件要保持清洁，经常冲洗。 电磁流量计 电磁流量计是基于法拉第电磁感应原理制成的一种流量计，当被测导电流体在磁场中沿垂直于磁力线方向流动而切割磁力线时，在对称安装在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，此电势与流速成正比也就是与管道中的体积流量成正比。 电磁流量计能测量具有一定电导率的液体或液固两相介质的流体的体积流量。它由电磁流量传感器、电磁流量转换器两大部分组成。变送器根据电磁感应定律，将流量转换成感应电势信号，经转换器变换成标准电流信号，由显示

19、器显示出相应的流量值。 电磁流量计可分为一体式和分体式两种。 电磁流量计的优点是压力损失小，适用于含有颗粒、悬浮物等流体的流量测量；可以用来测量腐蚀性介质的流量；流量测量范围大；流量计的管径小到1mm，大到2m以上；测量精度为0.5-1.5级；电磁流量计的输出与流量呈线性关系；反应迅速，可以测量脉动流量。 电磁流量计的缺点是被测介质必须是导电的液体，不能用于气体、蒸汽及石油制品的流量测量；流速测量下限有一定限度；工作压力受到限制；变送器和转换器需配套，不能互换；流体必须充满管道；结构也比较复杂，成本较高。 超声波流量计 超声波测流量的作用原理有传播速度法、多普勒法、波束偏移法、噪声法、相关法、

20、流速液面法等多种方法。 5）质量流量计 流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。质量流量计的测量方法，可分为间接测量和直接测量两类。间接式测量方法通过测量体积流量和流体密度经计算得出质量流量，这种方式又称为推导式；直接式测量方法则由检测元件直接检测出流体的质量流量。 6）皮带秤 电子皮带秤 电子皮带秤是利用物料通过计量段时，重量作用于称重传感器上，产生一个正比于皮带载荷的毫伏信号，同时速度传感器提供正比于皮带速度信号，两信号同时进入微机称重系统进行放大滤波转换后送入CPU积分运算，然后将物料的瞬时流量和累计量在微机上显示。系统由四部分组成：杠杆式称重桥架、S型拉力传感器、测速装置、智能数显主机

21、（或IPC主机）。系统动态计量误差可达到小于0.25-0.5%，广泛用于不同工业现场的在线计量（控制），监测生产量、控制产品装载和监测产品库存量。 电子皮带秤的特点：受皮带的震动、磨损和张力的影响；安装较为复杂，需要经常保养；标定方式有砝码标定、链码标定和实物称重标定三种,检测简单直观,精度调整方便易行；计量精度：.。 核子皮带秤 核子皮带秤称重的基本原理是应用核物理的方法，根据被测物料对射线的吸收原理而设计的。核子秤的源稳定的放射出射线，物料从源和探测器之间穿过，射线的一部分被物料吸收，其余部分穿透物料，照射到射线探测器上，并形成与其强度成正比的电离信号U，信号值可反映出输送机的物料负荷大小

22、。 核子秤系统特点：作为非接触式在线计量控制设备，其称重传感器不受高温、腐蚀性、皮带倾角、跑偏、振动、张力等因素影响；设备结构简单，安装方便；日常标定工作方便，简单。日常保养量较少，维修率低；计量精度：%。 核子皮带秤和电子皮带秤的比较： 核子皮带秤和电子皮带秤都是对皮带输送机输送的物料进行计量的一种设备。两者共同之处是：为了得到所输送物料的重量流量，都要检测皮带的物料荷重和皮带的速度信号，然后将两个信号相乘得到瞬时流量，再经积分或累加运算得到一段时间内输送物料的重量累计值；检测皮带速度的方式相同，都是采用磁阻脉冲式、光电脉冲式之类测速传感器。两者不同之处是：核子皮带秤是通过物料对射线的吸收来

