物位与温度测量仪表

1、物位与温度测量仪表 蒋召成蒋召成 第一章 物位测量仪表第一节：概述n物位测量仪表是测量液态和粉粒状材料的物位测量仪表是测量液态和粉粒状材料的液面和装载高度的工业自动化仪表。测量液面和装载高度的工业自动化仪表。测量块状、颗粒状和粉料等固体物料堆积高度，块状、颗粒状和粉料等固体物料堆积高度，或表面位置的仪表称为料位计；测量罐、或表面位置的仪表称为料位计；测量罐、塔和槽等容器内液体高度，或液面位置的塔和槽等容器内液体高度，或液面位置的仪表称为液位计，又称液面计；测量容器仪表称为液位计，又称液面计；测量容器中两种互不溶解液体或固体与液体相界面中两种互不溶解液体或固体与液体相界面位置的仪表称为相界面计。

2、位置的仪表称为相界面计。 物位测量仪表的种类很多，物位测量仪表的种类很多，常用的有直读式液位计、常用的有直读式液位计、差压式物位仪表、浮力式差压式物位仪表、浮力式液位计、电容式物位仪表、液位计、电容式物位仪表、声波式物位仪表和核辐射声波式物位仪表和核辐射物位仪表。此外，还有电物位仪表。此外，还有电触点式、翻板式和机械叶触点式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量仪表。轮探测式等物位测量仪表。电接点水位计根据水与汽电阻率不同而设计。测量筒的电极在水中对筒体的阻抗小。在汽中对筒体的阻抗大。 随着水位的变化，电极在水中的数量产生变化。转换成电阻值的变化。传送到二次仪表，从而实现水位的显示、 报警、保护联

3、锁等功能。 电接点液位计电接点液位计适用于导电液体的液位测量和控制，主要用于检测锅炉水位，高低压加热器、除氧器、蒸发器和其它水位的液位检测，但不适用于非导电或易燃介质。 直读式液位计是将指示液位用的玻璃管或特制的玻璃板接于被测容器，根据连通管原理，从玻璃管或玻璃板上的刻度读出液位的高度。直读式液位计结构简单、直观，但只能就地读数，不能远传。 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。

4、如果将浮筒所受浮力变化，经联杆和扭管传到变送器霍耳元件，并变换成相应的电信号输出，那么经过仪表就可显示或调节相界面。 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。电容式物位仪表用于测量导电、非导电液体或固体物料的液位、料位或相界面位置，可供连续测量和定点监控之用。 声波式物位仪表一般分为利用声波阻断原理和利用声波反射原理两类。声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;声波反射物位仪表是根据声波从发射换能器到液面或料面，再从这一表面反射回到接收换能器的时

5、间间隔，来测出物位的。 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、高温和有毒的密封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，但使用时须注意保护。 第二节第二节 差压式液位变送器差压式液位变送器 差压式物位仪表是假定物料差压式物位仪表是假定物料的的密密度度为恒为恒定值，容器中液体或固体物料堆积的高度定值，容器中液体或固体物料堆积的高度与它在某测试点所产生的

6、压力成正比，因与它在某测试点所产生的压力成正比，因而可用测压的方法来测量物位。测量压力而可用测压的方法来测量物位。测量压力可用压力表、压力传感器和压力变送器等。可用压力表、压力传感器和压力变送器等。压力变送器工作原理及分类压力变送器用于测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力，然后将压力信号转变成4-20mADC信号输出。主要有电容式压力变送器和扩散硅压力变送器，陶瓷压力变送器，应变式压力变送器等。1电容式电容式当压力直接作用在测量膜片的表面，使膜片产生微小的形变，测量膜片上的高精度电路将这个微小的形变变换成为与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，然后采用专用芯片将这个电压信号转

7、换为工业标准的4-2OmA电流信号或者1-5V电压信号。由于测量膜片采用标准话集成电路，内部包含线性及温度补偿电路，所以可以做到高精度和高稳定性，变送电路采用专用的两线制芯片，可以保证输出两线制4-2OmA电流信号，方便现场接线。扩散硅扩散硅被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。陶瓷陶瓷压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正

8、比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号。应变片式应变片式电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变变送器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。差压式液位变送器的选型原则 对于腐蚀性液体对于腐蚀性液体,粘稠性液体粘稠性液体,熔融性液体熔融性液体,沉沉淀性液体等淀性液体等,当采取灌隔离液当采取灌隔离液,

