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1、现场仪表常识仪表车间主要内容n第一部分：常规仪表n第二部分：常用调节阀n第三部分：常用的自动调节回路组成n第四部分： DCS系统n第五部分： SIS（安全仪表系统）n第六部分：仪表常见故障第一部分 四大参数测量及原理n温度n压力n流量n物位温度仪表及选用温度是表示被测物体冷热程度的物理量，是工业自动 化生产中的一个重要控制指标，是化学反应程度的一 个标志。按温度仪表的测量方式可分为接触式和非接触式两类 。（1）接触式的温度仪表结构比较简单、可靠，测温精 度 也较高。但是有测温过程延迟的现象。（2）非接触式测温由于测温元件不和被测物体接触， 测 温响应也较快，测温范围宽。但缺点是受外界因素 的影
2、响造成的测量误差较大。 主要有光学高温计、光 电高温计和辐射高温计，其测量的温度值一般在要求 不是很高的地方用，优点是温度变化响应较快。目前 较为先进的测温方式是利用光导纤维红外辐射进行测 温(我厂硫磺有一台红外线测温仪）.接触式温度仪表分类固体的膨胀：双金属温度计热膨胀 液体的膨胀：玻璃管温度计气体的膨胀：压力式温度计（温包毛细管 ）金属热电阻：铜、铂、镍热电阻等热电阻 半导体热敏电阻：锗、碳等电阻廉金属热电偶：铜-康铜、镍铬-镍硅贵金属热电偶：铂铑-铂铑、铂铑-铂热电偶 难熔金属热电偶：钨铼系、钨钼系等非金属热电偶：硅化物系等双金属温度计n原理：利用固体受热产生几何位移作为测温信号的 一种
3、固体膨胀式温度计。其感温元件通常是由两种 膨胀系数不同，彼此又牢固结合的金属制作成平螺 旋型或直螺旋型的结构。绕成螺旋形的双金属感温 元件一端固定，另一端连接指针轴。当被测物体温 度变化时，两种金属由于膨胀系数不同，使螺旋管 曲率发生变化，通过指针轴带动指针偏转，直接显 示温度示值。n选型时注意事件：合适的尾长（嘴子的长度和管道半 径）测量指示范围。连接时合适的接口（M16、M27 ）双金属温度计热电阻和热电偶n热电阻是利用电阻与温度呈一定的函数关系的 金属导体或半导体材料制成的感温元件。也就 是说当温度发生变化时，其电阻值发生相应的 变化而得到温度值。n热电偶是目前使用最广泛的测温元件。它是
4、利用两种不 同的导体串接成一个闭合回路，如导体的两端出现温差 ，导体就会产生电势差，就可以根据电势差得出一个温 度值。我厂一般常用的是K型（镍铬-镍硅） 、S型（铂 铑-铂） ，我厂热电偶的连接接口为M332或G1，或 法兰连接，极少为M272热电偶测温原理图法兰连接热电偶螺纹连接热电偶带切断阀热电偶（催化用）刚玉管热电偶（高温用，硫磺炉子）压力仪表n任何一个物体上受到的压力都包括大气压力和被测 介质的压力（一般称为表压）两部分。作用在被测 物体上这两部分压力总和称为绝对压力。而普通的 工业压力表测量的都是表压值，即： P表P绝大气压。n当绝对压力大于大气压值时测得的表压值为正值， 称为正表压
5、。当绝对压力小于大气压时测得的表压 值为负值，称为负表压，既真空度。测量真空度的 仪表称为真空表。弹性压力表（测量的是表压：被测压力与大气压之差）n弹性压力表是一种历史悠久、应用广泛的压力测量 仪表。它的结构简单，牢固耐用，可直接安装在工 艺设备、管线上作现场压力指示。对于各种特殊的 、 恶劣的工作环境（高温、低温、振动、腐蚀）都 可以找到各种专用的压力表来满足各种特殊用途的 需要如：氨用压力表、氧气压力表（禁油）、乙炔 压力表、氢气压力表、抗硫压力表、高温压力表等 。n弹簧管压力表的敏感元件是截面为椭圆形的弹性C形 管，在C形管承受压力时C形管自由端位移带动指针 来指示压力。其仪表本身精度不