23、确定荷重信号，而电子皮带秤是通过对设定长度上的物料重量进行称量来确定荷重信号。 就国内大多数工厂来说，目前使用的仍然是电子皮带秤。 电子皮带秤的准确度按GB/T7721-1995规定，分为0.25、0.5、1.0、2.0四个等级，核子皮带秤的准确度按JJG811-93分为1.0、2.0两个等级。在安装质量好、维护制度健全、校验设施齐全、操作精心的条件下，电子皮带秤可以达到0.5%或更高的准确度。但如果安装不好或维护工作粗放，电子皮带秤的使用准确度将大大下降。核子皮带秤在皮带输送机运行状况差及几乎无人维护的情况下，大体可以维持初期的准确度。因此，就准确度来说，电子皮带秤的准确度通常较高，但它要求

24、精心维护，否则很难保证稳定的高准确度。核子皮带秤的准确度一般，但相对来说比较稳定。 多数电子皮带秤(特别是准确度稍高的秤)秤架庞大、复杂，安装时要对输送机的支架及纵梁进行加固。安装位置通常要求在皮带张力小及张力变化小的地方安装，安装时要停皮带输送机。核子皮带秤的秤体小巧，搬运及安装工作量小，只要简单地固定在皮带机纵梁上就可以了，安装空间小，安装时甚至可以不停皮带输送机。 从维护方面看，电子皮带秤要保证皮带张力恒定、皮带不跑 偏、秤架不积灰、托辊校准好等运行条件，需要操作者精心维护并定期进行模拟校验或实物校验。核子皮带秤对维护工作的要求比较少，其余部分不需要经常维护，只是每月用校验板进行模拟校验

25、即可，而用校验板进行模拟校验远比电子皮带秤采用挂码、滚链校验简单。 由此可见，就安装和维护来看，核子皮带秤占有明显优势。 7）汽车衡 汽车衡也被称为地磅，分为数字式电子汽车衡和模拟式电子汽车衡,也可称为数字地磅和模拟地磅,是用于大宗货物计量的主要称重设备。数字式电子汽车衡因其传感电测部件全部采用数字技术,故可以防遥控、抗射频干扰、不因温度变化而导致称重信号发生变化，还可以远距离传输。模拟式电子汽车衡是汽车衡的早期产品，它精度低，容易被加装恶意遥控装置。早期常见的汽车衡一般是利用杠杆原理纯机械构造的机械式汽车衡，也称作机械地磅。二十世纪80年代中期，随着高精度称重传感器技术的日趋成熟，机械式地磅

26、逐渐被精度高、稳定性好、操作方便的电子汽车衡所取代。 电子汽车衡标准配置主要由承重传力机构(秤体)、高精度称重传感器、称重显示仪表三大主件组成，由此即可完成汽车衡基本的称重功能，也可根据不同用户的要求，选配打印机、大屏幕显示器、电脑管理系统以完成更高层次的数据管理及传输的需要。 承重和传力机构将物体的重量传递给称重传感器的机械平台，常见有钢结构及钢混结构二种型式。 高精度称重传感器是汽车衡的核心部件，起着将重量值转换成对应的可测电信号的作用，它的优劣性直接关系到整台衡器的品质。 称重显示仪用于测量传感器传输的电信号，再通过专用软件处理显示重量读数，并可将数据进一步传递至打印机、大屏幕显示器、电

27、脑管理系统。 打印机用于打印重量数据表单。 大屏幕用于远距离读数。 电脑管理系统用于重量数据的进一步处理、储存、传输等。 汽车衡的基础确保汽车衡精度及稳定性的重要组成部分。汽车衡基础分为浅基坑式及无基坑式二种。其中浅基坑式基础：安装的秤体与地面齐平，其优点在于占用场地少，汽车上下秤较方便，但采用此形式时，须特别注意秤坑内的排水及干燥。无基坑式基础安装的秤体会高出地面，故须制作可使汽车上下的引坡，因而其占用场地较大，但其良好的通风干燥环境，可确保汽车衡一直保持理想的使用状态，且易于维护。因基础是保证汽车衡正常使用及整体品质的一个重要组成部分，故基础制作必须严格把握施工质量及精确度。 8）轨道衡

