仪表专业现场仪表基础知识

1、现场仪表基础知识1仪表基础知识 目 录第一章、仪表基础知识第一章、仪表基础知识第二章、温度测量仪表第二章、温度测量仪表第三章、压力测量仪表第三章、压力测量仪表第四章、流量测量仪表第四章、流量测量仪表第五章、物位测量仪表第五章、物位测量仪表第六章、过程分析仪表第六章、过程分析仪表第七章、执行机构和控制阀第七章、执行机构和控制阀第八章、第八章、DCS系统介绍系统介绍现场仪表基础知识3一、基本概念一、基本概念 1 1、过程参数检测基本概念、过程参数检测基本概念o 过程参数检测过程参数检测-指连续生产过程中的温度、压力、流量、液位和成分等参数的检测。o 检测仪表检测仪表-将检测元件、变送器及显示装置统

2、称为检测仪表。o 一次仪表一次仪表-一般为将被测量转换为便于计量的物理量所使用的仪表。o 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、气信号并显示的仪表。即包括变送器和显示装置。 第一章 仪表基础知识 现场仪表基础知识4o测量过程测量过程-利用一个已知的单位量(即标准量)与被测的同类量进行比较的过程，即用仪器获取数据各方面信息的过程。o测量误差测量误差-在测量过程中测量结果与被测量的真值之间会有一定的差值。它反映了测量结果的可靠程度。 2 2、测量过程与测量误差、测量过程与测量误差现场仪表基础知识5o按误差的数值表示来分，分为绝对误差、相对误差和引用误差按误差的数值表示来分，分为绝

3、对误差、相对误差和引用误差 绝对误差绝对误差-指测量结果与被测量的真值之差。 相对误差相对误差-指绝对误差与真值或测量值之百分比。 引用误差引用误差-指绝对误差与测量范围上限值或测量 仪表量程的比值，以百分数表示。工 业仪表通常用引用误差来表示仪表的 准确程度。3 3、测量误差的分类、测量误差的分类现场仪表基础知识6o按误差出现的规律来分，可分为系统误差、随机误差和疏忽按误差出现的规律来分，可分为系统误差、随机误差和疏忽误差。误差。 系统误差系统误差-指测量仪表本身或其他原因(如零点没有调整 好等)引起的有规律的误差。 随机误差随机误差-指在测量中所出现的没有一定规律的误差。 疏忽误差疏忽误差

4、-指观察人员误读或不正确使用仪器与测试方 法等人为因素所引起的误差。现场仪表基础知识7o按仪表使用的条件来分，有基本误差、附加误差按仪表使用的条件来分，有基本误差、附加误差 基本误差基本误差-指仪表在规定的正常工作条件下所具有的 误差。 附加误差附加误差-指仪表超出规定的正常工作条件时所增加 的误差。现场仪表基础知识8o检测与过程控制仪表最通用的分类，是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分，一般分为检测仪表、显示仪表、调节（控制）仪表和执行器4大类。o检测仪表根据被测变量分为：压力仪表、温度仪表、流量仪表、物位仪表、成分分析仪表。4 4、仪表分类、仪表分类现场仪表基础知识9仪表分类表仪表分类

5、表现场仪表基础知识10 在工程上仪表性能指标通常用准确度（又称精度）、变差、灵敏度来描述。仪表工校验仪表通常也是调校精确度、变差和灵敏度三项。 1 1、准确度和准确度等级、准确度和准确度等级o仪表精确度：仪表精确度：简言之就是仪表测量值接近真值的准确程度，通常用相对百分误差（也称相对折合误差）表示。o准确度等级：准确度等级：在工业测量中，为了便于表示仪表的质量，通常用准确度等级来表示仪表的准确程度。准确度等级就是最大引用误差去掉正、负号及百分号。准确度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标。我国工业仪表等级一般划分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。o仪表准确度习惯上称

6、精度，准确度等级习惯上称为精度等级二、仪表主要性能指标二、仪表主要性能指标现场仪表基础知识11 2 2、变差、变差 变差变差:是指仪表被测变量（可理解为输入信号）多次从不同方向达到同一数值时，仪表指示值之间的最大差值，或者说是仪表在外界条件不变的情况下，被测参仪表在外界条件不变的情况下，被测参数由小到大变化（正向特性）和被测参数由大到小变化（反向特性）不一致的数由小到大变化（正向特性）和被测参数由大到小变化（反向特性）不一致的程度程度，两者之差即为仪表变差。变差大小取最大绝对误差与仪表标尺范围之比的百分比。 变差产生的主要原因变差产生的主要原因:是仪表传动机构的间隙，运动部件的摩擦，弹性元件滞

