仪表基础知识培训最新版

• 当液位发生变化时，浮筒产 生的位移量(即弹簧变形程度) 与液位高度成正比。检测弹 簧变形有很多转换方法，常 用的有差动变压器式、扭力 矩力平衡式等。在浮筒的连 杆上安装一铁心，并随浮筒 一起上下移动，通过差动变 压器使输出电压与位移成正 比关系。也可将浮筒所收到 的浮力通过扭力管达到力矩 平衡，把浮筒的位移量变成 扭力矩的角位移，进一步用 其他转换元件转换为电信号， 构成一个完整的液位计。
3、界位指相界面位置。容器中两种互不相溶的液体，因 其重度不同而形成分界面，为液-液相界面；容器中互不 相溶的液体和固体之间的分界面，为液-固相界面。液-液、 液-固相界面的位置简称界位。
＃物位是液位、料位、界位的总称。对物位进行测量的仪表 称物位检测仪表。
下面介绍一下液体测量方面应用较多的仪表：
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• 常用的温标有：摄氏温标（℃）、华氏温 标（℉）、热力学温标（K）三种。
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常用的几种温度仪表
• 热电偶、热电阻
• 双金属温度计
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常用的几种温度仪表
• 热电偶、热电阻
• 双金属温度计
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双金属温度计
• 测量原理：基于固体受热膨
胀原理，测量温度通常是把 两片线膨胀系数差异相对很 大的金属片叠焊在一起，构 成双金属片感温元件当温度 变化时，因双金属片的两种 不同材料线膨胀系数差异相 对很大而产生不同的膨胀和 收缩，导致双金属片产生弯 曲变形。图中是双金属温度 计原理图
• 对于材质价格较低的热电偶采 用补偿导线法：用热电性质与 热电偶相近的材料制成导线,用 它将热电偶的冷端延长到需要 的地方，而且不会对热电偶回 路引入超出允许的附加测温误 差。
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常用的几种温度仪表
• 热电偶、热电阻
• 双金属温度计
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热电阻
• 测量原理：
• 根据金属导体或半导体 的电阻值随温度变化的 性质，将电阻值的变化 转换为电信号，从而达 到测温的目的。用于制 造热电阻的材料，要求 电阻率、电阻温度系数 要大，热容量、热惯性 要小，电阻与温度的关 系最好近于线性。结构 图：
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• 右图是双金属温度计的 一般结构。
➢ 双金属温度计的感温双 金属元件的形状有平面 螺旋型和直线螺旋型两 大类，其测温范围大致 为-80℃—600℃，精度 等级通常为1.5级左右。
➢ 双金属温度计抗振性好， 读数方便，但精度不太 高，只能用做一般的工 业用仪表
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常用的几种温度仪表
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压力式液位变送器
• 工作原理：压力式液位计
是根据液体在容器内的液 位与液柱高度产生的静压 力成正比的原理进行工作 的。将压力计与容器底部 相连，根据流体静力学原 理，所测压力与液位的关 系为：
P= ρgh
如果是密闭容器，可以用 双法兰液位计，通过测量 差压换算成液位。所用到 的压力变送器在前面已经 介绍过了，不再重复。
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液位变送器
• 浮力式液位计
• 依据阿基米德浮力定律原 理设计而成的液位测量仪
表，漂浮于液面上的浮子
或浸没在液体中的浮筒， 在液位发生变化时其浮力 发生相应的变化。这类液 位检测仪表有浮子式、浮 球式、浮筒式。
• 浮筒式液位计不但能测量 液位，还可以应用于界位 的测量。
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浮筒液位计的结构
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•（结重合各点单介元的绍作）用来自介动绍控一 制系统的构成
下系统的构成，通常包含三 部分：
1、测量元件及变送器 相当我
们的眼睛， 帮助我们了解设 备当前的状态
2、控制器 相当于大脑的功
能，接受测量信息并对测量 进行比较计算，并且把计算 结果送到执行器。
3、执行器 手的功能，执行
指令
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热电偶的结构：
• 热电偶是工业和试
验中温度测量应用
最多的器件，它的
特点是测温范围宽，
可达-200~1600摄氏
度，测量精度高、
性能稳定、结构简
单，且动态响应较
好；输出直接为电 信号，可以远传， 便于集中检测和自 动控制。在我们这 套装置中式应用最
• 普通工业用热电偶 热电偶通常主要由四
A-----管道的横截面积
Ρ-----流体的密度 g-----当地的重力加速度
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几种常见的流量仪表
