石油仪器仪表培训完全版全文案例分析电子版

仪器仪表培训培训提纲第一部分压力表基本构造及工作原理第二部分温度计基本构造及工作原理第三部分流量计分类及工作原理第四部分变送器基本原理及作用第五部分各类仪表在油气田应用现状第一部分压力表基本构造及工作原理压力的概念及单位垂直作用在单位面积的力称为压力，物理学中称为压强，其数学表达式为：SFpp---压力，Pa；F---垂直作用力，N；S---受力面积，m2。式中压力的单位也取法定计量单位，名称是“帕斯卡”，简称“帕”，用符号“Pa”表示。实际应用中，“Pa”的单位太小，工程上习惯以“帕”的1×106倍为单位，即“MPa。压力测量仪表分类压力测量仪表按其转换原理不同，大致可以分为四大类液柱式压力计：将被测压力转换为液柱高度差进行测量弹性式压力计：将被测压力转换成弹性元件弹性变形的位移进行测量电器式压力计：将被测压力转换成各种电量进行测量活塞式压力计：将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重量进行测量常用压力表的精度等级有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.35，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。我们生产现场使用的是弹性压力表，精度等级一般在0.35～4.0级。弹性式压力表定义用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。具体可以分为弹簧管式压力表和电接点信号压力表，目前我们生产中使用的是弹簧管式压力表结构简单，使用可靠，读数清晰，价格低廉测量范围宽，并具有足够的精度特点弹簧管式压力表测压原理当弹簧管的固定端通入被测压力后，由于椭圆形截面在压力的作用下将趋向圆形，弯成圆弧形的弹簧管随之向外挺直扩张变形。由于变形，其弹簧管的自由端产生位移，输入压力与自由端的位移成正比。测得自由端的位移量，就能反应压力的大小压力测量仪表使用压力测量的准确与可靠性跟压力表的选择和使用方法有着密切的关系。如果选用不当，不仅不能正确反映压力的大小，还可能引起生产事故。选用压力表的原则是：根据生产工艺，过程中被测介质的性质、现场环境、经济适用等条件，合理地考虑压力表的类型、量程、精确度等级和指示形式。㈠、压力表量程的选择弹簧管式一般压力表，通常是利用在现场长期测量工艺过程介质的压力。因此，选择压力表时既要满足测量的准确度要求，又要安全可靠、经济耐用。当被测压力接近压力表的测量上限时，虽然测量误差小，但仪表长期工作处于测量上限压力下工作，将会缩短仪表使用寿命。当被测压力在压力表测量上限值的1/3以下时，虽然压力表的使用寿命长，但测量误差较大。为了兼顾压力表的使用寿命和具有足够的测量准确性，通常在测量较稳定的压力时，被测压力值应处于压力表测量上限值的2/3处。测量脉动压力时，被测压力值应处于压力表测量上限值的1/2处。一般情况下被测压力值不应小于压力表测量上限值的1/3。㈡、压力表精确度的选择压力表的精确度等级主要根据生产上允许的最大误差来确定。只要测量精确度能够满足生产工艺的要求，就不必选用高精确度的压力表。选择精确度等级的计算方法如下：1、根据测量最小压力时相对误差的要求，采用下列公式计算精确度：相对误差被测压力最小值允许的测量上限被测压力最小值精确度例如：以6MPa压力表测量压力最小值不低于2MPa，又要保证相对误差不超过4％，则选用压力表的精确度为：即选用1.0级压力表。·%32.1%462精确度2、根据允许基本误差选择精确度的计算公式为：例如：一块1OMPa压力表，最高使用至6.6MPa，要求允许基本误差的绝对值不超过0.15MPa，则选用压力表的精确度为：即应选用1.5级的压力表。%5.1%1001015.0精确度%100测量上限允许基本误差的绝对值精确度习题讲解：检定一只测量范围为0~10MPa，准确度为1.5级的弹簧管式压力表，所用的精密压力表的量程是多少？答：检定一般压力表时，作为标准器的精密压力表的允许误差的绝对值应不大于被检仪表的允许误差绝对值的1/3，其测量上限值一般应比被检仪表的测量上限值大1/3为好。