电器仪表培训资料.pptx
自自 我我 介介 绍绍张利征北京硕人时代科技有限公司工程技术部Tel: 010-62973205/06/07简 介第1页/共46页课程目录安排课程目录安排 n 测量方法n 电测技术及优越性 n 测量原来及方法n 温度传感器n 压力传感器n 流量传感器n 电动调节阀n 测量中的误差处理n 抗干扰处理 简 介第2页/共46页测量方法测量方法测量方法 定义：测量是将被测量与同性质的标准量进行比较， 确定被测量对标准量的倍数，并用数字表示这 个倍数。 例如：用米尺测量金属棒子的长度，就是将被测金属棒 的长度与标准长度进行比较，最后得出棒料是几 米几厘米长。测量过程简介常用的测量方法定义：在使用仪表进行测量时，对仪表读数不需要任 何运算，就能直接表示测量所需要的结果，称 为直接测量。直接测量第3页/共46页测量方法测量方法测量方法 例如：用弹簧管式压力表测量流体压力等就是直接测 量。直接测量的优点是测量过程简单而迅速。 这种测量方法是工程上广泛采用的方法。间接测量定义：在使用仪表进行测量时，首先对与被测物 理量有确定函数关系的几个量进行测量， 将测量值带入函数关系式，经过计算得到 所需要的结果，这种测量称为间接测量。例如：通过孔板差压通过二次开方函数测量计算 得出实际流量。联立测量（组合测量）第4页/共46页测量方法测量方法测量方法 定义：在应用仪表进行测量时若被测物理量必须经过求 联立方程组，才能得到最后结果，则称这种的测 量为联立测量。 例如：根据差压、温度、压力等建立方程关系计算系统 热焓 。第5页/共46页电测技术的优越性电测技术的优越性 用电测技术的方法对非电量进行测量，称之为非电量测量技术。在现代自动化生产过程中普遍采用电测技术进行各种参数的检测，这主要是因为 ：n便于实现自动、连续的自动测量；n具有高灵敏度和准确度；n便于实现信号远距离传输和远距离测量；n反应速度快，不但能测量变化慢的非电量，而且能测量变化速度快的非电量；n测量范围宽宽广，能够测量非电量的微小变化量；n便于和各种自动控制器和显示仪表配套；n便于与微处理器和电子计算机接口。电测技术的优越型优点第6页/共46页测量原理及方法测量原理及方法 在非电量电测技术中，首要的问题是将各种非电量变换为电量，在检测装置中完成这种变换的环节通常称为传感器，在非电量测量中，所采用的检测原理与技术是多种多样的，目前一般采用两种分类方法：n一种是按被测参数，如温度、压力、位移、速度。等来分类n另一种是按传感器工作机理，如应变式、电容式、压电式、光电式等测量原理及方法电源 传感器测量电路电气测量仪表被测参数第7页/共46页温度传感器及应用温度传感器及应用PT100 ,PT200,500,1000n特点及性质n常用的有两线制（近距离测量）,三线制（工程测量），四线制（高精度及实验室测量）n电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点 。n用于测量 -200 +500 范围内的温度 )n温度与电阻的变化系数0.0003851K=1 温度传感器及应用电阻温度传感器nPT热电阻电路符号ABCABDABC第8页/共46页温度传感器及应用温度传感器及应用Ni100，120，500，1000n特点及性质n常用的有两线制（近距离测量）,三线制（工程测量），四线制（高精度及实验室测量）n电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点 。