28、轨道衡是称量铁路货车载重的衡器，主要有静态轨道衡、动态轨道衡2种，广泛用于工厂、矿山、冶金、外贸和铁路部门对货车散装货物的称量。 3、压力测量仪表 压力就是均匀而垂直作用在物体单位面积上的力，在物理学中称为压强。它由受力的面积和垂直作用力的大小决定，方向指向受压物体，可用下式表示：P=F/S。式中，P压力，帕（Pa） F垂直作用力，牛（N） S受力面积，米2（m2）。 在压力测量中常有大气压力、表压力、绝压力、负压力（真空度）之分。其中，绝对压力等于表压与大气压之和。 由于各种工艺设备和测量仪表都处于大气中，所以工程上都用表压或真空来表示压力的大小。用压力表测量得到的压力数值，实际上也都是表压

29、（或真空度），因此，以后所提到的压力，如无特别说明，均为表压（或真空度）。 压力测量原理可分为液柱式、弹性式、电阻式、电容式、电感式和振频式等等。压力计测量压力范围宽广，可以从超真空如133*10-13Pa直到超大高压280MPa。压力计从结构上可分为实验室型和工业应用型。压力计的品种繁多，因此根据被测压力对象很好地选用压力计就显得十分重要。 根据被测压力的大小确定仪表量程。在测稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限的2/3；测脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限的1/2；测量高压时，最大工作压力不应超过测量上限值的3/5。一般被测压力的最小值不应低于仪表测量上限值的1/3。按此要求算出

30、一般量程后，实取稍大的相邻系列值，从而保证仪表的输出和输入之间的线性关系，提高仪表的测量结果的精度和灵敏度。 根据生产允许的最大测量误差，以经济、实惠的原则确定仪表的精度级别。一般工业用压力表1.5或2.5级已足够，科研或精密测量用0.5级或0.35级的精密压力表或标准压力表。 环境条件恶劣，如高温、腐蚀、潮湿、振动等，被测介质的性能，如温度的高低、腐蚀性、易结晶、易燃、易爆等等，以此来确定压力的种类和型号。如果要求就地压力指示，一般选用压力表即可，对常用的水、气、油等介质可采用普通弹簧管压力表；对于特殊介质要选用专用压力表。例如对炔、烯、氨以及含氨介质的测量，应选用氨用压力表；对于氧气的测量

31、，应选用氧用压力表；对腐蚀性介质的测量，要选择耐腐蚀材料的压力表。如果要求压力信号远传，一般选用压力传感器或变送器，易燃易爆的场所，应选用防爆型；对粘稠、易凝、易结晶等介质，宜选择法兰式结构的传感器或变送器。 校验压力表的方法通常有两种：一种是被校仪表与标准表的示值在相同条件下进行比较；另一种是将被校表的示值与标准压力比较。无论是压力表还是压力传感器、变送器均采用上两种方法。一般在被校表的测量范围内，均匀地选择至少5个以上的校验点，其中应包括始点和终点。标准仪表的选择原则：标准表的允许绝对误差应小于被校表的允许绝对误差的1/3。这样可将标准表的误差忽略，其示值作为真实压力。另外，为了防止校验过

32、程中的误操作而损坏压力表，要求标准表的测量上限应比被校表大一档。将被校表示值与标准压力比较的方法主要用于校验0.25级以上的精密压力表。 取压位置要具有代表性，应该能真实反映被测压力的变化。因为测取的是静压信号，取压位置应按下述原则选择：要选在被测介质直线流动的管段部分，不要选择在管路拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方 ；取压位置的上游侧不应有突出管路或设备的阻力件（如温度套管、阀门、档板等），否则应保持一定的直管段要求；测量液体压力时，取压点应在管道横截面的下侧，使测压管内不积存气体，但也不宜取在最低部，以免沉淀物堵塞取压口，测量气体压力时，取压点应在管道横截面的上侧，使导压管内不积存液

