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1、.,1,一次仪表（温度计、压力计、液位计）,二一五年 景旭龙,.,2,目 录,一、基本概念 二、压力仪表 三、温度仪表 四、物位仪表,.,3,概念,仪表的概念：仪表一般只是用来指示数据用的仪器 化工自动化仪表简称为化工仪表 ，对化工、炼油等生产过程中的各种变量(温度、压力、液位、流量、成分等)进行自动检测、显示和控制的仪表。 传感器：接受输入变量的信息，并按一定规律将其转换为同种或别种性质输出变量的装置。 变送器：当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器,.,4,概念,测量误差：测量值与真实值之间存在的差别 真值：一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念，一般是无法得到的。 绝对误
2、差：是仪表读数与被测参数真实值之差。仪表的绝对误差只能是读数与约定真值或相对真值之差。 引用误差（基本误差） ：绝对误差与仪表量程的百分比。,.,5,概念,在工业测量中,为了便于表示仪表的质量,通常用准确度等级来表示仪表的准确程度。 仪表精度=（绝对误差的最大值/仪表量程）*100% 精度等级是由国家计量检定规程规定的，我国过程检测控制仪表的精度等级有0.005、0.02、0.1、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4等，精度数字越小说明仪表精确度越高,仪表精度,.,6,仪表精度计算 精度 =（测量值-约定真值）/（标尺上限值-标尺下限值）100% 或 精度 =（绝对误差/测量范围）10
3、0% 式中约定真值也就是标准器示值。在仪表调试中，仪表精度是作为仪表的一个重要指标来检查和调整的。,概念,.,7,概念,例如：一台测温仪表测量范围是6001100，其绝对误差是6。此表精度等级是多少？,6/（1100-600）100% = 1.2% 则仪表精度等级应是1.5级。,.,8,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,按仪表在测量系统中的作用进行划分：,检测仪表、显示仪表、调节(控制) 仪表,按被测变量划分：,压力、温度、流量、物位、成分,.,9,仪表图例,根据以上分类，国家行业标准HG/T20505-2000，自控常用图形及代号,P
4、G：就地指示压力表 TG：就地指示温度计 LG：就地指示液位计 PT：压力变送器 PdT：差压变送器 TT：温度变送器 LT：液位变送器 FT：流量变送器 PV：压力调节阀 TV：温度调节阀 LV：液位调节阀 AT: 成分显示,.,10,一、压力仪表,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。,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
5、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,.,11,压力仪表分类,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,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， 作为压力基准仪表使用,.,12,带沿轴向压力表,隔膜压力表,不
6、锈钢耐震压力表,弹性式压力计,常用种类,.,13,隔膜压力表,氧用压力表,氨用压力表,弹性式压力计,.,14,精密压力表,电接点压力表,弹性式压力计,.,15,弹性式压力计,差压压力表,.,16,弹性式压力计,压力表构成,.,17,弹性式压力计,压力表构成,游丝,.,18,弹性式压力计,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。,.,19,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 1.53.0倍，最好选用2倍。,弹性式压力计,.,20,弹性式压力计,压力表拆装步骤,.,21,弹性式压力计,压力表起针器,
7、方法：,（1）起针器缺口向表里，从表针下面套入,（2）起针器针尖对准压力表指针中心孔,（3）顺时针旋转起针器上面旋钮,.,22,弹性式压力计,方法：,（1）检查销钉是否松动,（2）检查中心齿轮和扇形齿轮之间耦合,（3）检查游丝是否规整，短路,（4）检查弹簧管有无泄漏,（5）检查中心支架,.,23,弹性式压力计,（1）检查安装内部机构,（2）安装表盘,（3）安装表针：左手压表针针尖到表盘“0”刻度处，右手轻轻对准表针孔到中心轴，松开左手，表针针尖真好对应“0”刻度，轻轻敲打表针,.,24,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
8、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。,弹性式压力计,.,25,弹性式压力计,典型安装,垂直管道,水平管道,振动大泵出口,高压、危险 介质管道,.,26,智能压力变送器,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,。传感膜片的最大位移量为0.004英寸（0.1毫米），且位移量与压力成正比。两侧的电容极板检测传感膜
