电工基础知识培训（仪表部分）

1、电工基础知识培训（仪表部分）目 录一、温度及常用检测仪表二、压力及常用检测仪表三、物位测量仪表： 四、流量计五、智能仪表的HART协议通讯六、谐波对自动化控制设备的干扰七、 智能仪表使用中抗干扰措施 工业电气自动化 工业电气自动化就是工业生产中的各种参数为控制目的，实现各种过程控制，在整个工业生产中，尽量减少人力的操作，而使工业能进行自动生产的过程称为工业电气自动化。 要实现工业电气自动化，首先要有先进的传感技术、智能仪表、PLC、网络技术、DCS计算机控制系统等。 自动化仪表 仪器仪表将向微型化、数字化、智能化、集成化和网络化方向发展，并在产品性能上向高精度、高可靠性、高环境适应性目标前进。

2、 工业生产过程中：温度、压力、振动、位移、物位、计量等都要靠仪表检测来完成，仪表是实现工业自动化必不可少组成部份。一、温度及常用检测仪表： 1、热膨胀式温度计 液体热膨胀式：玻璃棒（酒精、水银）。 气体热膨胀式：压力温度计 由温包、毛细管、弹簧管、表盘、指针等组成。 2、双金属温度仪表 将绕成螺纹旋形的双金属片作为感温器件，一端受热膨胀时，带动指针旋转，在标度盘上指示对应的温度。 WSS系列双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。双金属温度计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。3、热电阻温度计： 常用的有PT100 、 Cu50。 PT100热电阻：

3、为铂电阻， 0时的电阻为100欧姆， ， 100时的电阻为欧姆。测温范围是-200650度。 300400度采用云母铂电阻，建议500度不使用铂电阻。 CU50热电阻：为铜电阻， 0时的电阻为50欧姆， ， 100时的电阻为欧姆。测温范围是-50150度。 热电阻特性：随着温度的升高，热电阻的阻值成线性的升高。 精度要求不高，铂电阻的导线短的可以用两线制Pt100，建议一般都采用三线制的pt100电阻。 绝缘电阻：电阻元件与保护管之间的绝缘电阻100M。温度与热电阻对照表温度Cu50()Pt100()温度Pt100()050.00 100.00 250194.07 5060.70 119.40

4、 300212.0210071.40 138.50 350229.6715082.13 157.31 400247.04200175.84 450264.11500280.90 热电阻特性：随着温度的升高，热电阻的阻值成线性的升高。精度要求高用三线制的pt100电阻。4、热电偶： 常用：K分度号镍络镍硅、S分度号铂铑铂 、 B分度号铂铑30-铂铑6 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。输出mV信号。 利用热电偶来测量温度，热电偶与变送器或仪表之间要使用补偿导线，分度号不同的热电偶使用的补偿导线是不相同的，根据说明选用。 绝缘电阻：热电偶与其保护套管之间的绝

5、缘电阻应不小于5M。 常用保护外套：不锈钢、耐磨合金、刚玉。 固定方式：螺纹连接、法兰连接。 热电偶温度与热电偶对照表温度镍铬-镍硅温度镍铬-镍硅温度镍铬-镍硅00.000 45018.513 90037.325 502.022 50020.640 95039.310 1004.095 55022.772 100041.269 1506.137 60024.902 105043.202 2008.137 65027.022 110045.108 25010.151 70029.128 115046.985 30012.207 75031.214 120048.828 35014.292 800

6、33.277 125050.633 40016.395 85035.314 5、温度变送器： 温度变送器为24V供电、二线制的一体化变送器。将热电阻或热电偶的信号放大，并转换成4-20mA的输出电流。 温度变送器接线： 变送器输出420毫安的模拟量信号接到PLC或DCS的AI端子上，在PLC的触摸屏或DCS中控显示或参与控制。二、压力及常用检测仪表1、 压力表： 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。 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。

7、隔离膜片有多种材料，以适应各种不同腐蚀性介质。 一般压力表 耐震压力表 隔膜式压力表 电接点压力表 2、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。 压力变送器主要有： 电容式压力变送器 扩散硅压力变送器 陶瓷压力变送器 应变式压力变送器 电容式压力变送器： 电容传感器，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，测量膜片上的电容值发生变化转换成与压力成正比电信号，然后采用专用芯片将这个电压信号转换为标准的420mA电流信号。精度等级：、 扩散硅压力变送器 扩散硅压力芯片，当压力直接作用在测量膜片的表面，使膜片产生微小的位移

8、，测量膜片上的电阻值发生变化转换成与压力成正比电信号，然后采用专用芯片将这个电压信号转换为标准的420mA电流信号。精度等级：、 陶瓷压力变送器 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比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号。精度等级：、 应变式压力变送器 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，当压力直接作用在应变片上，电阻值发生变化转换成与压力成正比电信号，然后采用专用芯片将这个电压信号转换为标准的420mA电流信号。精度等级：、 结构 压

9、变主要有传感器、信号放大器、模-数转换器、微处理器、数-模转换器、操作键、显示屏等几部分组成。 智能压力变送器原理 传感器产生的信号被信号放大器放大后，经模-数转换器转换成数字信号，在微处理器中经线性和温度校正后，在经数-模转换成直流4-20mA输出信号。涉及测量元件的电子数据和变送器功能参数数据都被存储在两个EEPROM中，通过3个输入调整键直接在测量点进行参数调整。也可以在数字显示中读取测量结果、故障信息和工作方式。 压力变送器的工作原理图如下： 接线 压力变送器采用二线制接线方式，由PLC柜内24VDC直流电源提供工作电压,输出420mA信号隔离器接到PLC模拟输入板（AI板）。3、电容