n主要市场由西门子公司生产和制造，通用性较差n用于测量 -300 +300 范围内的温度 )n温度与电阻的变化系数0.000618K=1 温度传感器及应用电阻温度传感器ABABABCCD第9页/共46页温度传感器及应用温度传感器及应用电阻温度传感器误差消除原来n举例n采用三线制PT100电阻测量温度，传感器与测量仪表距离200m，令AB之间电阻120欧姆，AC之间电阻120欧姆，CB之间电阻5欧姆。n仪表在计算时首先检查AB两点之间的实际测量电阻130，再次测点CB两端电阻5，由于CB两端的电阻一端是在一起短接的，所以安理论计算应该是0，现在测得的CB两端电阻为5欧姆，结果是计算出ABC三端的导线误差电阻为5欧姆n如果采用三线制测量法仪表会自动减掉5欧姆。温度传感器及应用电阻温度传感器第10页/共46页温度传感器及应用温度传感器及应用温度传感器及应用n电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点 。n主要市场由西门子公司生产和制造，通用性较差n用于测量 -300 +300 范围内的温度 )n温度与电阻的变化系数0.000618K=1 通常情况下手上有一只万用表就可以判断热电阻的好与损坏，正常的pt100在室内常温下测量以三线为例子对A、B、C端分别测量应该数据如下：A、B两端电阻应该在110125之间随温度而变化，A、C两端电阻同A、B，BC两端电阻应该为0最好，如果测出其他情况说明电阻传感器有问题。故障及维护第11页/共46页温度传感器及应用热电偶温度传感器及应用热电偶价格低温型号S7-400热电偶温度传感器中温型号高温型号S型（铂铑10-铂） R型（铂铑13-铂 ）B型（铂铑30-铂铑6） K型（镍铬-镍硅） N型（镍铬硅-镍硅镁 E型（镍铬-铜镍） J型（铁-铜镍） T型（铜-铜镍） 温度传感器及应用第12页/共46页温度传感器及应用温度传感器及应用-10-1100 N型（镍铬硅-镍硅镁） -10-900热电偶温度传感器-10-650 0-1600 0-1400 R型（铂铑13-铂） -0-1300 0-1100 S型（铂铑10-铂） -40-1200 K型（镍铬-镍硅） E型（镍铬-铜镍 J型（铁-铜镍） T型（铜-铜镍） 最大测量正常使用-40-1000-10-700 -10-350 -40-800-40-750 -40-350 0-1800 0-1600 B型（铂铑30-铂铑6） 温度传感器及应用第13页/共46页温度传感器及应用温度传感器及应用温度传感器及应用热电偶温度传感器热电偶测温原理 n组成n1. 热电偶（感温元件）n2. 测量仪表；n3. 连接热电偶和测量仪表的导线（补偿导线及铜线）n测量原理n两种不同成分的导体两端经焊接、形成回路，直接测温端叫测量端，接线端子端叫参比端。当测量端和参比端存在温差时，就会在回路地产生热 电流， 第14页/共46页温度传感器及应用温度传感器及应用温度传感器及应用热电偶温度传感器热电偶测温原理 n特性 热电偶的热电动势将随着测量端温度升高而增长，热电动势的的大小只和热电偶导体材质以及两端温差有关，和热电极的长度、直径无关。n补偿 补偿导线是特种导线，用于热电偶和二次（基地）仪表间 的信号传输，能够消除热电偶冷端温度变化引起的测量误 差，保证仪表对介质温度的精确测量。 绝缘包覆层有塑料、氟塑料、玻 璃纤维及带金属屏蔽电缆结 构型式等 。 第15页/共46页温度传感器及应用温度传感器及应用温度传感器及应用热电偶温度传感器故障判断处理 可以通过测量它两端的电阻就可以知道它的好与坏了，在测量时只要万用表上显示的值不是无穷大则是好的。一般情况下，热电偶的电阻都是几欧到几百欧之间！