化工测量仪表

1、化工(hugng)测量仪表第一页，共62页。一、化工测量(cling)与仪表检测与过程控制仪表通常称自动化仪表分类方法很多很多：根据能源分：气动、电动、液动、核能等根据组合：基地式、单元式、综合控制根据安装：现场、盘装、架装根据是否可引入计算机：智能、非智能根据仪表信号形式：模拟仪表、数字仪表最通用的分类是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分(hu fn)：检测仪表、显示仪表、调节仪表、执行器 返回返回(fnhu)目录目录第二页，共62页。按功能按被测变量按工作原理或结构形式按能源其它检测仪表压力液柱式、弹性式、电气式电、气温度电偶、电阻、辐射、流量节流、转子、靶式、涡电、气物位浮力、静压、

2、声波、光学、辐射电、气成分PH值、色谱、氧分析、红外电、核显示模拟和数字电、气指示和记录调节仪表自力式电、气组装式可编程式电执行器执行机构薄膜工、活塞、长行程、其它电、气、液阀直通、套筒、蝶阀、偏心旋转、三通直线、对数、抛物线、快开分 类第三页，共62页。返回返回(fnhu)目录目录 温度参数是不能直接测量的，一般只能根据物质的某些特性值与温度之间的函数关系，实现间接测量。工业上测温的根本原理有：应用热膨胀原理测温：双金属温度计应用压力随温度变化(binhu)的原理测温：压力式温度计应用热阻效应测温：热电阻应用热电效应测温：热电偶应用热辐射原理测温按工作原理分： 有膨胀式、 热电阻、热电偶以及

3、辐射等。按测量(cling)方式分： 有接触式和非接触式两类。 一、温度测量仪表第四页，共62页。返回返回(fnhu)目录目录 1、原理 热电偶温度计是基于热电效应这一原理测量温度的； 它的测温范围很广，可测量-200160O范围，在特殊情况(qngkung)下，可测至2800 的高温。【热电偶】2、特点 测量精度高，测量范围广，构造(guzo)简单，使用方便，不受大小和形状的限制，外有保护套管，用起来方便。第一节温度测量仪表第五页，共62页。返回(fnhu)目录3、热电偶的类形8种标准化热电偶： S ：铂铑10-铂 201300 B ：铂铑30-铂铑6 3001600 K ：镍铬-镍硅 -5

4、01000 J ：铁-康铜(kn tn) -40750 R ：铂铑13-铂 -01600 E ：镍铬-康铜(kn tn) -40 1000 T ：铜-康铜(kn tn) -40 350 【热电偶】第一节温度仪表分类(fn li)第六页，共62页。4、冷端补偿1补偿导线概念：在一定温度范围内100 以下与所连接的热电偶具有相同或十分相近的热电特性，其材料也是廉价金属，。2作用：无论是补偿型还是延伸型，补偿导线本身并不能补偿热电偶冷端温度的变化，只是起到热电偶冷端延伸作用，改变冷端位置。在规定的范围内，由于补偿导线热电特性不可能与热电偶完全相同，因而(yn r)仍存在一定的误差。第一节温度仪表分类

5、(fn li)【热电偶】第七页，共62页。第一节温度仪表分类(fn li)【热电偶】4、冷端补偿(bchng)第八页，共62页。【热电偶】第一节温度仪表分类(fn li)5、对热电偶冷端温度补偿 冰点法 计算修正法；查表，冷端温度为0 仪表(ybio)零点校正法 补偿电桥法 补偿热电偶法第九页，共62页。故障现象可能原因处理方法温度示值偏低或不稳电极短路找出短路原因，如潮湿或绝缘损坏接线柱处积灰清扫补偿导线与热偶极性接反纠正接线补偿导线与热偶极不配套更换相配套的补偿导线冷端补偿不符要求调整冷端补偿达到要求热偶安装位置不当按规定重新安装温度示值偏高补偿导线与热偶极不配套更换相配套的补偿导线有直流

6、干扰信号进入排除直流干扰显示不稳定接线柱处接触不良将接线柱拧紧测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地找出故障点，修复绝缘热偶安装不牢或有震动紧固电偶，消除震动热电偶电极将断未断更换热偶外界干扰查出干扰源，采取屏蔽措施显示误差大热电偶电极变质更换热偶热电偶安装位置不当改变安装位置保护管表面积灰清除积灰显示无穷大接线断路找到断点，重新接好热电极断开或损坏更换热电偶第一节温度仪表分类(fn li)(fn li)第十页，共62页。返回(fnhu)目录【热电阻】1、热电阻材料(cilio)实际(shj)应用最广的是铜、铂两种材料，并已列入了标准化生产。铂电阻PT100 -200850铜电阻Cu50、Cu1

