化工仪表基础知识培训

1、 刘兴兵刘兴兵仪表基础知识培训仪表基础知识培训沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 1目录目录u仪表的分类仪表的分类u温度温度u压力压力 u液位液位 u流量流量u阀门阀门u控制系统控制系统沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 21 1 仪表的分类仪表的分类 检测仪表检测仪表-将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表。将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表。 一次仪表一次仪表-一般为将一般为将被测量被测量转换为便于转换为便于计量计量的的物理量物理量所使用的仪表所使用的仪表，即为，即为检测元件检测元件。一次测量仪表是与介质。一次测量仪表是与介质直接接触直接

2、接触，是在室外就地，是在室外就地安装的。安装的。 （即所谓的现场传感器）（即所谓的现场传感器） 二次仪表二次仪表-将测得的信号变送转换为可计量的标准电气信号并显示将测得的信号变送转换为可计量的标准电气信号并显示的仪表。即包括变送器和显示装置。的仪表。即包括变送器和显示装置。 沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 32 2 温度温度 按使用的测量范围分：按使用的测量范围分： 常把测量常把测量600以上的测温仪表叫以上的测温仪表叫高温计高温计；测量；测量600以下的测以下的测温仪表叫温仪表叫温度计温度计； 按工作原理分：按工作原理分： 分为分为膨胀式温度计膨胀式温度计、热电偶温度

3、计、热电偶温度计、热电阻温度计热电阻温度计和辐射高温和辐射高温计；计； 沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 42.1 2.1 膨胀式温度计膨胀式温度计 膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。玻膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。玻璃管温度计属于液体膨胀式温度计，璃管温度计属于液体膨胀式温度计，双金属温度计双金属温度计属于固体膨胀式属于固体膨胀式温度计。温度计。 双金属温度计工作原理双金属温度计工作原理 双金属温度计中的感温元件是用两片双金属温度计中的感温元件是用两片膨胀系数膨胀系数不同的金属片叠不同的金属片叠焊在一起而制成的。双金属片受热后，由

4、于两金属片的膨胀长焊在一起而制成的。双金属片受热后，由于两金属片的膨胀长度不同而产生弯曲，温度越高产生的膨胀长度差就越大，因而度不同而产生弯曲，温度越高产生的膨胀长度差就越大，因而引起弯曲的角度就越大。双金属温度计就是基于这一原理而制引起弯曲的角度就越大。双金属温度计就是基于这一原理而制成的，它是用双金属片制成螺旋形感温元件，外加金属保护套成的，它是用双金属片制成螺旋形感温元件，外加金属保护套管，当温度变化时，螺旋的自由端便围绕着中心轴旋转，同时管，当温度变化时，螺旋的自由端便围绕着中心轴旋转，同时带动指针在刻度盘上指示出相应的温度数值。带动指针在刻度盘上指示出相应的温度数值。 沈阳凯利福科技

5、有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 52.12.1双金属温度计双金属温度计 双金属温度计是一种测量中低温度双金属温度计是一种测量中低温度的的现场检测仪表现场检测仪表。可以直接测量各。可以直接测量各种生产过程中的种生产过程中的-80+500范范围内围内液体、蒸汽和气体液体、蒸汽和气体介质温度。介质温度。 其适用于就地显示其适用于就地显示特点特点 ： 现场显示温度，直观方便；现场显示温度，直观方便； 安全可靠，使用寿命长；安全可靠，使用寿命长； 多种结构形式，可满足不同要求。多种结构形式，可满足不同要求。 沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 62.2 2.2 热电阻热电阻

6、 热电阻测温原理及材料：热电阻测温原理及材料：热电阻测温是基于金属导体的电阻值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随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由金属材料制成，目前应用最多的是铂。由金属材料制成，目前应用最多的是铂。 热电阻测温系统的组成：热电阻测温系统一般由热电阻测温系统的组成：热电阻测温系统一般由热电阻、连接热电阻、连接导线导线和和数码温度控制显示表数码温度控制显示表等组成。等组成。 沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 72.3 2.3 一体化温度变送器一体化温度变送器 温度变送器就是基于热电阻原