9、片的位置。传感膜片和电容极板之间电容的差值被转换为标准电流输出信号。,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（对于GP表压变送器，大气压如同施加在传感膜片的低压侧一样）。AP绝压变送器，低压侧始终保持一个参考压力,.,27,智能压力变送器,根据测量的精度要求选择压力表精度等级； 被测介质的物理、化学性质和参数（温度、粘度、腐蚀性等） 用途（标准、指示、记录和远传等）； 根据测量的压力情况选择压力表量程； 在平稳负荷情况下，规定被测压力的正常值为压力计满刻度的2/3处。 被测压力经常波动，压力的正常值应在压力计满刻度的1/2处。,4）、压力变送器选用原则,.,28,（1）取压口的
10、选择：要考虑测出的压力能真正反映被测介质的压力，不能有附加的动压头或其它干扰。 取压口要选在管道的直线部分，不能处于流线紊乱的地方； 取压口的轴线应与被测介质流速方向垂直； 口部与设备内壁平齐，导压管最好不要插入管道内。 当一定要插入时，管道口平面应严格与流动方向平行,5）、压力变送器安装要求,智能压力变送器,.,29,取压口孔径不可太大。 在保证加工方便和不堵的情况下尽可能小些。 在压力波动较大和较频繁时，和对动态特性要求较高时，孔径应适当加大。 取压口加工后必须精心清理毛刺和加工表面，不要使取压口形成各种形状的扩口。 取压口的位置 测量气体：一般在工艺管道上部。 测量液体：一般在工艺管道下
11、部。,智能压力变送器,.,30,6）导压管敷设 压力变化时，导压管中的被测介质会发生流动，为此要消耗能量。能量消耗的多少，与导压管长度、直径、局部阻力、介质粘度等有关。因此，对导压管长度和管径有一定要求。要求管路不堵不漏、传递迅速。 导管长度不能过长，管道尽可能短而直； 过长的管道除了影响动态特性外，也不安全（防冬、隔热等方面的问题）。 为了防止高温介质在高温时进入压力计，导压管也不能过短。,智能压力变送器,.,31,导压管直径，根据被测介质的性质、压力大小和动态特性要求及导压管的长度选择。为了减小迟延，信号管路的内径不应小于8-12mm。 导压管倾斜方向，当被测介质为气体时，导压管应向取压口
12、方向倾斜； 当被测介质为液体时，导压管应向压力计方向倾斜。,智能压力变送器,.,32,智能压力变送器,7）、拆装检查步骤,第一步：联系好工艺后关闭根部阀门,第二步：打开阀门的泄压孔，泄压（做好安全防护，正确使用工具）,.,33,智能压力变送器,第三步：打开变送器后盖，检查接线,第四步：拆除连接法兰螺栓，检查清理膜盒（膜盒不能适用尖锐器具来触碰，轻轻檫除脏污,.,34,智能压力变送器,8）、常见压力原因及处理,.,35,活塞式压力计,活塞式压力计也常简称活塞压力计或压力计，也有称之为压力天平，主要用于计量室、实验室以及生产或科学实验环节作为压力基准器使用，也有将活塞式压力计直接应用于高可靠性监测
13、环节对当地其它仪表的表决监测,.,36,温度仪表,1、概念,（1）温度-标示物体冷热程度的物理量,（2）温标-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。常用温标有华氏温标()、摄氏温标()、热力学温标(K)等。,.,37,摄氏温标：规定在标准大气压下，以水的冰点为0oC，正常沸点为100，中间分成100等分，每一等分为1oC。 华氏温标：规定在标准大气压下水的冰点为32度，沸点为212度，两个标准点之间分为180等分，每等分代表1度。华氏温度用字母表示。 热力学温标：以水的冰点为273.15K，正常沸点为373.15K，中间分成100等分，每一等分为
14、1K。,温度仪表,.,38,2、换算关系：,F（9/5）C32,T C +273.15K C +273K,C（5/9）（F32）,温度仪表,.,39,温度仪表,3、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) 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。(如便携式红外测温仪 ),.,40,工作原理 玻璃管温度计是利
15、用热胀冷缩的原理来实现温度的测量的。由于测温介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同，所以我们常见的玻璃管温度计主要有：酒精温度计、煤油温度计、水银温度计、红钢笔水温度计。,4、玻璃管温度计,温度仪表,.,41,优缺点 优点是结构简单，使用方便，测量精度相对较高，价格低廉。 缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制。且不能远传，易碎。,温度仪表,4、玻璃管温度计,.,42,5、双金属温度计,双金属温度计,电接点双金属,温度仪表,.,43,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。指针则随之指