7、00 -50150 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂电阻的测量精度是最高的，可作为基准仪器。第一节温度仪表分类第十一页，共62页。返回(fnhu)目录2、常见故障原因(yunyn)及处理故障现象可能原因处理方法温度示值偏低或不稳保护管内有金属屑、积灰，接线柱处脏污或短路除去金属屑，清扫灰尘、水滴等，找到短路点，加强绝缘温度示值无穷大热电阻或引线断路更换热电阻，找到断点重新接好温度显示负值热电阻接线有错或有短路现象改正接线，找出短路处，加强绝缘温度显示误差大热电阻丝材料受腐蚀变质更换热电阻第一节温度仪表分类(fn li)第十二页，共62页。压力单

8、压力单位位帕帕/Pa/Pa兆帕兆帕/ / MPaMPa工程大气工程大气压压/ / (kgf/cm(kgf/cm2 2) )物理大气压物理大气压/ atm/ atm汞柱汞柱/ / mmHgmmHg水柱水柱/ / mHmH2 2O O（磅（磅/ /英寸英寸2 2）/ / （1b/in1b/in2 2）巴巴/bar/bar帕帕1 11 110106 61.01971.01971 10 0-5-59.8699.8691010- -6 67.5017.5011010-3-31.01971.01971010-4-41.4501.4501010-4-41 11010-5-5兆帕兆帕1 110106 61 1

9、10.19710.1979.8699.8697.5017.50110103 31.01971.019710102 21.4501.45010102 21010工程大工程大气压气压9.8079.80710104 49.8079.8071010-2-21 10.96780.9678735.6735.610.0010.0014.2214.220.98070.9807物理大物理大气压气压1013251013250.101330.101331.03321.03321 176076010.3310.3314.7014.701.01331.0133汞柱汞柱1.33321.333210102 21.33321

10、.33321010-4-41.35951.35951 10 0-3-31.31581.31581010-3-31 10.01360.01361.9341.9341010-2-21.33321.33321010-3-3水柱水柱9.8069.80610103 39.8069.8061010-3-30.10000.10000.096780.0967873.5573.551 11.4221.4220.09800.09806 6（磅（磅/ /英寸英寸2 2）6.8956.89510103 36.8956.8951010-3-30.070310.070310.068050.0680551.7151.710

11、.70310.70311 10.06890.06895 5巴巴1 110105 50.10.11.01971.01970.98690.9869750.1750.110.19710.19714.5014.501 1第二节 压力测量(cling)仪表第十三页，共62页。大气压力绝对压力表压ppp7在压力(yl)测量中，常有表压、绝对压力(yl)、负压或真空度之分。 绝对压力大气压力真空度pppp表P真P绝P绝大气压力线 零线图2-1绝对压力、表压、负压（真空度）的关系第二节 压力(yl)测量仪表一、压力的表示(biosh)方法第十四页，共62页。返回返回(fnhu)目录目录二、压力测量(cling

12、)仪表的分类 压力(yl)测量原理可分为液柱式、弹性式、电气式、活塞式等。实际工业应用中，压力(yl)检测仪表以弹性式和电气式为主。 1、 弹性式压力计类型：弹簧管压力计可测高、中、低压、波纹管压力计测微压、低压及膜式压力计低压等。特点：结构简单、使用可靠、读数清晰、价格低廉，在工业上广泛应用。第二节 压力测量仪表第十五页，共62页。压力测量仪表液柱式液柱式弹性式弹性式电气式电气式活塞式活塞式图片原理流体静力学原理,将被测压力转换成液柱高度进行测量 将被测压力转换成弹性元件变形的位移 通过机械和电气元件将被测压力转换成电量来进行测量 将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量 主要特点

13、优点：精度高缺点：易碎 优点：结构简单、使用方便，就地检测，应用广泛 优点：可以远传，应用广泛 精度高、结构复杂、价格贵，用于校验压力表 二、压力(yl)测量仪表的分类第二节 压力(yl)测量仪表第十六页，共62页。压力检测压力检测(jin c)方法及方法及仪表仪表弹簧管弹簧管拉杆拉杆指针指针中心齿轮中心齿轮扇形齿轮扇形齿轮接头接头游丝游丝刻度盘刻度盘调整螺钉调整螺钉游丝和调整(tiozhng)螺钉有什么作用呢？弹簧(tnhung)管压力表1、弹性式压力计第二节 压力测量仪表第十七页，共62页。1、检测元件：弹簧管2、传送放大局部：扇形齿轮(chln)和中心齿轮(chln)3、游丝：克服变差

