《热工仪表与测量》课件

热工仪表与测量热工仪表与测量是自动化控制技术的重要组成部分。它在工业生产、科研实验以及日常生活等领域都有着广泛的应用。11课程简介1课程目标掌握热工仪表的分类、工作原理和应用。2课程内容涵盖温度、压力、流量、热量等关键参数的测量技术。3学习方法理论讲解、实验演示、案例分析等多种教学方式。4课程考核平时作业、期末考试，评估学习效果。热工仪表的分类压力测量仪表压力测量仪表用于测量流体或固体对容器壁面的压力，例如压力表、压力变送器等。温度测量仪表温度测量仪表用于测量物体的温度，例如热电偶、热电阻、温度计等。流量测量仪表流量测量仪表用于测量流体的流量，例如涡街流量计、电磁流量计、旋进旋涡流量计等。热量测量仪表热量测量仪表用于测量流体或固体的热量，例如热量计、热量表等。温度测量仪表温度测量仪表是热工仪表的重要组成部分。它们用于测量各种介质的温度，如空气、水、蒸汽、油等。温度测量仪表广泛应用于工业生产、科研、医疗等领域，对生产过程的控制、产品质量的保证起着至关重要的作用。温度测量原理1热电偶原理两种不同金属导体构成闭合回路，当两个接点温度不同时，回路中就会产生电流，电流大小与温度差成正比。2热电阻原理金属的电阻值会随温度的变化而改变，利用这种特性制成的温度传感器称为热电阻。3热敏电阻原理某些半导体材料的电阻值会随温度的变化而发生显著变化，利用这种特性制成的温度传感器称为热敏电阻。温度测量技术热电偶利用两种不同金属导体接触点温度变化产生电动势。热敏电阻基于电阻随温度变化而改变的原理。红外测温仪利用物体自身辐射的红外线能量进行测量。数字温度计利用集成电路技术，将温度信号转换为数字信号。压力测量仪表压力测量仪表用于测量流体或固体压力，例如气体、液体或固体的压力。常见的压力测量仪表包括压力表、压力传感器、压力变送器等，它们广泛应用于工业、科研、医疗等领域。压力测量原理1直接测量直接测量压力变化对敏感元件的影响。2间接测量利用压力变化引起的其它物理量变化来间接测量压力。3比较测量通过比较待测压力与已知压力的差值来测量压力。压力测量原理是将压力信号转换为可测量的物理量，常用的方法包括直接测量、间接测量和比较测量。压力测量技术弹性元件式压力传感器广泛应用于工业自动化，如液位测量、压力控制等。灵敏度高，响应速度快，结构简单，成本低廉。电容式压力传感器利用电容变化测量压力，精度高，稳定性好，适用于高精度测量。常用于航空航天、医疗器械等领域。压阻式压力传感器通过测量压阻效应来测量压力，耐高温，抗腐蚀。适合于恶劣环境下的压力测量。陶瓷式压力传感器高精度、高可靠性，可用于高压、高温环境。应用于石油化工、电力等行业。流量测量仪表流量测量仪表用于测量流体的流量，如液体、气体或蒸汽。流量测量仪表广泛应用于工业生产、科学研究、环境监测等领域。常见流量测量仪表包括：涡街流量计孔板流量计电磁流量计旋进旋涡流量计超声波流量计可变面积流量计流量测量原理体积流量单位时间内流过管道截面的流体体积，常用单位为立方米每秒（m3/s）或升每分钟（L/min）。质量流量单位时间内流过管道截面的流体质量，常用单位为千克每秒（kg/s）。流量计量利用各种流量计测量流体流量，并将其转换为可读的信号。流量测量方法差压式容积式涡街式电磁式超声波式流量测量技术差压式流量测量利用流体流过节流装置产生的压差与流量之间的关系来测量流量，例如文丘里管、喷嘴等。电磁式流量测量基于法拉第电磁感应定律，测量流体在磁场中运动产生的感应电动势来确定流量。涡轮式流量测量通过测量流体推动叶轮旋转的频率来测量流量，适用于液体和气体。超声波流量测量利用超声波在流体中的传播速度变化来测量流量，可用于各种流体。热量测量仪表热量计热量计是测量热量传递的仪器，它用于测量物质吸收或释放的热量。热量计通常用于热力学研究和测量热容量。流量计流量计用来测量流体流动的速率。它可以用于测量热量传递，因为它可以确定热量传递过程中流体的流速和热量。温度计温度计用于测量温度，它是热量测量仪表的重要组成部分，因为温度是热量传递的关键因素。热量测量原理热量测量是热工仪表的重要组成部分，它涉及到能量的转换和传递。热量测量原理主要基于热力学第一定律，即能量守恒定律。热量测量通常需要测量温度、流量和压力等参数，并利用热力学公式计算出热量值。1热力学第一定律能量守恒定律2热量传递传导、对流、辐射3热量计算热量=比热容x质量x温度变化4仪表测量温度、流量、压力热量测量技术流量热量计流量热量计用于测量流体通过管道时的热量。它通过测量流体的流量和温度差来计算热量。