连接热电偶时还要注意极性，如果极性接错了就会出现测量误差较大，实际温度小的现象。一般热电偶的极性在说明书中都可以找到，如果找不到可以通过土办法判断，极材质较硬，极材质教软。 第16页/共46页温度传感器及应用温度传感器及应用温度传感器及应用温度传感器一体化温度变送器 n特性 一体化温度变送器作为一种标准的工业测量设备主要由1不锈钢管壳、2传感器探头、3变送模块有三部分组成，变送模块安装在不锈钢管里面，这中安装中传感器与变送器的距离特别近，而且是完全封装在管壳中所以抗干扰能力特别强。一体化温度变送器4-20mA输出有两线制、三线制、四线制三种，两线制的成本较低最为常用，三线制、四线制一般属于高精度输出，而且还得专门给变送模块供电，布线和采购成本比较高所以在一般工控场合很少用。 第17页/共46页温度传感器及应用温度传感器及应用温度传感器及应用温度传感器实物图片 第18页/共46页温度传感器及应用温度传感器及应用温度传感器及应用热电偶温度传感器一体化温度变送器 n故障判断 一体化温度变送器的故障判断主要由两部分组成（传感器、变送模块故障），在处理故障时需要分别判断。前提是变送模块接线必须正确，变送模块输出最大电流“20mA”故障时：故障一（热电阻）是传感器测断路（电阻探头损坏或与模块接触之间不良或断线）。故障二是变送器本身损坏。变送模块输出最小电流“4mA或低于”故障时：先用万用表测量pt100电阻丝是否正常（必须断开pt100与模块之间的连接在测量，如果不断开模块测量数据不准确），电阻没问题剩下的就是模块温度。 第19页/共46页温度传感器及应用温度传感器及应用温度传感器及应用热电偶温度传感器一体化温度变送器 n安装n一体化温度变送器的安装要根据使用条件定制不同的设备，在供热工程中如在厂房内安装常规一体化温度变送器就可以，如果在露天或相对湿度比较大的环境下安装时要注意采购防护等级在IP65以上的，当环境温度变化较大时（冬季零下2030度）要看模块说明书必须定购低温型号模块。也可以买分体式导轨安装模块在控制柜中使用。n当一体化温度变送模块安装在管道时一定要逆流45度安装其主要目的是减少水流及压力对温度变送器管壳的损坏，当工艺条件不容许逆流45度安装时垂直安装一定要用套管方法安装。第20页/共46页压力传感器及应用压力传感器及应用压力传感器压力传感器的种类 n测量原理 压力传感器是一种有源传感器，它具有频响宽、灵敏度高、结构简单、体积小等优点被广泛应用。压力传感器是采用某些物质的压电效应为基础，当物质受到压力作用力时会在其表面上产生电荷，若将外力去掉时，它们有重新回到不带电的状态，这种现场被称作压力效应。压力传感器都是通过这一原理制作的 n压力传感器材质n1.压电晶体 n2 .压电陶瓷 压力传感器及应用第21页/共46页压力传感器及应用压力传感器及应用压力传感器及应用压力传感器压力传感器的种类及供电方式 n组成n1. 管道安装式压力变送器n2. 投入式压力变送器n3. 组合式智能压力变送器n4. 微差压变送器n供电方式n1. DC24Vn2 .AC24Vn3.DC0-10第22页/共46页压力传感器及应用压力传感器及应用压力传感器及应用压力传感器压力传感器的故障判断n压力变送器为一体化有源传感器，通常有两线制420mA电流型及输出010V三线制两种，一般三线制主要以西门子公司为主，其他厂家常见的是DC或者AC30两线制较为多见，压力传感器一般比较少见损坏的，当管道中有压力时通常可以从安装在管道上的压力表读到压力值，以此压力和变送器测量到压力做一个比较（比较时一定要视为现场压力表和变送器在同一高度，如果不在统一高度一定目测把高低落差计算进去），变送器输出在4 mA和20mA不随着现场压力变化时视为压力变送器损坏。