7、后等。取胜着仪表制造技术的不断改进，特别 是微电子技术的引入，许多仪表全电子化了，无可动部件，模拟仪表改为数字仪表等等，所以变差这个指标在智能型仪表中显得不那么重要和突出了。 现场仪表基础知识12 3 3、灵敏度、灵敏度o灵敏度灵敏度:是指仪表对被测参数变化的灵敏程度，或者说是对被测的量变化的反应能力，是在稳态下，输出变化增量对输入变化增量的比值.o灵敏度有时也称“放大比”，也是仪表静特性贴切线上各点的斜率。增加放大倍数可以提高仪表灵敏度，单纯加大灵敏度并不改变仪表的基本性能，即仪表精度并没有提高，相反有时会出现振荡现象，造成输出不稳定。仪表灵敏度应保持适当的量。o然而对于仪表用户，诸如化工企

8、业仪表工来讲，仪表精度固然是一个重要指标，但在实际使用中，往往更强调仪表的稳定性和可靠性，因为化工企业检测与过程控制仪表用于计量的为数不多，而大量的是用于检测。另外，使用在过程控制系统中的检测仪表其稳定性、可靠性比精度更为重要。现场仪表基础知识134、复现性（又叫重复性）、复现性（又叫重复性）o测量复现性（重复性）测量复现性（重复性）:是在不同测量条件下，如不同的方法，不同的观测者，在不同的检测环境对同一被检测的量进行检测时，其测量结果一致的程度。测量复现性必将成为仪表的重要性能指标。现场仪表基础知识145、稳定性稳定性o在规定工作条件内，仪表某些性能随时间保持不变的能力称为稳定性（度）。在规

9、定工作条件内，仪表某些性能随时间保持不变的能力称为稳定性（度）。仪表稳定性是化工企业仪表工十分关心的一个性能指标。由于化工企业使用仪表的环环境相对比较恶劣境相对比较恶劣，被测量的介质温度、压力变化也相对比较大，在这种环境中投入在这种环境中投入仪表使用，仪表的某些部件随时间保持不变的能力会降低，仪表的稳定性会下降。仪表使用，仪表的某些部件随时间保持不变的能力会降低，仪表的稳定性会下降。徇或表征仪表稳定性现在尚未有定量值，化工企业通常用仪表零漂移来衡量仪表的化工企业通常用仪表零漂移来衡量仪表的稳定性稳定性。仪表投入运行一年之中零位没有漂移，相反仪表投入运行不到3个月，仪表零位就变了，说明仪表稳定性

10、不好。仪表稳定性的好坏直接关系到仪表的使用范围，有时直接影响化工生产，仪表稳定性不好造成的影响往往比仪表精度下降对化仪表稳定性不好造成的影响往往比仪表精度下降对化工生产的影响还要大工生产的影响还要大。仪表稳定性不好仪表维护量也大，是仪表工最不希望出现的事情。现场仪表基础知识156、可靠性o仪表可靠性是化工企业仪表工所追求的另一重要性能指标。可靠性和仪表维护量是可靠性和仪表维护量是相反相成的，仪表可靠性高说明仪表维护量小，反之仪表可靠性差，仪表维护量相反相成的，仪表可靠性高说明仪表维护量小，反之仪表可靠性差，仪表维护量就大就大。对于化工企业检测与过程控制仪表，大部分安装在工艺管道、各类塔、釜、罐

11、、器上，而且化工生产的连续性，多数有毒、易燃易爆的环境，这些恶劣条件给仪表维护增加了很多困难，一是考虑化工生产安全，二是关系到仪表维护人员人身安全，所以化工企业使用检测与过程控制仪表要求维护量越小越好，亦即要求仪表可靠性尽可能地高。o随着仪表更新换代，特别 是微电子技术引入仪表制造行业，使仪表可靠性大大提高。仪表生产厂商对这个性能指标也越来越重视，通常用平均无故障时间MTBF来描述仪表的可靠性。一台全智能变送器的MTBF比一般非智能仪表如电动变送器要高10倍左右，它可高达100390年。现场仪表基础知识16三、仪表位号的表示方法三、仪表位号的表示方法 1 1、仪表位号的组成、仪表位号的组成 在

12、测量、控制系统中，构成一个回路的每一个仪表都有自己的仪表位号，仪表位号由字母代号和回路编号两部分组成。第一个字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能；回路编号可以按装置或工段（区域）进行编制，一般用三至五位数字表示，如下例所示：现场仪表基础知识17 2 2、被测变量和仪表功能的字母代号、被测变量和仪表功能的字母代号现场仪表基础知识18现场仪表基础知识19 一、一、 基本概念基本概念o温度：温度：反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系。程相联系。o温度概念的建立及测量：温度概念的建立及测量：以热平衡为基础的以热平衡为基础的，o

13、温度最本质的性质：温度最本质的性质：当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生o 导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具有相导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具有相同的温度。同的温度。o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。第二章、温度测量仪表第二章、温度测量仪表现场仪表基础知识20o华氏温标（F）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每等份为华氏1度，符号为F。o摄氏温度

14、（）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每等份为摄氏1度，符号为。o摄氏温度值t和华氏温度值tF有如下关系：o热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度，记符号为K。o热力学温度T（K）与摄氏温度t的关系是：T（K）=273.15+t()。 CttF)32(95现场仪表基础知识21 二、温度测量仪表的分类二、温度测量仪表的分类o按使用的测量范围分按使用的测量范围分 常把测量600以上的测温仪表叫高温计；测量600以下的测温仪表叫温度计o按用途分按用途分 标准仪表和实用仪表 o按工作原理分按工作原理分 分为膨胀式温度计、

