仪表培训讲义

1、自动化仪表讲义自动化仪表讲义 第一章第一章 自动化仪表在生产过程中的作用自动化仪表在生产过程中的作用 1.11.1自动化仪表及其应用自动化仪表及其应用 1.21.2自动化仪表的分类自动化仪表的分类 1.31.3自动化控制系统自动化控制系统 第一章第一章 自动化仪表在生产过程中的作用自动化仪表在生产过程中的作用 1.1 1.1 自动化仪表及其应用自动化仪表及其应用l自动化仪表，是指在工业生产过程中对工艺参数进自动化仪表，是指在工业生产过程中对工艺参数进行检测、显示、控制的仪表。行检测、显示、控制的仪表。l自动化仪表大体可分为检测仪表、显示仪表、控制自动化仪表大体可分为检测仪表、显示仪表、控制仪表

2、和执行器四大类。仪表和执行器四大类。l检测仪表是利用各种物理、化学效应，实现各种信检测仪表是利用各种物理、化学效应，实现各种信息参数测量的仪表。息参数测量的仪表。l显示仪表则用于对各种变量检测、控制及操作状态显示仪表则用于对各种变量检测、控制及操作状态参数的数据显示和记录，承担人参数的数据显示和记录，承担人机联系的任务。机联系的任务。有的仪表则集检测与显示一体。有的仪表则集检测与显示一体。l控制仪表把来自检测仪表的信号值与所要求的信号控制仪表把来自检测仪表的信号值与所要求的信号值进行比较、综合，按预定控制规律发出控制信号，值进行比较、综合，按预定控制规律发出控制信号，操纵执行器动作，使被控变量

3、达到预期值。操纵执行器动作，使被控变量达到预期值。l执行器则是实现这种控制作用的终端控制装置。执行器则是实现这种控制作用的终端控制装置。工业自动化仪表是实现工业生产过程自动化的一工业自动化仪表是实现工业生产过程自动化的一种重要装置。应用自动化仪表和设备，构成各种种重要装置。应用自动化仪表和设备，构成各种类型的自动化系统，可以代替人的重复性劳动，类型的自动化系统，可以代替人的重复性劳动，实现工艺过程的自动检测、调节和控制。实现工艺过程的自动检测、调节和控制。在海洋石油的油气田生产中，为了正确地指导生在海洋石油的油气田生产中，为了正确地指导生产操作，保证人员和生产安全，都广泛应用自动产操作，保证人

4、员和生产安全，都广泛应用自动化仪表和控制系统。化仪表和控制系统。 1.2 1.2 自动化仪表的分类自动化仪表的分类海洋石油平台使用的自动化仪表类型繁多，因而海洋石油平台使用的自动化仪表类型繁多，因而分类的方法也不同，下面介绍几种常见的分类方分类的方法也不同，下面介绍几种常见的分类方法。法。按使用能源不同，可分为气动仪表、电动仪表和按使用能源不同，可分为气动仪表、电动仪表和液动仪表。液动仪表。按所测量参数不同，可分为压力仪表、温度仪表、按所测量参数不同，可分为压力仪表、温度仪表、液位仪表、流量仪表。液位仪表、流量仪表。按所使用系统不同，可分为生产系统检测仪表和按所使用系统不同，可分为生产系统检测

5、仪表和安全系统检测仪表。安全系统检测仪表。1.3 1.3 自动化控制系统自动化控制系统海洋石油平台要求生产和安全管理的自动化程度海洋石油平台要求生产和安全管理的自动化程度较高，平台上都设有一套自动化控制系统，即中较高，平台上都设有一套自动化控制系统，即中央控制系统。央控制系统。这套系统是整个平台的控制中心，它能对整个平这套系统是整个平台的控制中心，它能对整个平台的生产和安全进行监控，确保平台及人身安全，台的生产和安全进行监控，确保平台及人身安全，保证生产的持续性，保护原油生产系统及其设施。保证生产的持续性，保护原油生产系统及其设施。中央控制系统是由生产过程控制系统（中央控制系统是由生产过程控制

6、系统（PCSPCS）和安）和安全控制系统全控制系统(SCS)(SCS)组成。其中安全控制系统又分为组成。其中安全控制系统又分为紧急关断系统（紧急关断系统（ESDESD）和火气探测系统（）和火气探测系统（F&GF&G）两）两个相对独立的子系统。个相对独立的子系统。如下图所示：如下图所示： 现场仪表 PT TT LT FT 中央控制系统 过程控制系统 PCS 逻辑关断系统 ESD 火气系统 F&G 安全控制系统 SCS 阀位状态 泵状态及故障信号 开关报警信号 PSL TSL LSL 控制阀 启停泵 声光 报警 开关报警高高低低信号 其它关断信号 状态灯及PA广播 关断相应

7、设备 关断相应系统 现场仪表 PT TT LT FT 中央控制系统 过程控制系统 PCS 逻辑关断系统 ESD 火气系统 F&G 安全控制系统 SCS 阀位状态 泵状态及故障信号 开关报警信号 PSL TSL LSL 控制阀 启停泵 声光 报警 开关报警高高低低信号 火气探头及火灾手动站 其它关断信号 其它检测信号 状态灯及PA广播 消防泵及喷淋阀和CO2系统 关断相应设备 关断相应系统 第二章第二章 压力检测仪表压力检测仪表 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.3 2.6 2.6 压力开关压力开关 压力（包含差压和真空度）是工业生产中最重要压力（包含差压和真空度）是工业生产中

8、最重要的参数之一。它决定着生产过程能否正常进行，的参数之一。它决定着生产过程能否正常进行，关系到设备和人身的安全等。关系到设备和人身的安全等。2.1 2.1 压力的定义及单位压力的定义及单位垂直作用在物体单位面积上的力称为压力。它的垂直作用在物体单位面积上的力称为压力。它的数值由两个因素决定，即受力面积和垂直作用力数值由两个因素决定，即受力面积和垂直作用力的大小。的大小。在国际单位制中其单位为牛顿在国际单位制中其单位为牛顿/ /米米2 2，即：帕斯卡，即：帕斯卡，其表示的符号为：其表示的符号为：Pa Pa ，简称，简称“帕帕”，帕这个单位，帕这个单位很小，约为很小，约为0.1mm0.1mm水柱

