测量仪表第一节

仪表基础知识仪控中心技术科一、一次仪表就是现场安装仪表，主要为测量变送单元和执行单元两类。

二、二次仪表就是控制室内安装仪表，主要为转换单元类、调节单元类、运算单元类、显示单元类、给定单元类和辅助单元类。仪表的分类温度检测与仪表液位检测与仪表压力检测与仪表流量检测与仪表执行器主要内容检测与过程控制仪表我们通常称为自动化仪表，由于自控仪表种类繁多，分类方法也较多。仪表分类按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分：检测仪表、显示仪表、调节(控制)仪表、执行器按被测变量划分：压力、温度、流量、物位、成分、执行机构、阀仪表的分类温度检测与仪表液位检测与仪表压力检测与仪表流量检测与仪表执行器主要内容温度检测与仪表自然界中几乎所有的物理化学过程都与温度紧密相关，因此温度是工农业生产、科学试验以及日常生活中需要普遍进行测量和控制的一个重要物理量。温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，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。概述分类测温方法分为接触式和非接触式，测温仪器亦分为接触式和非接触式两大类。

接触式仪器又可分为:

膨胀式温度计(包括液体和固体膨胀式温度计、双金属温度计)、

热电阻式温度计(包括金属热电阻温度计和半导体热敏电阻温度计)、

热电偶式温度计(包括标准热电偶和非标准热电偶)。

非接触式温度计又可分为：辐射温度计、亮度温度计和比色温度计，由于它们都是以光辐射为基础，故也统称为辐射温度计。(便携式红外测温仪

)常用测温仪表：1、双金属温度计主要特点

现场显示温度，直观方便；安全可靠，使用寿命长；方便维护或更换；可以満足各种现场安装的需要。工作原理

利用不同金属膨胀系数不同的原理。用绕制成螺旋管状的双金属片一端被固定，另一自由端与指针连接，随着温度的变化而转动，并带动指针旋转。

应用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。

常用测量仪表：2、热电阻温度计

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。主要特点测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。

测温原理

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。

材料热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜。

防爆型铂热电阻使用温度已扩大到-200～850C，初始电阻有100和50两种。铜热电阻可用来测量－50～＋150C的温度WZC-111/Φ12*1000mmCu50铜热电阻

热电偶温度计

热电偶是目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度测量元件。它将温度信号转换成电势（mV）信号，配以测量毫伏的仪表或变送器可以实现温度的测量或温度信号的转换。具有结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、性能稳定、复现性好、体积小、响应时间短等各种优点。热电偶测温的主要优点

1、测温范围广：下限可达-270C，上限可达1800C以上；2、它属于自发电型传感器：测量时可以不需外加电源，可直接驱动仪表。普通装配型热电偶的外形图

接线盒引出线套管

不锈钢保护管

固定螺纹

（出厂时用塑料包裹）标准化热电偶（1）廉金属热电偶1）T型（铜－康铜）热电偶2）K型（镍铬－镍铝或镍硅）热电偶3）E型（镍铬－康铜）热电偶4）J型（铁－康铜）热电偶（2）贵金属热电偶

1）S型（铂铑10－铂）热电偶2）R型（铂铑13－铂）热电偶3）B型（铂铑30－铂铑6）热电偶常用测量仪表：3、热电偶温度计

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，常用于测量高温区优点：①测量精度高。②测量范围广。-

③构造简单，使用方便。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。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个大小的电流,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。AB测量端参考端常用测量仪表：4、一体化温度变送器

温度变送器是现场安装式温变送单元，变送器可以安装于热电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构，也可单独安装于仪表盘内作转换单元，该仪表以十分简捷的方式把-200～1300℃的温度信号转换为标准4～20mA电流信号实现对温度的精确测量与控制。温度变送器可与显示仪、控制系统等调节器配套使用，并被广泛应用于石化、发电、医药、锅炉等工业领域。TCM200温度变送器TNCR-08系列便携式红外测温仪仪表的分类温度检测与仪表液位检测与仪表压力检测与仪表流量检测与仪表执行器主要内容压力检测与仪表压力是连续生产过程的重要工艺参数。为了保证生产正常运行，必须对压力进行监测和控制。物理上把单位面积上所受的作用力叫做压强，而把某一面积所受力的总和称之为压力。我们这里所说的压力实际上就是物理概念中的压强。概述压力表示方法有两种：绝对压力和相对压力

绝对压力是以绝对真空作为基准所表示的压力。

相对压力是以大气压力作为基准所表示的压力。由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压，绝对压力与相对压力的关系为：