33、体。 取压装置的安装：测压管口最好应与设备连接处的内壁保持平齐，若一定要插入对象内部时，管口平面应严格与液体流动方向平行，此外层压管口端部要光滑，不应有凸出物和毛刺；测压管内径一般为610mm，长度50m，对于水平安装的导压管应保证有1：101：20的倾倒度，以防导压管中积液（测气体时）或积气（测液体时）；取压点与压力表之间在靠近取压口处应安装切断阀，以备检修压力表时使用；导压管中介质为气体时，在导压管最低处要装排水阀；为液体时，在层压管最高处要装排气阀；如果被测介质易冷凝或冻结，必须增加保温伴热措施。 压力仪表的安装应注意：压力仪表安装在易观察和易维修处，力求避免振动和高温影响；测量蒸汽压力

34、或压差时，应装冷凝管或冷凝器，以防止蒸汽直接与测量元件接触，对有腐蚀介质的测量，应加装充有中性介质的隔离罐，另外针对具体情况（高、低温、结晶、沉淀、粘稠介质等）采取相应的防护措施；压力仪表的连接处根据压力高低和介质性质，必须加装密封垫片，以防泄漏。一般低于80度及2Mpa时，用石棉板或铝垫片；温度和压力更高（50Mpa以下）时，用退火紫铜或铅垫，另外要考虑介质性质的影响，如测量氧气时，不能使用浸油或有机化合物垫片；测量乙炔、氨介质时，不能使用铜垫片；当被测压力较小，而压力表与取压点不在同一高度时，由高度差引起的测量误差应考虑进行修正 。 4、温度测量仪表 温度是表征物体冷热程度的物理量，它反映

35、了物体分子作无规则热运动的平均动能的大小。任意两个冷热程度不同的物体相接触，必然发生热交换，热量将从热物体传向冷物体，直至两者的冷热程度完全一致。 温度定义本身并没有提供衡量温度高低的数值标准，因此不能进行直接的测量，只能借助于冷热程度不同的物体之间的热交换以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来加以间接测量。 温标是人们为了确定温度的数值大小而制定的温度的数值表示方法，是温度的标尺，它规定了温度的读数起点和温度测量的基本单位。常用温标有摄氏温标（）、华氏温标（ ）和凯氏温标（K）三种，三者之间的关系为：5/9 ( -32)； =9/5 +32；=K-273.15。 测温仪表根据其在

36、使用时感温元件是否与被测介质直接接触，可分为接触式和非接触式两大类： 测温仪表接触式非接触式 膨 胀 式压力表式 热电阻式：Pt10、Pt100热电偶式：B、S、K、E、T液体膨胀式：水银温度计 固体膨胀式：双金属温度计 光学高温计 辐射高温计 比色高温计 1）热电阻 热电阻温度计的测温原理是根据导体(或半导体)的电阻值随温度变化而变化的性质，再用显示仪表把电阻值的变化显示出来。 热电阻阻值随温度的变化关系式： Rt=R01+0(t-t0)R0温度为t0时的电阻值；0温度为t0时的电阻温度系数。 热电阻测量的温度的变化，通过测量电路(平衡电桥)转换成相应的电压信号，经放大器放大后，指示或记录被

37、测介质的温度。 工业使用热电阻可检测-200500范围的温度，其使用特点是：测量精度高，尤其适用于低温测量；常用热电阻有铂热电阻（Pt100、Pt10 ）、铜热电阻（Cu100、Cu50 ）。热电阻的材料要求： 具有较大的电阻温度系数； 电阻率要大； 电阻与温度近于线性关系； 热容量小； 物理化学性质稳定； 易加工、复制性强，价格便宜。 热电阻的连接方式： 电阻体温度计测温原理是根据其电阻体随温度变化而变化的性质，而电阻体往往在仪表中构成电桥回路。如果采用“二线制”，导线的电阻随环境温度变化的值与热电阻的值相迭加，就会给仪表的测量带来很大的误差，尤其是一、二次仪表相距较远的情况，误差会更大，而

