各种仪表工作原理安装使用故障维修知识

一、基础知识1、测量误差（1）概念：在实际测量中由于测量本身性能、安装使用环境、测量方法及操作人员的疏忽等客观因素的影响，使得测量结果与被测量的真实值之间存在一些偏差，这个偏差就称为测量误差。

（2）分类：按误差出现的规律分：系统误差、偶然误差、疏忽误差按仪表使用的条件分：基本误差、附加误差按被测量值随时间变化的关系分：静态误差、动态误差按与被测变量的关系分：定值误差、累计误差按误差数值的表示分：绝对误差、相对误差、引用误差（3）定义：基本误差：仪表出厂时，制造厂保证该仪表在正常条件下的最大误差，可以用最大绝对误差、最大相对误差、最大引用误差来表示，一般用最大绝对误差来表示，以基本误差判断生产出来的仪表是否合格。

允许误差：根据仪表的使用要求，规定一个在正常条件下允许的最大误差，可以用最大绝对误差、最大相对误差、最大引用误差来表示，一般用最大引用误差来表示，以允许误差来选择安装哪个等级的仪表。

绝对误差：测量值与真实值之差，测量值-真实值，有正负之分。

相对误差：某点的绝对误差与真实值之百分比，（某点的绝对误差/真实值）×100%，有正负之分。

引用误差：某点的绝对误差与量程百分比，（某点的绝对误差/量程）×100%，有正负之分。

精度：最大引用误差除去“+、-”号和百分号。

精度等级：我国工业仪表精度等级有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。

回程差：某点的上行程示值与下行程示值之差的绝对值，也称变差。

（4）质量指标：主要质量指标：基本误差、允许误差、相对误差、精度等级、变差、灵敏度、稳定度、动态性能。

灵敏度：需要加多少信号表才动作，即反应能力。

灵敏度与变差都是由相同的原因引起的，即由于仪表传动机构的间隙、运动部件的摩擦、弹性元件的弹性滞后等因素引起的。

稳定度：抗震能力。

注：根据仪表使用要求，规定一个允许误差，从而知道需要使用哪个精度等级的仪表；根据精度等级生产出仪表后校验仪表是否合格，需从精度等级算出此仪表的最大引用误差，从而得到此精度等级的允许基本误差（一般用绝对误差表示），若校验得到的最大基本误差在允许基本误差的范围内则仪表合格，若超出基本误差则表不合格。

例：某一管道的流量测量根据工艺生产要求，流量量程为0～35 ，它的测量误差不可以超过±0.1L，则±0.1L是允许误差，根据允许误差用引用误差来表示时有允许误差≥最大引用误差且允许误差≥最大变差，从而得到最大引用误差为±〔（0.1）/35〕×100±0.28% ，则精度为0.28，从而选择的精度等级为0.2级，由此可知，此处应该选择精度等级为0.2的流量表。

生产出相应精度等级为0.2的流量表后，要进行校验，由精度等级知精度为0.2，可知最大引用误差为±0.2% ，从而可知基本误差为±0.07 L，最大回程差为0.07 L，即只要校验得到的最大绝对误差在±0.07 L范围内仪表合格。

2、基本仪表：1)变送器：（1）定义：工业上普遍需要测量各类电量与非电物理量，例如电流()、电压()、功率()、频率()、温度()、重量（）、位置、压力()、转速()、角度等，都需要转换成可接收的直流模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。

而变送器（）就是把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号（或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源）的转换器，即将传感器测到的物理量信号转换成标准信号进行远传。

其中差压变送器原理：来自双侧导压管的差压直接作用于变送器的传感器双侧隔离膜片上，通过膜片内的密封液传导至测量元件上，测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转换器，经过放大等处理转变为标准的4~20电信号输出。

（2）种类：A、按被测量分：主要有温度变送器、压力变送器、流量变送器、电流变送器、电压变送器等等。

例如流量变送器与节流元件相结合，利用节流元件的前后产生的差压值测量液体流量，压力变送器直接测量不同管道、罐体液体的压力差值，差压液位计利用液体自身重力产生的压力差，测量液体的高度。

B、按输出电信号分：变送器的传统输出直流电信号有0-5V、0-10V、1-5V、0-20、4-20等，目前最广泛采用的是用4~20电流来传输模拟量。

采用电流信号的原因是不容易受干扰，并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度。

上限取20是因为防爆的要求：20的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯；下限没有取0的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4，当传输线因故障断路，环路电流降为0；常取2作为断线报警值。

C、按线制分：4线制的无源变送器（不可自己供电）和2线制的有源变送器（可自己供电）。

电流型变送器将物理量转换成4~20电流输出，必然要有外电源为其供电，则需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为4线制变送器。

当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用或者），可节省一根线，称之为3线制变送器。

其实4-20电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，其特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20之间根据传感器输出而变化，因此显示仪表只需要串在电路中即可，这种变送器只需外接2根线，因而被称为2线制变送器。