10、式差压变送器： 3051系列三、物位测量仪表： 1、雷达料位计、雷达液位计： 雷达料位计、雷达液位计是通过从探头发射雷达电磁波，到被介质表面然后反射到探头的时间来计算出被告测量料位、液位。LHtd 物位高度：h= Hvt/2式中： h为料位；H为罐体高度； v为雷达波速度；t为雷达波发射到接收的间隔时间 雷达料位计的优点：雷达料位计是非接触式测量；雷达料位计应用电磁脉冲进行快速测量，精度高，抗干扰能力强；耐腐蚀（探头大多采用316不锈钢等材料）；耐压高（40Kg/cm2）；耐温高（200）。雷达料位计的特点：可在恶劣条件下连续准确地测量；操作简单，调试方便；准确安全且节省能源；无需维修且可靠性

11、强； 几乎可以测量所有介质。 安装应注意事项：避免在发射角内有造成假反射的装置；传感器的轴线和介质表面保持垂直；避开进料口，以免产生虚假反射；传感器最佳安装位置在容器半径的1/2处；传感器安装在接管上，天线必须从接管伸出来。喇叭口天线伸出接管至少10mm ；导波管天线内壁一定要光滑。2、超声波液位计：由传感器超声波发出，声波经物体表面反射后被同一传感器接收，并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测物体的距离。 环境 衰减度平静液体表面 0 dB波纹 5.10 dB搅拌液面 10.20 dB坚硬、粗糙 40 dB重粉尘 20 dB大量加料 10.40 dB传感器与物料温差80 10.20

12、 dB 超声波衰减值：超声波与雷达应用的区别： 超声波精度不如雷达高； 雷达相对价位较高 ； 超声波不能应用于真空、蒸汽含量过高或液面有泡沫等工况； 雷达测量范围要比超声波大很多； 雷达比超声波应用于更复杂的工况。四、流量计1、孔板流量计： 孔板流量计是将标准孔板与差压变送器、流量积算仪（温度变送器、压力变送器）配套组成的高量程比差压流量装置。可测量气体、蒸汽、液体的流量，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。 节流标准孔板是标准节流件，可不需标定直接依照国家标准生产，国家标准GB2624-81。 节流标准孔板： 孔板计量原理：介质流经管道内的节流装置，在节流件附

13、近造成局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静压力差。介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来计算出流体流量的大小。 被测流体为液体时，为防止气泡进入到牙关，取压扣应处于工艺管道中心线下偏45的位置上正负取压口处于与管道对称位置时，两者应在同一水平面上。 被测流体为气体时，为防止液体（冷凝液）进入导压管，取压口应处工艺管道中心管道上方线上插45的位置，正负取压口处于与管道对称位置时，两者应在同一水平线上。 被测流体为蒸汽时，应保证冷凝器中冷凝液面恒定和正负导压管上的冷凝面高度一致，正负压口处于与管道对称位置时，两者应在同一水平面上。 被测流体为蒸汽时

14、，应保证冷凝器中冷凝液面恒定和正负导压管上的冷凝面高度一致。正负压口处于与管道对称位置时，两者应在同一水平面上； 对直管段的要求一般是前10D后5D。 按照孔板流量计计算书要求进行安装，仪表参数设置； 孔板流量计蒸汽计量安装注意事项： 量程比小，实际使用仅3141，线性差； 孔板流量计压力损失大； 蒸汽计量增加温度、压力双补偿； 测量的重复性、精确度在流量传感器中属于中等水平，由于众多因素的影响错综复杂，精确度难于提高。 孔板流量计蒸汽计量使用中注意事项：2、涡街流量计： 用于工业管道介质流体的流量测量，如气体、液体、蒸气。其特点是压力损失小，量程范围大，精度高。可靠性高，维护量小。采用压电应

15、力式传感器,可靠性高，可在-20+350的工作温度范围内工作。 工作原理： 在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，通过检测元件把涡街信号转换成电信号。 检测元件： 检测元件有：热敏元件、超声换能器、膜片/电容、膜片/压电片、圆盘/电磁、反射镜/光电元件、应变元件。 不同的检测元件适应不同检测对象（液体、气体和蒸汽）和介质温度。 涡街流量计特点： 结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期运行十分可靠； 安装简单，维护十分方便； 检测传感器不直接接触被测介质，性能稳定，寿命长； 零点漂移小，精度高； 测量范围宽，量程比可达1：10； 压力

16、损失较小，运行费用低，更具节能意义。 安装使用注意事项： 对直管段的要求较高，前直管段在15D左右，后直管段在5D左右； 大于DN250mm管径的流量计稳定性欠佳。 所测介质温度不能过高； 不适合安装在管线振动较大或干扰较强的地方； 用于蒸汽计量时，蒸汽的水击容易造成探头及旋涡发生体的损伤；五、智能仪表的HART协议通讯： 基于420mA电流信号可通过HART协议与上位机通讯或与手操器对变送器的型号、分度号、量程进行远程信息管理、组态、变量监测、校准和维护功能。 HART协议工作方式： HART协议数字通信信号叠加在直流的420mA模拟信号上，进行双向数字通讯，叠加幅度为，数据传输率为。 HART375手操器： 375手操器与具有HART通信协