绝对压力=相对压力+大气压力压力检测与仪表按其作用原理可分为液柱式、弹性式、电气式及活塞式四大类

分类液柱式：包括U型管式、倾斜式、杯式和补偿式

结构简单、使用方便弹性式：包括弹簧管式、膜片式、膜盒式、波纹管式

使用范围广，测量范围宽电气式：包括电位器式、应变片式、电感式、电容式、霍尔片式等

输出信号根据不同的形式可以是电阻、电流、电压、频率

活塞式：包括单活塞式和双活塞式两种

测量精度很高，结构较复杂，价格较贵

常用压力仪表：1、压力表工作原理

当弹簧管内受到介质压力时，它的活动端就向外伸张，经传动机构带动指针转动，由刻度盘上指示出介质的压力。

。

压力表的选用原则压力表满量程刻度为容器或容器系统最高工作压力的1.5—3.0倍，最好选用2倍。压力表的安装（1）应设置在便于观察、清理处，应避免受到辐射热、冻结或振动等不利因素影响；（2）压力表应垂直安装，安装位置较高时，可略向前倾斜，以便于观察，但倾斜角度不得超过30度；（3）一情况下压力表前应装有缓冲弯管，缓解压缩空气直接冲入弹簧弯管内，还可积存凝结水；（4）压力表和缓冲弯管之间应装有三通旋塞或针型阀，以便更换和校验压力表。压力表的使用要求压力表在安装前，应经国家认可的计量部门对压力表进行校验，并出具校验合格证。使用中的压力表至少每年校验一次，出现压力指示不灵，指针松动，刻度不清，表盘玻璃破裂，泄压后指针不回零位及铅封损坏等问题之一时，必须立即更换常用压力仪表：2、压力变送器工作原理

工作时，高、低压侧的隔离膜片和灌充液将过程压力传递给灌充液，接着灌充液将压力传递到传感器中心的传感膜片上。传感膜片是一个张紧的弹性元件，其位移随所受压而变化，且位移量与压力成正比。特点

结构小巧、坚固、抗震

模块化结构

三、压力仪表类

3、PB350系列压力变送器4、PB450智能压力变送器5、HPB-360高温型压力变送器6、GCECC差压变送器7、LPB220型卫生型液位变送器8、GCECC-II智能型双阀兰压力变送器9、GCECC-I智能型单阀兰压力变送器4657938仪表的分类温度检测与仪表液位检测与仪表压力检测与仪表流量检测与仪表执行器主要内容液位检测与仪表在工业生产过程中，常遇到大量的液体物料它们占有一定的体积，我们把生产过程中罐、塔、槽等容器中存放的液体表面位置称为液位。概述测量液位的仪表很多，按测量方式分为玻璃管(板)式、称重式、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、放射性式、激光式及微波式常用液位仪表：1、玻璃板式液位计玻璃板式液位计是一种直读式液位测量仪表，使用于工业过程中一般贮液设备的液体位置的现场检测.其结构简单，测量可靠，是传统的现场液位测量工具。常用液位仪表：2、磁性翻板液位计它通过法兰或其他接口与容器组成一个连通器；根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成,材料为全不锈钢或防腐型材料,当被测容器中的液位升降时,液位计主测量管中的浮子也随之升降,浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到现场指示器,驱动红、白翻柱翻转180°当液位上升时，翻柱由白色转为红色，当液位下降时，翻柱由红色转为白色，指示器的红、白界位处为容器内介质液位的实际高度，从而实现液位的指示。

常用液位仪表：3、差压式液位计原理：它是利用容器内的液位改变时，液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的。

特点：

a、不占容器空间b、便于操作维护c、解决了高凝固、易结晶、腐蚀性、含有悬浮物介质的液位测量问题

常用液位仪表：3、雷达液位计是采用微波技术来检测料位的高科产品.微波脉冲沿着浸没于过程介质的探头的引导向下发射。当雷达脉冲抵达具有不同介电常数的介质表面时，部分能量被反射回变送器而被发射(参考信号)与被反射脉冲之间的时间差正比于空间距离，由此距离计算出总的液位优点:有非接触．低维护，不挂料，抗粘附、高性能、高精度、高可靠性，使用寿命长等仪表的分类及图例温度检测与仪表液位检测与仪表压力检测与仪表流量检测与仪表执行器主要内容流量检测与仪表在工业生产过程中另一个重要的参数就是流量。流量是单位时间内流经某一截面的流体数量。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。概述工业上常用的流量仪表分为两大类A、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流量的仪表。(差压式流量计、电磁流量计、漩涡流量计等)B、容积式流量计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。(腰轮流量计、刮板式流量计和活塞式流量计等)常用流量仪表：1、一体化孔板流量计原理：当充满管道的流体流经孔板时产生局部收缩，流速增加，静压力降低，于是在孔板前后产生一个静压差，该压力差与流量存在一定的函数关系，流量越大，压力差就越大。通过引压管将差压、压力和温度信号传递到变送器进行自动补偿从而实现流体的测量。优点:a.减少直管段需求b.降低孔板安装成本c.方便维护d.精确并可重复常用流量仪表：2、涡街流量计

原理：

是应用流体振荡原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的漩涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过漩涡发生体的流体平均速度及漩涡发生体特征宽度有关.优点:涡街流量计测量范围大，压力损失小，准确度高，安装与维护简单。但涡街流量计的环境相关参数较多，容易在使用现场被忽略而影响流量计性能的正确发挥。

