仪表基础课件

2020/2/191永原胜电仪常规仪表的分类一、压力仪表二、温度仪表三、流量仪表四、液位仪表五、特殊仪表（振动、位移等）六、分析仪表2020/2/1922020/2/193压力仪表现场压力表电接点压力表压力变送器/差压变送器压力开关2020/2/194压力仪表现场压力表，从表盘直径看最常见的有60mm,100mm,150mm三种规格。从接口看最常见的有M20X1.5,1/2NPT,法兰连接（有法兰尺寸和耐压等级要求）2020/2/195电接点压力表一般有双节点作为报警、或启泵的条件。压力仪表2020/2/196压力仪表压力变送器最常见的分为电容式压力变送器和单晶硅压力变送器。其它还有扩撒硅压力变送器。目前主流压力变送器主流几乎都采用了智能协议。电容式压力变送器：采用结构简单、坚固耐用且极稳定的可变电容形式，可变电容由压力腔上的膜片和固定在其上的绝缘电极所组成，当感受到压力变化时，膜片要产生微微的翘曲变形，从而改变了两极的间距，采用独特的检测电路测电容的微小变化，并进行线性处理和温度补偿。传感器输出与被测压力成正比的直流电压或电流信号。精巧的结构、高性能的材料及先进的检测电路的完美结合，赋予了电容式压力变送器以很高的性能。2020/2/19弹簧管压力表动作原理2020/2/198差压变送器一般使用来测量阻力、液位或者与流量节流元件配套使用测量流量仪表。该类型仪表往往与三阀组或者五阀组配套使用。目前国内应用三阀组较为普遍。对于三阀组类型的仪表有一个开关投用程序。投用三阀组：开正压阀，再关平衡阀，再开负压阀；关闭三阀组：关负压阀，打开平衡阀，关正压阀。2020/2/199压力仪表—压力开关压力开关1、压力开关是一种简单的（压力控制装置），当被测压力达到额定值时，压力开关可发出（警报或控制）信号。2、压力开关的工作原理是：当被测压力超过额定值时，弹性元件的自由端（产生位移），直接或经过比较后推动（开关元件），改变（开关元件）的通断状态，达到控制被测压力的目的。3.压力开关采用的弹性元件有（单圈弹簧管）、（膜片）、（膜盒）及（波纹管）等。开关元件有（磁性开关）、（水银开关）、（微动开关）等。4.压力开关的开关形式有（常开式）和（常闭式）两种。5、压力开关的调节方式有（两位式）和（三位式）两种。6.压力开关的参数可调，依实际使用压力范围调节2020/2/1910温度仪表玻璃管温度计双金属温度计压力式温度计热电阻热电偶温度变送器温度开关非接触式温度计2020/2/19压力检测仪表的使用仪表测量范围的确定：在使用中，为延长压力表使用寿命，避免受压元件因受力过大而损坏，在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的2/3；测量脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的1/2；测量高压压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的3/5；一般被测压力的最小值不低于仪表满量程的1/3为宜。仪表精度是根据工艺生产上允许的最大测量误差来确定的，选用的仪表越精密，测量结果就越精确、可靠，但价格也越贵，操作和维护越费事。取压点的选择（1）取压点要选在被测介质作直线流动的直管段上，不能选在拐弯、分岔、死角或其他能形成旋涡的地方。（2）测量液体介质的压力时，传压管应与介质流动方向垂直。传压管口应与工艺设备管臂平齐，不得有毛刺。（3）测量液体的压力时，取压点应在管道的下部，以免传压管内存有气体，测量气体压力时，测点应在水平管道的上部。（4）测量低于0.1MPa的压力时，所选取样点尽量减少液柱重力所引起的误差。2020/2/1912这种温度表非常简单、普通。目前高精度的往往使用在仪表校验间实验室内。由于价格便宜，工厂内还有应用。玻璃管液体膨胀式温度计2020/2/1913双金属温度计是利用两种膨胀系数不同的金属薄片叠焊在一起制成的测温元件，由于两种金属的热膨胀系数不同，双金属片在温度改变时，两面的热胀冷缩程度不同，因此在不同的温度下，其弯曲程度发生改变。利用这一原理，制成温度计叫双金属温度计。双金属温度计2020/2/1914热电阻热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是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的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜。我们这套项目中采用了大量的PT100型号的铂热电阻体。PT100类型电阻体对应0℃时阻值为100Ω。2020/2/19电熨斗双位调节原理图中蓝色双金属片与电接点组成动触头，棕色弹簧片与电接点组成静触头，当温度低时蓝色双金属片恢复直线状态，触点接通，熨斗通电加热，随着温度上升，蓝色双金属片送热变形向下弯曲，触点断开，电路断开停止加热。调温旋钮上下调节，改变静触头的位置，从而改变温度的高低。2020/2/1916热电阻2020/2/19热点阻的特点：在低温端测量精度高、性能稳定，便于远距离传输和集中控制。缺点：感温元件存在传感滞后，连接导线线路电阻受环境温度影响。工作原理：热电阻测量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的，要求电阻丝在整个测量范围内具有稳定的理化性质，而且电阻和温度之间的关系复现性要好。热电阻＝电阻体（最主要部分）＋绝缘套管＋保护套管＋接线盒一般是将电阻丝绕在云母或石英、陶瓷、塑料等绝缘骨架上固定后套上保护套管，在热电阻丝与套管间填上导热材料即成。铠装型热电阻与铠装热电偶相似。2020/2/1918热电偶热电偶是中高温区最常用的一种温度检测元件。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电偶的工作原理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。2020/2/1919如图所示，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。