第23页/共46页压力传感器及应用压力传感器及应用压力传感器及应用压力传感器压力传感器的安装n压力变送器安装在管道上时一定要选择震动较为低维修方便的直管段，变送器要配套表弯管及阀门组合安装，不能将变送器直接安装在管道上。当测量的介质温度较高时要等表弯管中有凝水时再打开阀门，目的是不让高温把压变测量探头损坏。 n当压力变送器使用在室外时一定要注意导压管的保温，避免压力变送器死水被冻。第24页/共46页压力传感器及应用压力传感器及应用压力传感器及应用压力传感器压力传感器实物图片第25页/共46页插入式外夹式管道安装型n涡街流量计n超声波流量计n涡轮式流量计n气体质量流量计n超声波流量计nV锥流量计n孔板流量计n电磁流量计n涡街流量计n弯管流量计n转子流量计流量传感器及应用简介流量传感器及应用流量传感器分类供电方式nAC220VnDC24VnAC24V第26页/共46页流量传感器及应用流量传感器及应用电磁流量计简介n电磁流量计是一种测量介质体积流量的感应仪表，适用测量电导率大于5us/cm的导电液体的体积流量，可广泛应用于石油，化工，自来水等领域的源水。流量传感器及应用特点n测量管内无活动及阻流部件，无压力损失n测量不受液体的密度，温度，压力和电导率变化影响n具有防腐蚀和耐摩性工作原理n基于法拉第电磁感应定律：导电液体在磁场中作切割磁力线运动时，在垂直向量和磁场向量上就会产生感应电动式。第27页/共46页流量传感器及应用流量传感器及应用涡街流量计简介n 早在1878年斯特劳哈尔（Strouhal）就发表了关于流体振动频率与流速关系的文章，根据这一原理制造出涡街流量计，可用于测量中高流速范围内的液体气体及蒸汽。流量传感器及应用特点n无可动件，结构简单，牢固，寿命长，测量范围宽，压力损失小，仪表测量精度不受介质的温度及压力变化影响。工作原理n在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，根据卡曼涡街原理及系数计算出流量。第28页/共46页流量传感器及应用流量传感器及应用超声波流量计简介n超声流量计（以下简称USF）是通过检测流体流动时对超声束（或超声脉冲）的作用，以测量体积流量的仪表 流量传感器及应用特点n测量管内无活动及阻流部件，无压力损失n测量不受液体的密度，温度，压力和电导率变化影响n具有防腐蚀和耐摩性工作原理n基于法拉第电磁感应定律：导电液体在磁场中作切割磁力线运动时，在垂直向量和磁场向量上就会产生感应电动式。第29页/共46页流量传感器及应用流量传感器及应用孔板流量计简介n 孔板流量计是在管道内插入一片与管轴垂直并带有通常为圆孔的金属板，配合差压变送器测量。可测量水，蒸汽等介质。流量传感器及应用工作原理n在孔板流量计上游的管截面11处流速为u1,压强为p1的流体通过孔板时，圆流道突然缩小，使流速突然增加，压强降低，流体流过孔板后，由于惯性作用，流道截面并不立即扩大到整个管道截面，而是继续收缩，直到22处，流体的流道截面收缩到最小，这个最小流道截面称为缩脉，流速为u2，压强为p2；随后流道截面逐渐扩大，流速逐渐减小，并恢复到截面11处的数值。通过测量p1于p2的差压计算出流体流量 。第30页/共46页流量传感器及应用流量传感器及应用流量计图片流量传感器及应用电磁流量计涡街流量计插入式超声波流量计第31页/共46页驱动器性能和特点n手动调节n气动调节n液压调节n电动调节n平衡阀体n断电自动关闭n断电自动保持n断电自动开启n等调节n快开特性调节阀介绍及应用简介调节阀分类供电方式nAC220VnAC24V阀体结构n阀体两通阀n阀体三通阀电动调节阀第32页/共46页调节阀介绍及应用简介调节阀实物电动调节阀第33页/共46页测量与控制技术中的干扰问题测量与控制技术中的干扰问题干扰的类型及防护抗干扰处理及应用根据产生的物理原因，可分以下几种n1.