15、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计五类 o按测量方式分按测量方式分 分为接触式与非接触式两大类。前者测温元件直接与被测介质接触，这样可以使被测介质与测温元件进行充分地热交换而达到测温目的；后者测温元件与被测介质不接触，通过辐射或对流实现热交换来达到测温的目的。现场仪表基础知识221 1、接触式测温、接触式测温 温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。 (1) 膨胀式温度计 (2) 热电阻温度计 (3)热电偶温度计 (4)其他原理的温度计直观、可靠，测量仪表也比较简单特点2 2、非接触测温、非接触测温 温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热交换，由辐射

16、能的大小来推算被测物体的温度。 (1) 辐射式温度计 (2) 红外线温度计红外线温度计：特点不与被测物体接触，不破坏原有的温度场。精度一般不高。缺点：由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换且达到平衡后才能测量，这样容易破坏被测对象的温度场，同时带来测温过程的延迟现象，不适于测量热容量小的对象、极高温的对象、处于运动中的对象。不适于直接对腐蚀性介质测量。缺点：容易受到外界因素的干扰，测量误差较大，且结构复杂，价格比较昂贵。红外线温度计现场仪表基础知识23接接触触式式测测温温仪仪表表玻璃液体玻璃液体温度计温度计 结构简单、使用方便、测量结构简单、使用方便、测量准确、价格低廉准确、价格低廉 容易

17、破损、读数麻烦、一般只容易破损、读数麻烦、一般只能现场指示能现场指示 , ,不能记录与远传不能记录与远传-100-100100100（150150）有机液体）有机液体0 0 350350（-30 -30 650650）水银）水银双金属温双金属温度计度计结构简单、机械强度大、价结构简单、机械强度大、价格低、能记录、报警与自控格低、能记录、报警与自控 精度低、不能离开测量点测量精度低、不能离开测量点测量 ,量程与使用范围均有限量程与使用范围均有限 0 0 300300（-50 -50 600600）压力式温压力式温度计度计结构简单、不怕震动、具有结构简单、不怕震动、具有防爆性、价格低廉、能记录、防

18、爆性、价格低廉、能记录、报警与自控报警与自控 精度低、测量距离较远时精度低、测量距离较远时 ,仪表仪表的滞后性较大、一般离开测量的滞后性较大、一般离开测量点不超过点不超过 10米米 0 0 500500（-50 -50 600600）液体型）液体型0 0 100100（-50 -50 200200）蒸汽型）蒸汽型电阻温度电阻温度计计测量精度高测量精度高 ,便于远距离、便于远距离、多点、集中测量和自动控制多点、集中测量和自动控制 结构复杂、不能测量高温结构复杂、不能测量高温 ,由于由于体积大体积大 ,测点温度较困难测点温度较困难 -150 -150 500500（-200 -200 600600

19、）铂电阻）铂电阻0 0 100100（-50 -50 150150）铜电阻）铜电阻-50 -50 150150（180180）镍电阻）镍电阻-100 -100 200200（300300）热敏电阻）热敏电阻热电偶温热电偶温度计度计测温范围广测温范围广 ,精度高精度高 ,便于远便于远距离、多点、集中测量和自距离、多点、集中测量和自动控制动控制 需冷端温度补偿需冷端温度补偿 ,在低温段测量在低温段测量精度较低精度较低 -20 -20 13001300（16001600）铂铑）铂铑1010- -铂铂-50 -50 10001000（12001200）镍铬）镍铬- -镍硅镍硅-40 -40 80080

20、0（900900）镍铬）镍铬- -铜镍铜镍-40 -40 300300（350350）铜）铜- -铜镍铜镍非接非接触式触式测温测温仪表仪表光学高温光学高温计计携带用、可测量高温、测温携带用、可测量高温、测温时不破坏被测物体温度场时不破坏被测物体温度场 测量时测量时 ,必须经过人工调整必须经过人工调整 ,有有人为误差人为误差 ,不能作远距离测量不能作远距离测量 ,记录和自控记录和自控 900 900 20002000（700 700 20002000）辐射高温辐射高温计计测温元件不破坏被测物体温测温元件不破坏被测物体温度场度场 ,能作远距离测量、报能作远距离测量、报警和自控、测温范围广警和自控、

21、测温范围广 只能测高温只能测高温,低温段测量不准低温段测量不准,环环境条件会影响测量精度境条件会影响测量精度,连续测连续测高温时须作水冷却或气冷却高温时须作水冷却或气冷却 100 100 20002000（50 50 20002000）现场仪表基础知识241、应用热膨胀原理测温、应用热膨胀原理测温 测量原理物体受热时产生膨胀 液体膨胀式温度计 固体膨胀式温度计 玻璃管温度计 双金属温度计三、工业常用温度检测仪表三、工业常用温度检测仪表现场仪表基础知识252、膨胀式温度计、膨胀式温度计 双金属片双金属片温度计双金属温度信号器1-双金属片 2-调节螺钉 3-绝缘子 4-信号灯感温元件:两片线膨胀系