6、是很高，用来测量 不结晶、不凝固，对钢、铜合金没有腐蚀作用的液 体、蒸汽和气体介质的压力。现场压力表选择n压力表的量程选择应注意： 在测稳定的压力时，正常操作压力应为压力表上限的1/3 2/3，最高不能超过压力表上限的3/4。在测脉动压力时，正常操作压力应为压力表上限的1/31/2 ，最高不能超过压力表上限的2/3。在测高压压力时，正常操作压力应为压力表上限的3/5.为了保证压力测量的精度，最小压力测量值应高于压力表测 量量程的1/3处。n电接点压力表是指兼有压力传感器功能的压力表，既可作就地压 力指示又可输出电信号作远方显示用，它往往是在膜片或转动机 构上增加了变送发讯装置将压力信号转化为电
7、信号进行远传，在 工业上经常用作电接点压力表来参加控制或联锁。n压力表、电接点压力表的接头是M20*1.5管螺纹，没有锥度，所以 用垫片密封（四氟、退火紫铜垫、石墨缠绕垫）。乙炔不能使用 铜垫片n使用时应注意不同介质、温度、压力选用不同的压力表。普通压力表（高于60）电接点压力表流量仪表n在过程仪表与装置中，流量仪表主要有两大 功用，既作为过程自动化控制系统的检测仪 表和测量物料数量的总量表。在石油化工等 过程生产企业中，流体流量参数检测与控制 是最常见的参数之一，它关系到生产过程的 质量与安全。流量仪表起着举足轻重的作用 ，它们是能源管理及贸易结算的必备的工具 。n我厂常用的流量计可以按流量
8、计检测信号反映的是体积流量或质量流量 来进行分类，可以分为体积流量计和质量流量计。有很多流量计虽然在 仪表或DCS上显示为质量流量（孔板），它是基于所测的介质的密度是 不变的，这就造成了不能在工艺密度发生变化时，其测量值的准确。n体积流量计检测的信号反映体积流量，它们在测量的原理上都和密度有 紧密的关系。如我厂常用的有电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计、 超声波流量计及容积式流量计。这些流量计的输出信号与管道中流体的 平均流速或体积流量成一定的关系，是反映真实体积流量的流量计，这 些仪表在安装时一般要求仪表前后有直管段，以减少测量的误差，这类 仪表一般用于企业内部的生产与控制，在原料进厂或产品
9、出厂（就是贸 易交接）的地方是不允许使用的。流量测量仪表按测量原理分类可分为： 1. 节流型流量计（差压式流量计）：各种孔板、喷嘴、均速管流量计 （适合测量大口径循环水，如四循有一台，缺点：测量小孔怕堵，可加 切断阀解决）、楔形流量计。2.2. 电磁流量计：电磁流量计：分为普通式法兰电磁流量计、分为普通式法兰电磁流量计、 插入式电磁流量插入式电磁流量 计（用于大口径流量测量）。电磁流量计的工作原理基于法拉第计（用于大口径流量测量）。电磁流量计的工作原理基于法拉第 电磁感应定律。当导电液体流过包围在磁场中的测量管时，在流电磁感应定律。当导电液体流过包围在磁场中的测量管时，在流 速和磁场二者相垂直
10、的方向就会产生与平均流速速和磁场二者相垂直的方向就会产生与平均流速V V成正比的感应成正比的感应 电动势电动势E E。 注意：注意：优点是：在仪表与管线接触处没有阻碍流体流动的节流元优点是：在仪表与管线接触处没有阻碍流体流动的节流元 件，不会堵塞，因此特别适用于带有悬浮物、固体颗粒等导体的件，不会堵塞，因此特别适用于带有悬浮物、固体颗粒等导体的 流量测量，流量测量，测量导电的水比较好测量导电的水比较好。 要求：要求：电磁流量计测量的介质是导电的。电极应根据介质的腐蚀电磁流量计测量的介质是导电的。电极应根据介质的腐蚀 情况选用合适的材质（如三水站的盐酸、碱情况选用合适的材质（如三水站的盐酸、碱N
11、aOHNaOH流量），介电流量），介电 常数特别小的介质是不能测的，如：常数特别小的介质是不能测的，如：蒸汽凝结水流量蒸汽凝结水流量4.转子（浮子）流量计：n玻璃转子流量计（就地指示用）、远传金属管转子 流量计。测量原理：流体自下向上流过浮子时，浮 子上有差压、流体动压、摩擦力和向下的浮子本身 的重量相平衡。流量增大，向上的力加大，浮子上 升，浮子在锥管中不同的位置代表不同的流量大小。5.超声波流量计：n测量原理：安装于管道的两个换能器，一组 发出超声信号，一组检测接受信号，微处理 器计算超声波从发出到接受的时间差t, 此 t流体流速有关，测得t即可计算出流速 ，从而得到流量大小。n优点：非接