14、主要(zhyo)部件1、弹性(tnxng)式压力计第二节 压力测量仪表第十八页，共62页。1、弹性(tnxng)式压力计第二节 压力(yl)测量仪表第十九页，共62页。 扁圆形 椭圆形 半圆形 弹簧(tnhung)管的各种横截面图21双圆形 8字形(z xn) 厚壁扁圆形1、弹性(tnxng)式压力计第二节 压力测量仪表第二十页，共62页。膜片膜盒22波纹管1、弹性(tnxng)式压力计第二节 压力测量(cling)仪表第二十一页，共62页。8它根据流体静力学原理，将被测压力(yl)转换成液柱高度进行测量。 有U形管压力计、单管压力计等 精度高、结构(jigu)简单易碎，测量范围较窄，一般用来

15、测量较低压力、真空度或压力差。 二、压力测量仪表的分类第二节 压力测量仪表第二十二页，共62页。3、电气(dinq)式压力计 原理(yunl)：通过机械和电气元件将被测压力转换成电量如电压、电流、频率等。种类：1在弹簧管压力表中附加变换装置：霍尔片式霍尔效应、电感式电磁感应；2不许附加变换装置：应变片式应变效应、振弦式压力频率。第二节 压力(yl)测量仪表第二十三页，共62页。 一般由压力(yl)传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。 图2-5 电气式压力计组成方框图183、电气(dinq)式压力计第二节 压力测量仪表第二十四页，共62

16、页。19 应变应变(yngbin)(yngbin)片式压力传感器利用电阻应变片式压力传感器利用电阻应变(yngbin)(yngbin)原理构成。原理构成。电阻应变电阻应变(yngbin)(yngbin)片有金属和半导体应变片有金属和半导体应变(yngbin)(yngbin)片两类，被测压力使应变片两类，被测压力使应变(yngbin)(yngbin)片产生应变片产生应变(yngbin)(yngbin)。当应变。当应变(yngbin)(yngbin)片产生压缩拉伸应变片产生压缩拉伸应变(yngbin)(yngbin)时，其阻值减小增加，再通过桥式电时，其阻值减小增加，再通过桥式电路获得相应的毫伏级

17、电势输出，并用毫伏计或其他记录仪表显示出被测压力，从而组成应变路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪表显示出被测压力，从而组成应变(yngbin)(yngbin)片式压片式压力计。力计。 应变片压力传感器1应变筒；2 外 壳 ；3密封膜片3、电气(dinq)式压力计第二节 压力测量(cling)仪表第二十五页，共62页。 压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻效应而构成。效应而构成。 采用单晶硅片为弹性元件。当压力发采用单晶硅片为弹性元件。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成散在上面

18、的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压电压(diny)(diny)输出信号。输出信号。 3、电气式压力计第二节 压力测量仪表压阻式压力传感器压阻式压力传感器1基座；基座；2单晶硅片；单晶硅片；3导环；导环；4螺母；螺母；5密封垫圈；密封垫圈；6等效电阻等效电阻第二十六页，共62页。先将压力的变化转换为电容量的变化，然后通过转换、放大先将压力的变化转换为电容量的变化，然后通过转换、放大局部转换成标准电流信号局部转换成标准电流信号(xnho)(xnho)输出。输出。 电容式测量膜盒电容式测量膜盒11中心感应膜片中心感应膜片 ( (可动可动

19、电极电极) )； 22固定电极；固定电极； 33测量侧；测量侧； 44隔离膜隔离膜片片3、电气式压力计第二节 压力测量仪表第二十七页，共62页。 它是根据水压机液体(yt)传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。用途：校验各种压力变送器压力传感器压力开关差压变送器数字压力表等专用压力校验仪器。 测量精度很高，允许误差可小到0.05%0.02%。 结构较复杂，价格较贵。 4、活塞式压力计 第二节 压力测量仪表第二十八页，共62页。1.仪表量程选用为保证平安性，压力较稳定时，最大工作压力不超过仪表量程的3/4，压力波动(bdng)较大时，最大工作压力不超过仪表量程的2

20、/3。为保证准确度，最小工作压力不低于满量程的1/3。 第二节 压力(yl)测量仪表第二十九页，共62页。弹簧管压力表量程(lingchng)和精度系列 我国目前弹簧管压力表量程系列：kPa以及10n倍 精度系列： ； 工业表 三、压力检测仪表的选择第二节 压力测量仪表第三十页，共62页。例题：有一压力容器，压力范围，压力变化速度较缓，不要求(yoqi)远传。试选择压力仪表给出量程和精度等级测量该压力，测量误差不大于被测压力的4%。30.60.8MPa4A 根据最大工作压力10.41.2MPa3A根据最小工作压力max0.4 4%0.016MPa被测压力的最大示值绝对误差max0.016100

