仪表课件培训

仪表知识及故障判断思路简介

一、仪表主要性能指标：仪表性能指标通常用精确度（又称精度）、变差、灵敏度来表示。校验仪表通常也是调校精确度、变差和灵敏度三项。

1、仪表精确度：指仪表测量值接近真值的准确程度，通常用相对百分误差表示。Δxδ=——————————————×100%标尺上限值—标尺下限值Δx——绝对误差，被测参数测量值x1和被测参数标准值x2之差。从上式看出，精确度不仅和绝对误差有关，而且和仪表的测量范围有关。绝对误差大，相对百分误差就大，仪表精确度就低。如果绝对误差相同的两台仪表，其测量范围不同，那么测量范围大的仪表相对百分误差就小，仪表精确度就高。精确度等级划分为0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4等。数字越小，说明仪表精确度越高。标准表的允许误差应该是被测仪表允许误差的1/3。标准表的量程应该是被校表的4/3。2、变差：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）不一致的程度，两者之差即为仪表变差。

Δmax

变差=——————————————×100%

标尺上限值—标尺下限值

Δmax=ⅠA1－A2Ⅰ

变差产生的原因是仪表传动机构的间隙，运动部件的摩擦，弹性元件的滞后等造成的。比如阀门的执行机构等仪表。3、灵敏度：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映能力，是在稳态下输出变化增量对输入变化增量的比值。