9、所产生的压力水柱所产生的压力。PaPa、kPa kPa 、MPaMPa是法定的压力计量单位。在工程中常用单位还是法定的压力计量单位。在工程中常用单位还有工程大气压（有工程大气压（kgf/cmkgf/cm2 2）、物理大气压（）、物理大气压（atmatm）、）、毫米汞柱（毫米汞柱（mmHgmmHg）、毫米水柱（）、毫米水柱（mmHmmH2 2O O）、磅）、磅/ /英英寸寸2 2（ p s ip s i ） 、 巴 （） 、 巴 （ b a rb a r ） 等 ， 工 程 大 气 压） 等 ， 工 程 大 气 压（kgf/cmkgf/cm2 2）、物理大气压（）、物理大气压（atmatm）和巴

10、（）和巴（barbar）压）压力等级基本相同。力等级基本相同。1 1巴巴11公斤力公斤力100KPa14.5psi100KPa14.5psi，相当于，相当于1010米水米水柱的压力。它们之间的常用换算见表柱的压力。它们之间的常用换算见表2-1 2-1 各压力各压力单位间的换算。单位间的换算。表表 2 2- -1 1 各压力单位间的换算各压力单位间的换算 帕帕 PaPa 千帕千帕 K KPaPa 大气压大气压 (kgf/cm(kgf/cm2 2) ) 毫米水柱毫米水柱 mmHmmH2 20 0 磅磅/ /英寸英寸2 2 Ib/inIb/in2 2 (psi) (psi) 巴巴 barbar 1

11、1 1 11010- -3 3 1.021.021010- -5 5 1.021.021010- -1 1 1.451.451010- -4 4 1 11010- -5 5 1 110103 3 1 1 1.01.02 21010- -2 2 1.01.02 210102 2 1.451.451010- -1 1 1 11010- -2 2 9.89.810104 4 9.89.81010 1 1 1 110104 4 14.2214.22 0.980.98 9.89.8 9.89.81010- -3 3 1 11010- -4 4 1 1 1.41.41010- -3 3 9.89.8101

12、0- -5 5 6.96.910103 3 6.96.9 0.070.07 0.70.710103 3 1 1 0.0690.069 1 110105 5 100100 1.021.02 10.210.210103 3 14.514.5 1 1 2.2 2.2 压力的分类压力的分类在压力检测中，压力常分为表压、绝压、负压或在压力检测中，压力常分为表压、绝压、负压或真空度、差压或压差。绝对压力是液体、气体或真空度、差压或压差。绝对压力是液体、气体或蒸汽所处空间的全部压力和。表压和真空度是相蒸汽所处空间的全部压力和。表压和真空度是相对大气压力而言的，大气压力即地球表面空气柱对大气压力而言的，大气压

13、力即地球表面空气柱重量所产生的压力。重量所产生的压力。工业上所用的压力指示值常为表压，表压是当绝工业上所用的压力指示值常为表压，表压是当绝对压力高于大气压力时，绝对压力和大气压力之对压力高于大气压力时，绝对压力和大气压力之差；真空度是当绝对压力小于大气压力时，大气差；真空度是当绝对压力小于大气压力时，大气压力和绝对压力之差。差压力是任意两个压力相压力和绝对压力之差。差压力是任意两个压力相比较时的差值。比较时的差值。它们之间的关系如图它们之间的关系如图2-12-1各种压力间的关系。各种压力间的关系。 图图 2 2- -1 1 各种压力间的关系各种压力间的关系 绝对压力的零线绝对压力的零线 P 表

14、压表压 大气压力线大气压力线 P 绝压绝压 P 绝压绝压 1 1 0 0 P 负压真空负压真空 2.3 2.3 压力检测方法压力检测方法压力的检测方法多种多样，在海洋采油工艺主要压力的检测方法多种多样，在海洋采油工艺主要采用弹性变形测压力和电测法测量压力。采用弹性变形测压力和电测法测量压力。用弹性变形测压法测量压力时，当被测压力作用用弹性变形测压法测量压力时，当被测压力作用于弹性元件时，弹性元件便产生相应的形变，根于弹性元件时，弹性元件便产生相应的形变，根据形变的大小便可测出压力的大小。据形变的大小便可测出压力的大小。常用的弹性元件有三类：薄膜式、波纹管式和弹常用的弹性元件有三类：薄膜式、波纹

15、管式和弹簧管式。弹簧管又分为单管式和多管式两种，平簧管式。弹簧管又分为单管式和多管式两种，平台的压力表一般都采用单管式台的压力表一般都采用单管式。 2.4 2.4 压力表压力表l从图从图2-22-2中可以看出，弹簧管受压后其形变位移和中可以看出，弹簧管受压后其形变位移和受力的大小具有比例关系。因此，生产中，我们受力的大小具有比例关系。因此，生产中，我们大多采用弹簧管作为弹性元件来测压，经常使用大多采用弹簧管作为弹性元件来测压，经常使用单弹簧管和多弹簧管，以单弹簧管应用为最多。单弹簧管和多弹簧管，以单弹簧管应用为最多。弹簧管压力表是工业生产上应用最为广泛的一种弹簧管压力表是工业生产上应用最为广泛