21、%1.6%1.0所选仪表的基本误差所以可选择(xunz)量程范围为弹簧管压力表可选择(xunz)级的压力表三、压力检测仪表的选择第二节 压力测量仪表第三十一页，共62页。三、压力(yl)检测仪表的选择第二节 压力测量(cling)仪表第三十二页，共62页。 气 上部 防堵(fn d) 汽 侧上部 防堵(fn d)，防液，防气 液 侧下部 防堵(fn d)，防汽气汽液1、取压口的选择(xunz)第二节 压力测量仪表第三十三页，共62页。四 压 力 表 的 安 装(nzhung)第二节 压力(yl)测量仪表第三十四页，共62页。返回(fnhu)目录4、常见故障原因(yunyn)及处理故障现象可能原

22、因处理方法压力无指示无电源检查电源接线，接通电源信号接线断路检找断点，重新接线压力指示跳动被测介质压力波动大关小阀门开度安装位置震动大可安装减震器或移到震动小的地方显示不变化导压管堵透通导压管导压管切断阀未打开打开切断阀显示误差大变送器与仪表量程设置不一致重新设置量程检测元件损坏更换压力计零点量程调跑了重新调校压力计第二节 压力(yl)测量仪表第三十五页，共62页。返回(fnhu)目录第 三 节 流 量 仪 表【根本概念】 流量是单位时间内流经某一截面的流体数量。 体积流量：流体量以体积表示时称为体积流量。 qv=uA 质量流量：流体量以质量表示时称为质量流量。 qm=qv=uA【分类(fn

23、li)】 工业上常用的流量仪表可分为： 1速度式流量计：以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算的仪表。如：差压式流量计、转子流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计、叶轮式流量计。 2容积式流量计：它以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据。如：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计。 3质量流量计第三十六页，共62页。返回返回(fnhu)目录目录一、孔板流量计 节流装置与差压变送器配套测量流体的流量，孔板是目前使用最广的一种流量测量仪表。 在节流装置中，应用最多的是孔板、喷嘴、文丘利管等。 根据能量守恒定律及流体连续原理，节流装置的流量公式可以写成： Q=kP 取压方式(fngsh)：

24、角接取压、法兰取压、径距取压。 如果孔板反装，那么所测流量偏小。第 三 节 流 量 仪 表第三十七页，共62页。转子流量计又称面积式流量计或恒压降式流量计。特点：可以测量多种介质的流量，压力损失小而且稳定，反响灵敏，量程较宽，结构简单，价格廉价，使用维护方便。注意：但转子流量计的精度受测量介质的温度(wnd)、密度和粘度的影响，而且仪表必须垂直安装。从流量公式可知，流量值与被测流体密度有关(yugun)。为了便于成批生产，MPa，用水或空气进行标度。对液体测量，仪表示值代表20时水的流量值。MPa压力 下空气的流量值。实际使用时，须对指示值进行修正。第 三 节 流 量 仪 表二、转子(zhun

25、 z)流量计第三十八页，共62页。漩涡流量计又称涡街流量计是利用有规那么(n me)的漩涡剥离现象来测量流体流量的仪表。精度高、测量范围宽、没有运动部件、无机械磨损、维护方便、压力损失小、节能效果明显。 卡门涡列 (a)圆柱涡列； (b)三角柱涡列第 三 节 流 量 仪 表第三十九页，共62页。直接测量单位(dnwi)时间内所流过的介质的质量,即质量流量M。 质量流量计的最后输出信号只与介质的质量流量M成比例,这就能从根本上提高流量测量的精度,省去了烦琐的换算和修正。 第 三 节 流 量 仪 表第四十页，共62页。 超声波频率在20000HZ以上(yshng)流量测量属于非接触式测量。它通过发

26、射超声波，穿过流动的流体，被接收后，经过信号处理反映出流体的流速。根据流速便能算出流量。 超声波的测量有多种不同的方式。如：时差法、相差法、频差法等。第 三 节 流 量 仪 表五、超声波流量计第四十一页，共62页。v特点：超声波流量计属非接触式测量，不会影响被测流体(lit)的流动状况。精度高，量程范围可达201。v要求流体清洁，以防止对超声波束的干扰。测量管前后要有足够(zgu)长的直管段，以保证流速均匀。第 三 节 流 量 仪 表五、超声波流量计第四十二页，共62页。半导体应变片式靶式流量变送器1靶；2输出力杠杆； 3推杆； 4悬臂块；R1R4半导体应变片40v和差压式流量计相似(xin