机械干扰n2.热干扰n3.光的干扰n4.湿度变化的干扰n5.化学干扰n6.电和磁场的干扰n7.射线辐射干扰原因及处理方法n 机械干扰 原因机械的震动或冲击造成仪表装置的电气元件发生震动或移位，第34页/共46页干扰与防护干扰与防护电气及抗干扰技术 使仪表指针或信号发生抖动影响仪表工作。声波的干扰类似 与机械振荡。 处理办法 主要可以采取减震措施来解决，采用弹簧点或减震橡皮垫 等n 热的干扰 原因 仪表自身热量及环境温度的变化等都会引起仪表电气参数发 生变化和产生热电效应而影响仪表工作。指针或信号发生抖 动影响仪表工作。 处理办法 可以采用热屏蔽：把仪表内用导热性较好的材料做成屏蔽罩 包起来，使罩内达到一定的恒温。第35页/共46页干扰与防护干扰与防护n 湿度变化的影响 原因 湿度会降低仪表的绝缘，漏电流增加；会使高阻值电阻下降，会使 电介质常熟增加，这样必然会影响仪表的正常工作。 处理办法 在安时应该尽量将仪表安装在干燥的地方，仪表节线端子及出线盒 用环氧树脂和硅橡胶封灌等。n 化学的干扰 化学物品，如酸减盐及腐蚀气体等一方面会通过化学腐蚀作用损坏 仪表元件和电路板，另一方面会与金属导体形成化学电压。 处理办法 安装时应该尽量将仪表安装在干燥的地方，良好密封和注意 清洁对仪表是十分必要的防护化学干扰措施。电气及抗干扰技术第36页/共46页干扰与防护干扰与防护n 电和磁的干扰 原因 电和磁场可以通过感应及电路对检测仪表构成干扰，电场和磁场的 变化也会在检测仪表的有关电路中感应出电压从而影响仪表的正 常工作。 处理办法 在使用时应尽量将仪表安装在远离磁场及高电压等场合，或着采取 屏蔽技术。 用环氧树脂和硅橡胶封灌等。n 射线辐射干扰 原因 射线会使气体电离，半导体发出电子等等及辐射电压从而影响检测 仪表的正常工作。 处理办法 射线防护是一门专业技术，主要用于原子能工业，核武器生产等方 面。电气及抗干扰技术第37页/共46页测量与控制技术中的干扰问题测量与控制技术中的干扰问题信号抗干扰技术抗干扰处理及应用屏蔽技术n交流电源、强电设备产生的电火花以及雷电，都能产生电磁波，从而成为电磁干扰的噪声源。当距离较近时，电磁波会通过分布电容和电感藕合到信号回路形成电磁干扰；当距离较远时，电磁波则以辐射形式构成干扰。屏蔽是一种用以减小设备之间或设备内部各部分之间辐射干扰的去耦技术，其目的主要有两点：其一是将辐射限制于规定的区域；二是阻止辐射进入规定的区域。凡 是属于场的干扰都可用屏蔽方法来削弱以确保设备的正常工作。为了有效发挥屏蔽体的作用，还要注意屏蔽体的接地问题。 第38页/共46页测量与控制技术中的干扰问题测量与控制技术中的干扰问题信号抗干扰技术抗干扰处理及应用控制线的抗干扰设计n分布式控制系统通常具有多种控制信号，传送信号不同，则选用的传输线也不同，不同信号的传输线选择如下 na模拟量信号对高频脉冲信号的抗干扰能力是很差的，外界的各种干扰信号都可以直接迭加在模拟信号上，影响其幅值的大小。建议采用屏蔽双绞线连接。 nb低电平的开关信号、数据通信线路(RS-232、RS-485等)，对低频脉冲信号的抗干扰能力比模拟信号要强，建议采用屏蔽双绞线(至少用双绞线)连接。nc高电平(或大电流)开关量的输入输出及其他继电器输入输出信号的抗干扰能力强于模拟信号及低电平开关信号、数字信号，但会干扰别的信号，故建议采用双绞线连接。 