四大参数测量原理.pptx

一、温度仪表及选用一、温度仪表及选用温度是表示被测物体冷热程度的物理量，是工业自动化生产中的一个重要控制指标，是化学反应程度的一个标志。按温度仪表的测量方式可分为接触式和非接触式两类。（1）接触式的温度仪表结构比较简单、可靠，测温精度也较高。但是有测温过程延迟的现象。（2）非接触式测温由于测温元件不和被测物体接触，测温响应也较快，测温范围宽。但缺点是受外界因素的影响造成的测量误差较大。主要有光学高温计、光电高温计和辐射高温计，其测量的温度值一般在要求不是很高的地方用，优点是温度变化响应较快。目前较为先进的测温方式是利用光导纤维红外辐射进行测温(我厂硫磺有一台红外线测温仪）.第1页/共24页接触式温度仪表分类接触式温度仪表分类 固体的膨胀：双金属温度计 热膨胀 液体的膨胀：玻璃管温度计 气体的膨胀：压力式温度计 金属热电阻：铜、铂、镍热电阻等 热电阻 半导体热敏电阻：锗、碳等电阻 廉金属热电偶：铜-康铜、镍铬-镍硅 贵金属热电偶：铂铑-铂铑、铂铑-铂 热电偶 难熔金属热电偶：钨铼系、钨钼系等 非金属热电偶：硅化物系等第2页/共24页双金属温度计双金属温度计原理：利用固体受热产生几何位移作为测温信号的一种固体膨胀式温度计。其感温元件通常是由两种膨胀系数不同，彼此又牢固结合的金属制作成平螺旋型或直螺旋型的结构。绕成螺旋形的双金属感温元件一端固定，另一端连接指针轴。当被测物体温度变化时，两种金属由于膨胀系数不同，使螺旋管曲率发生变化，通过指针轴带动指针偏转，直接显示温度示值。选型时注意事件：合适的尾长。测量指示范围。连接时合适的接口（M16或M27）第3页/共24页热电阻热电阻热电阻是利用电阻与温度呈一定的函数关系的金属导体或半导体材料制成的感温元件。也就是说当温度发生变化时，其电阻值发生相应的变化而得到温度值。作为测温的元件的电阻材料，要求电阻温度系数大，电阻率大，热容量小。在整个测温范围内应具有稳定的化学物理性质，而且电阻与温度之间的关系复现性要好。常用的一般是铂电阻，就是符合以上特点，其一般的测温范围为：-200+850，相对测温比较准确（0.5 ），比较稳定，但是价格较贵。其它材料的电阻一般来说测温范围小且不是非常准确，重复性差，工业上使用的越来越少。第4页/共24页热电偶热电偶热电偶是目前使用最广泛的测温元件。它是利用两种不同的导体串接成一个闭合回路，如导体的两端出现温差，导体就会产生电势差，就可以根据电势差得出一个温度值。我厂一般常用的是E型（镍铬-康铜）、K型（镍铬-镍硅）、S型（铂铑-铂），我厂热电偶的连接接口为M33或G1”，或法兰连接，极少为M27。热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵 金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热 电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷 端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到 仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t00时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错第5页/共24页第6页/共24页二、压力仪表二、压力仪表任何一个物体上受到的压力都包括大气压力和被测介质的压力（一般称为表压）两部分。作用在被测物体上这两部分压力总和称为绝对压力。而普通的工业压力表测量的都是表压值，即：P表P绝大气压。当绝对压力大于大气压值时测得的表压值为正值，称为正表压。当绝对压力小于大气压时测得的表压值为负值，称为负表压，既真空度。测量真空度的仪表称为真空表。一般来说压力测量仪表可以分为三类：1.按重力与被测压力平衡方法，直接测量单位面积上所承受力的大小。例如液柱式压力计和活塞式压力计。2.按弹性力与被测压力平衡的方法，测量弹性元件受压后形变而产生的弹性力大小。例如弹簧管压力表、波纹管压力表、膜片压力表和膜盒压力表。3.利用某些物质与压力有关的物理特性，如受压时电压或电阻或电容变化等。例如压力传感器。第7页/共24页弹性压力表弹性压力表弹性压力表是一种历史悠久、应用广泛的压力测量仪表。它的结构简单，牢固耐用，可直接按装在工艺设备、管线上作现场压力指示。