7、理开发的，它是将电阻信号转换温度变送器就是基于热电阻原理开发的，它是将电阻信号转换成标准电流信号输出并显示。成标准电流信号输出并显示。沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 82.3.2 2.3.2 一体化温变的选型：一体化温变的选型：（1）测量范围，也就是量程（2）被测介质（3）是否需要就地显示（4）插入深度（5）安装场所 （6）现场环境沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 93.3.压力压力( (压力变送器、差压变送器压力变送器、差压变送器) )3.13.1压力变送器工作原理：压力变送器工作原理：) 介质压力直接作用于敏感膜片上，分布于敏感膜片上的电阻组成

8、的惠斯通电桥，利用压阻效应实现了压力量向电信号的转换，通过电子线路将敏感元件产生的毫伏信号放大为工业标准信号。) 应用: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。沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 103.2.3.2.差压变送器工作原理：差压变送器工作原理：) 差压变送器的基本原理是将一个空间用敏差压变送器的基本原理是将一个空间用敏感元件（多用膜盒）分割成两个腔室，分感元件（多用膜盒）分割成两个腔室，分别向两个腔室引入压力时，传感器在两方别向两个腔室

9、引入压力时，传感器在两方压力共同作用下产生位移（或位移的趋势压力共同作用下产生位移（或位移的趋势），这个位移量和两个腔室压力差（差压），这个位移量和两个腔室压力差（差压）成正比，将这种位移转换成可以反映差）成正比，将这种位移转换成可以反映差压大小的标准信号输出。压大小的标准信号输出。) 特点：差压变送器是丈量特点：差压变送器是丈量变送器变送器两端压力两端压力之差的之差的变送器变送器,输出规范信号输出规范信号(如如 420mA,15V)。差压变送器差压变送器与普通的与普通的压压力变送器力变送器不同的是它们均有不同的是它们均有2个压力接口个压力接口, 差压变送器差压变送器普普通分通分为正压端和负压

10、端为正压端和负压端,普通普通状况下状况下, 差差压变送器压变送器正压端的压力应大于正压端的压力应大于负压段压力负压段压力沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 11) 差压变送器差压变送器有两个接口，分别为有两个接口，分别为高压侧高压侧和和低压侧低压侧主要测两个主要测两个口之间的差压，口之间的差压，压力变送器压力变送器就一个接口就一个接口) 压力变送器压力变送器是将实践的压力值转换成规范的电信号输出，而是将实践的压力值转换成规范的电信号输出，而差压变送器差压变送器是是比较比较两个压力值之间的两个压力值之间的压力差压力差， 将这个差值转将这个差值转换成规范信号输出换成规范信号输出

11、(实践就是做实践就是做减法减法，然后输出差值，然后输出差值)。3.33.3压力变送器于差压变送器的区别压力变送器于差压变送器的区别沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 123.43.4压力变送器于差压变送器的用途压力变送器于差压变送器的用途) 压力测量压力测量1、正压2、负压（真空度）) 液位测量液位测量计算公司：P=ghP：压力：密度 （水的密度1000kg/m）g：重力加速度9.8N/kg10N/kgh：高度例子：例子： 十米高水罐压力计算已知：=1000 kg/mg=10 N/kgh=10 MP=1000 kg/m10 N/kg10M =100000Pa=100KPa=

12、0.1MPa0.1MPa=1公斤压力=10米水柱沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 133.53.5压力变送器于差压变送器的选型压力变送器于差压变送器的选型) 压力选型压力选型1、被测介质（液体、气体、蒸汽）2、安装场所3、量程范围4、输出信号及工作电压5、不适合粘稠状液体、固体、液体与固体的混合物质的测量备注：一般选择压力变送器) 液位选型液位选型1、同上2、被测容器的样式（敞口罐还是密闭罐也叫常压罐和高压罐）备注：一般选择差压变送器沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 144.4.液位液位) 磁翻板液位计磁翻板液位计工作原理：工作原理：根据浮力原理和磁