为此：精密表的测量上限应为MPa3.1331110根据弹簧管式精密压力表的产品系列，可选用0~16MPa的精密压力表。第二部分温度计基本构造及工作原理温度测量的基本原理以热平衡为基础，当两个冷热程度不同的物体接触，必然会产生热交换现象，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具有相同的温度，通过测量另一物体的温度可以得到被测物体的温度，这就是温度测量的基本原理按工作原理分：膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计温度的检测方法分类一．膨胀式温度计1．玻璃管温度计(液体膨胀式温度计)原理利用液体受热膨胀的原理工作的。按照感温液体种类可分为水银玻璃温度计和有机玻璃温度计。特点读数直观、测量准确结构简单、价格低廉碰撞和振动易断裂信号不能远传玻璃管温度计测量温度的主要误差来源：①读数误差；②标尺误差；③弯月面顶部误差；④修正的误差；⑤零点位移；⑥露出液柱的存在；⑦外部压力的影响；⑧测量变动温度时示值的停留（热惰性）；⑨温度计本身的温度失真。水银温度计的检定步骤（用比较法）：（1）温度计按规定浸入方式垂直插入槽中，插入前应注意预热（零上温度计）或预冷（零下温度计）。读数时恒温槽温度应控制在偏离检定点±0.20℃以内（以标准温度计为准）。（2）温度计插入槽中一般要经过10min（水银温度计）或15min（有机温度计）方可读数，读数过程中要求槽温恒定或缓慢均匀上升，整个读数过程中槽温变化不得超过0.10℃。使用自控温箱时控温精度不得大于±0.05℃/10min。（3）读数要迅速，时间间隔要均匀，视线要与刻度面垂直，读取液柱弯月面的最高点（水银温度计）或最低点（有机温度计）。读数要估读到分度值的1/10。（4）精密温度计要读取4次，普通温度计读数2次，其顺序为标准→被检1→被检2→被检n，然后再按相反顺序读回到标准，最后取算术平均值，分别得到标准温度计及被检温度计的示值例：简述工作用水银温度计的零点检定方法？答：（1）零点的获得：将蒸馏水冰或自来水冰（注意冰避免过冷）破碎成雪花状，防入冰点槽内。注入适量的蒸馏水或自来水后，用干净的玻璃棒搅拌并压紧使冰面发乌。用二等标准水银温度计进行校准，稳定后使用。（2）零点检定时温度计要垂直插入冰点槽中，距离器壁不得小于20mm，待示植稳定后方可读数。原理根据双金属片受热后出于两种金属片的膨胀系数不同而产生弯曲变形，弯曲的程度与温度高低成比例特点结构简单、耐振动、耐冲击使用方便、维护容易、价格低廉适用于振动较大的场合2．双金属片温度计(固体膨胀式温度计)二．压力式温度计原理根据在封闭系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀引起压力变化这一原理制作的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度组成温包直接与被测介质相接触感受温度的变化毛细管用来传递压力的变化弹簧管一般压力表用的弹性元件三．热电偶温度计原理以热电效应为基础的测温仪表，将被测温度转化为电势信号输出特点测量范围很广结构简单，使用方便测温准确可靠便于信号的远传、自动记录和集中控制三．热电阻温度计原理利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的性质工作的，用仪表测量出热电阻的阻值变化，从而得到与电阻值对应的温度值特点准确度高、在中、低温下（500℃下）测量，输出信号大，灵敏度高其输出是电信号，便于多点切换测量组成热电阻、显示仪表、连接导线第三部分流量计分类及工作原理一．流量测量的目的：1、生产操作和控制2、经济核算流量是控制生产过程达到优质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数二．流量的概念流经管道或设备某一截面的流体数量的大小瞬时流量：单位时间内流过管道某一截面流体的体积或质量累积流量（总量）：在某一段时间内流过管道的流体数量总和测量流体流量的仪表一般称为流量计，测量流体总量的仪表常称为计量表三．流量测量仪表的分类1．