仪表及自动化-3、常用仪表

化工仪表及自动化常用仪表温度检测及仪表压力检测及仪表流量检测及仪表物位检测及仪表调节阀开关阀常用现场仪表温度检测及仪表定义温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，故需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。温度检测及仪表测温方式温度计种类常用测温范围优点缺点非接触式测温仪表辐射式辐射式400~2000测温时，不破坏被测温度场低温段测量不准，环境条件会影响测温准确度光学式700~3200比色式900~1700红外线热敏探测-50~3200测温时，不能破坏被测温度场，响应快，测温范围大，适于测温度分布易受外界干扰，标定困难光电探测0~3500热电探测200~2000接触式测温仪表膨胀式玻璃液体-50~600结构简单，使用方便，测量准确，价格低廉测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能记录和远传双金属-80~600结构紧凑，牢固可靠精度低，量程和使用范围有限压力式液体-30~600耐震，坚固，防爆，价格低廉精度低，测温距离短，滞后大气体-20~350蒸汽0~250热电偶铂铑-铂0~1600测温范围广，精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制需冷端温度补偿,在低温段测量精度较低镍铬-镍铝0~900镍铬-考铜0~600热电阻铂-200~500测温精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制不能测高温,须注意环境温度的影响铜-50~150热敏-50~300温度检测及仪表温度检测常用几类一、膨胀式温度计膨胀式温度计的测温是基于物体受热时产生膨胀的原理，双金属温度计就是其中的一种。双金属温度计是把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成的，是一种固体膨胀温度计，结构简单、牢靠。双金属温度计可将温度变化转化为机械量变化。如下图所示，为双金属温度计的结构。它的感温元件通常绕成螺旋形，一端固定，另一端连接指针轴。温度变化时，感温元件的弯曲率发生变化，并通过指针轴带动指针偏转，在刻度盘上显示出温度的变化。温度检测及仪表温度检测常用几类二、压力式温度计压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体的饱和蒸汽压力和温度之间的变化关系，而进行温度测量的。当温包感受到温度变化时，密闭系统内饱和蒸汽产生相应的压力，引起弹性元件曲率的变化，使其自由端产生位移，再由齿轮放大机构把位移变为指示值，这种温度计具有温包体积小，反应速度快、灵敏度高、读数直观等特点。温度检测及仪表温度检测常用几类三、热电偶温度计热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表，由三部分组成：热电偶、测量仪表、连接热电偶和测量仪表的导线。热电偶温度计测温系统示意图1—热电偶；2—导线；3—测量仪表温度检测及仪表温度检测常用几类三、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。其优点是：1、测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。2、测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。3、构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。热电偶示意图温度检测及仪表温度检测常用几类三、热电偶温度计热电现象及测温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的两个执着点之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一定大小的电流，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。当工作端的被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入显示仪表进行指示或记录，或送入微机进行处理，即可获得温度值。热电现象温度检测及仪表温度检测常用几类三、热电偶温度计常用热电偶的种类工业上对热电偶材料的要求：1、温度每增加1℃时所能产生的热电势要大，而且热电势与温度应尽可能成线性关系；2、物理稳定性要高；3、化学稳定性要高；4、材料组织要均匀，要有韧性，便于加工成丝；复现性好，便于成批生产，而且在应用上也可保证良好的互换性。热电偶名称代号分度号热电极材料测温范围/℃新旧正热电极负热电极长期使用短期使用铂铑30-铂铑6铂铑10-铂镍铬-镍硅镍铬-铜镍铁-铜镍铜-铜镍WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJTLL-2LB-3EU-2--CK铂铑30合金铂铑10合金镍铬合金镍铬合金铁铜铂铑6合金纯铂镍硅合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金300～1600-20～1300-50～1000-40～800-40～700-400～300180016001200900750350温度检测及仪表温度检测常用几类三、热电偶温度计热电偶的结构1、普通型热电偶：热电极、绝缘管、保护套管、绝缘盒。2、铠装热电偶：由金属套管、绝缘材料（氧化镁粉）、热电偶丝一起经过复合拉伸成型，然后将端部偶丝焊接成光滑球状结构。优点反应速度快、使用方便、可弯曲、气密性好、不怕振、耐高压等。3、表面型热电偶：专门用来测量物体表面温度的一种特殊热电偶。反应速度极快、热惯性极小。热电偶结构温度检测及仪表温度检测常用几类四、热电阻温度计热电阻温度计是由热电阻（感温元件），显示仪表以及连接导线所组成。在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进行温度的测量较为适宜。热电阻温度计示意图温度检测及仪表温度检测常用几类四、热电阻温度计测温原理利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性（电阻温度效应）来进行温度测量的。