22、数不同的金属片叠焊在一起而制成的.温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表现场仪表基础知识263、压力式温度计、压力式温度计 利用密闭系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀利用密闭系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制成的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度或压力变化这一原理而制成的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度u 工作介质是气体、液体或蒸气工作介质是气体、液体或蒸气u 简单可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性简单可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性u 动态性能差，示值的滞后较大，不能测量迅动态性能差，示值的滞后较大，不能测量迅速变化

23、的温度速变化的温度现场仪表基础知识27 4 4、双金属温度计、双金属温度计 双金属温度计属于固体膨胀式温度计。双金属温度计中的感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起而制成的。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，温度越高产生的线膨胀长度差就越大，因而引起弯曲的角曲，温度越高产生的线膨胀长度差就越大，因而引起弯曲的角度就越大。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。现场仪表

24、基础知识28o双金属温度计是一种测量中 低温度的现场检测仪表。可 以直接测量各种生产过程中 的-80+500范围内液体 、蒸汽和气体介质温度。o特点 现场显示温度，直观方便； 安全可靠，使用寿命长； 多种结构形式。现场仪表基础知识29双金属温度计的型号命名 WSS -ABCD W 温度仪表 S 金属膨胀式 S 感温元件双金属片 A 表壳公称直径：3-60; 4-100; 5-150; B 结构形式:0-轴向（直型）;1径向（角型）;8万向 （可调角型） C 安装固定装置：0-无固定装置; 1-可动外螺纹; 2-可动内螺纹; 3- 固定螺纹; 4-固定法兰;5-卡套螺纹;6-卡套法兰 D F-防

25、护型：O-电接点型；MO-大电流型；EX-防爆型；现场仪表基础知识30 5 5、热电阻、热电阻 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。其中铂热电阻的测量精度是最高的，它广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 现场仪表基础知识31应用热电阻原理测温应用热电阻原理测温 导体或半导体的电阻值随温度变化导体或半导体的电阻值随温度变化 测量原理 T R热电阻热电阻温度计适用于测量热电阻温度计适用于测量-200500范围内液体、气体、蒸汽及固体表范围内液体、气体、蒸汽及固体表面的温度；具有远传、自动记录和实现多点测量等优点。热电阻输出信面的温度；具有远传、自动

26、记录和实现多点测量等优点。热电阻输出信号大，测量准确号大，测量准确现场仪表基础知识32o 什么是RTD?n Resistance Temperature Detectorn 铂线电阻的变化近于理想曲线 IEC 751oCOhms0100.0010103.9020107.7930111.67 电电 阻阻( 欧欧 姆姆) 温温 度度 (oC) 电阻与温度电阻与温度国际通用关系图国际通用关系图:IEC 751IEC751现场仪表基础知识33o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。热电阻大都由金属材料制成，目前应用最多的

27、是铂和铜，此外，现在已开始采用铑、镍、锰等材料制造热电阻。o热电阻测温系统的组成：热电阻测温系统的组成： 热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和温度控制显示表等组成。必须注意两点：“热电阻和温度控制显示表的分度号必须一致；为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采取三线制接法。”o常用工业热电阻包括常用工业热电阻包括： 铠装热电阻、装配热电阻、防爆热电阻现场仪表基础知识344- 线线 RTD 为什么使用2-, 3-,或4- 线 RTD?n2- 线线: 成本最低 - 使用极少，因为引线电阻的误差很大n3- 线线: 成本/性能比适中. 引线补偿良好. n4- 线线: 理论上最好的引线补偿方法(完全补偿

28、); 精度最高，成本最高.现场仪表基础知识35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常见故障原因及处理常见故障原因及处理 现场仪表基础知识36热电偶、热电阻的选用热电偶、热电阻的选用选用原则：较高温度选用原则：较高温度热电偶热电偶 中低温区中低温区热电阻热电阻一般以一般以500500为分界，但不绝对为分界，但不绝对原因有两点：原因

29、有两点：(1)(1)在中低温区，热电偶输出的热电势很小，对测量仪表放大器和抗干扰要求在中低温区，热电偶输出的热电势很小，对测量仪表放大器和抗干扰要求很高。很高。(2)(2)由于参比端温度变化不易得到完全补偿，在较低温度区内引起的相对误差由于参比端温度变化不易得到完全补偿，在较低温度区内引起的相对误差就很突出。就很突出。另外，还应注意工作环境，如环境温度、介质性质（氧化性、还原性、腐蚀另外，还应注意工作环境，如环境温度、介质性质（氧化性、还原性、腐蚀性）等，选择适当的保护套管、连接导线等。性）等，选择适当的保护套管、连接导线等。6、 热电偶热电偶现场仪表基础知识37 热电偶温度计是以热电效应为基