16、的一种测压仪表。测压仪表。l图图2-22-2单簧管压力单簧管压力 表内部结构表内部结构 2.4.12.4.1弹簧管的测压原理弹簧管的测压原理 单弹簧管是弯成圆弧形的空心管子，其截面积单弹簧管是弯成圆弧形的空心管子，其截面积呈扁圆形或椭圆形，如图呈扁圆形或椭圆形，如图2-2单簧管压力表内部结单簧管压力表内部结构。被测压力由弹簧管的固定端引入，由于椭圆构。被测压力由弹簧管的固定端引入，由于椭圆形截面积在压力作用下会趋向圆形，因此弹簧管形截面积在压力作用下会趋向圆形，因此弹簧管的自由端就产生一定的位移。弹簧管就这样把压的自由端就产生一定的位移。弹簧管就这样把压力转变为位移。但是，弹簧管输出位移很小，

17、因力转变为位移。但是，弹簧管输出位移很小，因此一般都选用各种杠杆式或齿轮式的传动放大机此一般都选用各种杠杆式或齿轮式的传动放大机构，把微小位移放大并转换成角位移传送给显示构，把微小位移放大并转换成角位移传送给显示部分的指针。部分的指针。 如图如图2-3压力表测压原理。由于弹簧管自由端的压力表测压原理。由于弹簧管自由端的位移与被测压力的大小具有比例关系，因此弹簧位移与被测压力的大小具有比例关系，因此弹簧管压力表的刻度标尺是线性的。管压力表的刻度标尺是线性的。图图2-32-3压力压力表测压原理表测压原理 由上得出：它的原理是在压力作用下，弹簧管就要由上得出：它的原理是在压力作用下，弹簧管就要产生变

18、形，自由端产生位移，通过拉杆带动扇形产生变形，自由端产生位移，通过拉杆带动扇形齿轮转一角度，经机芯带动指针偏转在刻度盘上齿轮转一角度，经机芯带动指针偏转在刻度盘上指示出来，位移大小与输入的测量压力成正比，指示出来，位移大小与输入的测量压力成正比，此时指针在刻度盘上的位置就是被测出来压力的此时指针在刻度盘上的位置就是被测出来压力的量值量值. .。 2.4.22.4.2弹簧管压力表的结构弹簧管压力表的结构弹簧管压力表的结构如图弹簧管压力表的结构如图2-4弹簧管压力表所示弹簧管压力表所示。1-弹簧管弹簧管2-拉杆拉杆3-扇形齿轮扇形齿轮4-中心齿轮中心齿轮5-指针指针6-面板面板7-游丝游丝8-调整

19、螺钉调整螺钉9-接头接头 压力表外观见图压力表外观见图2-5。被测压力由接头被测压力由接头9 9通入，通入，迫使弹簧管迫使弹簧管1 1的自由端的自由端B B向向上方扩张。自由端上方扩张。自由端B B的弹的弹性变形位移由拉杆性变形位移由拉杆2 2使扇使扇形齿轮形齿轮3 3作逆时针偏转，作逆时针偏转，于是指针于是指针5 5通过同轴的中通过同轴的中心齿轮心齿轮4 4的带动而作顺时的带动而作顺时针偏转，从而在面板针偏转，从而在面板6 6的的刻度尺上显示出被测压刻度尺上显示出被测压力力P P的数值。由于自由的数值。由于自由端的位移与被测压力之端的位移与被测压力之间具有比例关系，因此间具有比例关系，因此弹

20、簧管压力表的刻度标尺弹簧管压力表的刻度标尺是线性的。游丝是线性的。游丝7 7是用来是用来克服因扇形齿轮和中心齿克服因扇形齿轮和中心齿轮的间隙所产生的仪表变轮的间隙所产生的仪表变差的。改变调整螺钉差的。改变调整螺钉8 8的的位置（即改变机械传动的放大系数），可以实现压力表量程的调整。位置（即改变机械传动的放大系数），可以实现压力表量程的调整。 2.5 压力变送器压力变送器l以上介绍的是就地显示的压力计，既压力表。在以上介绍的是就地显示的压力计，既压力表。在生产中，我们还需要将压力转换成气动信号或电生产中，我们还需要将压力转换成气动信号或电动信号进行控制和远传。这些把压力转换成气动动信号进行控制和

21、远传。这些把压力转换成气动信号或电动信号的设备就是压力变送器。信号或电动信号的设备就是压力变送器。l压力变送器分为气动压力变送器和电动压力变送压力变送器分为气动压力变送器和电动压力变送器。器。l2.5.1 气动压力变送器气动压力变送器 气动压力变送器中应用最多的是力矩平衡式压气动压力变送器中应用最多的是力矩平衡式压力变送器，下面就以气动差压变送器为例对气动力变送器，下面就以气动差压变送器为例对气动力矩平衡式压力变送器的结构原理进行简单分析。力矩平衡式压力变送器的结构原理进行简单分析。 如图如图2-6气动差压变送器的原理图。气动差压变送器的原理图。图图2-6 2-6 气动差压变送器原理图气动差压

22、变送器原理图1 正压室；正压室；2-2-负压室；负压室；3-3-膜片；膜片；4-4-出轴密封膜片；出轴密封膜片；5-5-主杠杆；主杠杆；6-6-反馈支点（量程支点）；反馈支点（量程支点）；7-7-反馈波纹管；反馈波纹管；8-8-喷嘴；喷嘴；9-9-挡板；挡板；10-10-放大器；放大器；11-11-调零弹簧调零弹簧 图图2-6 2-6 气动差压变送器原理图气动差压变送器原理图气动差压变送器的原理是：以膜片气动差压变送器的原理是：以膜片3 3为感测元件，与正压室为感测元件，与正压室1 1和负压室和负压室2 2组成变送器的测量部分。正压室通组成变送器的测量部分。正压室通入被测差压的高压信号入被测差

23、压的高压信号P1P1，负压室，负压室通入低压信号通入低压信号P2P2。差压通过膜片变。差压通过膜片变成成F F测测作用在比较环节作用在比较环节杠杆杠杆5 5上。上。杠杆杠杆5 5的支点是输出的支点是输出 轴密封膜片轴密封膜片4 4。杠杆杠杆5 5受压差产生的力的作用，绕支受压差产生的力的作用，绕支点点“O O”旋转，使挡板旋转，使挡板9 9相对喷嘴移动，相对喷嘴移动，喷嘴背压变化，引起功率放大器喷嘴背压变化，引起功率放大器1010的输出压力的输出压力P P出出变化，输出压力变化，输出压力P P出出 引引入仪表的反馈环节入仪表的反馈环节波纹管波纹管7 7，转，转换成换成力力F F反反，作为负反馈