38、采用“三线制”连接，其中两根线产生的电阻变化是一样的，会相互补偿，所以在热电阻接线中一般采用三线制连接，目的是在与电桥构成测温仪表时，可从减小一、二次仪表间连接导线因环境温度变化而引起的测量误差。 2）热电偶 热电偶温度计使用范围广，可以完成-1001600范围内的温度测量，且便于远距离传送与集中检测。 热电偶由两种不同材料的导体焊接而成，其中焊接的一端为热电偶工作端(热端)；与导线连接的一端为自由端(冷端)。 在两种不同的导体或半导体组成的闭合回路中，当两个接点所处的温度不同时，回路中就会产生电动势(热电势)，该现象叫做热电效应现象。热电偶就是利用此原理进行测量的。 热电偶材质要求： 物理、

39、化学稳定性高； 电导率高； 电阻温度系数小； 产生的热电势大，且与温度成线性关系； 复现性好。 常用热电偶类型： B型：铂铑30铂铑6简称双铂铑。正极为含铂70%、铑30%的铂铑丝；负极也为含铂94%、铑4%的铂铑丝。其特性是：热电性能稳定，精度高，适用于氧化性和中性介质中测温，测温温区宽，使用寿命长，参考端不需用补偿导线进行补偿。 S型：铂铑10铂热电偶。正极为含铂90%、铑10%的铂铑合金；负极为纯铂。其特性是：准确度高，稳定性好。 K型：镍铬镍硅热电偶。正极为Ni:Cr=90:10的镍铬合金；负极为Ni:Si=97:3镍硅合金。其特性是：复制性好，热电势大，化学稳定性高，使用率高。 E型

40、：镍铬铜镍(康铜)热电偶。正极镍铬10合金，负极为铜镍合金。其特性是：热电势、灵敏度最高，可用于测量微小温度变化。 T型：铜铜镍(康铜)热电偶。正极为纯铜，负极为铜镍合金。其特性是：可测量低温，在-2000内使用，稳定性好。 铠装热偶：是将热电偶丝、绝缘材料组装在金属套管内，经模具压制，组合成体。其优点是：热响应时间短、抗震等。 热电偶产生热电势与热端、冷端间的温度有关，且只有冷端温度为零或恒定不变的情况下，热电势才是被测温度的单值函数，热电偶的分度表也是以其冷端温度为0时为条件的。而实际中，冷端不是0同时也不是恒定不变的，故而应对热电偶冷端进行补偿，以消除测量误差。 目前常用方法：应用一种热

41、电特性相近的补偿导线作为热偶的延长线，从而达到热偶冷端的延伸 3）温度显示仪表 用来接收热电偶或电阻体的测量信号，用于显示被测介质温度值。可分为：模拟式、数字式和图象显示三大类。 模拟式：用指针或纪录等形式，通过偏转角或位移量模拟显示。主要有动圈式温度指示仪、电子电位差计、电子平衡电桥等。 数字式：将被测温度直接通过数字的形式显示。主要有数字式显示仪等 图象显示：以图形、字符、曲线等方式，用屏幕对被测温度进行显示。主要有无纸记录仪等。测温元件的安装要求： 正确选择测温点。应选在被测介质温度变化灵敏并具有代表性的地方，不应选在阀门等阻力件附近、介质流束呈死角处以及振动较大的地方； 测温元件应与被

42、介质充分接触，要处于管道中心介质流速最大区域，保护管末端要超过管道中心线。与管道呈倾斜角度时，宜逆着流体流向；避免热辐射、减少热损失； 安装应确保正确、安全可靠。 5、在线分析仪表 对混合气体的成分及混合物中某些物质的含量或性质进行自动测定，是自动检测仪表的一个重要内容，化工厂常见的成分分析仪表主要有气体分析器，PH计等。借助这一类仪器，可以了解生产过程中的原料、中间产品及最后产品的性质及其含量，从而直接判断生产过程进行得是否符合要求。对某些物料的性质及成分进行质量控制显然要比控制其它参数（例如：温度、压力、流量等）直接得多，因而也将更为有效。特别是DCS控制生产过程的时候，成分分析仪表所给出