9、吹气或冲液等吹气或冲液等措施时措施时,可选用差压变送器可选用差压变送器 对于腐蚀性液体对于腐蚀性液体,粘稠性液体粘稠性液体,易气化液体易气化液体,含含悬浮物液体等悬浮物液体等,宜选用平法兰式差压变送器宜选用平法兰式差压变送器 对于易结晶液体对于易结晶液体,高粘度液体高粘度液体,结胶性液体结胶性液体,沉沉淀性液体等淀性液体等,宜选用插入式法兰差压变送器宜选用插入式法兰差压变送器 对于被测对象有大量冷凝物或沉淀物析出对于被测对象有大量冷凝物或沉淀物析出时时,宜选用双法兰式差压液位变送器宜选用双法兰式差压液位变送器 测液位的差压液位变送器宜带有正负迁移测液位的差压液位变送器宜带有正负迁移机构机构,其

10、迁移量应在选择仪表量程时确定其迁移量应在选择仪表量程时确定 对于正常工况下液体密度发生明显变化介对于正常工况下液体密度发生明显变化介质质,不宜选用差压式液位变送器不宜选用差压式液位变送器第三节：电容式物位传感器 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。电容式物位仪表用于测量导电、非导电液体或固体物料的液位、料位或相界面位置，可供连续测量和定点监控之用。 第四节：声波式物位仪表 声波式物位仪表一般分为利用声波阻断原理和利用声波反射原理两类。声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

11、产生突变，并发出突变的开关信号；声波反射物位仪表是根据声波从发射换能器到液面或料面，再从这一表面反射回到接收换能器的时间间隔，来测出物位的。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、高温和有毒的密封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，但使用时须注意保护。 第五节：核辐射物位计 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。 放射形物位计是利用物位的高低对放射形同位素的射线吸收程度不同来测量物位高

12、低的，它的测量范围宽，可用于低温、高温、高压容器中的高粘度、高腐蚀、易燃易爆介质物位的测量。2、物位及常用检测仪表 用来表达容器内储存物质表面高低位置的参数。A、钢带液位计：油罐、水塔B、玻璃（管）板液位计：容器液位C、磁浮子液位计：润滑油箱D、同位素液位计：高压容器E、浮球液位计：塔底液面F、浮筒液位计：容器液位G、差压式液位计：量程大于2米的容器H、磁伸缩液位计：容器液位I、超声波液位计：常温开口容器J、雷达液位计：精密测量 导波雷达：介电常数大于1.3的液位测量 是替代浮筒液位计的新型仪表K、射频导纳液位计：界面测量L、静压式液位计：开口水箱导波雷达和音叉开关 3、压力及常用检测仪表3.

13、1 压力表 实验室所使用的标准压力表精度较高，而在生产装置中管道上或容器、机泵进出口等设备上作为现场指示的压力表精度都比较低，而这类压力表根据传统习惯归工艺管理，它们包括：全不锈钢压力表、不锈钢耐震压力表、膜片耐震压力表、隔膜压力表、化学密封压力表。对上述所说到的压力表应进行以下检查：A、零点示值检查（I）有零值限止钉的压力表，其指针应紧靠在限止钉上。（II）无零值限止钉的压力表，起指针须在零值分度线上。B、示值检查（I）压力表指针的移动，在全分度范围内应平稳，不得有跳动或卡住现象。（II）在轻敲表壳后，其指针值变动量不得超过最大允许基本误差的1/2。现场指示型压力表在测量稳定压力时，可在测量

14、上限值的1/3-2/3范围内使用，在测量交变压力表，则应不大于测量上限值的1/2为宜，对于在瞬间的测量时，允许使用在测量上限值的3/4。3.2 压力表：我们常用的两种压力表1)一般压力表（弹簧管） 一般压力表适用测量无爆炸，不结晶，不凝固，对铜和铜合金无腐蚀作用的液体、气体或蒸汽的压力。2)隔膜压力表 隔膜压力表采用间接测量结构，适用于测量粘度大、易结晶、腐蚀性大、温度较高的液体、气体或颗粒状固体介质的压力。隔离膜片有多种材料，以适应各种不同腐蚀性介质。 3.3 双波纹管差压计 常用于气体流量测量 一般压力表 隔膜式压力表3.4 差压变送器：电容式扩散硅压阻式单晶硅谐振硅式3.5 压力变送器：

