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1、计量及监视设备基础知识,设备部 2013.5,监视和测量设备（统称仪表）是对温度、流量、压力、液位（物位）、速度、密度、含量、时间、长度、质量、体积等等进行测量并显示，必要时进行控制的设备，它广泛应用于人民生产、生活的各个领域。它通常由测量部分、连接部分、显示部分、控制部分组成。控制部分根据实际需要可取消。如游标卡尺、百分表、卡规、塞规、衡器、压力表、热工仪表、电工仪表、水表、卷尺、量杯、钢板尺，温度计、流量计、性能试验台、化验分析室所用的分析仪器等。,一、监视和测量设备概述,1、玻璃管温度计 A. 特点： 结构简单、使用方便、准确度高、价格低廉。 B.按用途分类，可分为工业、标准和实验室用三
2、种。 标准玻璃温度计是成套供应的，可以作为检定其他温度计用，准确度可达0.05 0.1摄氏度；工业用玻璃温度计为了避免使用时被碰碎，在玻璃管外通常由金属保护套管，仅露出标尺部分，供操作人员读数。实验室用的玻璃管温度计的形式和标准的相仿，准确度也较高。 玻璃管温度计的的内径越细，热胀冷缩越明显，所以也就越精确。 C.产品规格 玻璃管温度计使用方便，精度可靠。玻璃棒式温度计按其型状不同，可以分为直形 (WNG/WNY-01),90(WNG/WNY-02)和135(WNG/WNY-03)三种。玻璃棒式温度计按其用途不同，又可以分为水银和有机液体两种类型。水银温度计可测-30+500 以内温度，有机液
3、体为红色，可测 -100+200 以内温度，玻璃棒式温度计按用户需要，可以生产各种长度的温度计，最长可以生产到 3米。,二、温度仪表的类型,2、双金属温度计 双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。可以直接测量各种生产过程中的-80-+500范围内液体蒸汽和气体介质温度。工业用双金属温度计主要的元件是一个用两种或多种金属片叠压在一起组成的多层金属片，利用两种不同金属在温度改变时膨胀程度不同的原理工作的。是基于绕制成环性弯曲状的双金属片组成。一端受热膨胀时，带动指针旋转，工作仪表便显示出热电势所应的温度值,二、温度仪表的类型,3、压力式温度计 压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体
4、的饱和蒸气压力和温度之间的变化关系，而进行温度测量的。当温包感受到温度变化时，密闭系统内饱和蒸气产生相应的压力，引起弹性元件曲率的变化，使其自由端产生位移，再由齿轮放大机构把位移变为指示值，这种温度计具有温包体积小，反应速度快、灵敏度高、读数直观等特点，几乎集合了玻璃棒温度计、双金属温度计、气体压力温度计的所有优点，它可以制造成防震、防腐型，并且可以实现远传触点信号、热电阻信号、 0-10mA或4-20mA信号。,二、温度仪表的类型,二、温度仪表类型,4、热电阻 热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温
5、度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 测温范围在-50300左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200500范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高， 适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150易被氧化。中国最常用的有R0=10、R0=100和R0=1000等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000；铜电阻有R0=50和R0=100两种，
6、它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。,5、热电偶 是一种感温元件，是一种一次仪表，热电偶直接丈量温度。由2种不同成分材质的导体组成的闭合回路，由于材质不同，不同的电子密度产生电子扩散，稳定均衡后就产生 了电势（毫伏信号）。当两端存在梯度温度时，回路中就会有电流产生，产生热电动势，温度差越大，电流就会越大。测得热电动势之后即可晓得温度值。热电偶实践上是一种能量转换器，将 热能转换成电能。测量精度高。因直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 测量范围广。常用的热电偶从零下50度1600度均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269度（如金铁镍铬），最高可
7、达2800度（如钨、铼）。,二、温度仪表类型,3、数显仪表 数显仪表定义：数显表是一种用于显示的电子仪表，目前在各行各业均有应用，因为其显示数据精确而且一目了然，所以在很多场合下已经代替了指针式仪表。从我们家中的电子钟表到工厂用的显示数据牌，无论是对时间的把握还是对产量的控制都提供了精准的数字显示，用数字量替换了模拟量。 数显仪表分为单回路数显仪表，双回路数显仪表，PID调节仪表/温控仪表，八路巡检测仪，多路巡检仪，流量积算仪，闪光报警仪单回路，多回路报警仪等显示仪表。,二、温度仪表的类型,1、玻璃管液位计 玻璃管液位计是一种直读式液位测量仪表，适用于工业生产过程中一般贮液设备中的液体位置的现
8、场检测，其结构简单，测量准确，是传统的现场液位测量工具。,三、物位仪表的类型,2、磁翻板液位计 磁翻板液位计仪表可用于各种塔、罐、槽、球型容器和锅炉等设备的介质液位检测。该系列的液位计可以做到高密封，防泄漏和适用于高温、高压、耐腐蚀的场合。它弥补了玻璃板（管）液位计指示清晰度差、易破裂等缺陷，且全过程测量无盲区，显示清晰、测量范围大。磁翻板液位计的零部件材料采用1Cr18Ni9Ti、316L、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti衬PTFE（聚四氟乙烯）、PVC、PP等材料及进口元件，具有优秀的可靠性和抗腐蚀性能 根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。当被测容器 中的液位升降时，液位计本体管