13、性耦合作用研制而成。当被测容器 中的液位升降时，液位计本体管中的磁性浮子也随之升降，浮子 内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示器，驱动红、白翻柱 翻转180，当液位上升时翻柱由白色转变为红色，当液位下降时 翻柱由红色转变为白色，指示器的红白交界处为容器内部液位的实 际高度，从而实现液位清晰的指示。沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 154.14.1磁翻板液位计特点磁翻板液位计特点) 可就地显示也可远传信号可就地显示也可远传信号) 液位显示直观液位显示直观) 不局限于被测容器的样式不局限于被测容器的样式) 测量精度不高（精度在测量精度不高（精度在10毫米左右）毫米左右）)

14、不适合粘稠状液体、固体、液体与固体的混合物质的测量不适合粘稠状液体、固体、液体与固体的混合物质的测量沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 164.24.2超声波液位计超声波液位计) 超声波液位计是采用超声波测距原理超声波液位计是采用超声波测距原理 超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。) 超声波液位计适用于超声波液位计适用于粘稠状液体、固体、液体与固体的混合粘稠状液体、固体、液体与固体的混合物质的测量物质的测量沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide

15、174.34.3超声波液位计与磁翻板液位计的安装方式超声波液位计与磁翻板液位计的安装方式磁翻板安装方式磁翻板安装方式超声波安装方式超声波安装方式沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 185. 5. 流量仪表流量仪表按原理分：按原理分：力学：差压式（孔板流量计）、浮子式、靶式、涡街等；力学：差压式（孔板流量计）、浮子式、靶式、涡街等；声学：超声波声学：超声波电学：电磁流量计等电学：电磁流量计等沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 195.15.1孔板流量计孔板流量计 当充满管道的流体流经孔板时，将产生局部收缩，流束集中，流当充满管道的流体流经孔板时，将产生局部

16、收缩，流束集中，流速增加，静压力降低，于是在孔板前后产生一个静压力差，该压速增加，静压力降低，于是在孔板前后产生一个静压力差，该压力差与流量存在着一定的函数关系，流量越大，压力差就越大。力差与流量存在着一定的函数关系，流量越大，压力差就越大。通过导压管将差压信号传递给差压变送器，转换成通过导压管将差压信号传递给差压变送器，转换成420mA.DC标准信号，经流量显示仪，便显示出管道内的瞬时和累积流量。标准信号，经流量显示仪，便显示出管道内的瞬时和累积流量。 适用介质适用介质 ：各种液体、气体、：各种液体、气体、饱和蒸汽饱和蒸汽,过热蒸汽过热蒸汽沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slid

17、e 205.3.5.3.电磁电磁流量计流量计 电磁流量计所依据的基本理论是电磁流量计所依据的基本理论是法拉第电磁感应定律。当导体切割法拉第电磁感应定律。当导体切割磁力线运动时，导体内将产生感应磁力线运动时，导体内将产生感应电动势。根据该原理，可测量管内电动势。根据该原理，可测量管内流动的导电流体的体积，导电流体流动的导电流体的体积，导电流体流动的方向与电磁场的方向垂直，流动的方向与电磁场的方向垂直，在导管垂直方向施加一个交变的磁在导管垂直方向施加一个交变的磁场，并在有绝缘衬里的导管内壁两场，并在有绝缘衬里的导管内壁两侧安装一对电极，两电极的连线既侧安装一对电极，两电极的连线既与导管轴线垂直，又

18、与磁场方向垂与导管轴线垂直，又与磁场方向垂直，当导电液体流经导管时，因切直，当导电液体流经导管时，因切割磁力线，两个电极上就产生感应割磁力线，两个电极上就产生感应电动势。电动势。沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 21电磁流量计的特点电磁流量计的特点 1、测量不受液体密度、粘度、温度、压力变化的影响。、测量不受液体密度、粘度、温度、压力变化的影响。2、测量管内无节流装置，无压损、不堵塞，可测量含有纤维、固体颗、测量管内无节流装置，无压损、不堵塞，可测量含有纤维、固体颗粒和悬浮物的液体。粒和悬浮物的液体。3、仪表反映灵敏，量程范围可以任意选定、仪表反映灵敏，量程范围可以任意选