对于各种特殊的、恶劣的工作环境（高温、低温、振动、腐蚀）都可以找到各种专用的压力表来满足各种特殊用途的需要如：氨用压力表、氧气压力表（禁油）、乙炔压力表、氢气压力表、抗硫压力表等。其工作原理是根据弹性元件受压后产生与被测压力大小成比例的形变而制成。弹簧管压力表的敏感元件是截面为椭圆形的弹性C形管，在C形管承受压力时C形管自由端位移带动指针来指示压力。其仪表本身精度不是很高，用来测量不结晶、不凝固，对钢、铜合金没有腐蚀作用的液体、蒸汽和气体介质的压力。第8页/共24页压力表选择及远传压力表压力表选择及远传压力表压力表的选择一般要注意：1.量程的选择 在测稳定的压力时，一般压力表的最大量程选择在接近或大于正常压力测量值的1.5倍。在测脉动压力时，一般压力表的最大量程选择在接近或大于正常压力测量值的2倍。在测机泵出口压力时，一般压力表的最大量程选择在接近机泵出口最大压力值。在测高压压力时，一般压力表的最大量程选择在大于最大压力测量值的1.7倍。为了保证压力测量的精度，最小压力测量值应高于压力表测量量程的1/3处。远传压力表是指兼有压力传感器功能的压力表，既可作就地压力指示又可输出电信号作远方显示用，它往往是在膜片或转动机构上增加了变送发讯装置将压力信号转化为电信号进行远传，在工业上经常用作电接点压力表来参加控制或联锁。第9页/共24页三、流量仪表三、流量仪表在过程仪表与装置中，流量仪表主要有两大功用，既作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。在石油化工等过程生产企业中，流体流量参数检测与控制是最常见的参数之一，它关系到生产过程的质量与安全。例如化工生产中的配比控制，就是关系产品质量与稳定安全生产的重要环节，它对仪表的可靠性和精确性提出越来越高的要求。在物料数量的测量，特别是能源计量方面，流量仪表起着举足轻重的作用，它们是能源管理及贸易结算的必备的工具。第10页/共24页我厂常用的流量计可以按流量计检测信号反映的是体积流量或质量流量来进行分类，可以分为体积流量计和质量流量计。有很多流量计虽然在仪表或DCS上显示为质量流量计，它是基于所测的介质的密度是不变的，这就造成了不能在工艺密度发生变化时，其测量值的准确。体积流量计检测的信号反映体积流量，它们在测量的原理上都和密度有紧密的关系。如我厂常用的有电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计、超声波流量计及容积式流量计。这些流量计的输出信号与管道中流体的平均流速或体积流量成一定的关系，是反映真实体积流量的流量计，这些仪表在安装时一般要求仪表前后有直管段，以减少测量的误差，这类仪表一般用于企业内部的生产与控制，在原料进厂或产品出厂（就是物品贸易）的地方是不允许使用的。第11页/共24页流量测量仪表按测量原理分类可分为：1.节流型流量计（差压式流量计）：各种孔板、喷嘴、均速管流量计（适合测量大口径循环水，如四循有一台，缺点：测量小孔怕堵，可加切断阀解决）、楔形流量计。适用于高粘度低雷诺数介质 楔形流量计：第12页/共24页2.2.容积式流量计：腰轮式、刮板式（对高粘度油品有较好的适应性）。3.3.电磁流量计：分为普通式法兰电磁流量计、插入式电磁流量计（用于大口径流量测量）。电磁流量计的工作原理基于法拉第电磁感应定律。当导电液体流过包围在磁场中的测量管时，在流速和磁场二者相垂直的方向就会产生与平均流速V V成正比的感应电动势E E。磁场强度B B（由线圈电流控制）、管道直径D D也是固定的，因此液体流速V V是感应电动势E E的唯一变量，电磁流量计的输出信号与流量呈线性关系。E=BDV*10E=BDV*10-8-8=K*Q =K*Q 其中 K=4*10K=4*10-8-8*B/*D*B/*D 电动势E E（流量信号）由两个与流体接触的电极检出并通过电缆送至转换器转换器将流量信号放大处理后，可显示流量 注意：优点是：在仪表与管线接触处没有阻碍流体流动的节流元件，不会堵塞，因此特别适用于带有悬浮物、固体颗粒等导体的流量测量。要求：电磁流量计测量的介质是导电的。电极应根据介质的腐蚀情况选用合适的材质（如三水站的盐酸、碱NaOHNaOH流量）第13页/共24页4.转子（浮子）流量计：玻璃转子流量计（就地指示用）、远传金属管转子流量计。测量原理：流体自下向上流过浮子时，浮子上有差压、流体动压、摩擦力和向下的浮子本身的重量相平衡。流量增大，向上的力加大，浮子上升，浮子在锥管中不同的位置代表不同的流量大小。第14页/共24页5.