孔板 子流量计
电磁流量计
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转
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节流式流量检测仪表
• 节流式流量计基本原理： 充满 管道的流体，当它流经管道内的 节流件时，如图，流速将在节流 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 前后便产生了压 差。流体流量 愈大，产生的压差愈大，这样可 依据压差来衡量流量的大小。这 种测量方法是以流动连续性方程 (质量守恒定律)和伯努利方程 (能量守恒定律)为基 础的。压 差的大小不仅与流量还与其他许 多因素有关，例如当节流装置形 式或管道内流体的物理性质(密 度、粘度)不同时，在同样大小 的流量下产生的压差也是不 同 的。
• 结合实际图片，让大家认识一下焦油加氢装置区 的一些测量仪表：
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温度测量wk.baidu.com表
• 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度 只能通过物体随温度变化的某些特性来间 接测量。
• 温度是工业过程中最常见、最基本的参数 之一，物体的任何物理变化和化学变化都 与温度有关。温度一般约占全部过程参数 的50%左右。因此温度检测在工业生产中占 有很重要的地位。
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直读式现场液位仪表
• 直读是现场液位仪表业有很 多种，用的多的有玻璃板液 位计、磁翻板液位计。
• 玻璃板液位计是基于连通器 原理工作的。内部结构很简 单，只要与容器内部介质相 连就可以。
• 磁翻板液位计是在连通器内 加一个磁浮漂与翻板内磁力 耦合
液体
原理图
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直读液位计
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液位仪表
• 双法兰、浮筒液位计 • 直读磁翻板液位计
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几种常见的流量仪表
孔板 子流量计
电磁流量计
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转
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流量的测量
➢ 流量 在单位时间内通过管道或设备中某一通道截面的流动介质的
数量。
➢ 流量按体积计算的叫体积流量或容积流量，用Q表示。 ➢ 流量按质量计算的叫质量流量，用M表示。 • Q=VA • M=ΡQ V-----流体的平均流速
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常用的压力仪表
• 压力变送器
• 压力表
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压力变送器
• 压力变送器是把现场压力送到控制室的电 气式压力仪表。它检测出现场压力数值后， 转换成标准的电压或电流信号送到控制室 用以显示、记录、控制。
• 电气式压力变送器有很多型式：
电阻式、电感式、电容式、压阻式、压电 式、应变式、振频式、霍尔式。
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常用的压力仪表
• 压力变送器
• 压力表
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常用的压力仪表
• 压力变送器
• 压力表
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现场压力表
• 工业上的压力仪表有很 多种，下面介绍一下最 常见的弹性式压力测量 仪表。
• 测量原理：它是利用各 种弹性元件，在受压力 的条件下发生的弹性机 械变形来测量的。
• 弹性元件常用的有弹簧 管，膜盒，波纹管。最 常见的是弹簧管压力表。
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弹簧管压力表
• 弹簧管压力表结构：主 要弹性元件是一个弧度 270度的空心弹簧管。
• 其它的部件如图：1 弹 簧管，2 连，3 扇形齿 轮，4 中心齿轮，5 指 针，6 表盘，7 游丝8 调整螺钉，9 接头。
• 弹簧管压力表测量范围 较宽，负压、微压、低 压、中压和高压都可测 量。且精度最高可达到 0.15级。
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工程上由于地域和行业标准不同，常有很多 不同压力单位出现，它们之间的换算关系就
要求大家掌握。
• 1MPa=106Pa • 1 kgf/cm2=9.81×104Pa≈0.1MPa • 1MPa ≈10kgf/cm2 • 1bar=105Pa=0.1MPa ≈1kgf/cm2 • 1mmH2O＝9.81Pa • 1mmHg＝ 13.6mmH2O ＝133.32Pa • l托= l/760标准大气压= 133.32Pa
• 热电偶、热电阻
• 双金属温度计