9、中的磁性浮子也随之升降，浮子 内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示器，驱动红、白翻柱 翻转180，当液位上升时翻柱由白色转变为红色，当液位下降时 翻柱由红色转变为白色，指示器的红白交界处为容器内部液位的实 际高度，从而实现液位清晰的指示。 二相邻指示板轴向间距离为10mm，因此，液位指示误差为10mm.,二、物位仪表的类型,3、浮球开关 浮球液位开关的技术优势：浮球开关不含导致故障发生和波纹管、弹簧、密封等部件。而是采用直浮子驱动开关内部磁铁，浮球开关的简捷的杠杆使开关瞬间动作。浮子悬臂角 浮球液位开关1 限位设计，防止浮子垂直。 浮球液位开关是一种结构简单、使用方便、安全可靠的液位控制器。
10、它比一般机械开关速度快、工作寿命长；与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点,一只产品可以实现多点控制。其在造船、造纸、印刷、发电机设备、石油化工、食品工业、水处理、电工、染料工业、油压机械等方面都得到了广泛的应用。,二、物位仪表的类型,3、,阻旋式料位控制器是采用微电机经减速后，带动检测叶片以5-6转/分的转速旋转的。当被测物料的料位上升使叶片的转动受到阻碍时，检测机构便围绕主轴产生旋转位移。此位移使其中一个微动开关动作发出有料信号，随后另一个微动开关动作，切断电机电源使其停转。只要料位不变此种状态便将一直保持下去。当料位下降检测叶片失去阻挡时，检测机构便依靠弹簧拉力恢复原态。首先一个微
11、动开关动作接通电机电源，使其旋转，随后另一个微动开关动作发出无料信号，只要没有物料阻挡检测叶片的转动，此种状态也将一直保持下去。 ZXK-M系列阻旋式全密封料位控制器采用摆动式传动系统。电机底座通过弹簧拉住，当系统没有受阻时，电机转动，带动检测叶片，检测物料。检测板受阻时，使主轴受阻而静止，电机继续运行，使电机底座拉动弹簧，压下微动开关，发出有料信号，同时切断电机电源，电机停止工作。当物位下降时检板阻力消失，系统在弹簧的拉力下复位，微动开关恢复原始状态，使电机转动，同时发出无料信号。,4、阻旋式液位（物）位开关,音叉式物位控制器的工作原理是通过安装在音叉基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率
12、下振动。当音叉与被测介质相接触时，音叉的频率和振幅将改变，这些变化由智能电路来进行检测，处理并将之转换为一个开关信号。,5、音叉式物料液位计,6、雷达液位计,雷达液位计发射能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。雷达波以光速运行。运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。一种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间内稳定和精确的测量。,7、压力变送器,当压力直接作用在测量膜片的表面，使膜片产生微小的形变，测量膜片上的高精度电路将这个微小的形变变换成为与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，然后采用专用芯片将这个电压信号转换为工业标准的4-2OmA电流信号或者1-5V电压信号。
13、由于测量膜片采用标准话集成电路，内部包含线性及温度补偿电路，所以可以做到高精度和高稳定性，变送电路采用专用的两线制芯片，可以保证输出两线制4-2OmA电流信号，方便现场接线。,8、差压变送器,1、压力表 压力表（英文名称：pressure gauge）是指以弹性元件为敏感元件，测量并指示高于环境压力的仪表。压力表的应用极为普遍，它几乎遍及所有的工业流程和科研领域。在热力管网、油气传输、供水供气系统、车辆维修保养厂店等领域随处可见。尤其在工业过程控制与技术测量过程中，由于机械式压力表的弹性敏感元件具有很高的机械强度以及生产方便等特性，使得机械式压力表得到越来越广泛的应用。,三、压力仪表,2、压力
14、变送器,U型管压力计是根据流体静力学原理用一定高度的液柱所产生的静压力平衡被测压力的方法来测量正压、差压和负压既真空度的。由于它结构简单、坚固耐用、价格低廉、使用寿命长若无外力破坏几乎可永久使用、读取方便、数据可靠、无需外接电力既无需消耗任何能源。故在工业生产各科研过程中得到非常广泛的应用。当以水作为介质时一般的测量范围在：- 9 8kPa+98kPa之间，非常适合对气体介质的低压和微压的测量 。虽然U型管压力计看起 来结构简单，但如果操作和使用不当或了解不深还是会引起一定误差的。由于U型管压力计两边玻璃管的内径很难保持完全一致 ，因此在读取数值时为限制引入附加误差，U型管压力计应垂直放置，并
15、同时读取两管的液面高度，视线应与液面平齐，读数应以液面弯月面顶部切线为准。一般的读取误差在1mm左右，如果是二次读取则在2mm左右。U型管压力计的测量精度由测量范围和被测压力的大小以及工作液的选取所决定。在U型管压力计的工作液确定后,3、U型压力计,四、流量仪表,指示被测流量和（或）在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表，工程上常用单位m3/h，它可分为瞬时流量（Flow Rate）和累计流量（Total Flow），瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可以是气体、液体、固体；累计流量即为在某一段时间间隔内（一天、一周、一月
16、、一年）流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之间也是可以相互转化的。 测量管道或明沟中液体、气体或蒸汽等流体流量的工业自动化仪表，又称流量计。流量是指单位时间内流经管道有效截面的流体数量。流体数量用体积表示者称为体积流量，单位为米3/时、升/时等;流体数量用质量表示者称为质量流量，单位为吨/时、千克/时等。,1、仪表的技术参数： (1)、测量范围：仪表实际测量指示为仪表总量程的50%80%之间。 （2）、工作压力：为实际压力的1.251.5倍 （3）、测量精度选择：测量精度应根据实际操作需要选择 （4）材质选用：根据所测物料的性质选用适合的材料：有机溶剂不能选用塑料一类材质，腐蚀性的可选用塑料，严重腐蚀的可选钛、锆。但要考虑到不同温度下是否适用。 （5）安装方式的选择：法兰、丝扣？ （6）环境条件：温度、大气压、湿度、海拔高度等,五、仪表选型,
