炼钢仪表仪器讲解

炼钢厂仪表仪器•仪表仪器分类：•1、炼钢厂仪表概述•2、温度检测仪表•3、称重检测仪表•4、压力差压检测仪表•5、流量检测仪表•6、仪表输出信号类型及传输1、炼钢厂仪表概述在炼钢各工序生产中，仪器仪表起着把关者和指导者的作用。它从生产现场获取各种生产参数，运用科学规律和系统工程的做法，综合有效地利用各种先进技术，通过自控手段和装备，使每个生产环节得到优化，进而保证生产的规范化，提高产品质量，降低生产成本，满足需求。如果没有先进的仪器仪表发挥其检测、显示、控制功能，就无法正常连续生产。炼钢厂各工艺仪表仪器检测数量约600多点，包括：压力，流量，温度，液位，称重，气体检测分析等，分布在炼钢厂各个角落，通过4-20mA信号连续无误的经隔离配电器传至上位机PLC，同时参与PLC程序控制，根据数据的种类不同通过WCC显示或报警，同时部分数据上传公司MES系统。2、温度检测仪表：温度检测仪表可分为：接触式测温仪表，非接触式测温仪表。接触式测温仪表主要有热电阻，热电偶和热敏电阻热电阻：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。目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，最常用R0=100Ω;R0=50Ω，它们的分度号为Cu50和Pt100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛，如各种冷却水进回水温度检测，各种气体温度检测等，以铂热电阻Pt100为例，它的特点测温范围特点如下:铜电阻特点：电阻值与温度关系几乎线性，电阻温度系数较大，材料易提纯，价格较便宜。测温范围：－50-＋1500C应用范围：测量准确度要求不是很高，温度较低的场合。缺点：2500C以上容易氧化，故只能在低温及没有腐蚀的介质中应用，铜的电阻率较小，ρ=0.017Ω.mm2/m，铜的热电阻体积较大。铂电阻特点：稳定性好、准确度高、性能可靠，铂在氧化气氛、甚至高温下物理、化学性质非常稳定测温范围：－250-＋6500C应用范围：广泛应用于工业和实验室中，缺点：铂在还原性气氛尤其在高温还原性气氛中，容易被污染，导致铂丝变脆，并改变电阻与温度间的关系。因此必须用保护套管把电阻体与有害气氛隔离热电阻名称代号分度号R0R100/R0测量范围基本误差公称值允许误差名义值允许误差温度范围（℃）允许值（℃）铜热电阻WZCCu50Cu10050±0.051.428±0.002-50~150-50~150100±0.1铂热电阻WZPPt10Pt10010A级±0.006B级±0.0121.385±0.001-200~650-200~850100A级±0.006B级±0.012热电阻有二线制，三线制，四线制。两线制：在热电阻的电阻丝两端各连接一根导线的引出线方式。这种热电阻测温时都存在引出线电阻变化产生的附加误差。三线制：在热电阻体的电阻丝的一端连接两根引出线，另一端连接一根引出线。测温时它可以消除引出线电阻的影响，故测温准确度高于两线制电阻。四线制:在热电阻体的电阻丝两端各连出两根引出线。测温时，它不仅可以消除引出线电阻的影响，还可以消除连接导线间接触电阻及其阻值变化的影响。四线制多用在标准铂电阻的引出线上。二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r整个电路的电阻为热电阻的电阻值加上两段导线电阻的电阻值测量误差大，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，两个导线分别接在电桥的两个桥背上，另一根线接在电桥的电源上，消除了引线电阻的误差。可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。一般用在实验室热电偶：两种不同成份的材质导体（称为热电偶丝材或热电极）组成闭合回路，当接合点两端的温度不同，存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意几个问题：热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。常用的热电偶有：S型，WRe325型，K型S型热电偶：铂铑10-铂热电偶，温度范围0～1600℃，旧分度号LB-3。优点：耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度；耐氧化、耐腐浊性良好；可以做为标准使用。缺点：热电动势值小；在还元性气体环境较脆弱(特别是氢、金属蒸气)；补偿导线误差大；价格高昂WRe型热电偶：钨铼电偶，温度范围0～1800℃，优点：响应时间快，价格低廉，热电动势值大。缺点：热电偶极易氧化，长期存放偶丝需做隔离防护；K型热电偶：镍铬-镍硅热电偶、镍铬-镍铝热电偶，温度范围-200～1300℃。优点：热电动势之直线性良好；1000℃以下耐氧化性良好；在金属热电偶中安定性属良好。