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1、仪表及自动化与计量一 测量仪表：1 仪表的基本概念：在炼油企业、化工企业中，压力、流量、物位、温度及物质成分分析这些参数是极其重要的。无论自动化程度有多高，这些参数的测量是必不可少的。2 测量的方法：（压力、流量、物位、温度） 压力的测量：压力是垂直而均匀的作用在单位面积上的力。它的数值由两个因素决定的：即受力面积和垂直作用力的大小。公式为： 在工程技术上衡量压力的单位有：工程大气压： 是公斤力垂直而均匀的作用在平方厘米的面积上产生的压力，单位是：公斤力平方厘米 或是：kgfcm2 毫米汞柱（mmHg）、毫米水柱（mmH2O）： 是在一平方厘米的面积上分别由1毫米汞柱、1毫米水柱的重量所产生的
2、压力。物理大气压： 由于大气压随地点不同变化很大，所以国际上规定： 等于水银密度为13.5951克/厘米3和重力加速度为 980厘米/秒2时, 高度为760mm的汞柱作用在地面上所产生的压力。帕（Pa）： 帕是国际制（SI）单位，是1牛顿的力垂直而均匀的作用在1平方米的面积上所产生的压力。单位是：牛顿/米2-N/m2MPa=1000kPa=1000000Pa换算关系： 1kgf/cm2=0.73556103 (mmHg)=104 (mmH2O)=0.9678(atm)物理大气压=0.9807105 (Pa)在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压、真空度之分： 表压：即压力表的指示值是绝对压力和
3、大气压力之差， 也就是被测点的绝对压力=表压+大气压力 负压、真空度：被测压力低于大气压，就称为负压或真空度。 第一个压力测量方法：应用液柱测量压力 液柱测量压力是通过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压力的。一是：U型管压力计 它是根据液体静力学原理来测量压力的。 选用U型管时，应粗细均匀，且不能太细。内径一般 为520mm的玻璃管。 用水银做工作液体时，内径不得小于5mm。二是：单管压力计 它是将U型管的另一面制作成面积较大的液槽，接触 测压点来实现测定压力的。三是：斜管压力计 它是利用单管压力计原理，只是将单管制作成带有倾斜角度。当液槽受压时，则倾斜单管的测试液上升以读
4、取数据。 第二个压力测量方法：应用弹性变形测量压力 弹性式压力计是根据弹性元件的变形和所受压力成一定的比例来测定的。主要由两部分组成：一是：测量元件弹簧管 当弹簧管通入压力后，自由端就产生位移。二是：放大指示机构 因为自由端位移较小，就要用一套传动机构将位移放大后才能指示出被测压力的数值。 第三个压力测量方法：应用远传送和变送器测量压力 为了便于传送和控制，往往需要把被测参数转换成其他容易传送的信号，送到远距离的控制室进行集中监测和控制。变送器就是完成远传这项工作的：如图：对 象变送器动力源二次仪表自动调节 被测参数 控制室 被测对象点测出压力，信号送到变送器，则变送器将此信号转换成其他信号，
5、送至控制室加以控制。变送器分为：电动的（电传送）和气动的（气传送）。 电动的（电传送）：反应快、滞后小、传送远、便于架设导线等优点。但不适用于易燃易爆的场合。气动的（气传送）：其特点恰恰相反。 压力测试点所用的电式压力表有： 一是电接点信号压力表： 当希望压力高于或低于规定范围时报警，即发出灯光或声音信号。这种情况下，可采用电接点信号压力表。它是在弹簧管压力表基础上加上特殊的电接点，当压力过低时，下面的接点接通，可接入灯光设备；当压力过高时，上面的接点接通，可接入声音报警设备。这种表通常用于上、下限报警或两位式自动控制及自动保护系统。 二是电阻式远传送压力表： 它是在弹簧管压力表中装入了一个可
6、变的滑线电阻。 当压力变化时，压力表中齿轮就转动，从而带动可变滑线电阻的可动触点，使阻值发生变化，用电桥精确测出。 三是霍尔压力变送器： 霍尔压力变送器是将被测压力P，通过表中的磁铁和 磁场中的霍尔片（锗半导体薄片）产生霍尔电势的变化，来进行测量和传送的。霍尔元件是一种磁电转换元件。四是膜式微压计： 它是利用膜片、膜盒作为感测元件而制成的压力计。 常用于测量几千毫米水柱以下的正压或负压。 因此也叫微压计。 当测压点P对膜盒施压时，产生弹性变形位移连杆 带动机械传动部分送到指针加以显示出来。五是智能压力变送器： 其原理是外界压力通过变送器内的隔离膜片和填充液 作用于传感器上，当压力变化时，传感器