置于被测温度为t的介质中，称为工作段，另一端为自由端，放在温度为t0的恒定温度下，当工作段的被测介质温度发生变化时，热电势也随温度发生一定规律的变化。热电偶产生的热电动势，其大小只与电极材料与两端的温差有关，而与热电极的长度和直径的粗细无关。从外观上看，热电阻和热电偶温度变送器没有太大的区别。2020/2/1920热电偶产生热电势的条件是两热电极材料相异、两接点温度相异。2020/2/1921温度变送器的作用:其作用是将检测的热电偶或则热电阻等温度信号转变为标准的仪表信号如4-20mADC,或者1-5VDC.2020/2/1922温控开关温度开关传统的温度开关多为机械式，其分为：蒸气压力式温控器、液体膨胀式温控器、气体吸附式温控器、金属膨胀式温控器。目前我厂没有使用该产品。电饭锅使用的是热敏铁氧体温度到一定时磁性减小，释放触头杠杆，使触点断开失电停止加热。2020/2/1923非接触式温度计温度仪表非接触式温度计是靠红外辐射,亮度,色差等方法感应、比较，得出被测物件温度。好处是可遥测，量程大，可测极高温物件。如红外测温计、亮度测温计等。缺点是一般精度不高。但是作为工厂辅助测温元件是不可缺少的。2020/2/19测温元件的安装要求插入深度要求测量端应有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管道中心线一定距离，热电偶5~10mm。铂电阻50~70mm，插入方向要求保证测温元件与流体充分接触，最好是迎着被测介质流向插入，正交90°也可，但切勿与被测介质形成顺流。流体流动方向2020/2/1925涡轮流量计孔板流量计（含一体化孔板流量计）质量流量计转子流量计涡街流量计超声波流量计电磁流量计明渠流量计流量仪表楔形流量计靶式流量计流量就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。单位有m3/h、L/h（体积流量）和Kg/h、T/h（质量流量）等。2020/2/1926流量计涡轮流量计：当被测流体流过涡轮流量计传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号，经放大器放大后，送至显示仪表显示。qv=f/K(7.1)qm=qvρ(7.2)式中qv,qm－分别为体积流量，m3/s，质量流量，kg/s；f－流量计输出信号的频率，Hz；K－流量计的仪表系数，P/m3。2020/2/1927孔板流量计：充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。流量计2020/2/19孔板流量计ABCPOX流束变化情况压力分布曲线OX速度分布曲线当流体在有孔板的管道中流动时，在远离孔板之前的A处就开始收缩、流速加快，流体内部的静压力逐渐下降。流体对管道壁的压力却在上升直到孔板处达到最大值，在孔板两边形成一个压力差。当流体通过孔板之后，由于惯性关系流束不仅没有立即扩散，而且还是继续收缩，压力继续下降，直至B处流束最小，这时流体的平均流速最大，而后开始扩散到C处时，流体又充满管道。所有条件又回到初时状态。充满管道的流体，当流经管道内的节流件时，流束将在节流件处形成局部收缩。此时流速增大，静压降低，在节流件前后产生差压。也就是流量愈大，差压愈大。因而可依据差压来衡量流量的大小，理论证明，这个压力之差和流过节流装置的流体体积流量的平方成正比。因此，我们只要测出节流元件前后的压力差，就可以知道流体流过管道的流量。2020/2/1929质量流量计质量流量计流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科里奥利在1832年研究水轮机时发现的，简称科氏力。质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的T型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周在振管周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会上产生科氏力效应，使两根振管扭转振动，安装在振管两端的拾振线圈将产生相位不同的两组信号，这两个信号差与流经传感器的流体质量流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据此解算出介质密度。安装在传感器器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度。2020/2/1930转子流量计转子流量计浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下运动，与浮子重量平衡后，通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。一般分为玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工业上最常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质，由于玻璃材质的本身易碎性，关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转子流量计2020/2/19转子流量计当流体自下而上流动时，流过锥管，转子因受到流体的冲击而向上运动。随着转子的上移，转子与锥管间的环形流通面积增大，流体流速减低，冲击作用减弱，直到流体作用在转子上向上的推力与转子在流体中的重力相互平衡。此时，转子停留在锥形管中的某一高度。如流量在增大，平衡被打破转子继续升高，到新的平衡点为止。反之下降。因此，根据转子悬浮的高低就可以测知流体的流量的大小2020/2/1932涡街流量计在流体中安放一个非流线型旋涡发生体，使流体在发生体两侧交替地分离，释放出两串规则地交错排列的旋涡，且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正比的流量计。2020/2/1933超声波流量计超声波流量计依据测量原理常见的有两类：时间差计量（传播速度差法）多普勒原理计量右图为恩德斯豪斯超声波流量计在我厂的