19、定4、仪表不受液体流动方向的影响，正反向安装均可测量，并安装方便、仪表不受液体流动方向的影响，正反向安装均可测量，并安装方便，对直管段要求不高。，对直管段要求不高。5、电磁流量计的电极及内衬材料耐腐性和耐磨性极好，寿命长。可按、电磁流量计的电极及内衬材料耐腐性和耐磨性极好，寿命长。可按用户特殊工况要求生产电磁流量计。用户特殊工况要求生产电磁流量计。6、仪表不能测量气体及不导电液体仪表不能测量气体及不导电液体。沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 225.45.4金属浮子流量计金属浮子流量计 当流体向上流经管子时。浮子向上移动，在某一位置浮子所受升力与浮子重当流体向上流经管子时

20、。浮子向上移动，在某一位置浮子所受升力与浮子重力达到平衡，此时浮子与孔板（或锥管）间的流通环隙面积保持一定。环隙力达到平衡，此时浮子与孔板（或锥管）间的流通环隙面积保持一定。环隙面积与浮子的上升高度成比例，即浮子的某一高度代表流量的大小。浮子上面积与浮子的上升高度成比例，即浮子的某一高度代表流量的大小。浮子上下移动时，以磁耦合的形式将位置传递到外部指示器，使指示器的指针跟随下移动时，以磁耦合的形式将位置传递到外部指示器，使指示器的指针跟随浮子移动，并借助凸轮板使指针线性地指示流量值的大小。浮子移动，并借助凸轮板使指针线性地指示流量值的大小。沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide

21、 23金属浮子流量计特点金属浮子流量计特点1、金属浮子流量计适用于小管径和低流速金属浮子流量计适用于小管径和低流速2、大部分浮子流量计没有上游直管段要求，或者说对上游直管段要求不高。、大部分浮子流量计没有上游直管段要求，或者说对上游直管段要求不高。3、大部分结构浮子流量计只能用于自下向上垂直流的管道安装。大部分结构浮子流量计只能用于自下向上垂直流的管道安装。4、测量不受液体密度、温度、压力变化的影响、测量不受液体密度、温度、压力变化的影响5、不适合蒸汽、气体、粘稠状液体、固体、液体与固体的混合物质的测量、不适合蒸汽、气体、粘稠状液体、固体、液体与固体的混合物质的测量6、但是比较适合不导电液体（

22、乙醇、甲醇、纯净水等等）、但是比较适合不导电液体（乙醇、甲醇、纯净水等等）沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 245.55.5涡街流量计涡街流量计 涡街流量计是应用流体振荡原理来涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的，流体在管道中经过涡测量流量的，流体在管道中经过涡街流量变送器时，在街流量变送器时，在三角柱三角柱的旋涡的旋涡发生体后发生体后上下交替产生正比于流速上下交替产生正比于流速的两列旋涡的两列旋涡，通过测量旋涡频率通过测量旋涡频率就就可以计算出流过旋涡发生体的流体可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度平均速度沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 2

23、5涡街流量计特点涡街流量计特点1、压力损失小、量程范围大、精度高、压力损失小、量程范围大、精度高2、在测量流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参、在测量流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响数的影响3、安装简单，维护十分方便、安装简单，维护十分方便4、应用范围广，蒸汽、气体、液体的流量均可测量、应用范围广，蒸汽、气体、液体的流量均可测量5、要求有一定的前后直管路距离、要求有一定的前后直管路距离沈阳凯利福科技有限公司沈阳凯利福科技有限公司Slide 265.6 5.6 超声波流量计超声波流量计 超声波流量计的基本原理超声波流量计的基本原理 利用超声波可以透过物体的特性利用超声波可以透过物体的特性，在流体管道外设置超声波发送装置，在流体管道外设置超声波发送装置，测量管内流体流速，超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速，测量管内流体流速，超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换的信息。因此通过接收到的超声波就可