24、信号在支点，作为负反馈信号在支点6 6处也作用到杠杆处也作用到杠杆5 5上。输入上。输入F F测测与与F F反反 通过杠杆通过杠杆5 5和支点和支点“O O”达到平衡，即：达到平衡，即： F F测测 l l测测 = F= F反反 l l反反 由由F F测测=A=A测测（P P1 1 P P2 2）; F; F反反=P=P出出A A反反可知可知 P P出出 = =（P P1 1 P P2 2）A A测测l l测测 / A/ A反反l l反反 式中：式中：A A测测是膜片是膜片3 3的有效面积，的有效面积，A A反反为反馈波纹管的有效面积为反馈波纹管的有效面积 图图2-6 2-6 气动差压变送器原

25、理图气动差压变送器原理图由于由于l l测测、l l反反、A A测测、A A反反均为均为固定值，可见差压变送器固定值，可见差压变送器将输入压差成比例的转换将输入压差成比例的转换成了气动信号成了气动信号P P出出。输出信。输出信号为号为20100Kpa20100Kpa的气压信的气压信号，可将输出信号送往调号，可将输出信号送往调节器或显示仪表进行调节器或显示仪表进行调节、指示或记录。但由节、指示或记录。但由于受远传时压力降低和于受远传时压力降低和滞后的影响，气动压力滞后的影响，气动压力变送器主要用于现场调变送器主要用于现场调节回路的组成。节回路的组成。 2.5.2 2.5.2 电动压力变送器电动压力

26、变送器电动压力变送器是将一定范围的压力信号转换成电动压力变送器是将一定范围的压力信号转换成标准电流或电压信号的压力仪表。海洋采油生产标准电流或电压信号的压力仪表。海洋采油生产中大多采用电容式压力变送器。电容式压力变送中大多采用电容式压力变送器。电容式压力变送器的工作原理简单的说就是将弹性测压元件的位器的工作原理简单的说就是将弹性测压元件的位移转换成电容的变化，再经一定的转换电路输出移转换成电容的变化，再经一定的转换电路输出标准电流或电压信号。海洋采油平台上常用到的标准电流或电压信号。海洋采油平台上常用到的电动压力变送器的输出标准信号一般为电动压力变送器的输出标准信号一般为4-20mA4-20m

27、A电电流信号，其输出信号为连续的模拟信号，常用作流信号，其输出信号为连续的模拟信号，常用作远传信号。远传信号。海洋平台上常用到电动压力变送器主要是：海洋平台上常用到电动压力变送器主要是：ROSEMOUNT1151ROSEMOUNT1151、20882088、30513051等系列模拟型和智能等系列模拟型和智能型压力变送器；型压力变送器；FOXBORO I/A FOXBORO I/A 系列智能型压力变系列智能型压力变送器以及少量其它厂家的压力变送器。随着科学送器以及少量其它厂家的压力变送器。随着科学技术和海洋石油的发展，现在采油平台上的模拟技术和海洋石油的发展，现在采油平台上的模拟型压力变送器已

28、经逐步被智能型压力变送器替代型压力变送器已经逐步被智能型压力变送器替代.。 下面以下面以1151系列电动变送器为例详细叙述电动变系列电动变送器为例详细叙述电动变送器的结构及性能等。送器的结构及性能等。 1 1、 概述概述11511151系列电容式压力变送器具有安装使用方便、系列电容式压力变送器具有安装使用方便、精度高、体积小、调整方便、稳定性高、单向过精度高、体积小、调整方便、稳定性高、单向过载能力好等特点。载能力好等特点。11511151系列压力变送器是将相对真空的绝对压力或系列压力变送器是将相对真空的绝对压力或相对某标准的相对压力转换成为相对某标准的相对压力转换成为4 420mA20mA或

29、或101050mA50mA直流电流信号，电流信号与被测压力成线性直流电流信号，电流信号与被测压力成线性关系。关系。11511151系列压力变送器是采用两线制串联工作方式，系列压力变送器是采用两线制串联工作方式，如图如图2-9 11512-9 1151压力变送器控制回路接线图所示。压力变送器控制回路接线图所示。 2 2、 结构结构 从总体结构来说，从总体结构来说，11511151系列压系列压 力变送器可以分为两部分。一力变送器可以分为两部分。一 部分是敏感元件部分，它是由部分是敏感元件部分，它是由 室和两个法兰组成；另一部室和两个法兰组成；另一部 分是电分是电图图2-9.11512-9.1151

30、压力变送器压力变送器 控制回路接线图控制回路接线图1-11511-1151压力变压力变 送器；送器；2-2-记录仪；记录仪；3-3-电源；电源；4-4- 调节器；调节器；5-5-指示器指示器气部分，气部分， 它包括接线端子、电子线路及端它包括接线端子、电子线路及端 盖盖室是感受被测压力并转变成电容室是感受被测压力并转变成电容 的变化，两端的法兰是固定、和保护的变化，两端的法兰是固定、和保护 室的，并且传送压力到室的，并且传送压力到室。室。 电子线电子线 路板分为两块。一块是放大板；一块是刻度板。路板分为两块。一块是放大板；一块是刻度板。图图 2 2-9 1151压压 力力 变变 送送 器器 控