30、础的测温仪表。它的结构简单、测量范围宽、使用方便、测温准确可靠，信号便于远传、自动记录和集中控制，因而在工业生产中应用极为普遍。 热端冷端+-MVD DT两种不同金属的结合端产生一个两种不同金属的结合端产生一个与温度成正比的小的电压输出与温度成正比的小的电压输出!现场仪表基础知识38o热电偶测温原理：热电偶测温原理： 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 。ABtt.0 热电偶工作原理图闭和回路总电势

31、 AB )(0teAB),(0tteB),(0tteA)(teAB),()(),()(),(0000ttetettetettAABBAB)()()()(00teteteteBAABABAB现场仪表基础知识3900( , )( )( )tABABEE t tetet闭合回路中总热电势热电势热电势E(t,tE(t,t0 0）等于热）等于热热电势的代数和热电势的代数和当当A A、B B材料固定后，如果材料固定后，如果t t0 0保持不变保持不变, ,则则e eAB(AB(t t0 0) )为常数，有：为常数，有：0( , )( )( )tEE t tf tCt测出测出E EABAB(t,t(t,t0

32、 0) )就可以测算出就可以测算出t t 分分 度度 表表如果能使冷端温度如果能使冷端温度t t0 0 固定，则总电势就只与温度固定，则总电势就只与温度t t成单值函数关系成单值函数关系 CtttABAB)(),(0分度表分度表-热电势与热端温度之间热电势与热端温度之间 关系列成表格关系列成表格注：热电势与热端温度之间注：热电势与热端温度之间 关系是非线性关系是非线性现场仪表基础知识40o热电偶分类热电偶分类o 名称 分度号 测量范围/ 镍铬-考铜 E -200900 铁-康铜 J -200750 铜-康铜 T -200350 镍铬硅-镍铬 N -2001300 镍铬-镍硅 K -200130

33、0 铂铑10-铂 S 01300 铂铑13-铂1 R 01300 铂铑30-铂6 B 01800热电偶温度计组成热电偶温度计组成： 热电偶(感温元件)；测量显示仪表；连接热电偶和测量显示仪表的导线（补偿导线）。 现场仪表基础知识41o热电偶补偿导线热电偶补偿导线 补偿导线是用来将热电偶冷端（参比端）延伸到温度恒定的地方与显示仪表相连的一种导线。 热电偶类型 补偿导线类型 合金材料 + - 镍铬-考铜 镍铬-考铜 镍铬 考铜 铁-康铜 铁-康铜 铁 康铜 铜-康铜 铜-康铜 铜 康铜 镍铬-镍硅 铜-康铜 铜 康铜 注意：不同型号的热电偶配相应的补偿导线。现场仪表基础知识42o热电阻、热电偶实物

34、图热电阻、热电偶实物图现场仪表基础知识43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

35、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常见故障原因及处理现场仪表基础知识44一、基本概念 在物理概念中，压力是垂直作用在单位面积上的力。是工业生产中的重要参数之一，在压力测量中，常有绝对压力、表压力、负压力和真空度绝对压力、表压力、负压力和真空度之分。所谓绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号Pj表示。地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用Pq来表示。绝对压力与大气压力之差，称为表压力，有Pb来表示。即Pb=Pj-Pq。当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，用

36、Pz来表示。 P表P真P绝P绝绝对压力的零线大气压力线绝对压力、表压、（真空度）的关系第三章 压力检测仪表 P=F/Aoo P = 压力压力oo F = 力力 oo A = 面积面积 现场仪表基础知识45o在压力测量中，常用绝对压力、表压力、负压力或真空度之分。o绝对压力绝对压力 是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号pj表示。用来测量绝对压力的仪表称为绝对压力表。o表压力表压力 地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用符号pq表示。用来测量大气气压力的仪表叫气压表。绝对压力与大气压力之差。称为表压力，用符号pb表示。即pb=pj-pq。o负压力或真空度负压力或真空度 当绝对

37、压力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，用符号pz表示。用来测量真空度的仪表称为真空表。既能测量压力值又能测量真空度的仪表叫压力真空表。1、绝对压力、表压力、负压力、绝对压力、表压力、负压力现场仪表基础知识46 2 2 压力常用单位转换压力常用单位转换单位帕（Pa）巴（bar）毫巴（mbar）毫米水柱（mmH2O）标准大气压（atm）工程大气压（at）帕（Pa）1110-5110-21.01971610-10.986923610-51.01971610-5巴（bar）110511031.0197161040.98692361.019716毫巴（mbar

38、）1102110-311.019716100.986923610-31.01971610-3毫米水柱（mmH2O）0.980665100.98066510-40.98066510-110.967810-4110-4标准大气压（atm）1.013251051.013251.013251031.03322710411.0332工程大气压（at）0.9506651050.9806650.9506651031040.96781毫米汞柱（mmHg）1.3332241021.33322410-31.3332241.35951101.31610-31.3595110-3磅力/英寸2（1bf/in2）0.68