43、的信号，同其它有关参数信号一起送进DCS，将更易于使生产达到优质、高产、低耗的目标。 成分自动分析仪表是利用各物质的性质之间存在着差异，把所要检测的成分或物质性质转换成某种电信号，进行非电量的检测。一般说来，这种转换的步骤和种类较多，外界因素的影响也较复杂。为了保证所测成分或性质与输出信号之间的单值函数关系，一台分析仪器不得不采用各种措施，或者是稳定某些影响因素，或者排除某些影响因素，这就要求我们在使用分析仪表时，必须遵守规定的条件，才能得到满意的结果。另外由于被分析物质的样品取出及处理手续繁多，信号的转换程序也较复杂，因而仪表响应时间通常较长，其滞后也较大。 检测器的基本功能是将被测物质的成

44、分或性质的变化转变成电信号。例如：用玻璃电极测量溶液的PH值，电极把溶液中氢离子浓度转化为电动势，该电势可在仪表中显示出来。又如热导式分析器，气体成分的变化被转换成热敏元件电阻值的改变，经过电桥转换成不平衡电压后，即可在仪表中表示出被测气体的含量。有时，需要把检测的敏感元件和某些辅助设备组装在一起，才能起到感受并反映被测成分或性质变化的作用。这时，包括检测器的敏感元件及辅助设备在内的装置称为检测系统。例如，某些光学式分析器，常把光源、透镜以及检测器等装在一起组成检测系统。 一般说来，成分自动分析仪表由三个部分组成： 检测器或检测系统： 检测系统送出来的电信号一般都很微弱，因此在大多数分析仪表中

45、，都设有电子放大器及指示记录装置等（例如电子电位计或自动平衡电桥等），有的新型分析仪表中，还设有小型数据处理装置，例如将分析仪给出的不连续信号转变为模拟量或数字量。有些大型的分析器，还用电子计算机进行数据处理。 信号处理装置： 取样及预处理装置： 为了保证连续自动地供给分析检测系统合格的样品，正确地取样并进行预处理是十分重要的。这是仪器安装和使用中必须注意的问题，如果疏忽，往往使仪表不能正常工作，检测的数据不准确，甚至造成检测仪表的损坏。取样及预处理装置包括抽吸器（负压取样使用）、冷却器，机械夹杂及化学杂质过滤器、转化器、干燥器、稳流器、流量指示器等。必须根据工艺流程、样品的物理化学状况及所采

46、用的分析仪的特性等具体地选择、安装取样装置及预处理系统。一般说来脏污的样品，必须净化，除了需要检测水分以外，气体分析前，一般需要干燥。 1) 热导式气体分析仪 热导式气体分析仪在工业上应用时间较久，能分析的种类较多，在化工企业中多用以分析CO2、SO2及H2含量，是一种常用气体分析器。 RD型热导式气体分析仪由发送器（包括预处理组件）、电源控制器及二次仪表等主要部件组成。发送器中的分析电桥用以感受气体成分变化并将其转换为电参数输出。预处理组件包括抽气泵和取样装置，其作用是保证某一定量的气样经预处理（例如干燥、过滤等）后，连续送到分析电桥。电源控制器的作用是保证仪器的用电电源稳定，并借此稳定某些

47、电加热部件的温度。二次仪表一般为电子电位差计，对被测成分进行指示与记录，并以体积的百分数表示。 2) 氧含量分析仪 氧含量分析仪用以测量混合气体中氧气的百分含量。工业上应用较多的是热磁式、磁力式、氧化锆，及利用电化学性质为原理的测氧仪等。 热磁式氧含量分析仪 ：任何物质，在外磁的作用下，都能感应而磁化。不同物质，受磁化的程度不同。可以用磁化率的数值来表示这一差别。磁化率的物理意义是指单位磁场强度作用下物质的磁化强度。实验表明，磁化率为正值的气体，在磁场中受磁场力的吸引,称为顺磁性气体。反之，磁化率为负值的气体,在磁场中受到排斥，称为逆磁性气体。氧不仅是一种顺磁性物质，而且其磁化率较之其它气体，