31、控 制制 回回 路路 接接 线线 图图 1-1151压 力 变 送 器 ； 2-记 录 仪 ； 3-电 源 ； 4-调 节 器 ； 5-指 示 器 3 3、主要性能指标、主要性能指标11511151系列分系列分A A、B B、E E、G G四种型号。四种型号。A A、B B为测量绝为测量绝对压力，对压力，E E、G G为测量相对压力为测量相对压力A A、E E输出为输出为4 420mA20mA；B B、G G输出为输出为101050mA50mA。测量对象为液体、气体、汽体。测量对象为液体、气体、汽体。零点迁移与输出零点迁移与输出无关。精度包括线性度、变差、重复性误差在内，无关。精度包括线性度、

32、变差、重复性误差在内，为刻度范围的为刻度范围的+0.25%+0.25%。稳定性在。稳定性在6 6个月内精度保证个月内精度保证为量程上限的为量程上限的+0.25%+0.25%。 2.6 2.6 压力开关压力开关压力开关是另外一种压压力开关是另外一种压力检测仪表，如图力检测仪表，如图2-10。压力开关检测的是压力压力开关检测的是压力的变化，它利用弹性元的变化，它利用弹性元件由于受压而产生的形件由于受压而产生的形变来驱动开关动作。压变来驱动开关动作。压力开关分为高压开关和力开关分为高压开关和低压开关，高压开关是当压力升高至设定压力时，开低压开关，高压开关是当压力升高至设定压力时，开关动作；低压开关是

33、压力降低至设定压力时，开关动作；低压开关是压力降低至设定压力时，开关动作。压力开关的输出信号是一个开关量，因关动作。压力开关的输出信号是一个开关量，因此，压力开关的输出信号常用来作为报警关停信此，压力开关的输出信号常用来作为报警关停信号。号。图图 2-10 压压 力力 开开 关关 大多数压力开关都提供两组触点：常开点（大多数压力开关都提供两组触点：常开点（NO）和常闭点（和常闭点（NC）。在压力开关不受压（放空）的）。在压力开关不受压（放空）的情况下，与公共端（情况下，与公共端（C）不相通的触点是常开点）不相通的触点是常开点（NO），与公共端相通的触点是常闭点（），与公共端相通的触点是常闭点（

34、NC），），根据生产控制的需要，可以利用不同的触点用于根据生产控制的需要，可以利用不同的触点用于不同的需要。不同的需要。 在生产现场，根据本质安全的原则，压力低开在生产现场，根据本质安全的原则，压力低开关一般使用常开触点，压力高开关一般使用常闭关一般使用常开触点，压力高开关一般使用常闭触点，这样，工艺生产正常时，开关为闭合状态，触点，这样，工艺生产正常时，开关为闭合状态，异常报警时开关为断开状态，因此在安装、维修异常报警时开关为断开状态，因此在安装、维修及校验时应特别注意高低开关的使用触点。及校验时应特别注意高低开关的使用触点。2.7 2.7 压力检测仪表的选择、校验和安装压力检测仪表的选择、

35、校验和安装 正确地选择、校验和安装是保证压力检测仪正确地选择、校验和安装是保证压力检测仪表在生产过程中发挥应有作用的重要环节。表在生产过程中发挥应有作用的重要环节。2.7.1 2.7.1 压力检测仪表的选择压力检测仪表的选择 选择压力检测仪表之前，我们先来了解一下检选择压力检测仪表之前，我们先来了解一下检测仪表的几个重要的技术性能：绝对误差、相对测仪表的几个重要的技术性能：绝对误差、相对误差、基本误差、精度等级和变差。误差、基本误差、精度等级和变差。绝对误差（绝对误差（）：指仪表指示值（被测表读数些）：指仪表指示值（被测表读数些X X）和被测量的真实值（标准表的读数和被测量的真实值（标准表的读

36、数XoXo）之间的差）之间的差值值 。 =X =XXoXo相对误差（相对误差（）：它是指绝对误差与标尺测量范）：它是指绝对误差与标尺测量范围围(B)(B)的百分比。的百分比。 =( X =( XXo)Xo)（标尺上限值标尺下限值）（标尺上限值标尺下限值） * *100%100% 基本误差：仪表正常工作下，将仪表的示值与标基本误差：仪表正常工作下，将仪表的示值与标准的示值相比较，取仪表全量程范围内各个示值准的示值相比较，取仪表全量程范围内各个示值中相对百分误差的最大者，称为仪表的基本误差。中相对百分误差的最大者，称为仪表的基本误差。 基本误差（示值中最大绝对误差基本误差（示值中最大绝对误差仪表的

37、量程范围）仪表的量程范围）* * 100%100%l精度等级：反映测量结果与真实值接近程度的量，精度等级：反映测量结果与真实值接近程度的量，称为精度。它的误差大小相对应。根据仪表设计称为精度。它的误差大小相对应。根据仪表设计制造的质量，出厂的仪表都保证基本误差不超过制造的质量，出厂的仪表都保证基本误差不超过某一规定值，此规定值称为允许误差。某一规定值，此规定值称为允许误差。l允许误差去掉允许误差去掉“和和”及及“”后，其数字便后，其数字便是仪表精度等级。当一台表的精度为是仪表精度等级。当一台表的精度为0.5级时，那级时，那这台仪表的允许误差为这台仪表的允许误差为“0.5和和0.5”。l变差：使

38、用同一仪表对某一参数进行正反行程测变差：使用同一仪表对某一参数进行正反行程测量时，仪表正反行程指示值之间存在一差值，此量时，仪表正反行程指示值之间存在一差值，此差值即为指示变差。差值即为指示变差。 变差（变差（X正正X反反）max 仪表量程仪表量程* 100%压力检测仪表的选择应根据使用的需要压力检测仪表的选择应根据使用的需要, ,针对具体针对具体的情况作具体分析。在符合生产过程所提供的技的情况作具体分析。在符合生产过程所提供的技术条件下，应以节约为原则，合理的进行种类、术条件下，应以节约为原则，合理的进行种类、型号、量程、精度等级的选择。选择主要考虑三型号、量程、精度等级的选择。选择主要考虑