39、9491040.6894910-10.089491020.703071030.680510-10.70710-1现场仪表基础知识47二、压力的测量与压力计的选择二、压力的测量与压力计的选择 1 1、 压力的测量压力的测量 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的选用压力计就显得十分重要现场仪表基础知识482 2、压力表的选择、压力表的选择o根据用途选择就地压力指示、远距离压力显示及多点压力测量 应根据被测压力的种类（正压、负压或压差）、被测介质的物理、化学性质（腐蚀等）和用途（是

40、否远传）以及生产过程所提的技术要求，本着既要满足测量准确度，又经济的原则，合理地选择压力表的型号、量程和精度等级。 为了保护压力表，一般在被测压力较稳定的情况下，其最高压力值不应超过仪表量程的2/3；若被测压力波动较大，其最高压力值应低于仪表量程的1/2。 为了保证实际测量的精度，被测压力的最小值不应小于仪表量程的1/3。 对某些特殊的介质，如氧气、氨气等有专用的压力表。 在测量一般介质时，压力在-40040kPa时，宜选用膜盒式压力表；40kPa以上，宜选用弹簧管压力表或波纹管压力表；-1MPa02.4MPa时，宜选用压力真空表。现场仪表基础知识49三、三、 常用压力测量仪表常用压力测量仪表

41、现场仪表基础知识502 2、 就地压力表就地压力表 弹簧管式压力表 工作原理：这是一个单圈弹 簧管压力表，内有一根270度 的弹簧管。受力后自由端发 生位移， 压力成正比，经过 机械转换后可从表盘上反映 出压力值。 选用压力表时，最大工作压 力不应超过量程上限的2/3 校验周期：6个月 结构简单，牢固可靠，使用方便，价格低廉，精度很好， 测量范围宽（几百帕上千兆帕）。可增加附加装置，如 控制元件等，实现压力的远传、报警等。安装时应注意：o 取压口应与工质流速方向垂直，与设备内壁平齐，不应有突出物和毛刺；o 防止仪表感受件与高温或有害的被测介质直接接触，测量高温蒸气时在表计前要装设冷凝盘；测量含

42、尘气体时表计前应装设灰尘捕集器；测量腐蚀性介质时应加装隔离容器；现场仪表基础知识513 3、压力变送器压力变送器o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）。o结构分类：各种压力传感器和压力变送器。o 例：电容式压力变送器o 它是由检测和变送两个环节组成。检测环节感受被测压力的变化转换成电容量的变化 。变送环节则将电容变化量转换成标准电流信号420mA DC输出。符合HART通信协议。 现场仪表基础知识52dC定极板弹性元件动极板被测压力 电容器极板间绝缘介质的介电电容器极板间绝缘介质的介电 常数，常数，F/m A电容器两平行板覆盖的面积，电容器两平行板覆盖的面积，m2

43、d两平行板之间的距离，两平行板之间的距离，m C电容量，电容量，F现场仪表基础知识53o转换部分转换部分工作原理工作原理o将电容比的变化转换成标准输出的电流信号（4-20mA），同时进行零点调整、零点迁移、量程调整、阻尼调整、线性调整等。包括测量电路和放大输出电路两部分。o测量电路：由振荡器、解调器、振荡控制放大器组成。o 将转换为电流信号Ii.o放大输出电路:由电流控制放大器、电流转换器、调零电路、调量程电路、电流限制器和电压调整器组成。o 将Ii转换为mA，并有量程调整零点调整、零点迁移和电流限制等作用 专用通信设备：手持器、HART375、HART475、BT200等HLHLCCCC现场

44、仪表基础知识544 4、差压变送器 差压变送器与压力变送器的区别是有两个取压点，一个是高压，一个是低压。检定周期：12个月现场仪表基础知识55故障现象可能原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常见故障原因及处理现场仪表基础知识56一一 概述概述o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

45、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。o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总量，即各瞬时流量的累加和，如水表、煤气表等等。第四章 流量测量仪表现场仪表基础知识57二、流量仪表分类二、流量仪表分类o速度式流量计速度式流量计-速度式流量仪表速度式流量仪表以流体流量的流速为测量依据。以流体流量的流速为测量依据。 常用单位常用单位m3/h、 l/h等等 常用仪表常用仪表叶轮式水表、涡轮流量计、靶式流量计、转子流量计、叶轮式水表、涡轮流量计、靶式流量计、转子流量

46、计、涡街流量计、孔板流量计、超声波流量计、电磁流量计等。涡街流量计、孔板流量计、超声波流量计、电磁流量计等。o容积式流量计容积式流量计-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、刮板式流量计和活塞式流量计等等。o质量式流量仪表质量式流量仪表以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目为以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目为测量依据。测量依据。 常用单位常用单位t/h、 Kg/h等等 常用品牌常用品牌艾默生、横河、艾默生、横河、E+H现场仪表基础知识58三、常用流量测量仪表三、常用流量测量仪表1 1、 差压式流量计差压式流量计o差压式流量计是根据安装于管