ΔLS=——————ΔXS——仪表灵敏度ΔL————仪表输出变化增量

ΔX————仪表输入变化增量4、仪表的复现性（重复性）：通常用不确定度来表示。具体是指在不同测量条件下，如不同的方法，不同的观察者，在不同的检测环境对同一被检测的量进行检测时，其测量结果的一致的程度。复现性体现了仪表对各种不同环境的适应能力，一致性越高说明仪表的抗干扰能力越强。5、稳定性：在规定的工作条件下，仪表某些性能随时间保持不变的能力。仪表的零点漂移是衡量稳定性的重要指标之一。比如一台变送器零点一年当中发生多次变化，说明这一台变送器稳定性太差，存在质量问题。6、可靠性：是一个综合性的指标。可理解为可靠性高的仪表维护量小，可靠性差的维护量大。有些厂家提出了全智能变送器可靠性能保证50年不变。二、仪表术语1．首先，在分析现场仪表故障前，简要了解相关生产工艺流程及重要设备(参数)的联锁条件，了解仪表系统的设计方案，仪表的结构、特点、性能及参数要求等。仪表分类（术语）：按仪表所用的能源形式分为气（液）动仪表和电动仪表。按仪表组合形式分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置。按仪表的安装形式分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表。按仪表内部是否有微处理器分为智能仪表和非智能仪表按仪表的信号形式分为模拟仪表和数字仪表。按仪表在系统中所起的作用分为检测仪表、显示仪表、调节（控制）仪表和执行器。按被测参数的不同分为温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、物位检测仪表和分析仪表（仪器）。调节仪表可以分为可编程调节器和固定程序调节器。执行器由执行机构和调节阀两部分组成。执行机构按能源划分为气动执行器、电动执行器和液动执行器；按结构形式分为薄膜式、活塞式（气缸式）和长行程执行机构。调节阀根据其结构特点分为直通单座、直通双座、三通、角形、隔膜、蝶阀、球阀、偏心旋转、套筒（笼式）、阀体分离等。调节阀按流量特性分为直线、对数（等百分比）、抛物线和快开等。阀门定位器属于执行机构中的一个附件。一次阀一般指离工艺管道最近的仪表管路上的阀门；一次表一般指安装在工艺管道上的检测元件，如铂电阻和电偶等；2．在分析检查现场仪表系统故障之前，要向现场操作人员了解异常参数的变化情况，查看故障仪表的记录曲线和最近一段时间的参数值，进行综合分析，以确定仪表故障原因所在。原因：首先应当相信熟练的操作人员对参数的变化是比较敏感的，参数值的异常说明两个原因，一是工艺原因造成，二是检测（干扰）原因造成。作为维护人员要有区分的能力。比如：有一个气体流量参数，流量装置是孔板，这个参数在设备每次启动的前一个时间段，都出现超量程的现象，在排除了检测回路故障可能的情况下，逐步发现当后续工况建立以后，该参数恢复正常，最后确定是由于工况建立之前，孔板之后的管路阻力过小引起流量过大的原因造成，一旦工况建立后，管路阻力达到正常值，流量参数正常。根据这一情况制定了变送器投运步骤。3．如果仪表记录曲线为一条死线(一点变化也没有的线称死线)，或记录曲线原来为波动，现在突然变成一条直线；故障很可能在仪表系统。因为目前记录仪表大多由计算机系统替代，灵敏度非常高，参数的变化能非常灵敏的反应出来。此时可人为地改变一下工艺参数，看曲线变化情况。如不变化，基本断定是仪表系统出了问题；如有正常变化可断定仪表系统没有大的问题。4．设备故障出现以前仪表记录曲线一直表现正常，出现故障后记录曲线变得毫无规律或使系统难以控制，甚至连手动操作也不能控制，此时故障可能是工艺操作系统造成的。5．当发现计算机系统显示不正常时，可以到现场检查同一位置就地仪表的指示值，如果它们差别很大，则很可能是仪表系统出现故障。6．分析现场仪表故障原因时，要特别注意被测控制对象和控制阀的特性变化，这些都可能是造成现场仪表回路故障假象的原因。所以，我们要从现场仪表系统和工艺操作系统两个方面综合考虑、仔细分析，检查原因所在。三、压力、流量、温度、液位参数故障现象分析1．温度参数故障现象分析分析温度控制仪表系统故障时，首先要注意一点：该系统仪表的测量往往滞后较大。(1)温度仪表系统的指示值突然变到最大或最小，一般为仪表系统故障。因为温度仪表系统测量滞后较大，不会发生突然变化。此时的故障原因多是热电偶、热电阻、补偿导线断线或变送器失灵造成。(2)温度示值或曲线出现快速振荡现象，多为控制参数PID调整不当造成。(3)温度示值或曲线出现大幅缓慢的波动时，一般是由于工艺操作变化引起的，如当时工艺操作没有变化，则很可能是温度调节系统本身的故障。(4)温度调节系统本身的故障分析步骤：检查调节阀输入信号是否变化，输入信号不变化，调节阀动作，调节阀膜头膜片漏了；检查调节阀定位器输入信号是否变化，输入信号不变化，输出信号变化，定位器有故障。2．压力参数故障现象分析(1)压力控制系统仪表示值或曲线出现快速振荡波动时，首先检查工艺操作有无变化，这种变化多半是工艺操作和PID参数整定不好造成。(2)压力控制系统仪表示值或曲线出现死线，工艺操作变化了压力指示还是不变化，一般故障出现在压力测量系统中，首先检查测量引压导管系统是否有堵、漏的现象，不堵不漏，检查压力变送器输出系统有无变化，有变化，故障出在变送器到模块之间的接线上。3．流量控制仪表系统故障现象分析(1)流量控制仪表系统指示值达到最小时，首先检查现场检测仪表，如果正常，则故障在显示仪表。当现场检测仪表指示也最小，则检查调节阀开度，若调节阀开度为零，则常为调节阀到调节器之间故障。当现场检测仪表指示最小，调节阀开度正常，故障原因很可能是系统压力不够、系统管路堵塞、泵不上量、介质结晶、操作不当等原因造成。若是仪表方面的故障，原因有：孔板差压流量计可能是正压引压导管堵；差压变送器正压室漏等。

(2)流量控制仪表系统指示值达到最大时，则检测仪表也常常会指示最大。此时可手动遥控调节阀开大或关小，如果流量能降下来则一般为工艺操作原因造成。若流量值降不下来，则是仪表系统的原因造成，检查流量控制仪表系统的调节阀是否动作；检查仪表测量引压系统是否正常；检查仪表信号传送系统是否正常。