16、在刻度盘上的不同位置，从刻度盘上的读数，便可知其温度。,温度仪表,5、双金属温度计,.,44,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。,应用范围 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。,温度仪表,5、双金属温度计,.,45,6、热电阻温度计,测温原理热电阻测温是基于金属导体或半导体的电阻值与温度存在一定函数关系的原理实现温度测量。 其关系式为：RtRt0【1a（tt0）】 式中 Rt 温度为t时的电阻值 Rt0 温度为t0时的电阻值 a 电阻温度系数，即温度每 升高1 时电阻相对变化量,温度
17、仪表,.,46,温度仪表,6、热电阻温度计,Pt100热电阻温度计系数是0.385/。在0时的阻值为100欧母， 当温度升高为10 ，它的电阻将变为103.85欧。,【例】,法兰衬四氟,.,47,两线制 三线制 四线制,温度仪表,6、热电阻温度计,接线方式,.,48,温度仪表,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。,热电阻结构 感温元件 内引线 保护套管 其作用主要是使感温元件和内引线免受环境有害介质的影响。,.,49,温度仪表,常用热电阻类型,法兰衬四氟,磁柱式电阻芯,铠装式电阻芯,.,50,卡套式铠装 双支热电阻
18、,温度仪表,铠装热电阻 -螺纹连接,.,51,温度仪表,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。 工作原理： 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，两者之间便产生热电动势, 这种现象称为塞贝克热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。,A,B,测量端,参考端,热电偶工作原理图,7、热电偶温度计,.,52,温度仪表,A,B,测量端,参考端,热电偶工作原理图,7、热电偶温度计,EteAB（t）eAB（t0） 式中 Et 热电偶的热电势 eAB（t） 温度为t是工作端的热电势 eAB（t0） 温度为t0是自由端的热
19、电势当自由端温度t0恒定时，热电势只与工作端的温度有关,.,53,温度仪表,热电偶结构： a 热电极 b 绝缘子： 保证热电偶两级之间及热电极与保护套管之间的电气绝缘 c 保护套管 保护热电极不受化学腐蚀和机械损伤 D 接线盒 将热电偶的参考端引出，供热电偶和导线连接之用，兼有密封和保护接线端子等作用,.,54,热电偶特点,温度仪表,测量精度高，测量范围广，构造简单，使用方便，不受大小和形状的限制，外有保护套管，用起来方便。,8种标准化热电偶： S ：铂铑10-铂 201300 B ：铂铑90-铂铑6 3001600 K ：镍铬-镍硅 -501000 J ：铁-康铜 -40750 R ：铂铑1
20、3-铂 -01600 E ：镍铬-康铜 -40 1000 T ：铜-康铜 -40 350 ,.,55,物位仪表,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。把料斗、堆场仓库等储存的固体块、颗粒、粉料等的堆积高度和表面位置称为料位；两种互一相溶的物质的界面位置称为界位。液位、料位以及界位总称为物位。用来测量物位的仪表称为物位仪表。,1、概念,.,56,2、分类,物位仪表,物位测量仪表种类很多，按液位、料位和界位来可分,液位仪表：浮力式（浮筒、浮球、浮标、沉筒）、静压式（压力式、差压式）、电容式、电感式、电阻式、超声波式、微波式等。,浮筒式,压差式,超声波式,.,57,物位仪表,料位仪
21、表：重锤探测式、音叉式、超声波式、激光式、放射性式、电容式等,电容式,音叉式,射频导纳式,.,58,3、差压式液位计,物位仪表,差压式液位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。,图为差压式液位计测量原理图。当差压计一端接液相，另一端接气相时，根据液体静力学原理，有：Pb=Pa+gH式中 （H-液位高度 ；-被测介质密度 ；g-被测当地的重力加速度 ） 所以有：P=Pb-Pa=gH 在一般情况下，被测介质的密度和重力加速度都是已知的，因此，差压计测得的差压与液位的高度H成正比，这样就把测量液位高度的问题变成了测量差压的问题。,.,59,物位仪表,现场安装,双法兰液位计
22、,磁翻板液位计,单法兰液位计,.,60,4、翻板液位计,物位仪表,翻板液位计的翻板是由导磁的薄铁皮制成。垂直排列，并各自能绕框架上的小轴翻转（如图）。翻板一面涂红漆，另一面涂银灰色漆。工作时，液位计的连通管经法兰与容器相连通，构成一连通器。连通器中间有浮标，它随液位的变化而变化。浮标中间有一磁钢，其位置正好与液面一致。当液位上升时，磁钢将吸引翻板，并将它们逐个翻转，使红的一面在外边；下降时，又将它们翻过来，使银灰的一面在外边。即以颜色表示液位高低，十分醒目。,.,61,物位仪表,5、翻板液位计拆检步骤,第一步：关闭 气相根部阀门,所有仪表设备检修都要和工艺、操作等相关人员沟通好,第二步：关闭 液相根部阀门,.,62,物位仪表,第三步：缓慢打开浮筒倒淋排污阀,严禁料液污染环境，恰当处理,第四步：快速开关几次气相根部阀,.,63,物位仪表,第五步：拆除浮筒下部法兰，取出浮球,第六步：清理浮球表面的杂物，检查磁性,第七步：检查清理正常后，正确安装浮球，有磁性一端向上,第八步：缓慢打开气相根部阀，全部冲压后缓慢打开液相根部阀,.,64,物位仪表,6、液位计常见故障处理方法,.,65,一品梅花，中国人家！,人 立 于 诚,事 精 于 心,业 盛 于 信,和 则 致 远,