缺点：不适用于还元性气体环境，特别是一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体；热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大；受短范围排序之影响会产生误差。•热电偶测温的基本原理:热电动势的测量:热电动势包括接触电势和温差电势。温差电势远比接触电势小，可以忽略。这样闭合回路中的总热电势可近似为接触电势。根据实验数据把热电势EAB(T，T0)和温度T的关系绘成曲线或列成表格(分度表)，则只要用仪表测得热电势，就可以求出被测温度T。K型热电偶分度表K参考端温度：0℃整10度mν值℃010203040506070809000.0000.3970.79801.20301.61102.02202.43602.85003.26603.68110004.09504.50804.91905.32705.73306.13706.53906.93907.33807.73720008.13708.53708.93809.34109.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.62932.04232.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.51938.91539.31039.70340.09640.48840.879100041.26941.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.09548.462120048.82849.19249.55549.91650.27650.63350.99051.34451.69752.049130052.39853.09353.09353.43953.78254.12554.46654.807热敏电阻：热敏电阻有负温度系数（NTC）和正温度系数（PTC）之分。NTC（t阻值降低）又可分为两大类：第一类为均匀型用于测量温度，它的电阻值与温度之间呈严格的负指数关系；第二类为突变型（CTR）。当温度上升到某临界点时，其电阻值突然下降。PTC（t阻值升高）也可分为两大类：热敏电阻NTCPTC突变型均匀型突变型均匀型温度控制，过热保护可以测温，温度补偿非接触式测温仪表主要有：光学高温计，光电比色高温计，红外温度计；光学高温计：普朗克定律绝对黑体的辐射强度与温度及波长的关系。光电比色高温计：与光学高温计相同，是根据普朗克定律工作的它通过测量物体的辐射强度来测量温度，但是测量方法不同，光学高温计采用亮度比较法，测量波长下的辐射强度，比色高温计用颜色比较法测量两个波长下辐射强度之比而确定物体的温度。红外温度计：波长约在0.8-400微米的红光，其辐射强度与温度及波长的之间的关系，仍然可由普朗克定律确定，因此可以通过测量一定波长下的红外辐射强度来确定物体的温度。3、称重检测仪表电阻应变式称重传感器的工作原理和结构电阻应变式称重传感器之所以能作为质量——电量的转换元件，是基于金属丝在受拉或受压后会发生弹性形变，其电阻值也随之产生相应的变化这一物理特性实现的。当电阻应变片内金属丝受到外力作用发生弹性形变时，它的长度L，横截面s及电阻率P均会发生相应的变化。电阻相对变化为在钢制的弹性体上，成对地在纵向和横向上贴有R1，R2，R3，R4共4个电阻应变片，它们组成一个全桥式测量电路，如图所示。图中A，c两点接人激励电压u，一般使用交流或直流电源供电，B，D两点为输出端，工作时将输出电压信号u。这种桥式测量电路，可以灵敏地测量极微小的电阻变化。当弹性体受物体的作用时，弹性体便产生弹性形变，粘在其表面的电阻应变片随其同步地变形，因而改变了它们的电阻值。电阻应变片的长度L，截面积S，电阻率P均随之发生变化。由于电阻应变片组成的桥式电路是平衡的，电阻应变片的电阻变化会引起电桥的不平衡，从而输出电压信号，该信号与物体的质量()成正比。根据上述原理制成的应变式称重传感器主要由三部分组成，即弹性元件，电阻应变片和测量电路，用专门、十分严格的粘贴技术并通过连接线将这三者联系起来，就可以实现质量——电量信号之间的线性变换。•传感器的信号电缆，不和强电电源线或控制线并行布置（例如不要把传感器信号线和强电电源线及控制线置于同一管道内）。若它们必须并行放置，那么，它们之间的距离应保持在50CM以上，并把信号线用金属管套起来。不管在何种情况下，电源线和控制线均应绞合起来，合程度50转／米，·若传感器信号线需要延长，则应采用特制的密封电缆接线盒。若不用此种接线盒，而采用电缆与电缆直接对接（锡焊端头），则应对密封防潮特别予以注意，接好后应检验绝缘电阻，且需达到标准（2000～5000M），必要时，应重新标定传感器。·若信号电缆线很长，又要保证很高的测量精度，应考虑采用带有中继放大器的电缆补偿电路。4、压力，差压检测仪表压力常用检测仪表有：膜盒压力表，弹簧管压力表，压力开关，压力变送器等差压检测仪表有：差压变送器压力:定义为垂直均匀地作用在单位面积上的力，即物理概念中的压强。表达式为差压：两个测