热电阻温度计适用于测量-200～+500℃范围内液体、气体、蒸汽及固体表面的温度。温度检测及仪表温度检测常用几类四、热电阻温度计作为热电阻的材料一般要求是：1、电阻温度系数、电阻率要大。2、热容量要小。3、在整个测温范围内，应具有稳定的物理、化学性质和良好的复制性；4、电阻值随温度的变化关系，最好呈线性。温度检测及仪表温度检测常用几类四、热电阻温度计工业常用热电阻1、铂电阻--工业上常用的铂电阻有两种，一种是R＝10Ω，对应分度号为Pt10。另一种是R＝100Ω，对应分度号为Pt100(温度每变化1℃，电阻变化约0.4Ω)。2、铜电阻--金属铜易加工提纯，价格便宜；它的电阻温度系数很大，且电阻与温度呈线性关系；在测温范围为-50～+150℃内，具有很好的稳定性。工业上常用的铜电阻有两种，一种是R＝50Ω，对应的分度号为Cu50。另一种是R＝100Ω，对应的分度号为Cu100。温度检测及仪表温度检测常用几类四、热电阻温度计热电阻的结构1、普通型热电阻主要由电阻体、保护套管和接线盒等主要部件所组成。2、铠装热电阻将电阻体预先拉制成型并与绝缘材料和保护套管连成一体。3、薄膜热电阻将热电阻材料通过真空镀膜法，直接蒸镀到绝缘基底上热电阻的支架形状(已绕电阻丝)温度检测及仪表温度检测常用几类五、温度变送器KZW-体化温度变送器是一种接触式测量温度的现场用仪表，通常与其相应的二次仪表或计算机采集测最系统配套使用，可准确测量生产工作过程中各种介质或物体的温度（使用范围200℃-1600℃）。KZW-体化温度变送器是在装配式温度传感器的防水或隔爆接线盒内装入放人变送模块，与传感器连接形成一体化，输出标准4-20mADC（两线制）。温度变送器压力检测及仪表定义压力是工业生产中的重要参数之一，为了保证生产正常运行，必须对压力进行监测和控制，但需说明的是，这里所说的压力，实际上是物理概念中的压强，即均匀垂直的作用在单位面积上的力。法定计量单位是帕斯卡（简称帕），符号为（Pa）。SFp表示受力面积。表示垂直作用力；表示压力；式中，SFp211mNPaPaMPa61011压力检测及仪表压力为了使大家了解国际单位制中的压力单位（Pa或MPa）与过去的单位之间的关系，下面给出几种单位之间的换算关系表。压力单位帕/Pa兆帕/MPa工程大气压/(kgf/cm2)物理大气压/atm汞柱/mmHg水柱/mH2O（磅/英寸2）/（1b/in2）巴/bar帕11×10-61.0197×10-59.869×10-67.501×10-31.0197×10-41.450×10-41×10-5兆帕1×106110.1979.8697.501×1031.0197×1021.450×10210工程大气压9.807×1049.807×10-210.9678735.610.0014.220.9807物理大气压1.0133×1050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.3332×1021.3332×10-41.3595×10-31.3158×10-310.01361.934×10-21.3332×10-3水柱9.806×1039.806×10-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.895×1036.895×10-30.070310.0680551.710.703110.06895巴1×1050.11.01970.9869750.110.19714.501压力检测及仪表在压力测量中，常有绝对压力、表压力、负压力或真空度之分。绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力。用来测量绝对压力的仪表称为绝对压力表。地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力。用来测量大气气压力的仪表叫气压表。绝对压力与大气压力之差，称为表压力。当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度。用来测量真空度的仪表称为真空表。既能测量压力值又能测量真空度的仪表叫压力真空表。大气压力绝对压力表压pppp表P真P绝P绝大气压力线绝对压力的零线绝对压力大气压力真空度ppp压力检测及仪表压力检测常用几类一、按信号原理不同分四类：1、液柱式压力计：它根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量。一般用来测量较低压力、真空度或压力差。2、弹性式压力计：它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。3、电气式压力计：它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。4、活塞式压力计：它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。压力检测及仪表压力检测常用几类一、电气式压力计电气式压力计是一种能将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。该仪表的测量范围较广，分别可测7×10-5Pa至5×102MPa的压力，允许误差可至0.2％；由于可以远距离传送信号，所以在工业生产过程中可以实现压力自动控制和报警，并可与工业控制机联用。电气式压力计组成方框图一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。压力检测及仪表压力表的选择应根据被测压力的种类（正压、负压或压差）、被测介质的物理、化学性质（腐蚀等）和用途（是否远传）以及生产过程所提的技术要求，本着既要满足测量准确度，又经济的原则，合理地选择压力表的型号、量程和精度等级。为了保护压力表，一般在被测压力较稳定的情况下，其最高压力值不应超过仪表量程的2/3；若被测压力波动较大，其最高压力值应低于仪表量程的1/2；为了保证实际测量的精度，被测压力的最小值不应仪表量程的1/3。对某些特殊的介质，如氧气、氨气等有专用的压力表。压力检测及仪表压力表的安装取压管口应与介质流动方向垂直。测点要选在其前后有足够长直管段的地方，以保证仪表所测的是介质的静压。防止仪表传感器与高温或有害的被测介质直接接触。如：测量高温蒸汽时，应加装冷凝盘管；对于有腐蚀性的介质，应加装充有中