39、三个方面：个方面： a.a. 根据被测压力的大小，确定仪表量程。对于根据被测压力的大小，确定仪表量程。对于弹性式压力检测仪表，为了保证弹性元件在弹性弹性式压力检测仪表，为了保证弹性元件在弹性形变的安全范围内可靠的工作，在选择压力检测形变的安全范围内可靠的工作，在选择压力检测仪表的量程时，必须考虑到留有充分的余地，一仪表的量程时，必须考虑到留有充分的余地，一般在被测压力较稳定的情况下，最大压力值应不般在被测压力较稳定的情况下，最大压力值应不超过满量程的超过满量程的3/43/4；在被测压力波动较大的情况下，；在被测压力波动较大的情况下，最大压力值应不超过满量程的最大压力值应不超过满量程的2/32/

40、3。为了保证测量。为了保证测量精度，被测压力值应不低于全量程的精度，被测压力值应不低于全量程的1/31/3为宜。为宜。b. b. 根据生产容许的最大测量误差确定仪表的精度，根据生产容许的最大测量误差确定仪表的精度，选择时，应在满足生产要求的情况下尽可能选择选择时，应在满足生产要求的情况下尽可能选择精度较低、价廉耐用的压力检测仪表。精度较低、价廉耐用的压力检测仪表。c. c. 选择压力检测仪表时还要考虑被测介质的性质。选择压力检测仪表时还要考虑被测介质的性质。如温度的高低，黏度大小，腐蚀性，脏污程度，如温度的高低，黏度大小，腐蚀性，脏污程度，易燃易爆等。还要考虑现场的环境条件，如高温、易燃易爆等

41、。还要考虑现场的环境条件，如高温、腐蚀、潮湿、振动等。根据这些因素来确定压力腐蚀、潮湿、振动等。根据这些因素来确定压力检测仪表的种类和型号。检测仪表的种类和型号。 2.7.2 2.7.2 压力检测仪表的校验压力检测仪表的校验1、压力表的校验、压力表的校验 压力表的校验就是将被校压力表和标准压力表通压力表的校验就是将被校压力表和标准压力表通以相同的压力，比较它们的指示数值。所选择的以相同的压力，比较它们的指示数值。所选择的标准压力表的绝对误差一般应小于被校压力表绝标准压力表的绝对误差一般应小于被校压力表绝对误差的对误差的1/3，所以它的误差可以忽略，认为标准，所以它的误差可以忽略，认为标准表的读

42、数就是真实压力的数值。如果被校压力表表的读数就是真实压力的数值。如果被校压力表对于标准压力表的误差不大于被校压力表的允许对于标准压力表的误差不大于被校压力表的允许误差，则认为被校压力表合格。被校压力表的允误差，则认为被校压力表合格。被校压力表的允许误差为被校压力表的精度百分数乘以量程。许误差为被校压力表的精度百分数乘以量程。l 压力表的校验包括：外观检查、零点检查、刻度压力表的校验包括：外观检查、零点检查、刻度示值及量程校验。首先观察压力表有没有摩擦，示值及量程校验。首先观察压力表有没有摩擦，变差主要由摩擦产生的，所以必须消除摩擦，然变差主要由摩擦产生的，所以必须消除摩擦，然后观察整个刻度范围

43、内误差的规律。后观察整个刻度范围内误差的规律。 压力表的刻度校验时按标有分度线的刻度进行校压力表的刻度校验时按标有分度线的刻度进行校验，一般按量程的四等分刻度进行校验，校验时验，一般按量程的四等分刻度进行校验，校验时逐渐升高压力，校验各校验点的上行值，当示值逐渐升高压力，校验各校验点的上行值，当示值达到量程时，耐压三分钟，然后逐渐降低压力，达到量程时，耐压三分钟，然后逐渐降低压力，校验各校验点的下行值，上下行误差及上、下行校验各校验点的下行值，上下行误差及上、下行绝对误差应不大于该压力表的最大允许误差；在绝对误差应不大于该压力表的最大允许误差；在每各校验点上，需要轻敲表壳，轻敲前后的示值每各校

44、验点上，需要轻敲表壳，轻敲前后的示值与标准示值之差不应大于最大允许误差，轻敲表与标准示值之差不应大于最大允许误差，轻敲表壳引起的这种示值变动量不得超过最大允许误差壳引起的这种示值变动量不得超过最大允许误差绝对值的绝对值的1/21/2；进行刻度校验时，压力表在全分度；进行刻度校验时，压力表在全分度范围内应平稳移动，不得有跳动或卡位现象。范围内应平稳移动，不得有跳动或卡位现象。2 2、压力变送器的校验、压力变送器的校验 压力变送器的校验和压力表的校验相似，用压力发压力变送器的校验和压力表的校验相似，用压力发生器给压力变送器提供量程范围的标准压力，观生器给压力变送器提供量程范围的标准压力，观察压力变

45、送器的输出值，比较实际输出值和理论察压力变送器的输出值，比较实际输出值和理论输出值，进行校验。输出值，进行校验。校验压力变送器时，首先要与中控室取得联系，校验压力变送器时，首先要与中控室取得联系，对相关信号进行旁通，再对压力变送器进行隔离、对相关信号进行旁通，再对压力变送器进行隔离、旁通、泻压；然后将变送器连接打压，差压变送旁通、泻压；然后将变送器连接打压，差压变送器的连接应连接于高压端，低压端放空；零点压器的连接应连接于高压端，低压端放空；零点压力时，输出信号应为力时，输出信号应为4mA,否则调节零点调节纽使否则调节零点调节纽使输出信号为输出信号为4mA，量程压力时，输出信号应为，量程压力时