47、道中节流装置产生的差压,已知的流体条件和节流装置与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。o节流装置与差压变送器配套测量流体的流量，是目前炼油、化工生产中使用最广的一种流量测量仪表。o节流装置中，应用最多的是孔板、喷嘴、文丘里管和文丘里喷嘴。 现场仪表基础知识59返回目录返回目录差压式流量计 节流装置与差压变送器配套测量流体的流量，是目前使用最广的一种流量测量仪表。在管道中流动的流体具有动能和位能，在一定条件下这两种能量可以相互转换，但参加转换的能量总和是不变的。节流元件测量流量就是利用这个原理来实现的。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

48、公式可以写成： Q=kP现场仪表基础知识60孔板流量计 测量原理：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。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。具有测量精度高，安装方便，使用范围广、造价低等特点。广泛应用于各种介质的流量测量。公称通径 DN15DN3000（mm）适用介质为各种液体,气体,饱和蒸汽,过热蒸汽。现场仪表基础知识61长颈喷嘴 主要应用于电力行业高压或高温高压的场合，装机容量在50

49、MW以上的主蒸汽、主给水或减温水等均采用此典型设计型式，它具有压损小、寿命长等特点。现场仪表基础知识62文丘里喷嘴文丘里喷嘴的压力损失比较小，它的长度比文丘里管短。文丘里喷嘴主要用于大口径、低静压，现场直管段距离很短的气体流量测量。现场仪表基础知识63文 丘 里 管 由 三 个 主 要 部 分 组 成 o 渐 缩 入 口 锥 形 管 该 渐 缩 入 口 锥 形 管逐 渐 减 少 其 管 直 径 ，并 产 生 压 力 降 。一 个 高 压 取 压 嘴 定 位 于 该 入 口 锥 形 管的 起 始 点 。 o 喉 部 管 段 入 口 锥 形 管 在 喉 部 结 束 ，低 压 取 压 嘴 定 位 于

50、 此 处 。在 喉 部 流 体 速 度 既 不 增 加 也 不 减 少 。 o 渐 扩 出 口 锥 形 管 出 口 锥 形 管 的 横 截面 积 增 加 ，这 使 流 体 能 够 恢 复 到 非 常靠 近 它 的 原 来 压 力 。出 口 锥 形 管 也 消除 气 穴 ，并 使 摩 擦 损 失 最 小 。文丘里管流量计现场仪表基础知识64阿牛巴 阿牛巴流量计（又称笛形均速管流量计）是根据皮托管测速原理发展起来的一种新型差压流量检测元件。 阿牛巴流量计输出为差压信号，与测量差压的仪器仪表配套使用，可以准确地测量圆形管道、矩形管道中的多种液体、气体和蒸汽（过热蒸汽和饱和蒸汽）。被测管道的尺寸范围从

51、20mm-3000mm。 它适用于： 气体输送和液体输送 现场仪表基础知识65V锥流量计 锥形流量计是一种新型的可精确测量各种雷诺数的高精度流量计，可满足各种介质的应用条件要求其操作原理同其它各种类型的差压原理相同，都是基于密封管道中的能量守恒定理，锥形流量计由于具有独一无二的设计结构，因而性能更优。现场仪表基础知识66o1、负压管堵塞o2、正压管堵塞o3、负压管漏o4、正压管漏o5、流向装反o6、故障处理：关于正、负导压管堵塞的处理：使用钢丝或铁丝将其堵塞位置畅通，如无法疏通，使用0.3Mpa蒸汽加以冲洗。o关于流向装反的故障，将其装拆开，调换方向重新安装即可。差压式流量计常见故障分析及处理

52、现场仪表基础知识67故障现象可能原因处理方法显示偏低正压则切断阀未打开或正导压管堵打开切断阀，透通导压管平衡阀关不严关严平衡阀或更换三阀组显示偏高负压则切断阀未打开或负导压管堵打开切断阀，透通导压管导压管内隔离液被介质置换重新加注隔离液，使两导压管内充满隔离液显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没有开方运算设置开方运算现场仪表基础知识68电磁流量计所依据的基本理论是法拉第电磁感应定律。当导体切割磁

53、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，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侧安装一对电极，两电极的连线既与导管轴线垂直，又与磁场方向垂直，当导电液体流经导管时，因切割磁力线，两个电极上就产生感应电动势。2 2、电磁流量计、电磁流量计现场仪表基础知识69 电磁流量计特点电磁流量计特点o测量不受液体密度、粘度、温度、压力导电率变化的影响o测量管内无活动及阻流部件，无压损、不堵塞，可测量含有纤维、固体颗粒和悬浮物的液体。o仪表反映灵敏，测量范围宽，流速0.310m/s，导电率5s/cm的导电液体都

54、可测量，量程范围可以任意选定。o仪表采用了低频三态方波励磁技术、先进的小信号处理技术和软件技术，故抗干扰性强、精度高 、稳定可靠。o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。o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。o仪表的耐冲击、耐振性良好。o仪表不能测量气体及不导电液体。现场仪表基础知识70安装注意事项安装注意事项（1 1）、变送器应安装于管内任何时候均充满液体的地方，一般应垂直、同心、）、变送器应安装于管内任何时候均充满液体的地方，一般应垂直、同心、无应力安装，预防液体流过电极时形成气泡造成误差。无应力