超声波流量计：测量原理：安装于管道的两个换能器，一组发出超声信号，一组检测接受信号，微处理器计算超声波从发出到接受的时间差t,此t流体流速有关，测得t即可计算出流速，从而得到流量大小。优点：非接触式、安装方便（不用切断流体）、适用大口径测量缺点目前我厂使用的两种超声波流量计由于管道、安装附件存在热胀冷缩，加上耦合剂的老化，信号发射和接受存在问题，需要大家在日常维护中注意。第15页/共24页6.涡轮流量计和涡街流量计7.质量流量计：间接式质量流量计：通常以压力、温度作为补偿并和体积流量表互相配合来进行质量流量的指示，受介质的影响较大。一般是根据实际的温度、压力值并与该介质在标准状态下的密度关系式进行计算得出的。直接式质量流量计：我厂用的流量计大部分是基于哥氏力原理的质量流量计。如：罗斯蒙特质量流量计、E+H质量流量计。第16页/共24页7.质量流量计变组分质量流量计：是由一台涡街流量计和一台差压变送器组成。涡街流量计测得Q=3.6f/K1(M3/H)差压变送器测得Q=K2 P/(M3/H)M=Q*=K22*K1/3.6*P/f（KG/H）在维护过程中，出现问题后，可以分别判断：1.差压正常（测量输出、引压孔是否堵塞？）2.还是涡街有问题（使用示波器测量输出波形，或涡街发生体传感器有问题）第17页/共24页基本流量方程rV=C(V=C(WW/T T)X X 工作原理 rV =V =质量流量C,X =C,X =标定常数W =W =加热功率DT =T =温差可以对单一组分气体或固定比例的混合气体进行测量。对于组分经常变化的气体，由基本流量方程中得知，厂家无法进行实际气体标定，所以现场测出的流量无法准确。流量元件流量元件探杆探杆 T T7.质量流量计：热式质量流量计参照参照RTDRTDActive RTDActive RTD被加热的被加热的RTDRTD第18页/共24页流量测量另外还有：测量固体颗粒流量：冲板流量计（用于石蜡白土、糠醛白土精制）第19页/共24页四、物位仪表四、物位仪表我厂一般常用的液位测量方法有：玻璃板液位计、差压式液位计（包括单、双法兰液位计）、浮球液位计、浮筒液位计、浮球磁性翻板液位计、超声波液位计、雷达液位计、放射性液位计、射频导纳液位计等。玻璃板液位计是根据连通器原理，多用于就地指示或用来校准自动液位的零点和量程用。差压式液位计是根据仪表两端受的压力（静压）之差与介质的高度成比例关系来进行液位指示。仪表受介质的密度影响，当介质的密度变化不定时，仪表示值有一定的误差。浮筒液位计是根据浮筒在液体中受到浮力而产生一个扭力矩，并带动变送部分产生相应的电信号来指示液位的。磁性翻板液位计原理：当液位变化时带动了磁性浮子的上下移动，从而使翻板发生翻转来指示液位的变化。也可以将翻板的翻转转化为电信号的对应关系来显示液位。应用时注意根据介质的密度选用磁浮子和高温下磁浮子磁性退化的问题。第20页/共24页四、物位仪表四、物位仪表射频导纳液位计：电极与被测容器 Co C之间形成一个等效电容，Co为电极安装后空灌时的电容值，C为液位变化时的电容值。测得液位变化的电容值，即可知道罐中的液位。要求：介质的介电常数变化要小。缺点：在线校验比较困难。DE射频导纳有挂料补偿的作用。第21页/共24页四、物位仪表四、物位仪表浮球液位计：对于粘度比较大液体介质的液位测量，如减压塔液位：温度高、真空、不允许多开孔。采用浮球液位计。原理：恒浮力原理，浮球的一半浸没在液面，由平衡杆、平衡锤与浮球形成力矩平衡机构，浮球可以自由地随液位的变化而升降。当液位改变时，浮球的位置发生相应变化，带动主轴转动，通过角位移传感器变成相应的电信号。第22页/共24页四、物位仪表四、物位仪表超声波液位计：利用仪表向被测物质发出高于20KHz超声波，当声波碰到液面或料面时产生反射波，仪表测出发射波和反射波的时间差，利用波的速度和仪表测量的时间差来计算出液面的高度。波的速率与温度有关，所以精度不是非常高。缺点：温度高、蒸汽大、带有搅拌，液位波动大，超声波液位计不能正常工作。雷达液位计：利用超高频的电磁波经天线向被测容器的液面发射，当电磁波碰到液面后反射回来，仪表检测出发射波与回波的时间差，从而计算出液面的高度。介质的导电性能越好或介电常数越大，雷达信号的反射效果越好，要求介电常数1.5放射性液位计：利用放射源产生的射线，穿过被测容器及容器中的介质时，射线被不同高度的液体或固体所吸收，故测得因被吸收而衰减的射线强度，就得到了相应的液位。这类仪表更适合测量固体或粉尘状的物料。第23页/共24页谢谢您的观看！第24页/共24页