2)传感器：传感器（）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

国家标准定义：“能感受规定的被测量并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

”3)定位器：将送出的4~20的信号或的信号转换成气源信号使执行机构作用。

3、标准仪表：1）726量电流时，4线制变送器用有源档（）测量；2线制变送器用无源档（）测量；电流档不可测电压，不可带电压测电阻；726可加信号也可测信号。

2）万用表量通断、量电流、电阻、电压。

4、仪表设备的防护由于化工厂具有易燃、易爆、高温、高压和有毒等特点，仪表的一次元件、变送器、调节阀、连接管线等直接与被测介质接触，受到各种化学介质的侵蚀，必须采取相应的防护措施，才能确保仪表正常运行。

1)防爆基本原理：采取有效措施阻止产生爆炸的三个条件同时出现。

爆炸条件：存在爆炸性物质；爆炸性物质与空气相混合后，其浓度在爆炸限以内；存在足以点燃爆炸性混合物的火花、电弧、热量。

防爆措施：a、控制易爆气体，典型代表：正压型防爆方法p，工作原理是在一个密封的箱体内充满不含易爆气体的洁净空气或惰性气体（如氮气），并保持箱体内气压略大于箱外气压，并将仪表安装在箱体内。

常用于在线分析仪表的防爆，和将检测仪表、、电磁阀等置于现场的正压型防爆仪表盘。

b、控制爆炸范围，典型代表：隔爆型防爆方法d，工作原理是为仪表设计一个足够坚固的外壳，或将仪表及电器安置在一个足够坚固的壳体内，严格按标准设计、制造和安装所有的界面，使在壳体内发生的爆炸不至于引发壳外危险性气体的爆炸。

c、控制引爆源，典型代表：本质安全防爆方法、，工作原理是利用安全栅技术，将提供现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内。

本质安全电路设计方法:通过安全栅可以将供给本质安全电路的电压或电流限制在一定安全范围内的作用，把安全栅接在本质安全电路和非本质安全电路间，从而防止非本质安全电路的危险能量串入本质安全电路中。

2)防腐蚀：合理选材、加保护层、采取隔离液、膜片隔离、吹气法。

3)防冻：伴热保温（有蒸汽伴热、电伴热）。

4)防热：绝热保温。

5)防尘：罩上防护罩、放密封箱内。

6)绝缘电阻：绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标，是指带电部分与外露非带电金属部分（外壳）之间的绝缘电阻，绝缘电阻一般数值较高（一般为兆欧级）。

如热电阻的绝缘电阻是测量引出线与电阻体的阻值，应大于1兆欧。

7)防震：对于因被测介质脉动引起的内部震动，可增设缓冲器（如压力测量）、节流器（如流量测量），和加入阻尼装置的方法；对于因动力运转引起的外部震动可安装橡皮软垫吸收震动；也可以在设计选型时选用耐震的仪表从根本上解决震动问题。

二、测量仪表的工作原理、安装、维修经验1、液位测量：液位计（气体与液体分界面）、界位计（密度不同且不相容的液体分界面）、物位计（固体或颗粒体）1)液位计分类：磁翻板液位计、浮筒液位计、玻璃管液位计、差压液位计2)液位计原理：现场指示的磁翻板液位计、浮筒液位计（液位计底部连接一浮筒，一般从罐顶、塔顶放入测液位）、均使用了重力与浮力的合力使浮子移动，再利用磁原理进行模拟显示，而玻璃管液位计直接利用U形连通器原理通过物料直观进行显示，此液位计不耐压、不耐寒、忌高温。

远传的差压液位计利用容器内液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理工作，即液位改变时，变送器的正负压室受到的压力也会相应变化，通过正负压室的压差可以通过ρ得到液位，通过变送器进行现场数字显示和远传回控制室。

3)界位计原理：利用差压式原理测量，与液位计差压测量原理一样，不一样的是液位计上部是气相，而界位计上部是液相，它的测量零点是界面的最低位置。

模拟显示：指用仪表指针（或记录笔）的线性位移或角位移来显示被测参数的连续变化。

数字显示：直接以数字的方式显示被测参数。

4)零点迁移：对密闭容器液位测量，差压液位计指示值除了与液位高度有关外，还与液体密度和差压变送器的安装位置有关，但是双法兰液位计的安装位置与液位测量无关，属负迁移，迁移量为△ρ（硅油）。

一般要求测量零位(一般是正取压口的位置)与检测仪表（变送器）的入口在同一水平高度，使得当H＝0时，作用在正、负压室的压力相等，否则会产生附加静压误差，但实际安装时不一定能满足这个要求，且采用双法兰式差压变送器时，无论在什么高度，压力传递介质密度的变化一般也会产生附加静压误差，这种情况下，为了使仪表的输出能正确反映出液位的数值，必须设法抵消固定差压，使得0时，变送器的输出为4，这种方法称为零点迁移。

实质就是改变测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，但它不改变量程的大小。

（注；零点飘移一般都是指的电子元器件，受温度的影响，导致测量时输入为零而输出不是零，影响因素有受杂散电流等外界干扰传感器接地不完善、电极污染等问题、信号回路绝缘下降。

）判断：当0时，计算△正负，△P<0 为负迁移，△0 为零迁移，△P>0 为正迁移。

迁移量处理：根据ρ，当液位0时，根据实际情况计算变送器正负压室的压差即可得到迁移量，采用法兰式差压变送器时，现场安装好后，松开正负压室法兰，让法兰面为常压，此时用475读取变送器所测得的差压值就是迁移量。