27、s)，流量和力是开方关系。v可用于较小的雷诺数状态，特别是于高粘度的流体，如重油、沥青等的流量测量。v精度为23%。第 三 节 流 量 仪 表五、靶式流量计第四十三页，共62页。411.工作(gngzu)原理椭圆齿轮流量计结构原理通过椭圆齿轮流量计的体积流量04nVQ 2.使用(shyng)特点 适用于高黏度介质的流量测量。 测量精度较高，压力损失较小，安装使用也较方便。 椭圆齿轮流量计的入口端必须加装过滤器。 椭圆齿轮流量计的使用温度有一定范围(fnwi)。 椭圆齿轮流量计的结构复杂，加工本钱较高。 第 三 节 流 量 仪 表五、椭圆齿轮流量计第四十四页，共62页。涡轮流量计1涡轮；2导流器

28、；3磁电感应转换器；4外壳；5前置放大器优点(yudin) 安装方便。 测量精度高，可耐高压。 反响快，可测脉动流量。 输出(shch)信号为电频率信号，便于远传，不受干扰。 缺点(qudin) 一般应加过滤器。 安装时，前后要有一定的直管段。 第 三 节 流 量 仪 表第四十五页，共62页。根据电磁感应原理，用于测量导电(dodin)液体与浆液的体积流量。电磁流量计原理注意：只能用来测量导电液体的流量，且导电率要求不小于水的导电率，不能测量气体、蒸汽及石油制品等的流量。为了防止直流磁场产生的直流感应电势使电极周围导电液体电解，导致电极外表极化，而减小感应电势，一般采用交流励磁。 使用中要注意

29、维护，防止电极与管道间绝缘的破坏(phui)。安装时要远离一切磁源。不能有振动。 第 三 节 流 量 仪 表第四十六页，共62页。测量导管内无任何阻碍物，因而被测流体的压力损失很小。可以测量各种导电液体的流量，如酸、碱、盐溶液，流体可以含有固体颗粒、悬浮物或纤维等。输出信号与流量之间的关系不受流体的物理性质例温度、压力、粘度等变化和流动状态的影响(yngxing)。测量响应速度快，可用来测量脉动流量。七、电磁(dinc)流量计第 三 节 流 量 仪 表优 点：第四十七页，共62页。【概念】液位、料位以及(yj)界位总称为物位。【分类】 物位测量仪表的种类很多，按液位、料位和界位来可分： 1、液

30、位仪表：浮力式浮筒、浮球、浮标、静压式压力式、差压式、电容式、电感式、电阻式、超声波式、微波式等。2、界位仪表：浮力式、差压式、电极式、超声波式等。3、料位仪表：重锤探测式、音叉式、超声波式、激光式、放射性式等。第四节 液位测量(cling)仪表第四十八页，共62页。第四节 液位测量(cling)仪表2变浮力式液位计如浮筒式液位计。第四十九页，共62页。8 为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体(yt)液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使用法兰式差压变送器。法兰式差压变送器测量液位示意图1法兰式测量头；2毛细管；3变送器二、差压式液位计第四节 液位测量(cling)仪

31、表根据(gnj)液体静力学原理，有：Pb=Pa+gH第五十页，共62页。 翻板液位计的翻板是由导磁的薄铁皮制成。垂直排列，并各自能绕框架上的小轴翻转。翻板一面涂红漆，另一面涂银灰色漆。工作时，液位计的连通管经法兰与容器相连通，构成一连通器。连通器中间有浮标，它随液位的变化而变化。浮标中间有一磁钢(c n)，其位置正好与液面一致。当液位上升时，磁钢(c n)将吸引翻板，并将它们逐个翻转，使红的一面在外边；下降时，又将它们翻过来，使银灰的一面在外边。即以颜色表示液位上下，十分醒目。三、翻板(fn bn)液位计第四节 液位测量(cling)仪表第五十一页，共62页。四、电容式液位计第四节 液位测量(cling)仪表第五十二页，共62页。五、超声波液位计第四节 液位测量(cling)仪表(a)气介式 (b) 液介式 (c)固介式单探头(tn tu)超声波液位计 第五十三页，共62页。 原理：射线的透射强度随着通过介质层厚度的增加而减弱。 吸收射线的能力：固体(gt)液体气体应用的射线源主要是：Co60钴和Cs137铯图4-10 核辐射物位计示意图1辐射源；2接受器特点(tdin)：适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾状态的介质的物位测量(cling)，还可以测量(cling)高温融熔金属的液位。可在高温、烟雾等环境下工作。但由于放射线