46、，输出信号应为20mA,否则调节量程调节纽使输出信号为否则调节量程调节纽使输出信号为20mA，校验好零点合量程后，观察量程的校验好零点合量程后，观察量程的1/4、1/2、3/4处输出是否满足处输出是否满足8 mA、12 mA、16 mA。目前生产现场广泛使用的智能压力变送器能自动目前生产现场广泛使用的智能压力变送器能自动调节零点和量程，另外，也可用手操器直接对智调节零点和量程，另外，也可用手操器直接对智能压力变送器进行零点和量程的调整。能压力变送器进行零点和量程的调整。 2.4.12.4.1智能型压力变送器智能型压力变送器 图图2-13是用是用HART通讯仪调节智能压力变送气的通讯仪调节智能压

47、力变送气的连接图。在车间调节变送器时，由于没有长距离连接图。在车间调节变送器时，由于没有长距离的电源和信号线，要用一个的电源和信号线，要用一个250欧姆左右的电阻串欧姆左右的电阻串连在变送器和电源之间来模拟电缆，然后将连在变送器和电源之间来模拟电缆，然后将HART通讯仪并联在智能压力变送器一端，通讯通讯仪并联在智能压力变送器一端，通讯仪才能识别变送器。仪才能识别变送器。 图图 2-13 HART 通讯仪调节、校验连线通讯仪调节、校验连线 3、压力开关的校验、压力开关的校验 压力开关都有设定点，校验压力开关时，用压压力开关都有设定点，校验压力开关时，用压力发生器给压力开关提供标准压力，改变压力的

48、力发生器给压力开关提供标准压力，改变压力的大小，观察压力开关动作时压力发生器所提供的大小，观察压力开关动作时压力发生器所提供的标准压力是否与压力开关的设定点一致。现场校标准压力是否与压力开关的设定点一致。现场校验压力开关时，要预先通知中控室，对一些关停验压力开关时，要预先通知中控室，对一些关停信号进行旁通；校验高压开关或高高压力开关时，信号进行旁通；校验高压开关或高高压力开关时，逐渐升高压力观察压力开关的动作值，如果与设逐渐升高压力观察压力开关的动作值，如果与设点不一致，需要调整调节机构，直到开关在设点点不一致，需要调整调节机构，直到开关在设点动作为止，然后降低压力，观察开关的复位值；动作为止

49、，然后降低压力，观察开关的复位值；校验低压开关或低低压力开关时，先给开关打压校验低压开关或低低压力开关时，先给开关打压到压力开关复位，然后逐渐降低压力观察压力开到压力开关复位，然后逐渐降低压力观察压力开关的动作值。当压力开关动作后，再升高压力，关的动作值。当压力开关动作后，再升高压力，当压力开关再次动作时的标准压力就是压力开关当压力开关再次动作时的标准压力就是压力开关的复位值。的复位值。思考题：思考题： 1. 什么叫压力？表压力、绝对压力、负压力（真空度）之 间有何关系？ 2. 某地大气压为870 KPa，压力表指示塔顶压力为50KPa， 问顶内绝对压力为多少KPa，若压力表指示塔顶压力为 真

50、空度380mmHg，那么塔内绝对压力又是多少KPa？ 3. 试述压力表结构及工作原理？ 4. 试述气动压力变送器结构及工作原理？ 5. 如何检定一块压力表？ 6. 某压力表测量范围为0-1 Mpa，精度等级为1级，试问 此压力表允许最大的绝对误差是多少？ 7. 如何校验压力罐顶上的压力开关？（写出校验步骤及 所需的工具） 8. 如何校验压力罐顶上的电动压力变送器？（写出校验 步骤及所需的工具） 第三章第三章 温度测量温度测量 3.1 3.1 温度的概念温度的概念 3.2 3.2 膨胀式温度计膨胀式温度计 3.3 3.3 热电偶温度计热电偶温度计 3.4 3.4 热电阻温度计热电阻温度计 3.5

51、 3.5 温度开关温度开关 3.6 3.6 温度变送器温度变送器 3.1 3.1 温度的概念温度的概念l 它是表示物体冷热程度的物理量。用来衡量温它是表示物体冷热程度的物理量。用来衡量温度高低的尺度叫温标。温标是用数值表示的一种度高低的尺度叫温标。温标是用数值表示的一种方法它规定了温度的读数零点和测量温度的基本方法它规定了温度的读数零点和测量温度的基本单位，各种温度计的刻度分度均由温标确定。单位，各种温度计的刻度分度均由温标确定。l 温度的高低表示单位有摄氏温标、华氏温标和国温度的高低表示单位有摄氏温标、华氏温标和国际温标。摄氏温标是工程上通用的温标，华用氏际温标。摄氏温标是工程上通用的温标，

52、华用氏温标多用于西方国家，国际温标用开尔文表示温标多用于西方国家，国际温标用开尔文表示K。 它们的转换公式为：它们的转换公式为： =1.8*+32 K=+273.16l 在海上油田，温度是原油生产中重要的测量参在海上油田，温度是原油生产中重要的测量参数之一。在原油处理工艺流程中数之一。在原油处理工艺流程中, 现场就地温度显现场就地温度显示仪表全部采用的是液体膨胀式温度计（双金属示仪表全部采用的是液体膨胀式温度计（双金属片）、远传的信号采用铂电阻温度变送器、还有片）、远传的信号采用铂电阻温度变送器、还有少量热电偶。少量热电偶。 3.2 膨胀式温度计膨胀式温度计 膨胀式温度计是利用物体受热体积膨胀

53、的性质膨胀式温度计是利用物体受热体积膨胀的性质制成的温度计叫做膨胀式温度计。它可分为液体制成的温度计叫做膨胀式温度计。它可分为液体膨胀式和固体膨胀式二大类膨胀式和固体膨胀式二大类, 液体膨胀式又分为水液体膨胀式又分为水银温度计和有机液体温度计银温度计和有机液体温度计, 而固体膨胀式温度计而固体膨胀式温度计也分为双金属温度计和杠杠式温度计。也分为双金属温度计和杠杠式温度计。1. 液体膨胀式温度计：用的最多的是玻璃液体温液体膨胀式温度计：用的最多的是玻璃液体温度计，它由装有液体的玻璃温包、毛细管、刻度度计，它由装有液体的玻璃温包、毛细管、刻度标尺及玻璃外壳组成。通常使用水银和酒精作工标尺及玻璃外壳

