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1、 仪表基础知识 2012年10月 仪表基础知识 2014年12月 目 录： 2误差基本知识 3流量测量仪表 4压力测量仪表 仪表的发展与分类1 5 液位测量仪表 6温度测量仪表 7控制阀 一、仪表的发展与分类 1.1 仪表的发展历史 仪表发展已有悠久的历史。据韩非子有度记载，中国在战国 时期已有了利用天然磁铁制成的指南仪器，称为司南。古代的仪器在很 长的历史时期中多属用以定向、计时或供度量衡用的简单仪器。 1718世纪，欧洲的一些物理学家开始利用电流与磁场作用力的原 理制成简单的检流计；利用光学透镜制成的望远镜，奠定了电学和光学 仪器的基础。其它一些用于测量和观察的各种仪器也遂逐渐得到了发 展
2、。 19世纪到20世纪，工业革命和现代化大规模生产促进了新学科和新 技术的发展，后来又出现了电子计算机和空间技术等，仪器仪表因而也 得到迅速的发展。现代仪器仪表已成为测量、控制和实现自动化必不可 少的技术工具。 一、仪表的发展与分类 1.2 仪表分类 1.2.1 检测和过程控制仪表的分类方法很多，根据不同原则可以进行相 应的分类： 按仪表所使用的能源分类:气动、电动、液动仪表； 按组合形式:基地是仪表、单元组合仪表、综合控制装置； 按仪表安装形式:现场仪表、盘装仪表和架装仪表； 根据仪表有无引进微处理器又可分为:智能仪表和非智能仪表； 按仪表信号形式:模拟仪表和数字仪表。 1.2.2 检测与过
3、程控制仪表最通用的分类方法是按仪表在测量与控制系 统中的作用进行划分,一般分为检测仪表、显示仪表、调节仪表和执行 器。 检测仪表根据被测变量的不同,可分为温度检测仪表、压力检测仪 表、 流量检测仪表、物位检测仪表和分析仪表. 显示仪表分为记录仪表和指示仪表.模拟仪表和数字仪表.记录仪分 为有纸记录和无纸记录.通常使用无纸记录. 调节仪表分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表，由于微处理 机的引入,又有可编程调节器与固定程序调节器。 执行器由执行机构和调节阀两部分组成： 执行机构按能源分:气动.电动和液动执行器 按结构形式分:薄膜式,活塞式和长行程执行机构. 调节阀分类，根据其结构特点分:直通单
4、座.直通双座.三通阀.角形 阀. 隔膜阀.蝶阀.球阀.偏心旋转阀.套 筒阀.阀体分离法.高压阀等. 按流量特性分:直线.对数(等百分比).抛物线和快开等. 一、仪表的发展与分类 二、误差 误差的概念 1 误差不可以避免误差不可以避免, ,只能降低只能降低 而错误是可以避免的而错误是可以避免的 原因：产生系统误差的主要原因是仪表本身的缺陷, 使用方法不正确,使用者的习惯与偏向,因环境 条件的变化等。 误差错误 误差的定义及分类 2.2 按误差数值表示方法分为：绝对误差、相对误差、引用误差 a绝对误差=测量值-真值（用来表示测量精度） b 相对误差是绝对误差与被测量值之比,常用绝对误差与仪表示值之
5、比，以百分数表示. 相对误差=绝对误差/仪表示值*100% c引用误差:是绝对误差与仪表量程之比,以百分数表示. 2.1是在正确测量的前提下，所测得的数值和真实值之间的差异 问我们常说的仪表超差应该怎么理解? 答 例如：一流量计测量为500M3/h,仪表精度为1.0.那么该 表在正常情况下,测量偏差在5M3,都是允许的,如果两 台仪表,那么有可能最大就相差10M3/h。 仪表超差的理解 3.2 温度变送器:0.5、1.0 。铂电阻:A、B级 A:(0.15+0.002 |t| ) B: (0.30+0.002 |t| ) 3.3 涡街流量计:测气体1.5、测液体1.0 3.1 压力表:1.6级
6、（1.5）、2.5级 压力变送器:0.5级 3.4 质量流量计:0.1 电磁流量计:1.0 转子流量计:1.6 3.5 差压式流量计：按类型不同，根据传感器及差压变送器精度来确 定，一般为 (1.0-2.0)FS。 3.6 液位计：一般按mm来计, 雷达(3mm,计量级雷达可达到1mm), 磁致伸缩液位计:0.01. 3、常见仪表的精度等级: 压力 2 垂直作用在物体表面上的力 三、压力测量 P绝压(绝对零压为基准来表示的压力) P表压(以大气压为基准来表示的压力) P负压（真空度）被测流体的绝对压力 低于大气压时压力表测得的压力 P绝压 1大气压力线 绝对零压(绝对真 空下的压力) 3.1
7、表压、绝对压力、负压（真空度）的关系 3.2 压力测量基本知识 法定计量单位是Pa，1Pa=1N/m2， 压力的法定工程单位还有：MPa、kPa、 非法定工程单位：kgf/cm2、atm、mmH2O 、mmHg、bar等 压力单位 压力表分类 普通压力表、真空压力表、隔膜压力表、 耐振压力表等 表压变送器、绝压变送器、差压变送器、 液位压力变送器、流量差压变送器 压力变送器种 类 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） 3.3 压力表 电接点压力表 一般有双节点
8、 作为报警、或 启泵的条件。 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