电磁流量计电磁流量计的工作原理电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。

电磁流量计特点:测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，因此测量精度高。测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损失；测量管道内无可动部件，因此传感器寿命极长。由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中形成的，是管道载面上的平均值，因此传感器所需的直管段较短，长度为5倍的管道直径。传感器部分只有内衬和电极与被测液体接触，只要合理选择电极和内衬材料，即可耐腐蚀和耐磨损。双向测量系统，可测正向流量、反向流量。采用特殊的生产工艺和优质材料，确保产品的性能在长时候内保持稳定。电磁流量计分体式电磁流量计常用流量仪表：4、科里奥利质量流量计以往要测量流体质量流量，必须分别测出流体密度和体积流量,然后将两数值相乘才得出质量流量.而根据科里奥利力的原理制成的流量计,可以直接测得介质的质量流量。工业流程中经常遇到介质的密度、压力、温度、粘度、电导率、流动断面的变化,以及介质中存在均匀分布的小气泡和固体微粒,均不影响科里奥利力质量流量计的测量结果,艾默生的高准（MicroMotion®）科里奥利流量计

仪表的分类温度检测与仪表液位检测与仪表主要内容压力检测与仪表流量检测与仪表执行器执行器执行器(常称调节阀、又称控制阀)在自动控制系统中的作用，就是接受调节器发出的控制信号，改变调节参数，把被调节参数控制在所要求的范围内，从而达到生产过程自动化，因此执行器是自动控制系统中一个极为重要而不可缺少的组成部分。概述常见的执行器有两大类A、气动执行器以压缩空气为动力源的调节阀B、电动执行器以电为动力源的高节阀阀阀是调节阀的调节部分，它直接与介质接触，由执行机构推杆的位移，改变调节阀内的节流面积，达到调节的作用。阀是由阀体、上阀盖组件、下阀盖、阀内件等组成。上阀盖组件包括上阀盖和填料函及填料。阀内件是指与流体接触并可拆卸的，起到改变节流面积和截流件导向等作用的零件总称，例如阀芯、阀座、阀杆、导向套、套筒等。

直通单、双座调节阀它们均由上、下阀盖、阀体、阀芯、阀座、阀杆、填料和压板等零部件组成。上、下阀盖都装有衬套，为阀芯移动起导向作用；由于上、下都有导向作用，故称为双导向，但对公称直径DN〈25mm的调节阀一般无下阀盖，阀芯为单导向。单座阀特点是泄漏量小、易于保证关闭，但介质对阀芯推力大即不平衡力大。双座阀的特点是流通能力较单座阀大约20~25%，不平衡力小，允许压差大，但是泄漏量较大。根据实际使用情况，着重介绍下面几类阀的使用特点：角形阀角形调节阀阀体为直角形结构，它流路简单，阻力小，适用于高压差、高粘度，含悬浮物和颗粒状物质流体的调节，可以避免结焦、堵塞，也便于自净和清洗。其一般使用于底进侧出的场合，这样可使调节阀有较好的稳定性。但在高压差或颗粒多的场合下，为延长阀芯使用寿命，可采用侧进底出，但这时在开度小时容易产生振荡。高压调节阀高压阀是一种适用于高静压和高压差调节的特殊阀门，为多角形单座结构，最大公称压力可达32MPa。这种阀的阀体多为锻造结构，填料函与阀体做成一体，阀座与下阀体分开，该结构简单，内件易配换。但阀芯为单导向结构，只能用正装式，因不平衡力大，一般要配用阀门定位器。套筒调节阀套筒阀也称笼式阀，它的阀体与一般直通单座阀相似，但阀内有一个圆柱形套筒，根据流通能力的大小要求，套筒开有四个、两个或一个的窗口，窗口形状由何种流量特性来取决。阀芯利用套筒导向在其中上下移，来改变窗口的节流面积，形成各种流量特性并实现流量调节。由于套筒阀采用平衡型的阀芯结构，阀芯和套筒侧面导向，因此不平衡力小，稳定性好，不易振荡，允许调节压差也大，且维修方便并有降噪声的作用。蝶阀蝶阀的形式较多，除普通型外，还有高温型、切断型、偏心型、软密封型，以及采用各种不同作用的阀板构成的蝶阀。它阻力小，结构紧凑，寿命长，特别适用于低压差、大口径、大流量气体和带有悬浮物流体的场合，一般泄漏较大。但也有高性能、低泄漏量的蝶阀结构，如我厂空分系统用的软密封切断、调节蝶阀。它的流量特性在转角60º前与等百分比相似，60º以后转矩增大，工作不稳定，特性变差，故蝶阀常在75º转角范围内使用。球阀气动球阀按阀芯型式可分为O形球阀和V形球阀，从全开位置到全关位置的转角为90º。O形球阀：其球体上开有一个直径与管道直径相等的通孔，球体可在密封座中旋转。一般作二位调节用，流量特性为快开。其特点是结构简单，维