55、安装，预防液体流过电极时形成气泡造成误差。（2 2）、该流量计的信号较为微弱，因而在使用时要特别注意外来干扰对其测量）、该流量计的信号较为微弱，因而在使用时要特别注意外来干扰对其测量精度的影响。所以变送器的外壳、屏蔽线、测量导线、变送器两端的管道均精度的影响。所以变送器的外壳、屏蔽线、测量导线、变送器两端的管道均需接至单设的接地点，以免因为电位不等而引入附加干扰。需接至单设的接地点，以免因为电位不等而引入附加干扰。（3 3）、应安装于远离一切磁源和机械振动的地方。）、应安装于远离一切磁源和机械振动的地方。（4 4）、内壁沉积垢层要定期清理，以防电极短路，甚至于无法检测流量。）、内壁沉积垢层要定

56、期清理，以防电极短路，甚至于无法检测流量。（5 5）、表前、表后要有一定的直管段。（一般前）、表前、表后要有一定的直管段。（一般前5D5D、后、后3D3D）（6 6）、表体安装方向和流体方向保持一致。）、表体安装方向和流体方向保持一致。（7 7）、尽可能避免测量管内变成负压。）、尽可能避免测量管内变成负压。现场仪表基础知识71常见故障以及处理办法常见故障以及处理办法 （1）、流量不稳定a、被测介质中两相存在；b、附近有较大的干扰；c、测量电极老化或损坏；d、测量体接地不好；e、介质流量波动大；f、变送单元测量板绝缘性能下降；g、被测介质未充满测量管；h、测量管内壁沉积垢层；现场仪表基础知识72

57、（2）、无流量显示）、无流量显示a a、测量值小于最小流量测量范围、测量值小于最小流量测量范围b b、测量电极完全被杂物覆盖、测量电极完全被杂物覆盖C C、检查供电电压。、检查供电电压。（3 3）、流量测量不准确）、流量测量不准确a、零点、量程未校准、零点、量程未校准b、流量计的量程与显示仪表量程不对应、流量计的量程与显示仪表量程不对应C C、测量电极结垢。、测量电极结垢。D D、检查内部设置。、检查内部设置。现场仪表基础知识73流量检测仪表流量检测仪表（1 1）、构成：漩涡发生体、测量探头和测量线路板。）、构成：漩涡发生体、测量探头和测量线路板。（2 2）、工作原理：当流体流经漩涡发生体时产

58、生不规则的漩涡，）、工作原理：当流体流经漩涡发生体时产生不规则的漩涡，通过测量探头检测漩涡的个数产生一定的频率，再通过检测线通过测量探头检测漩涡的个数产生一定的频率，再通过检测线路板对频率整形、放大、转换成标准信号。路板对频率整形、放大、转换成标准信号。 3、涡街流量计、涡街流量计 涡街流量计仪表具有量程宽、精度高、压力损失小、介质通用涡街流量计仪表具有量程宽、精度高、压力损失小、介质通用性好、有与流量成比例的脉冲信号输出、便于与计算机性好、有与流量成比例的脉冲信号输出、便于与计算机联用等优点。涡街流量计具有结构简单、通用性好和稳联用等优点。涡街流量计具有结构简单、通用性好和稳定性高的特点定性

59、高的特点 。（3）、涡街流量计的特点）、涡街流量计的特点现场仪表基础知识74（4）、安装要求与使用场合）、安装要求与使用场合A A、流量计上游侧和下游侧应尽可能留有较长的直管段。、流量计上游侧和下游侧应尽可能留有较长的直管段。弯管：在流量计上游应保证弯管：在流量计上游应保证10D10D的直管段长度，下游应保证的直管段长度，下游应保证5D5D直管段长度直管段长度缩、扩径管：流量计上游应保证缩、扩径管：流量计上游应保证10D10D的直管段长度，下游应保证的直管段长度，下游应保证5D5D的的直管段长度，流量计上游有全开阀门时，直管长度应保证直管段长度，流量计上游有全开阀门时，直管长度应保证20D20

60、D：有半开阀门时，直管长度应保证有半开阀门时，直管长度应保证40D40D 其他：测压点应取在流量计下游其他：测压点应取在流量计下游2D-7D2D-7D间（间（D D：测量管内径）：测量管内径）测温点应取在流量计下游测温点应取在流量计下游1D-2D 1D-2D B B、流量计应安装于管内任何时候均充满介质的地方，一般应垂直、同心、无应力安装。、流量计应安装于管内任何时候均充满介质的地方，一般应垂直、同心、无应力安装。C C、应安装于远离一切磁源和机械振动的地、应安装于远离一切磁源和机械振动的地D D、表体安装方向和流体方向保持一致。、表体安装方向和流体方向保持一致。E E、一般测量较清洁的气体和