速度式流量计定义：以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表主要种类：差压式流量计、转子流量计、电磁流量计、涡轮流量计、旋涡流量计、超声流量计2．容积式流量计定义：以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表主要种类：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计3．质量流量计定义：以测量流体流过质量作为测量依据的仪表直接式：直接测量质量流量量热式角动量式陀螺式科里奥利力式间接式：用密度与容积流量运算得到质量流量优点测量精度不受流体温度、压力、粘度等变化影响四、差压式流量计定义基于液体流动的节流原理，利用流体流经节流装置所产生的压力差来实现流量测量的仪表组成节流装置：将被测流量转换为压差信号差压计：将差压信号转换为对应的流量值显示仪表最成熟，最常用的流量测量方法之一节流现象定义及分类定义：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力会产生差异的现象节流元件：设置在管道中能使流体产生局部收缩的元件分类：差压流量计根据节流元件可以具体分为孔板、喷嘴、文丘里管三种流量计标准孔板：压力损失大，一般只适用于洁净流体介质的测量。结构简单，安装方便，适用于大流量的测量，应用最为广泛标准喷嘴：压力损失略小于孔板，对带有污垢的流体介质测量较为适宜文丘利管：压力损失比孔板和喷嘴都小得多，可测量悬浮固体颗粒的液体，较适合大流量测量。价格昂贵，不适合200mm以下管径流量测量孔板流量计取压角接取压：在孔板前后两端面与管壁的夹角处取压法兰取压：在距节流元件前后端面各1寸的位置上钻孔取压。环室取压：用在工作压力为6.4MPa以下，管道直径D在50~250mm之间单独钻孔取压：用在工作压力为2.5MPa以下，管道直径D在50~1000mm之间差压信号的测量节流装置将流体流量的大小转换为相应的差压大小，差压信号由导压管引出，传递到相应的差压计，以便显示流量的数值。一般工业生产过程中的流量测量及控制多采用差压变送器，将差压信号转换为统一的标准信号，以便于远传，实现集中显示和控制。孔板流量计的测量误差1．被测流体工作状态的变动实际使用时被测流体的工作状态（温度、压力、湿度等）以及流体密度、粘度、雷诺数等参数数值，与设计计算时有所变动。为了消除这种误差，必须按新的工艺条件重新进行设计计算，或者将所测的数值加以必要的修正。温度、压力、流体密度、粘度、雷诺数与设计计算时变动2．节流装置安装不正确在安装节流装置时，节流装置露出部分所标注的“+”一侧，应当为流体的入口方向节流装置除了必须按相应的规程正确安装外，在使用时，要保持节流装置的清洁，如在节流装置处有沉淀、结焦、堵塞等现象，也会引起较大的测量误差。3．孔板入口边缘的磨损节流装置使用日久，特别是在被测介质夹杂有固体颗粒等机械物的情况下，或者由于化学腐蚀，都会引起节流装置的几何形状和尺寸的变化对于孔板来说，入口边缘的尖锐度会由于冲击、磨损和腐蚀而变钝，这样，在相等数量的流体经过时所产生压差将变小，引起仪表指示值偏低4．导压管安装不正确，可能有堵塞、渗漏现象导压管要正确安装，防止堵塞或渗漏，否则会引起较大的测量误差，对于不同的测量介质，导压管的安装有不同的要求转子式流量计适用于小流量的测量，管径小于50mm的流量测量特点结构简单，灵敏度高，量程比宽压力损失小且恒定刻度近似线性价格便宜，使用维护简便但仪表精度受被测介质密度、粘度、温度、压力等因素的影响工作原理转子式流量计：压差不变，利用节流面积的变化来反映流量的大小（恒压差、变节流面积）组成由下往上逐渐增大的锥形管转子（锥形管内可自由运动）椭圆齿轮流量计属于容积式流量计利用某种标准容器的固定容积对被测流体进行连续计量并进行积算的对被测流体的粘度变化不敏感，适于测量高粘度的流体，甚至糊状物的流量工作原理当流体流过椭圆齿轮流量计时，p1p2(a)位置，A主动轮，B从动轮(b)位置，A、B均为主动轮(c)位置，A从动轮，B主动轮转动1/4周，排出一个半月形容积的被测介质涡轮流量计速度式流量计利用置于流体中的叶轮的旋转角速度与流体流速成比例的关系，通过测量叶轮的转速来反映体积流量的大小