7、内的电路元素（电阻或电容）值发生改变，从而将物理信号线性的转变为标准的420mA信号。流量的测量与仪表： 流量的概念及单位： 流量：是指单位时间内，流过管道或设备某一截面积的流体的数量。流量的单位有： 一是体积流量（Q）： 单位是 米3/小时、米3/秒 Q体积流量（米3/秒） 截面积（米） 平均流速（米秒） 公式： 二是重量流量（）： 单位是 公斤小时、吨小时 重量流量（公斤小时） 体积流量（米3/小时） 流体的重度（公斤米3 ） 公式：G=Q流量计仪表：（7类）A、 节流式流量计： 节流装置有：孔板、喷嘴、文丘利管。孔板：如图： 入口 出口压力大 压力小流体流入孔板式，造成流束收缩，而出口处
8、流束又扩大，产生压力损失最大（永久压力损失）。喷嘴：如图： 入口 出口 入口为一个特殊的曲面和一段很短的圆柱形段，使流束在喷嘴充分收缩，减少涡流。这样，产生永久压力损失较小。文丘利管： 如图： 入口 入口流束从收缩到扩大都有一定型面引导，从而减少涡流，永久压力损失最少。 节流式流量测量原理：当流体经过管道的节流装置是（孔板、喷嘴、文丘利管），将在节流装置处局部收缩，使流速增加，静压力降低，于是在节流装置前后便产生压差。流量越大，压差越大，所以通过测量压差的方法来衡量流量的大小。取压的方法： 理论取压法 径距取压法 法兰取压法 管接取压法 角接取压法B、 转子流量计： 如图： 转子流量计是一个垂
9、直的锥形玻璃管或金属管构成。 里面放有浮子，锥形管壁内开有九条斜槽，当流体流束作用下，使浮子不断转动，通过中轴，传送出信号到换算、指示机构。 当然在安装时，还要根据流体的重度、压力和温度重新校证，方可使用。C、 靶式流量计： 如图：当流体流入后，对靶心施加压力F，此压力则与流量的平方成正比，以此来测量流量的。 D、 椭圆齿轮流量计：（适合粘稠流体）如图：它是一种通过压力带动椭圆齿轮运转的容积式流量计。E、 腰轮流量计： 与上面相似 两个如同链条形的相互咬合,围绕各自的中心转动。 F、 涡轮流量计：它是由蜗轮、导流器、磁感转换器、前置放大器及外壳组成。当流体冲击涡轮叶片时开始转动，转动使磁感转换
10、器动作后，产生电信号经放大器放大送至指示机构。 G、 电磁流量计：它是由： 变送器和转换器组成。变送器：把流体的流量参数值变成与之有一定关系的感应电动势。转换器：把变送器发出的电压信号转换成统一的标准的直流电流信号，送至显示部分。物位 ： 有：玻璃液面计、差压式液面计、浮力式液面计、固体料面计、界面测量、储罐液体称量式液面计。、玻璃液面计： 、差压式液面计： 差压变送器通过压差测出液面高度。、浮力式液面计： 有：浮球式、浮筒式 指示机构、固体料面计： 有：电容式料面计、射线料面计 电容式料面计：采用平衡板电容来测量；（颗粒导电） 射线料面计：采用射线、检测器、二次仪表组成。、界面测量： 两种比
11、重不同液体的界面位置 有：差压变送器、法兰差压变送器、浮筒液面变送器。 与测量液面相似，主要是利用比重的不同，所受的静压不同的原理而测得的。、储罐液体称量式液面计： 一次仪表的变送部分，将储罐内液体重量变化转换成相应的压力信号变化，并以编码信号送给显示部分。二次仪表将编码信号经译码器，用数码管显示出来。温度： 温度的单位：国际摄氏温度 冰溶点作为0度，水的沸点为100度。国际凯氏温度 凯氏温度=273.15+摄氏温度华氏温度 华氏温度=1.8摄氏温度+32温度的测量仪表： 有：膨胀体温度计、压力式温度计、热电偶温度计、电阻温度计、热辐射式高温计。A、 膨胀体温度计：分为：液体温度计和固体温度计。主要是根据膨胀系数的不同来测定的。B、 压力式温度计：主要由温包、毛细管和弹簧管压力计组成。温包插入被测介质中。是利用密封容器内介质压力随温度的变化而变化原理进行测量的。C、 热电偶温度计：是广泛使用的测温元件。有两部分组成：热电偶、指示温度的仪表。 原理是对金属导线的一端加热，会产生温差电势。不同的金属，产生的温差电势是不同的。工作端与自由端的温度不同，产生的毫伏信号也不同。电偶种类：铂铑铂 镍铬合金镍铝合金 镍铬合金考铜 铂铑铂铑D、 电阻温度计：适用于测量-200500度它是由热电阻、导线和测量电阻值的二次表组成。原理是利用温度对电阻的阻值产生变化来