15、可测量表压、绝压、真空3.6 压力变送器工作原理 压力变送器是利用压力传感器将压力信号转换为频率信号，送到脉冲计数器，直接传递到CPU（微处理器）进行数据处理，经D/A转换器转换为与输入信号相对应的4-20mADC 的输出信号，并在模拟信号上叠加一个HART数字信号进行通信的压力检测仪表。压力变送器的工作原理如下：3.6 压力开关压力开关是一种借助弹性元件受压后产生位移以驱动微动开关工作的压力控制仪表。通常使用于报警或联锁保护系统中。压力开关的主要技术指标包括以下内容：（1）设定值控制范围（2）控制精度（3）控制方式：一位式或二位式（4）触点容量：380VAC2A或220VAC3A（6）使用环

16、境：温度-25-70。相对湿度不大于85。3.7 差压开关差压开关是一种差压控制仪表，与压力开关类似。差压开关的主要技术指标：（1）设定值控制范围（2）控制精度（3）触点容量（4）使用环境3.甲醇界区：u粗甲醇、精甲醇等储槽：雷达液位计 压力仪表液位仪表 第五章 温度检测仪表 第一节 温度检测方法 接触式测量：即通过测量体与被测介质的接触来测量物体的温度； 特点：简单、可靠、测量精度较高。但由于要达到热平衡，因而产生了滞后。而且可能与被测介质产生化学反应。不能应用于很高温度的测量。 非接触式测量：即通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度。 特点：其测温范围很广，其测温上限原则上不受限制；测温速

17、度比较快，而且可以对运动体进行测量，但一般测温误差较大。 第二节 热电偶温度计 热电偶的测温原理：是利用热电偶的热电效应来测量温度的。 热电效应-将任意两种不同的导体A、B组成一个闭合回路，只要其连接点l、2温度不同，在回路中就产生热电动势的现象。 第三节 热电阻温度计 测温原理：是基于金属导体或半导体的电阻会随温度的变化而变化的特性。因此只要测出感温元件热电阻的阻值变化，就可测得被测温度。 特点：测量精度高，在测量500以下温度时，它的输出信号比热电偶大得多，性能稳定，灵敏度高。另外热电阻温度计的输出是电信号，便于远传，同时又不需要冷端温度补偿。所以在中低温(200650)测量中得到了广泛的

18、应用。 第四节 一体化温度变送器一体化温度变送器是温度传感器与变送器的完美结合，以十分简捷的方式把 -200+1600 范围内的温度信号转换为二线制 420mA DC 的电信号传输给显示仪、调节器、记录仪、 DCS 等，实现对温度的精确测量和控制。一体化温度变送器是现代工业现场、科研院所温度测控的更新换代产品，是集散系统、数字总线系统的必备产品。一体化温度变送器一般由测温探头（热电偶或热电阻传感器）和两线制固体电子单元组成。采用固体模块形式将测温探头直接安装在接线盒内，从而形成一体化的变送器。一体化温度变送器一般分为热电阻和热电偶型两种类型。 1、温度及常用检测仪表 温度是用来表征工艺介质、工

19、艺设备、管线、容器、炉膛冷热程度的一大参数。常用单位： KA、热膨胀式温度计：玻璃棒（酒精、水银），直读式。B、双金属温度计（万向型）：也是膨胀原理，直读式。C、热电阻温度计：常用的有PT100 、 Cu50，远传式。. 即0时CU的电阻为50欧姆，铂的电阻为100欧姆。电阻随温度的升高而升高，成正比例关系。D、热电偶：西贝克电动势，远传式，输出mV信号。 常用：E镍络康铜、K镍络镍硅、B铂铑铂 原理：两种不同金属材质的热电特性不同，有一 定电势差，其差值与温度成正比。双金属温度计，万象型，接口类型：M27*2.1.1、双金属温度计 双金属温度计的测温元件由两种不同膨胀系数彼此牢固结合的金属片制成的。它是一种适合中、低温现场检测的仪表。可直接测量气体或液体的温度。 精度等级较低：1.0、1.5、2.5，主要用于现场指示。 其中电接点双金属温度计是带有报警输出的。1.2 铂电阻温度计 铂电阻是铂丝制成的测温元件。它是利用铂金属的电阻值变化而变化的特性来测量温度的。常用的分度号为PT100。 PT100即表示热电阻在0时的阻值：R为100 PT100的测量范围及精度 测量范围：-200-+850，适用于500 以内温度