温度热量计温度热量计利用温度传感器测量流体的进出口温度，通过热容量和流量计算热量。热工仪表的选型与应用仪表性能准确度、精度、响应时间等指标需与工艺需求相匹配。环境条件温度、湿度、振动等环境因素对仪表性能有影响，需考虑工作环境。安装空间仪表尺寸、安装方式需与现场空间相协调。成本预算选择性价比高的仪表，满足功能需求且符合预算。仪表的安装调试1预先准备仔细阅读仪表说明书确认安装环境是否符合要求2安装过程按照说明书步骤进行安装确保仪表连接牢固，接线正确3调试步骤校准仪表参数，确保精度测试仪表功能，确保正常运行安装调试是确保仪表正常运行的关键步骤。仪表的维护保养11.定期清洁去除灰尘、污垢，保持仪表清洁，确保传感元件正常工作。22.定期校准确保仪表精度，校准仪表与标准值的偏差，保证测量结果准确。33.检查连接检查连接线是否松动、断裂，保证信号传输稳定，避免数据错误。44.故障排除及时发现和处理仪表故障，维护仪表正常运行，延长仪表使用寿命。仪表信号的传输1模拟信号传输模拟信号传输方式广泛应用于传统的热工仪表系统，例如4-20mA电流信号，可直接反映被测量的变化趋势。2数字信号传输数字信号传输方式则采用编码方式，如RS485、CAN总线，抗干扰能力更强，适用于远距离、高精度测量。3无线信号传输无线信号传输利用无线电波，如蓝牙、Wi-Fi，适用于安装不便或距离较远的位置，方便灵活。仪表信号的处理信号放大使用放大器对微弱的仪表信号进行放大，以提高信号强度和信噪比。信号转换将不同类型的仪表信号转换为统一的标准信号，方便数据处理和传输。信号滤波消除信号中的噪声和干扰，确保信号的准确性和可靠性。信号数字化将模拟信号转换为数字信号，以便进行计算机处理和分析。信号校正对仪表信号进行校正，以消除系统误差和环境因素的影响。信号存储将处理后的信号存储起来，以便进行历史数据分析和回放。仪表故障诊断与维修预防性维护定期检查和维护可以减少故障发生率，延长仪表寿命。故障诊断识别故障原因，例如仪表本身故障、电路问题、传感器损坏等。故障修复根据诊断结果进行维修或更换故障部件，确保仪表恢复正常运行。工艺仪表系统设计1系统需求分析确定系统目标和功能2系统方案设计选择仪表和控制方案3系统硬件设计选择和配置硬件设备4系统软件设计设计控制软件和通讯协议5系统调试与验收测试和验证系统性能工艺仪表系统设计是基于工艺需求，以实现自动化控制和数据采集为目标的过程。工艺仪表系统的仪表控制控制类型常见的控制类型包括PID控制、模糊控制和专家控制。不同的控制类型适用于不同的工艺场景。控制策略控制策略可以根据不同的工艺要求进行调整，例如设定值、偏差范围和控制算法等。工艺仪表系统的自动化自动控制自动控制系统使用传感器和控制算法，无需人工干预地调节过程参数。数据采集与分析自动化系统收集数据，并进行分析，为优化过程参数提供参考信息。人机交互人机交互界面提供操作员监控、调试和设置参数的便捷功能。安全可靠性自动化系统通过冗余备份和故障监测，确保安全可靠运行。工艺仪表系统的现场总线数据传输标准现场总线采用统一的通信协议，实现仪表与控制系统之间的数据交换网络拓扑结构总线网络可采用多种拓扑结构，如总线型、星型、树型等智能化仪表现场总线仪表具有自诊断、自校准、自配置等功能，提高了仪表的智能化水平应用领域现场总线技术广泛应用于化工、电力、冶金、石油等领域，提高了生产效率和安全性热工仪表的使用案例热工仪表在发电厂、化工厂等工业领域得到广泛应用。例如，温度传感器监测锅炉水温，压力传感器监控蒸汽压力，流量计测量燃料流量。这些仪表数据可以帮助监测生产过程，提高效率，降低能耗，保证安全运行。热工仪表发展趋势智能化热工仪表将更加智能化，能更好地适应复杂环境变化。数字化热工仪表将朝着数字化方向发展，实现数据采集、传输、处理和分析。网络化热工仪表将与互联网和物联网技术相结合，实现远程监控和管理。小型化热工仪表将朝着小型化方向发展，更加便于安装和维护。常见热工仪表故障分析仪表故障原因热工仪表故障的原因多种多样，包括：机械故障、电气故障、软件故障、环境因素等。故障现象常见的故障现象有：指示值不准、零点漂移、测量范围变窄、响应速度变慢、输出信号异常、仪表无法正常工作等。故障排查针对不同的故障现象，需要采取不同的排查方法，例如：检查线路连接、测量电压电流、分析程序代码、更换零部件等。维修与保养定期维护保养可以有效预防仪表故障，延长使用寿命。热工仪表标准化统一标准标准化确保热工仪表的功能、性能和接口的一致性。提高效率标准化简化了设计、制造、安装和维护流程，提高了效率。互操作性标准化确保不同厂商的仪表能够相互兼容，方便系统集成。可靠