第39页/共46页测量与控制技术中的干扰问题测量与控制技术中的干扰问题信号抗干扰技术抗干扰处理及应用控制线的抗干扰设计nd数字脉冲信号的频率一般较高，容易受外界高频感应电压影响，它在传输过程中也会产生电磁干扰，因此，应选用屏蔽电缆传送脉冲信号。 ne供电线及大通断能力的断路器、开关信号线，这些电缆选择主要是由电流负载和电压等级决定。接地技术的设计强电中的地概述 接地是一种技术措施，它起源于强电技术，对于高电压功率大及人生安全。为此有必要将电网的零线和电气设备的外壳通过导线与大地相连，使之与大地等电位以保设备和人生安全。第40页/共46页测量与控制技术中的干扰问题测量与控制技术中的干扰问题信号抗干扰技术抗干扰处理及应用控制线的抗干扰设计n弱电中的地概述 1。在电子测量仪表中外壳或导线屏蔽层等接着大地是着眼于静电屏蔽的需要。主要是为了通过大地给高频干扰提供低阻通路以防至对仪表的干扰。 2。由于习惯的原因，在电子技术中把电信号的基准电位也叫地。电子装置中的地就是输入输出公共零电位，它本身可能与大地是隔离的。 3。地电位变化是产生干扰的主要原因之一，正确的接地不但具有抗干扰的作用，而且可以确保人身和设备安全。第41页/共46页测量与控制技术中的干扰问题测量与控制技术中的干扰问题信号抗干扰技术抗干扰处理及应用安全接地n为了安全作为三相四线制电源和电网的零线、电气设备的机壳、底盘等都需要接大地。信号地线（模拟地线）n是指模拟信号的零信号电位公共线。因为模拟信号一般较弱，因此对模拟信号接地的要求较高。n如果在一个系统中有多个直流电源时且供电都到一般采集板时一定要将两个地接到一起一点接地以减少两地之间的电位差干扰。n在控制系统中除传感器器以外有其他设备接入到输入输出通道时，必须采用差分电路传输，并且地不能与本系统相连，以避免干扰和设备损坏。第42页/共46页测量与控制技术中的干扰问题测量与控制技术中的干扰问题信号抗干扰技术抗干扰处理及应用信号地线（数字地线）n是指数字信号零电平的公共线，数字信号一般处于脉冲工作状态动态脉冲数字信号对模拟量干扰较大，在使用时应分别接地。信号地包括模拟地、逻辑地。为避免逻辑地电流对模拟小信号的干扰，模拟地与逻辑地应分开并通过“一点接地”技术相连。 模拟信号地 数字信号地 机壳、架、箱第43页/共46页测量与控制技术中的干扰问题测量与控制技术中的干扰问题信号抗干扰技术抗干扰处理及应用信号源地线n传感器可以看作是测量装置的信号源。通常传感器安装在生产现场，而显示记录则在控制室内，在接地要求上两者不同，信号源地线乃是传感器本身的零线和电位基准公共线。负载地线n负载电流一般较前级信号信号电流大的多，负载地线上的电流在地线中产生的干扰作用也大，因此负载地线和测量地线两者在电气上时互相隔离的，它们之间可通过变压器隔离接地。屏蔽接地 一点接地原则第44页/共46页测量与控制技术中的干扰问题测量与控制技术中的干扰问题信号抗干扰技术抗干扰处理及应用n用带屏蔽的双绞线时，应注意屏蔽体和工作地的良好连接，而且只能在一点接地，否则屏蔽体两端就会形成回路，形成较大噪声电流，从而在双 绞线上感应出噪声电压。浮置n浮置又称悬空、浮接，它指的是测量仪表模拟信号地不接机壳或大地。对于浮置的测量系统，测量电路与机壳或大地之间无直流联系。n用屏蔽接地的目的是将干扰电流引开，即不让干扰电流经过信号线，而是让干扰电流经过屏蔽层到大地。n浮置是阻断干扰电流通路。测量系统被浮置后能增大公共线与外壳之间的阻抗，因此浮置能大大减少共模干扰电流。第45页/共46页感谢您的观看！第46页/共46页