54、组成。通常使用水银和酒精作工作液体。作液体。2. 固体膨胀式温度计：是基于固体长度随温度变固体膨胀式温度计：是基于固体长度随温度变化的性质制成的。由于所有固体材料的长度均会化的性质制成的。由于所有固体材料的长度均会随温度变化，因而实际的温度计都是利用两种不随温度变化，因而实际的温度计都是利用两种不同材料膨胀系数的差异测量温度的。同材料膨胀系数的差异测量温度的。 最常用的膨胀式温度计是双金属温度计。最常用的膨胀式温度计是双金属温度计。它是利用叠焊在一起的它是利用叠焊在一起的, 具有两种不同膨胀具有两种不同膨胀系数的金属片作感温元件系数的金属片作感温元件, 一般用的黄铜与一般用的黄铜与殷钢作感温元

55、件殷钢作感温元件, 并做成螺盘式或螺旋式。并做成螺盘式或螺旋式。当温度升高时当温度升高时, 若里层为黄铜若里层为黄铜, 则螺旋体的则螺旋体的自由端就会向外扩张自由端就会向外扩张, 牵动指针牵动指针, 指示出被指示出被测物体的温度。测物体的温度。 双金属温度计具有结构简单双金属温度计具有结构简单, 价格便宜，价格便宜，而且比较耐用的特点。它的测量范围可在而且比较耐用的特点。它的测量范围可在0500，精度在国际上可达到，精度在国际上可达到1级精度。级精度。3.3热电偶温度计热电偶温度计l 热电偶温度计由热电偶、显示仪表及连接导线热电偶温度计由热电偶、显示仪表及连接导线组成。它是一种以热电效应为基础

56、的感温元件。组成。它是一种以热电效应为基础的感温元件。它将被测温度转换成电势信号，用显示仪表测量它将被测温度转换成电势信号，用显示仪表测量其电势值，即可实现温度测量。其电势值，即可实现温度测量。l1、铂铑、铂铑铂热电偶（分度号铂热电偶（分度号S）：铂铑合金丝为）：铂铑合金丝为正极，纯铂丝为负极，是一种贵重金属热电偶。正极，纯铂丝为负极，是一种贵重金属热电偶。其测温上限，长期使用为其测温上限，长期使用为1300，短期使用可至，短期使用可至1600。l2、镍铬、镍铬镍硅热电偶（分度号镍硅热电偶（分度号K）：镍铬合金丝）：镍铬合金丝为正极，镍硅合金丝为负极，是一种测温上限较为正极，镍硅合金丝为负极，

57、是一种测温上限较高的低价金属热电偶。其长期使用测温上限为高的低价金属热电偶。其长期使用测温上限为900，短期可测，短期可测1200。l3、镍铬、镍铬铜镍热功当量电偶（分度号铜镍热功当量电偶（分度号E）：镍铬）：镍铬合金丝为正极，铜镍合金丝为负极。测温范围为合金丝为正极，铜镍合金丝为负极。测温范围为-200870，但，但750以上只宜短期使用。以上只宜短期使用。 4 4、 铁铁铜镍热电偶（分度号铜镍热电偶（分度号J J）：铁丝为正极，）：铁丝为正极，铜镍合金丝为负极。一般测温范围为铜镍合金丝为负极。一般测温范围为-40-40750750。铜铜铜镍热电偶（分度号铜镍热电偶（分度号T T）：纯铜丝为

58、正极，）：纯铜丝为正极，铜镍合金丝为负极，适用测温范围内为铜镍合金丝为负极，适用测温范围内为-200-200300300，短期使用可测至，短期使用可测至350350。 2.42.4热电阻温度计热电阻温度计 热电阻温度计是根据导体或导体材料的电阻热电阻温度计是根据导体或导体材料的电阻值随温度变化的性质，通过测量电阻体的电阻及值随温度变化的性质，通过测量电阻体的电阻及变化，间接测量温度的。热电阻温度计由热电阻、变化，间接测量温度的。热电阻温度计由热电阻、显示仪表及连接导线三部分组成。热电阻温度计显示仪表及连接导线三部分组成。热电阻温度计在工业生产一般用来测量在工业生产一般用来测量-200-2005

59、00500范围内的范围内的温度。热电阻通常都是由电阻体、绝缘子、保护温度。热电阻通常都是由电阻体、绝缘子、保护套管和接线盒四部分组成的。套管和接线盒四部分组成的。 常用的热电阻有：常用的热电阻有：1、铂电阻：分度号为、铂电阻：分度号为Pt100,0时的电阻值为时的电阻值为100，测温范围为，测温范围为-200500。测温精度高，范。测温精度高，范围内广。围内广。2、铜电阻：分度号为、铜电阻：分度号为Cu50，0时的电阻值为时的电阻值为50，测温范围为，测温范围为-50100。价格便宜，体积大，。价格便宜，体积大，具有较好的稳定性。具有较好的稳定性。3.5 温度开关温度开关 3.5.1 温度开关

60、作用原理温度开关作用原理 温度开关有两种：温度开关有两种： 一种为直接安装式一种为直接安装式, 另一种另一种是利用温井间接安装作为远传的温度开关。它的是利用温井间接安装作为远传的温度开关。它的作用原理为作用原理为, 在充有气体在充有气体, 液体或蒸汽的密闭容器液体或蒸汽的密闭容器中感温元件会随温度的变化而产生变形伸长顶到中感温元件会随温度的变化而产生变形伸长顶到电接点的微动开关动作。当它达到设定值时电接点的微动开关动作。当它达到设定值时, 驱动驱动电接点开关启动控制系统或远传报警。电接点开关启动控制系统或远传报警。3.5.23.5.2温度开关调校温度开关调校现场校正温度开关时现场校正温度开关时, , 对于一些关停信号对于一