9、可调，依实际使用压力范围调节 3.4 压力变送器 压力变送器主要用于连续测 量管线和设备上的压力，然后 经变送器将所测压力转换为4 20mA的输出信号。 对液体流量测量，变送器应 被安装得低于管道取压口位 置。对气体流量测量，变送器 应被安装得高于管道取压口位 置。 最具有代表性的压力变送器： 1、EJA川仪横河（重庆川仪），通讯时叠加Brain或Hart协议的数字信号。 2、Rosemount（中国北京远东）通讯时叠加Hart协议的数字信号。 通讯时有专用的手操器，可以在主控室、现场进行仪表的组态。 艾默生公司生产的375手操器 不同类型表不要混用：根据生产要求及使用环境做具体分析， 按被测
10、介质的性质，如状态（气体、液体）、温度、粘度、腐 蚀性、易燃和易爆程度等来选择使用。如氧气表、乙炔表，带 有“禁油”标志，专用于特殊介质的耐腐蚀压力表、耐高温压力 表、隔膜压力表等 开表时要慢，避免瞬间高压力的冲击。应该看表盘指示压力将 根步阀慢慢打开，尤其对小量程表kPa表更是如此（不可修复 ）。 注意连接规格： 东瑞化工常用的有两种规格，M20*1.5（垫密封）和DN25法 兰连接 3.5应用中注意事项 流量 2 单位时间内流过管道某截面的 体积或质量 四、流量测量 工业上常用的流量仪表可分为三大类： （1）速度式流量计：以测量流体在管道中的流速作为测量依 据来计算的仪表。 （2）容积式流
11、量计：它以单位时间内所排出的流体固定容积 的数目作为测量依据。 (3) 质量式流量计：它依据科里奥利力原理直接量质量流 量。 4.1 分类 2 转子流量计 玻璃转子流量计、金属转子流量计 3涡街流量计 4质量流量计 差压式流量计 标准孔板、威力巴、锥形管、楔式 1 5 电磁流量计 常见的几大流量测量仪表 4.1.1 差压式流量计 充满管道的流体,当它流经管道内的 节流件时,流束将在节流件处形成局 部收缩,因而流速增加,静压力降低,于 是在节流件前后便产生差压.流体流 量愈大,产生的差压愈大,这样可依据 差压来测量流量的大小.这种方法是 以流体连续性方程(质量守恒定律)和 伯努力方程(能量守恒定
12、律)为基础的. 4.1.1.1测量原理（以标准孔板为例）： 流体必须满管连续运行 流体必须是牛顿流体、在物理学上和热力学上是均匀单相的， 流体流经节流装置时不发生相变 流体流量基本不随时间变化、不适用于脉动流和临界流工况 流体流经节流件前流束必须与管道轴线平行且不得有旋转流 流体流动工况应是紊流、雷诺数需在一定范围内且无旋涡 4.1.1.2 孔板节流装置流量计的应用 节流装置安装要求有足够的直管段要求,一般前10D后5D,为保证 正常测量,前直管段最好为30-50D 新装管道系统必须在吹扫合格后才能安装孔板，孔板的锐角应迎 着流向 测量气体时，取压口应在管道上部与管道中垂线成45度的夹角范 围
13、内；测量蒸汽时，取压口应在管道上部与管道水平中心线成45 度的夹角范围内；测量液体时，取压口应在管道下部与管道水平 中心线成45度的夹角范围内。 测量气体（或液体）的水平导压管应有排除冷凝液体（或气体） 的配管坡度1：101：100 4.1.1.3 孔板节流装置流量计的使用 流量计投用前，应检查其安装是否符合要求、管道是否吹洗干 净、压力试验是否已完成 投用后保证流量计在其有效测量范围内平稳运行 流量计投用步骤为： 检查二次阀和排污阀应关闭，平衡阀应打开 稍开一次根部阀，检查导压管系统是否泄漏，不漏则全开一次 阀 分别打开排污阀进行排污后关闭排污阀 拧松差压变送器 正负压室丝堵，排除空气 打开
14、变送器正压阀，关闭平衡阀， 打开变送器负压阀，启动差压变送器； 。 4.1.1.4差压式流量计的投用与停用方法 不能让导压管内的凝结水或隔离液流失 不可使变送器测量膜盒过压或受热 三阀组的启动顺序为：开正压阀 关平衡阀 开负压阀； 三阀组的停用顺序为：关负压阀 开平衡阀 关正压阀。 流量计停用步骤为：关闭变送器负压阀，打开平衡阀，关闭变送 器正压阀 关闭二次阀 打开排污阀进行排污后关闭排污阀； 4.1.1.5 仪表三阀组的操作 会正确开启及停用仪表 差压变送器的排凝及防冻（蒸汽冷凝液轻易不要排，影响测量， 排空后，高温对膜盒寿命有影响） 准确性判断：因差压流量计差压值普遍较小，且差压和流量的平
15、 方成正比，所以差压的变化对流量有很大的影响，(如果变送器 零位误差为2%,则克引起的流量指示误差为14.14%,所以一般规定 流量应用在其刻度值的30%以上).可以简单用以下方法判断差压 变送器的零点是否准确，关负压阀 开平衡阀 关正压阀。可 以打开三阀组上的排污螺钉，如果差压变送器指示不为零，则需 要进行零点调整。 4.1.1.5 差压变送器的使用 转子流量计（可变面积 式流量计） 转子流量计作为直观流动 指示或测量精度要求不高 的中低等精度仪表。被测 流体可以是单相液体或气 体，通常不适用于液体中 含有磁性物资、纤维、微 粒固体或气体中含有液滴 的场合。 4.1.2 转子流量计 当流体自下而上流入锥管时，被转子截流，这样在转子 上、下游之间产生压力差，转子在压力差的作用下上升，这 时作用在转子上的力有四个:流体对转子的动压力(W)、转子 在流