(3)流量控制仪表系统指示值波动较频繁，可将控制改到手动，如果波动减小，则是仪表方面的原因或是仪表控制参数PID不合适，如果波动仍频繁，则是工艺操作方面原因造成。4．液位控制仪表系统故障现象分析(1)液位控制仪表系统指示值变化到最大或最小时，可以先检查检测仪表看是否正常，如指示正常，将液位控制改为手动遥控液位，看液位变化情况。如液位可以稳定在一定的范围，则故障在液位控制系统；如稳不住液位，一般为工艺系统造成的故障，要从工艺方面查找原因。(2)差压式液位控制仪表指示和现场直读式指示仪表指示对不上时，首先检查现场直读式指示仪表是否正常，如指示正常，检查差压式液位仪表的负压导压管封液是否有渗漏；若有渗漏，重新灌封液，调零点；无渗漏，可能是仪表的负迁移量不对了，重新调整迁移量使仪表指示正常。(3)液位控制仪表系统指示值变化波动频繁时，首先要分析液面控制对象的容量大小，来分析故障的原因，容量大一般是仪表故障造成。容量小的首先要分析工艺操作情况是否有变化，如有变化很可能是工艺造成的波动频繁。如没有变化可能是仪表故障造成。四、阀门定位器的作用与应用：阀门定位器是调节阀的主要部件，它可以分为气动阀门定位器和电—气阀门定位器。气动阀门定位器接受气动信号0.02--0.1MPa，输出为0.02--0.1MPa（0.04--0.3MPa）。电—气阀门定位器将4--20mADC的控制信号转换成0.02—0.1MPa（0.04--0.3MPa）的气压信号。阀门定位器接受调节器（计算机）输出的控制信号，去驱动调节阀的动作，并利用阀杆的位移进行反馈，将位移信号直接与阀位比较，改善阀杆行程的线性度，克服阀杆的各种附加摩擦力,消除被调介质在阀上产生的不平蘅力的影响，从而使阀位对应于调节器的控制信号，实现正确定位。电—气阀门定位器主要由接线盒组件、转换组件、气路组件和反馈组件等四部分组成。工作原理是线圈2接受到4-20mA信号，使位于线圈之中的动铁4磁化而产生磁场，另外，动铁又位于永久磁钢所产生的磁场之中，因此，两个磁场相互作用，使动铁产生以支点3为中心的偏转电磁力矩。在动铁的一端固定有挡板13，所以动铁的偏转改变了喷嘴12与挡板之间的间隙，从而引起气动放大器背压的变化，背压的变化经气动放大器14放大后，得到20-100KPa的气压信号，驱动气动薄膜调节阀10阀杆。利用调节阀杆9的位移，带动比例臂8，使比例臂另一端的凸轮轴7转动，凸轮推动反馈杆6，通过反馈弹簧5给动铁以反馈力矩，使动铁达到力的平衡，从而实现了输入电流与阀位的比例关系。调整“调零螺钉”就可以通过“调零弹簧”11来改变动铁的初始位置，从而实现调零。调校方法：1、阀门处于自动位置。2、校正凸轮使反馈杆上滚轮位于中点，加一个50%的信号，这时调节阀推杆位于行程的50%处。调整连接螺钉、槽板位置，使槽板和比例臂平行并均处于水平位置。3、输入4mA的信号，调整调零螺钉，根据实际阀门位置确定零点位置。4、输入20mA的信号，调整比例臂的位置及量程调整螺钉，根据实际阀门位置确定量程位置。5、反复调整几次即能达到要求。123456789101112131415

气动学的基础知识弹性元件弹性元件是作为感测元件或转换元件，将压力或差压信号转换成位移或力信号。通常的弹性元件有：非金属膜片、金属膜片、波纹管及弹簧等。气阻元件在管路中起产生压力降和改变空气流量作用的元件，称为气阻，也叫节流元件或节流孔。(毛细管式恒气阻)

圆锥—圆锥型可调气阻

（平面盘可调气阻）

（圆球--圆柱型变气阻）

三、气容元件：能储存或放出气体的容室称为气容（室）。如图：（定容气室）

（弹性气室）

四、动控制元件：最基本的控制元件就是不同形式的喷嘴挡板机构。喷嘴挡板机构的作用，是把微小的位移转换成相应的压力信号。普通的喷嘴挡板机构如图：（喷嘴）P0

P1

（挡板）

它由一个恒气阻，一个流通气室，一个变气阻串联构成。当挡板与喷嘴之间的距离发生微小的位移时，其背压P1将发生很大的变化（从0~P0）。国产气动仪表的喷嘴直径一般为D=1mm，所以挡板有效位移H的上限值不超过D/4=0.25mm，也就是说，挡板位移H超过0.25mm时就