48、有显著的差别，因此使我们可能利用这一磁性差异来建立氧分析仪。 磁力式氧含量分析仪：在不均匀磁场中,顺磁性气体被吸引，其结果在磁力线密集的地方，气体分子密度增大；远离磁极而磁力线较稀疏的地方，气体分子密度降低。气体沿着磁场强度梯度的方向产生了密度梯度。在一定的温度下，这个密度梯度以一定的压力差的形式表现出来，其大小除与磁场强度及其分布有关外，还与磁场中气体的磁化率有关。混合气体中有氧气存在时，这个密度差(压力差)主要取决于氧的浓度。如果在这样的一个气体里放一个物体，该物体将受到压力差形成的压力差而产生运动，据此可以测定含氧量。 磁导式氧分析仪：各种气体具有不同的磁化率，磁导式氧分析器的工作原理是

49、利用具有极高磁化率的氧气，在非均匀磁场的作用下形成所谓“热磁对流”或称“磁风”。对敏感元件产生冷却作用而工作的，作为仪器变换器的测量环室。如果不含氧的混合气体进入测量环室，则气体分两路经过环形两旁通道流出环室。处于环室中间的水平管道，因其两端气压，故不形成气流。当有氧的混合气体进入环室时，氧被吸入水平管道有内。由于环室管道上绕有被电加热的铂丝电桥臂、氧将受热而温度升高，气的磁化率随温度升高而降低，这样就减弱了磁场对它的吸引力，变热的氧分子将不断被冷的气分子所补充而排挤出磁场。因此，在水平管道中形成了对流，即一般称之为“热磁对流”(或称磁风)，显然，热磁对流承受被测混合气体中含氧量增加而增强，在

50、水平管道中的热磁场对流将显著使桥臂、产生不同程度的冷却作用，改变了桥臂的电阻值，这样就破坏了由电桥臂、和R1、R2组成的测量电桥的平衡，使电桥两端产生不平衡电压，通过二次仪表指示，即正确地表示出被分析中气体中气的含量。 氧化锆式氧量分析仪：氧化锆式氧量分析器是由氧分析仪（简称氧量表）和氧化锆氧化量计（简称氧探头）组成。可以对工业炉窑烟气中的含氧量快速又准确地进行检测、比较、分析，提高锅炉的燃烧效率，实现低氧燃烧控制，达到节能的目的。这种分析仪相比于磁化氧分析具有结构简单、稳定性好。具有灵敏度高，响应快，造价低等的优点。 氧化锆氧传感器根据浓度差电池原理制成的，由它将烟气中氧含水量转换成电压，经

51、过运放电路放大到010V信号送A/D转换电路，即电压一频率（V-F）电路，转到0100KH的频率，最后送到8031单片机，由8031单片机进行数据采集处理，由显示电路显示出氧含量和的数值，从而可判定燃料是否得到充分利用，烟气是否对大气造成污染。 烧结的氧化锆陶瓷是一种固体电解质。在高温下，它对氧离子表现导电性，因此，如果在锆管内外两侧具有铂电极（犯法阴极和阳极）并对锆管加热，且使用锆管两侧接氧分压不同的气体，则氧化锆就成为一个氧浓差电池。 3）红外线气体分析仪 红外线气体分析器灵敏度高，能够分析气体的上限浓度可达100%，下限可为ppm级；精确度高(国外通用型红外线气体分析器中比较好的都在2级精度左右)；有良好的选择性，对背景气体的成分一般要求不严(不象热导、热磁式等分析器对背景气体的成分有较严格的要求)，只要求背景气体干燥，清洁和无腐蚀性；能够连续地分析并记录混合气体中某一组分的浓度(例如：CO、CO2、CH4、C2H2、NH3等)。 红外线是一种看不见的光，是一种电磁波，在电磁波谱表中，它处于可见光波段和无线电波之间，波长范围大致为0.76420。红外线与可见光(波