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热电偶
• 测量原理：热电偶的测温 原理基于热电效应。将两种 不同的导体A和B连成闭合回 路，当两个接点处的温度不 同时，回路中将产生热电势， 原因是两热电极由于材料 不同而具有不同的自由电 子密度，而热电极接点接 触面处就产生自由电子的 扩散现象，当达到动态平 衡时，在热电极接点处便 产生一个稳定电势差，通 过测量电势差就可以间接 的反应测量温度。
电容式压力变送器现在比较常用的，下面 介绍一下它的原理：
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• 工作原理 ：
• 位于传感器中心的测 量膜片是恒弹性元件， 介质压力通过隔离膜 片和灌充油传递给中 心测量膜片使之变形、 位移，其位移量与两 侧压差成正比。位移 量由传感器两侧的电 容极板检测，经电子 电路转换成与被测压 力/差压成线性关系的 二线制（4～20）mADC 信号输出
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压力测量仪表
• 在工程上将垂直而均匀作用在单位面积上 的力称为压力。单位(Pa)
• 在压力测量中，常有表压力，绝对压力， 真空度或负压之分，它们的关系如图：
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压力测量仪表
• 表压=绝压-当地大气压
• 真空度=当地大气压-绝压
• 因为工业设备或测量仪表通常都在大气中， 本身承受着大气压力，所以工程上通常都 用表压和真空度来衡量压力的大小，如果 不做特殊说明，以后提到的压力都是指表 压或真空度。
化工自动化仪表基础知识
工业仪表广义概念： 是为了工业生产服务的一类仪器仪表的统称。按仪表的功能可分为
检测仪表、显示仪表、报警仪表、调节仪表等。 下面我们只对化工自动化仪表进行初步学习：
1、什么是化工过程自动化？
在化工设备上装配仪表自动装 置，代替操作人员的全部或部分直接 劳动，使生产在不同程度上实现自动的进行。这种管理生产过程的方 法，就是化工生产自动化。
部分组成 (如图所示)： 热电 极、绝缘管、保护管和接线盒。
多的测温仪表。
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热电偶使用中需要注意的问题
• 热电偶冷端温度补偿
• 常用热电偶的分度表
以及显示仪表，都是
以热电偶参考端的温
度为0℃为先决条件的。
但在实际测温过程中，
热电偶的冷端温度一 般不能保持在0℃，也 不易保持恒定，从而 给测量带来误差。
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液位仪表
• 双法兰、浮筒液位计 • 直读玻璃板液位计
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首先说一下“物位” 液位的定义
＃“物位”一词统指设备和容器中液体或固体物料的表面位 置。对应不同性质的物料又有以下的定义：
1、液位指设备和容器中液体介质表面的高低。
2、料位指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末状固 体物料的堆积高度。
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当今时代各压行力业变应用送的器压的力应变送用器，其测量
范围很宽，从几十帕的微压到上百兆帕都 可以测量；并且可以测量差压，作为差压 式的液位计和流量计的使用。
可以满足各种苛刻工况的要求，能达到很好 的防爆标准，且精度很高。很多品牌的压 力变送器精度可达千分之一。
比较先进的智能压力变送器，有专用的通讯 协议，使用通讯器可进行在线组态，并且 有故障自诊断功能。
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节流式流量计的构成
• 节流式流量计主要由节流装置、
信号管路、差压变送器组成。
节流装置将被测流体的流量转
换成差压信号，信号管路把差
压信号传输到差压变送器或差
压计。差压计对差压信号进行
测量并显示出来，差压变送器
将差压信号转换为与流量相对
应的标准电信号或气信号，通 过显示仪表进行显示、记录与 • 1 节流元件 2导压管
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• 工程上的1、几个测概量念：元件及变送器
• 一次元件：现场直接与工艺介质接触的用于 测量的机械元件，比如孔板。
• 一次仪表：现场直接与工艺介质接触的仪表，独
立完成测量显示任务。如压力表
• 二次仪表：仪表示值信号不直接来自工艺介质，
而是经过变送器送来的。
• 测量仪表按测量参数主要分温度、压力、液位、 流量仪表。
2、化工过程自动化的作用(了解）
① 改善劳动条件，减轻劳动强度； ② 提高生产效率，提高产品产量与质量； ③ 提高装置运行安全性，保证装置使用寿命。
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二、化工过程自动化的分类
• 简单介绍一下： 1、自动检测系统
2、信号报警和联锁保护
3、自动开停车运行
4、自动控制系统
其中自动控制系统能根据工艺条件的变化， 对需要保持的重要工艺参数进行理想化得 调节控制。是化工自动化的最重要的组成 部分。我们通常说的过程自动化就是指自 动控制系统。
控制。差压变送器的工作原理 3 排放阀 4 平衡法 5