12、触式、安装方便（不用切断流体 ）、适用大口径测量n缺点目前我厂使用的两种超声波流量计由于 管道、安装附件存在热胀冷缩，加上耦合剂 的老化，信号发射和接受存在问题。6.涡街流量计n涡街流量计是由漩涡发生体和频率检测器构成的变送器 、信号转换等环节组成。输出420mADC信号或脉冲电 压信号，可检测Re在2*104 7*106范围的液体、气体 、蒸汽流量。涡街流量传感器是孔板流量计最理想的替 代产品.涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的 一种具有国际先进水平的新型流量计，由于它具有其它 流量计不可兼得的优点. 对直管段的要求较高，液体要求前直管段10D，后直 管段 5D，气体要求前直管段20D
13、，后直管段 10D，涡街流量计n检测原理n在流动的流体中，若垂直流动方向放置一个圆柱体，在 某一雷诺数范围内，将在圆柱体的后面的两侧交替产生 有规律的漩涡，称为卡曼漩涡，漩涡的旋转方向向内， 如图 n大量试验证明，单侧漩涡产生的频率f与流速v和直径d之 间有如下的关系：f=Srv/d Sr斯特劳尔数为常数，与漩涡发生体的形状（制造）有关。质量流量计n质量流量计一般分为直接式（内补偿式）与推导式 （外补偿式）两类。直接式又可分为热力式、科氏 力式、动量式和差压式等几种；推导式质量流量计 又分为温度压力补偿式和密度补偿式两种。而科氏 力质量流量计是我们现在 用的流量计。n科氏力质量流量计n科氏力质
14、量流量计是目前应用较多，发展较快的一 种直接式的质量流量计，是美国Micromotion公 司首先开发出来的，所以也称Micromotion流量 计。其原理：质量流量计（驱动线圈、检测线圈 ）n 管道应力影响 若连接流量传感器管道中心未对准（或不平行 ）或管道温度改变，管道应力会形成压力、拉力 、或剪切力作用到CMF测量管间的对准，引起 检测探头的不对称性，导致零点变动。CMF安 装好后必须调零以消除或减小这一影响。若管道 严重未对准，有可能无法调至零位。质量流量计调零： 仪表维护人员在变送器调零过 程中，变送器若出现Zero Too High 或 Zero Too Low表示在传感器调零期间
15、流体没有 完全终止流动，导致变送器计算出来的零点流量 偏移太大而不能进行精确的流量测量，在调零时 必须使流体完全终止流动（需要工艺人员配合） 。 液位仪表n玻璃板液位计是根据连通器原理，多用于就地指示或 用来校准自动液位的零点和量程用。n差压式液位计是根据仪表两端受的压力（静压）之差 与介质的高度成比例关系来进行液位指示。差压式液 位计受介质的密度影响，当介质的密度变化不定时， 仪表示值有一定的误差。现场注意是：由于开工初期 ，介质的温度、压力与正常工况有差距，所以此时要 求仪表调量程对液位都是不正确的，只有工况正常时 才能进行。n浮筒液位计是根据浮筒在液体中受到浮力而产生一个 扭力矩，并带动
16、变送部分产生相应的电信号来指示液 位的。n磁性翻板液位计原理：当液位变化时带动了磁性浮子 的上下移动，从而使翻板发生翻转来指示液位的变化 。也可以将翻板的翻转转化为电信号的对应关系来显 示液位。应用时注意根据介质的密度选用磁浮子和高 温下磁浮子磁性退化的问题。南常压电脱盐罐油水界位n射频导纳液位计：电极与被测容器 Co C 之间形成一个等效电容，Co为电极安装后 空灌时的电容值， C为液位变化时的 电容值。测得液位变化的电容值， 即可知道罐中的液位。 要求：介质的介电常数变化要小。 缺点：在线校验比较困难。 DE射频导纳有挂料补偿的作用。n浮球液位计：对于粘度比较大液体介质的液位测量 ，如减压塔液位：温度高、真空、不允许多开孔。 采用浮球液位计。n原理：恒浮力原理，浮球的一半浸没在液面，由平 衡杆、平衡锤与浮球形成力矩平衡机构，浮
